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      解析:LED智能照明六種常用傳感器

      2019-03-26 11:52
      來源: 數智網

      傳感器作為信號采集和機電轉換的器件,其機電技術已相當成熟,近幾年來,傳感器技術向小型化、智能化、多功能化、低成本化大踏步邁進。光敏傳感器、紅外傳感器等各種類型的傳感器都可與LED照明燈具組成一個智能控制系統,傳感器將采集來的各種物理量信號轉換成電信號,可以經由集成電路化的AD(模數)轉換器、MCU(微控制器)、DA(數模)轉換器對所采集的信號進行智能化處理,從而控制LED照明燈具開啟和關閉。并可以籍此在MCU上設定各種控制要求,控制LED燈的開關時間、亮度、顯色、多彩變幻,從而達到智能照明控制的目標。

      光敏傳感器

      光敏傳感器是比較理想的因天亮、天暗(日出、日落)時照度變化而能控制電路自動開關的電子傳感器。光敏傳感器可根據天氣、時間段和地區自動控制LED照明燈具開閉。在明亮的白天通過減少其輸出功率來降低耗電量,與使用熒光燈時相比,面積為200平米的便利店最大可降低53%的耗電量,壽命也長達約5~10萬小時。一般情況下,LED照明燈具的壽命為4萬小時左右;發光的顏色也可采用RGB(紅綠藍)多彩變幻的方式,使燈光更多彩,氣氛更活躍。

      光敏傳感器是比較理想的因天亮、天暗(日出、日落)時照度變化而能控制電路自動開關的電子傳感器。光敏傳感器可根據天氣、時間段和地區自動控制LED照明燈具開閉。在明亮的白天通過減少其輸出功率來降低耗電量,與使用熒光燈時相比,面積為200平米的便利店最大可降低53%的耗電量,壽命也長達約5~10萬小時。一般情況下,LED照明燈具的壽命為4萬小時左右;發光的顏色也可采用RGB(紅綠藍)多彩變幻的方式,使燈光更多彩,氣氛更活躍。

      紅外傳感器

      紅外傳感器是靠探測人體發射的紅外線而工作的。主要原理是:人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光透鏡增強后聚集到熱釋電元件PIR(被動式紅外)探測器上,當人活動時,紅外輻射的發射位置就會發生變化,該元件就會失去電荷平衡,發生熱釋電效應向外釋放電荷,紅外傳感器將透過菲涅爾濾光透鏡的紅外輻射能量的變化轉換成電信號,即熱電轉換。在被動紅外探測器的探測區內無人體移動時,紅外感應器感應到的只是背景溫度,當人體進人探測區,通過菲涅爾透鏡,熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異,信號被采集后與系統中已存在的探測數據進行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進入探測區域。

      被動式紅外傳感器有三個關鍵性的元件:菲涅爾濾光透鏡,熱釋電紅外傳感器和匹配低噪放大器。菲涅爾透鏡有兩個作用:一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號折射在PIR上:二是將探測區內分為若干個明區和暗區,使進入探測區的移動物體/人能以溫度變化的形式在PIR上產生變化的熱釋紅外信號。一般還會匹配低噪放大器,當探測器上的環境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37℃)時,傳感器的靈敏度下降,經由它對增益進行補償,增加其靈敏度。輸出信號可用來驅動電子開關,實現LED照明電路的開關控制。

      超聲波傳感器

      與紅外傳感器應用相仿的超聲波傳感器近年在自動探測移動物體中得到更多的應用。超聲波傳感器主要利用多普勒原理,通過晶振向外發射超過人體能感知的高頻超聲波,一般典型的選用25~40kHz波,然后控制模塊檢測反射回來波的頻率,如果區域內有物體運動,反射波頻率就會有輕微的波動,即多普勒效應,以此來判斷照明區域的物體移動,從而達到控制開關的目的。

      超聲波的縱向振蕩特性,可以在氣體、液體及固體中傳播,且其傳播速度不同;它還有折射和反射現象,在空氣中傳播頻率較低、衰減較快,而在固體、液體中則衰減較小、傳播較遠。超聲波傳感器正是利用超聲波的這些特性。超聲波傳感器有敏感范圍大,無視覺盲區,不受障礙物干擾等特點,已經被證明是檢測小物體運動最有效的方法。因此與LED燈具組成系統可靈敏控制開關。由于超聲波傳感器靈敏度高,空氣振動、通風采暖制冷系統及周圍鄰近空間的運動都會引起超聲波傳感器產生誤觸發,所以超聲波傳感器需要及時校準。

      溫度傳感器

      溫度傳感器NTC(負溫度系數)做LED燈具的過溫保護被比較早的廣泛應用。LED燈具如采用大功率LED光源,就必須采用多翼的鋁散熱器,由于室內照明用的LED燈具本身空間很小,散熱問題到目前還是最大的技術瓶頸之一。

      LED燈具散熱不爽的話,會導致LED光源因過熱而早期光衰。LED燈具開啟后熱量還會因熱空氣自動上升而向燈頭富集,影響電源的壽命。因此在設計LED燈具時,可以在鋁散熱器靠近LED光源方緊貼一個NTC,以便實時采集燈具的溫度,當燈杯鋁散熱器溫度升高時可利用此電路自動降低恒流源輸出電流,使燈具降溫;當燈杯鋁散熱器溫度升高到限用設定值時自動關斷LED電源,實現燈具過溫保護,當溫度降低后,自動再將燈開啟。

      聲控傳感器

      由聲音控制傳感器、音頻放大器、選擇頻道電路、延時開啟電路及可控硅控制電路等組成的聲控傳感器(microphone array)。以聲音對比結果來判斷是否要啟動控制電路,用調節器給定聲控傳感器的原始值設定,聲控傳感器不斷地將外界聲音強度與原始值做比較,當超過原始值時向控制中心傳達“有音”信號,聲控傳感器在樓道及公共照明場所得到廣泛的應用。

      微波感應傳感器

      微波感應傳感器是利用多普勒效應原理設計的移動物體探測器。它以非接觸方式探測物體的位置是否發生移動,繼而產生相應的開關操作。當有人走進感應區內,并且達到照明需求時,感應開關自動開啟,負載電器開始工作,并啟動延時系統,只要人體未離開感應區,負載電器將持續工作。當人體離開感應區后,感應器開始計算延時,延時結束,感應器開關自動關閉,負載電器停止工作。真正做到安全、方便、智能、節能。

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