智能家居和建筑正在受益于智能技術(shù)，這些技術(shù)使它們變得更加便捷，安全和節(jié)能。圖1顯示了適用于房屋和建筑物的各種產(chǎn)品。消費(fèi)者可以在家中和建筑物管理人員對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視和控制。

 

 

結(jié)合了便利性，安全性和節(jié)能性的一種產(chǎn)品是紅外運(yùn)動(dòng)探測(cè)器。紅外運(yùn)動(dòng)探測(cè)器可感測(cè)某個(gè)區(qū)域的占用情況，然后可以激活照明，HVAC系統(tǒng)或警報(bào)。如果運(yùn)動(dòng)探測(cè)器提供安全功能，則它需要每周7天，每天24小時(shí)可靠運(yùn)行。

 

由于可靠的性能和低成本的結(jié)合，無(wú)源紅外技術(shù)是運(yùn)動(dòng)感測(cè)的領(lǐng)先技術(shù)。市場(chǎng)正在經(jīng)歷超過(guò)13％的健康復(fù)合年增長(zhǎng)率，并有望在2025年超過(guò)35億美元。推動(dòng)增長(zhǎng)的因素包括：

 

●     住宅對(duì)使用監(jiān)控的安全性的需求

●     通過(guò)無(wú)線連接和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)降低安裝成本

●     公共和商業(yè)部門正在采用的政府節(jié)能措施

●     不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)為新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了機(jī)會(huì)

●     保護(hù)，控制和傳感組件

 

由于無(wú)源紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器用于室內(nèi)監(jiān)控或室外監(jiān)控，因此這些產(chǎn)品必須對(duì)環(huán)境干擾具有魯棒性。如果檢測(cè)器由交流電源線供電，則它們必須能夠承受可能在交流電源線上傳播的電流過(guò)載和電壓瞬變。除了電路保護(hù)外，高效控制和可靠的傳感性能對(duì)于擁有優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品也至關(guān)重要。

 

圖2顯示了一個(gè)示例紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，并指示了建議的保護(hù)，控制和傳感組件，這些組件可增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性和性能。

 

 

在圖3中，我們顯示了無(wú)源紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器的框圖，并顯示了應(yīng)在其中建議的保護(hù)，感測(cè)和控制組件放置哪些電路。我們將討論推薦組件的每個(gè)模塊。

 

 

AC / DC功率級(jí)

 

AC / DC功率級(jí)為其他電路塊提供DC功率。該電路與交流電源線連接，并且容易受到過(guò)電流浪涌和過(guò)電壓瞬變的影響。雷擊，電機(jī)接通和關(guān)斷引起的感應(yīng)尖峰以及電源線電壓變化引起的瞬變都可能導(dǎo)致過(guò)電壓瞬變和電流浪涌。

 

針對(duì)這些潛在的干擾，我們建議使用金屬氧化物壓敏電阻（MOV）作為AC / DC功率級(jí)板的第一道防線。將MOV放置在盡可能靠近電路AC電壓入口的位置，以最小化電路板上AC線路瞬變的傳播路徑。選擇具有以下特征的MOV：

 

安全吸收高達(dá)10 kA的峰值浪涌電流或150 J的脈沖能量，以保護(hù)下游電路免受雷擊

 

低鉗位電壓，不會(huì)損壞下游電路

 

確保組件在檢測(cè)器的指定環(huán)境范圍內(nèi)運(yùn)行的工作溫度范圍（帶有酚醛涂層的MOV的版本可在高達(dá)125°C的溫度下安全運(yùn)行）

 

UL或IEC認(rèn)可，可減少國(guó)家認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的鑒定時(shí)間

 

建議在AC / DC功率級(jí)的輸出端使用瞬態(tài)抑制器（TVS）二極管，以進(jìn)一步保護(hù)電源上的所有負(fù)載電路。TVS二極管將最大限度地減小各種負(fù)載電路中功率組件的瞬態(tài)應(yīng)力。TVS二極管在電路保護(hù)方面具有以下優(yōu)勢(shì)：

 

吸收高達(dá)600 W的峰值脈沖功率或100 A的峰值浪涌電流

 

通過(guò)空中打擊或直接接觸可提供高達(dá)30 kV的ESD保護(hù)

 

在1 ps以下的超快速響應(yīng)

 

鉗位電壓低至10 V的版本

 

UL或IEC組件識(shí)別

 

如圖4所示，TVS二極管可以是封裝中的雙向兩個(gè)串聯(lián)二極管，也可以是一個(gè)單向雙向二極管。除了具有保護(hù)功能外，TVS二極管還消耗少量功率。在正常，無(wú)干擾的操作中，該組件消耗的電流低于1 µA。最后，可使用表面貼裝版本的TVS二極管來(lái)節(jié)省印刷電路板的面積。

 

 

運(yùn)動(dòng)傳感器和MCU

 

無(wú)源紅外探測(cè)器的主要元件是紅外輻射傳感器和微控制器單元。請(qǐng)注意，有完整的軟件包可用，包括傳感器，鏡頭和微控制器單元（請(qǐng)參見(jiàn)圖5）。完整的軟件包提供：

