被動式紅外（PIR）控制器及其應用

ht7610a／b和ht7611a／b是臺灣holtek公司推出的pir控制器，可用于家庭、辦公室及工廠中的安全報警系統(tǒng)、pir自動照明與自動門鈴控制以及移動（或行進）檢測等方面。

1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點

ht7610a／b與ht7611a／bcmoslsi芯片內(nèi)含兩個差分運算放大器（op1、op2）以及窗口比較器、輸出持續(xù)時間振蕩器、系統(tǒng)振蕩器、ac過零檢測器、4v穩(wěn)壓器、工作模式選擇電路、環(huán)境光（線）感測電路、控制電路、繼電器或三端雙向可控硅元件（triac）驅(qū)動輸出級等電路，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其主要特點如下：

●ht7610a／b和mt7611a／b均采用16腳dip封裝，需要說明的是：ht7610a／ht7611a腳2上的輸出用于驅(qū)動triac，而th7610b／ht7611b腳2上的輸出則用來通過外部npn晶體管驅(qū)動繼電器，故它們的腳2名稱不同，其它引腳名稱與排列完全相同，圖2所示是其引腳排列。

●通過工作模式選擇輸入腳mode（7腳）可以選擇三種工作模式：開（on）、自動（auto）和關（off）。當腳7連接vdd時，ic輸出總是開通的；腳7接地，ic輸出總是關斷；若將該腳懸空，ic則進入自動檢測模式。

●輸出持續(xù)時間可通過oscd腳（3腳）外部的電阻r和電容c來設定。輸出定時時間td為延時振蕩器周期toscd的215040倍，即：td＝（1／foscd）×215040

●通過ac線路的過零檢測可產(chǎn)生過零脈沖，該脈沖同時與雙向可控硅驅(qū)動器同步。如果過零檢測信號消失超過3秒，芯片自動復位。

●具有越權(quán)（override）控制功能。

當芯片在自動模式（腳mode開路）下工作時，輸出被pir觸發(fā)信號激活，輸出持續(xù)時間由延遲振蕩器（oscd）周期決定。用戶可以超越自動模式而直接轉(zhuǎn)換到測試（test）模式，也可以手動接通開（on）模式或通過切換電源開關回復到自動模式。在芯片加電后的10秒內(nèi)，過零檢測信號將迫使芯片進入測試模式。在測試模式下，如果時間超過32秒沒有pir觸發(fā)信號輸入，芯片將進入自動模式。

2工作條件及主要參數(shù)指標

2．1推薦工作條件

ht7610a／b與ht7611a／b的工作條件如下：

●電源電壓vdd的工作范圍為5～12v（典型值是9v）；
●輸入電壓：輸入高電平電壓vih≥0．8vdd，
　輸入低電平電壓vil≤0．2vdd；
●系統(tǒng)振蕩器頻率fsys為16khz（在vdd＝12v，roscs＝560kω，coscs＝100pf時）；
●工作溫度范圍－25～＋70℃。

2．2主要參數(shù)指標

pir控制器芯片在vdd＝12v和ta＝25℃時的主要參數(shù)指標如下：
●電壓調(diào)整器輸出電壓vee為4±0．5v；
●電源電流idd在無載和振蕩器工作時的典型值為100ma；
●輸出電流：輸出源電流ioh在voh＝10．8v時的典型值為12ma，輸出阱電流iol在vol＝1．2v時的典型值為80ma；
●cds（腳）電壓高電平vth1＝8v（典型值），低電平vtl1＝4．7v（典型值）；
●zc（腳）傳輸電壓高電平vth2為6．7v（典型值），低電平vtl2為1．8v（典型值）；
●運算放大器為輸入失調(diào)電壓vos為10mv（典型值），開環(huán)增益avo為80db（典型值）；
●芯片內(nèi)部比較器的輸出pir觸發(fā)脈沖寬度tpw大于24ms。

3應用電路及工作原理

3．1繼電器驅(qū)動電路

由ht7610a或ht7611apir控制器組成的繼電器驅(qū)動電路如圖3所示。圖中，當繼電器吸合時，燈點亮，在繼電器釋放后，燈熄滅。燈點亮持續(xù)時間由ic延遲振蕩器（oscd）的振蕩周期來確定。調(diào)節(jié)ic腳3外部電阻r7和電容c5可獲得所需要的輸出持續(xù)時間。

控制器芯片的工作電壓vdd、繼電器線圈（連接晶體管q1的集電極）和pir傳感器（sd622型）d腳的偏置電壓由交流市電電源經(jīng)c1、r1降壓、d1與d2整流和c2濾波等電路提供。施加到繼電器線圈的電壓約12v，而控制器ic和pir傳感器的工作電壓則被齊納二極管穩(wěn)定在9v。

墻上開關電路的關鍵元件是pir傳感器。在人體行進時，pir傳感器能檢測到感應的紅外功率變化，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號施加到控制器ic中的第一級差分放大器。但是，pir輸入受ic腳cds（腳6）輸入電平的控制。該腳外接光敏電阻（ldr）或其它cds元件，其阻值對環(huán)境光非常敏感。在白天，光敏元件阻值很小，cds腳輸入低電平，pir輸入截止；而在夜間，cds腳則輸入高電平，pir輸入被使能。

從pir輸入失效到使能的延時為5秒。

由于傳感器pir的感測信號是通過ic的腳11輸入到內(nèi)部第一個運算放大器的非反相輸入端，而且第一級放大器的反相輸入端（腳12）是通過r12（22kω）和c10（22μf）連接到vee端（腳9）。因此，放大器的低頻響應可由r12和c10（截止頻率是0．33hz）來決定。r11（1mω）和c9（0．02μf）組成的低通濾波器（lpf）的截止頻率是7hz。第一級放大器的增益為：

av1＝（r12＋r11）／r12≈46．5

ic第一級放大器在13腳上的輸出經(jīng)r10和c9通過15腳輸入到第二級放大器的反相輸入端。第二級放大器的增益可由r9和r10的比值確定。其低端和高端的截止頻率分別為： fl＝1／2πr10 c8 fh＝1／2πr9 c7

第二級放大器輸出在內(nèi)部直接連接兩個比較器窗口的中心點，比較器窗口為（vdd－vee）／16。當腳ic2上的輸出通過晶體管使繼電器吸合時，照明燈點亮，在輸出持續(xù)時間結(jié)束后，晶體管截止，繼電器釋放，燈熄滅。

pir控制器芯片7腳外的開關（單刀三位開關）可用來進行工作模式選擇；5腳則可用作ac線路輸入信號的過零檢測。

3．2三端雙向可控硅驅(qū)動電路

用ht7610b或ht7611b驅(qū)動三端雙向可控硅元件的應用電路如圖4所示。將ic腳2上的輸出脈沖施加到雙向可控硅的門極（g）可使可控硅導通，燈點亮，而當可控硅阻斷后，燈熄滅。

繼電器或雙向可控硅開關元件控制的負載也可以是門鈴或報警喇叭。當有人在夜晚進入報警區(qū)時，通過pir傳感器可產(chǎn)生pir輸入，從而由pir控制器驅(qū)動繼電器或雙向可控硅元件以使主電路接通，燈點亮或使喇叭發(fā)出聲響喚醒主人。