被动式红外（PIR）控制器及其应用

被动式红外（PIR）控制器及其应用

山东沂光电子股份有限公司 邱振民
深圳市永而佳电子公司 邱猛

HT7610A／B和HT7611A／B是台湾HOLTEK公司推出的PIR控制器，可用于家庭、办公室及工厂中的安全报警系统、PIR自动照明与自动门铃控制以及移动（或行进）检测等方面。

1内部结构及特点

HT7610A／B与HT7611A／BCMOSLSI芯片内含两个差分运算放大器（OP1、OP2）以及窗口比较器、输出持续时间振荡器、系统振荡器、AC过零检测器、4V稳压器、工作模式选择电路、环境光（线）感测电路、控制电路、继电器或三端双向可控硅元件（TRIAC）驱动输出级等电路，内部结构框图如图1所示。其主要特点如下：

●HT7610A／B和MT7611A／B均采用16脚DIP封装，需要说明的是：HT7610A／HT7611A脚2上的输出用于驱动TRIAC，而TH7610B／HT7611B脚2上的输出则用来通过外部NPN晶体管驱动继电器，故它们的脚2名称不同，其它引脚名称与排列完全相同，图2所示是其引脚排列。

●通过工作模式选择输入脚MODE（7脚）可以选择三种工作模式：开（ON）、自动（AUTO）和关（OFF）。当脚7连接VDD时，IC输出总是开通的；脚7接地，IC输出总是关断；若将该脚悬空，IC则进入自动检测模式。

●输出持续时间可通过OSCD脚（3脚）外部的电阻R和电容C来设定。输出定时时间TD为延时振荡器周期tOSCD的215040倍，即：TD＝（1／fOSCD）×215040

●通过AC线路的过零检测可产生过零脉冲，该脉冲同时与双向可控硅驱动器同步。如果过零检测信号消失超过3秒，芯片自动复位。

●具有越权（Override）控制功能。

当芯片在自动模式（脚MODE开路）下工作时，输出被PIR触发信号激活，输出持续时间由延迟振荡器（OSCD）周期决定。用户可以超越自动模式而直接转换到测试（TEST）模式，也可以手动接通开（on）模式或通过切换电源开关回复到自动模式。在芯片加电后的10秒内，过零检测信号将迫使芯片进入测试模式。在测试模式下，如果时间超过32秒没有PIR触发信号输入，芯片将进入自动模式。

2工作条件及主要参数指标

2．1推荐工作条件

HT7610A／B与HT7611A／B的工作条件如下：

●电源电压VDD的工作范围为5～12V（典型值是9V）；
●输入电压：输入高电平电压VIH≥0．8VDD，
　输入低电平电压VIL≤0．2VDD；
●系统振荡器频率fsys为16kHz（在VDD＝12V，ROSCS＝560kΩ，COSCS＝100pF时）；
●工作温度范围－25～＋70℃。

2．2主要参数指标

PIR控制器芯片在VDD＝12V和TA＝25℃时的主要参数指标如下：
●电压调整器输出电压VEE为4±0．5V；
●电源电流IDD在无载和振荡器工作时的典型值为100mA；
●输出电流：输出源电流IOH在VOH＝10．8V时的典型值为12mA，输出阱电流IOL在VOL＝1．2V时的典型值为80mA；
●CDS（脚）电压高电平VTH1＝8V（典型值），低电平VTL1＝4．7V（典型值）；
●ZC（脚）传输电压高电平VTH2为6．7V（典型值），低电平VTL2为1．8V（典型值）；
●运算放大器为输入失调电压VOS为10mV（典型值），开环增益AVO为80dB（典型值）；
●芯片内部比较器的输出PIR触发脉冲宽度tPW大于24ms。

3应用电路及工作原理

3．1继电器驱动电路

由HT7610A或HT7611APIR控制器组成的继电器驱动电路如图3所示。图中，当继电器吸合时，灯点亮，在继电器释放后，灯熄灭。灯点亮持续时间由IC延迟振荡器（OSCD）的振荡周期来确定。调节IC脚3外部电阻R7和电容C5可获得所需要的输出持续时间。

控制器芯片的工作电压VDD、继电器线圈（连接晶体管Q1的集电极）和PIR传感器（SD622型）D脚的偏置电压由交流市电电源经C1、R1降压、D1与D2整流和C2滤波等电路提供。施加到继电器线圈的电压约12V，而控制器IC和PIR传感器的工作电压则被齐纳二极管稳定在9V。

墙上开关电路的关键元件是PIR传感器。在人体行进时，PIR传感器能检测到感应的红外功率变化，并将其转换为电压信号施加到控制器IC中的级差分放大器。但是，PIR输入受IC脚CDS（脚6）输入电平的控制。该脚外接光敏电阻（LDR）或其它CDS元件，其阻值对环境光非常敏感。在白天，光敏元件阻值很小，CDS脚输入低电平，PIR输入截止；而在夜间，CDS脚则输入高电平，PIR输入被使能。

从PIR输入失效到使能的延时为5秒。

由于传感器PIR的感测信号是通过IC的脚11输入到内部个运算放大器的非反相输入端，而且级放大器的反相输入端（脚12）是通过R12（22kΩ）和C10（22μF）连接到VEE端（脚9）。因此，放大器的低频响应可由R12和C10（截止频率是0．33Hz）来决定。R11（1MΩ）和C9（0．02μF）组成的低通滤波器（LPF）的截止频率是7Hz。级放大器的增益为：

AV1＝（R12＋R11）／R12≈46．5

IC级放大器在13脚上的输出经R10和C9通过15脚输入到第二级放大器的反相输入端。第二级放大器的增益可由R9和R10的比值确定。其低端和高端的截止频率分别为： fL＝1／2πR10 C8 fH＝1／2πR9 C7

第二级放大器输出在内部直接连接两个比较器窗口的中心点，比较器窗口为（VDD－VEE）／16。当脚IC2上的输出通过晶体管使继电器吸合时，照明灯点亮，在输出持续时间结束后，晶体管截止，继电器释放，灯熄灭。

PIR控制器芯片7脚外的开关（单刀三位开关）可用来进行工作模式选择；5脚则可用作AC线路输入信号的过零检测。

3．2三端双向可控硅驱动电路

用HT7610B或HT7611B驱动三端双向可控硅元件的应用电路如图4所示。将IC脚2上的输出脉冲施加到双向可控硅的门极（G）可使可控硅导通，灯点亮，而当可控硅阻断后，灯熄灭。

继电器或双向可控硅开关元件控制的负载也可以是门铃或报警喇叭。当有人在夜晚进入报警区时，通过PIR传感器可产生PIR输入，从而由PIR控制器驱动继电器或双向可控硅元件以使主电路接通，灯点亮或使喇叭发出声响唤醒主人。