基于微波探測模塊的感應式LED照明燈

程 波 蔣記望 吳平輝

（湖州師范學院 浙江 湖州 313000）

0 引言

當今照明消耗約占全部電力消耗的五分之一，降低照明用電是節省能源的重要途徑，為實現這一目標，業內人士已研究開發出許多節能照明器具，并達到了一定的成效[1]。然而，目前市場上的很多照明工具都是人工控制的、非自動化的，這不僅會給人們的生活帶來不便而且還會造成能源的損失，尤其是在教學樓、廣場等公共場所。現研制了一種感應式的LED照明燈，通過系統對信號的一系列的處理，實現對燈亮或燈滅進行準確且及時的控制，該系統具有探測靈敏度高、作用范圍大、可靠性能好等優點。

1 工作原理

這種照明工具我們可以稱它為基于微波探測模塊的感應式LED照明燈。現在以TX982的探測模塊為例，工作原理圖如下方圖一所示，它是由探測模塊IC1、數字電路IC2、光控電路、雙向晶閘管開關以及電源等部分電路組成。探測模塊IC1自身帶有發射和接收微波信號的天線，它的基本工作原理是模塊產生的微波信號由其自帶的環狀天線向空間發射，隨即產生了一個立體空間微波防范區，該防范區沿軸心方向是一個橢圓形的半徑為2至6米且可調的空間微波探測場。根據電磁波的多普勒效應，人體會對IC1環狀天線所發射的微波產生反射作用[2]。當人或者其它的物體在該防范區移動時，環狀天線就會接收到反射回來的微波信號，根據微波的開普勒效應可以知道此微波信號會與原來發射的信號產生頻移（或相移）。這一變化量經由模塊內部電路檢測、放大、整形、多重比較以及延時處理后，由模塊白色輸出線輸出下拉灌控制電流信號，以控制后級電路工作，該電信號的頻率與人體或物體移動的快慢有關，而幅度的大小與人體或物體距環狀天線的距離成正比。此外，環狀天線軸芯方向的探測能力較強，我們應使環軸芯指向被探測的區域。這樣便會提高配有該微波探測模塊的感應式LED照明燈的工作效率。

圖1 LED感應式照明燈電路原理圖

2 電子電路基本功能

如上圖所示，與二極管VD1、VD2組成簡單的降壓穩壓電路，向模塊IC1與模塊IC2提供12V的直流工作電壓。當模塊IC1探測到有人活動時，IC2的與非門F1輸入端變為低電平，反相后輸出高電平。

R4和光敏電阻RG組成光控制電路。白天RG因受自然光照射，其電阻值較小，所以使IC2的與非門F2的輸入端即5腳電低于電源電壓值的1/2，為低電平，與非門F2封鎖輸出高電平通過R5向電容器C4充電，并充至電源電壓。夜晚RG上無光照射，電阻值變大，與非門F2輸入端即5腳位高電平，如果此時有人進入監控范圍，與非門F1輸出高電平，共同使與非門F2導通輸出低電平，由VD3再經并聯的與非門F3和與非門F4反相后變成高電平，通過電阻R6是雙向晶閘管VS導通照明燈HW點亮。

如果人離開了其探測范圍，IC1模塊停止輸出與非門F1輸入端因為上拉電阻而恢復高電平，反相后變成了低電平，與非門F2封鎖，輸出高電平再通過R5向C4緩慢充電，約近30s后，C4上的電壓大于電源電壓值的1/2時，從而實現與非門F3、與非門F4的翻轉，輸出低電平，晶閘管VS失去觸發電流，HW照明燈熄滅。

3 電子電路元器件的選擇

IC1：宜選用TX982型微波探測模塊，該模塊采用塑料封裝，自帶圓環狀發射接收天線；模塊上設有兩個發射二極管指示燈和一個靈敏度調節孔，并設置安裝固定螺釘孔，所以安裝非常方便。模塊對外聯系僅通過1.2m的電纜線，紅色芯線為電源正端（12V），白色芯線為控制信號輸出端內電路為集電極開路輸出，屏蔽層皮網為地端，接電源負端。模塊內設有延遲電路，在模塊初次加電時，系統將閉鎖預熱60s，同時完成微處理器的初始化和建立電磁場，這時模塊殼體上紅色二極管照明燈點亮，延遲60s后熄滅，系統自動進入監控狀態。此時若有人在監控區域活動，模塊將有10s信號輸出，并由殼體上綠色發光二極管指示燈作同步點亮顯示。如果有人做持續活動，則信號會輸出不斷。

該電子電路的IC1選用TX982型微波探測模塊，而IC2可以選用CD4011、CC4011或MC140114—2輸入與非門數字集成電路 VD1。選用 1N4004型硅整流二極管，VD2選用1N4148型硅開關二極管；ZD1選用的是12V、1W硅穩壓二極管如2CW110—12V或1N4724A等型號。VS宜選用觸發電流較小的BTA01小型雙向塑料封裝晶閘管，最大通態電流為1A。HW宜選用5W白光LED燈杯。C1要求選用的是CBB/3—400V 型聚丙烯電容，為 1uF；而 C2、C4選用的是 CD11—25V型電解電容，C2為470uF，C4為22uF且C4的漏電流盡可能小些，最好能夠采用鉭電容；C3為CT4型獨石電容，為10nF/630V。RG為MG68型光敏電阻，亮電阻小于1MΩ，亮電阻大于2MΩ。R1為51Ω1/2W，采用金屬膜電阻，其余電阻可以采用RTX—1/8W碳膜電阻，其中R2阻值為470kΩ，R3為12kΩ，R4為 680kΩ，R5為 1MΩ，R6為 410Ω。

4 調試結果及分析

加入微波探測模塊TX982，當有人或者其他的可以動的物體出現在微波信號檢測的范圍內的時候，反射回來的信號經過模塊內部的處理可以得到需要的信號。有人進入的時候照明燈會發亮，當人離開它的監測范圍的時候，約經三十秒后照明燈自動熄滅。

白天RG因受自然光照射電阻值較小，IC2的與非門F2的輸入端集五腳電平低于電源電壓值的1/2。通過R5向電容器C4充電。夜晚的時候，因為么沒有光照，RG的阻值變大，與非門F2是高電平，入這個時候有人或者是移動的物體進入監測范圍，與非門F1輸出高電平，使得與非門F2輸出低電平。經過VD3使得并聯的與非門F3和與非門F4反相后變成高電平，然后經過電阻R6使得VS導通，于是照明燈就發亮了。

5 結束語

微波探測模塊是設計和制作各種自動檢測、自動報警及自動控制產品的理想選擇[3]。通過引入微波探測模塊而形成的感應式LED照明燈能夠改善人們的日常生活以及提高工廠的生產效率，鑒于現在電能供應緊張的情況，研制此種類型的節能照明工具是非常有必要的。微波信號的發射與回收以及對信號的較為精確地處理都給該感應式LED照明燈帶來了市場競爭力，所以說現在的LED市場是很有活力的，更需要一些新的更高效率的產品。

［1］馬振，劉志軍.關于 LED 發展趨勢的探討[J].科技資訊，2010（11）：132.

［2］張曉東.微波探測器 TX982 及其應用：下[J].電子世界，2004（10）：51-53.

［3］張曉東.微波探測器 TX982 及其應用：上[J].電子世界，2004（4）：47-49.