 

由于傳感器直接連接到微控制器芯片，因此減少了設(shè)計(jì)的材料清單。

 

一個(gè)微控制器，包含用于檢測(cè)和處理電子器件的完整設(shè)計(jì)所需的所有電路。微控制器包含CPU，RAM，計(jì)時(shí)器，比較器，A / D轉(zhuǎn)換器，通信接口和傳感器固件。

 

兩元件或四元件傳感器與鏡頭結(jié)合使用，可以為不同的視野提供多種選擇。

 

與通常使用的電解電容器相比，該設(shè)計(jì)允許使用更低的成本和更小的陶瓷電容器，而電解電容器的典型用法是具有更高的泄漏和更短的產(chǎn)品壽命

 

先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)探測(cè)器算法，可提供靈敏度，范圍和探測(cè)管理范圍

 

微控制器的靈活性允許實(shí)現(xiàn)用戶定義的應(yīng)用程序功能

 

為了節(jié)省功率，請(qǐng)?jiān)谖礄z測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)尋找具有低功率模式的組件。圖6顯示了一個(gè)示例紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器套件。集成組件，更少組件和無(wú)電解電容器的組合提高了整體產(chǎn)品可靠性，節(jié)省了印刷電路板空間，并降低了成本。

 

 

警報(bào)

 

當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)量時(shí)，警報(bào)電路將激活。該電路通常將驅(qū)動(dòng)閃爍的LED燈或LED燈和揚(yáng)聲器的組合。警報(bào)電路將需要一個(gè)控制組件來(lái)使外部設(shè)備通電。考慮一下簧片繼電器或固態(tài)繼電器，這兩種繼電器都將提供高功率驅(qū)動(dòng)器與低功率邏輯電路的電流隔離。固態(tài)繼電器可延長(zhǎng)輸出驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)的使用壽命，而簧片繼電器則可降低功耗。

 

簧片繼電器采用緊湊的單列直插式封裝。您還可以獲得帶有內(nèi)置反電動(dòng)勢(shì)抑制二極管的磁簧繼電器，以保護(hù)線圈驅(qū)動(dòng)電路，并具有磁屏蔽選件，以防止線圈EMI進(jìn)入控制電路。另外，簧片繼電器觸點(diǎn)比傳統(tǒng)的機(jī)電繼電器具有更長(zhǎng)的壽命，并且相對(duì)不受大范圍環(huán)境溫度的影響。

 

固態(tài)繼電器在輸入LED和輸出光電探測(cè)器晶體管之間進(jìn)行光耦合控制。固態(tài)繼電器在輸入和輸出之間可以具有高達(dá)1500 Vrms的隔離度。許多器件旨在通過(guò)在零電壓交叉點(diǎn)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的邏輯來(lái)消除EMI / RF產(chǎn)生。固態(tài)繼電器的版本可以具有低于1 µA的低斷態(tài)輸出泄漏電流，以最大程度地降低功耗。它們采用節(jié)省空間的表面貼裝封裝。

 

您對(duì)驅(qū)動(dòng)器組件的選擇取決于確保觸點(diǎn)或輸出對(duì)將要使用的輸出類型具有足夠的驅(qū)動(dòng)器容量。尺寸，功耗和成本將是您在選擇驅(qū)動(dòng)器組件時(shí)要考慮的其他因素。

 

被動(dòng)紅外運(yùn)動(dòng)探測(cè)器的安全標(biāo)準(zhǔn)

 

表1列出了您的設(shè)計(jì)需要遵循的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，以便可以對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證并獲得市場(chǎng)認(rèn)可。在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中遵守這些標(biāo)準(zhǔn)將減少認(rèn)證成本并減少認(rèn)證時(shí)間。符合IEC標(biāo)準(zhǔn)將允許您的產(chǎn)品在全球所有地區(qū)銷售。

 

表1.規(guī)范無(wú)源紅外運(yùn)動(dòng)探測(cè)器安全性和最低操作要求的標(biāo)準(zhǔn)

 

穩(wěn)健、可靠的設(shè)計(jì)可以擁有較少的元件數(shù)量和較低的開(kāi)發(fā)成本。

 

對(duì)于紅外探測(cè)器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，一個(gè)堅(jiān)固的設(shè)計(jì)只需要幾個(gè)保護(hù)元件。您可以利用透鏡/傳感器/微控制器封裝的優(yōu)勢(shì)，減少零件數(shù)量，最大限度地提高產(chǎn)品可靠性。確保您將標(biāo)準(zhǔn)符合性作為開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的重要內(nèi)容，以節(jié)省認(rèn)證時(shí)間和成本。我們建議您利用制造商的應(yīng)用專長(zhǎng)，幫助節(jié)省保護(hù)和控制組件的選擇時(shí)間，并節(jié)省大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。制造商還可以提供指導(dǎo)，說(shuō)明哪些標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計(jì)，并就如何確保符合標(biāo)準(zhǔn)提供指導(dǎo)。這些建議將幫助您實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、可靠的設(shè)計(jì)，從而減少現(xiàn)場(chǎng)故障，使產(chǎn)品更具成本效益和盈利能力。

 

 

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