省電有妙招！為太陽能感應燈去除微亮功能，並淺析人體感應原理

2017-12-04
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相信最近大家都擼了不少太陽能感應燈（應稱之為：鋰電池太陽能充電式熱釋電紅外線人體感應燈）。第一批擼的那款有個微亮功能（後面的我沒有擼了），廠家本來的意思晚上當人還沒有進入感應範圍時LED微亮給人一點有微光照亮環境方便大家。但好象大家對這個功能嫌棄不感冒，感覺微亮功能費電感應用不著，所以很多壇友想去掉那個功能。我拆開看了一下原來以為很容易就可以把微亮功能拿掉，結果我們買的那款IC（8P055）出廠時根本沒有預留關閉微亮功能，IC出廠時程式設定已關閉相關切換腳位。所以最後想了一個辦法在電路上增加一個0.1uF電容把那個微亮控制信號吸收衰減掉。下面細細說來，可能有點長篇大論希望我表達的能讓大家看懂。

產品主要由四部分組：太能板、18650 3.7V 2000mAH鋰電池、熱釋電紅外線人體感應控制板（含一顆鋰電池保護 IC）、白光LED燈板。

1.太能板是一塊5.5V 0.6W多晶層壓磨砂型的，在中午太陽光比較強時實測試在100mA左右，應當沒有廠家寫的0.6W。成本初步估計在2-4元左右。

2.18650 3.7V 2000mAH鋰電池，這個電池我沒有細測試，聽論壇壇友說實測只有1000mA左右。因產品售價原因所以這顆電池肯定好不到哪裡去，反正我是要換掉的。成本估計就是1.6-4塊左右，這個只能看廠家良心了。

3.白光LED燈板是由8顆2835（初估沒有細量尺寸）白光貼片LED組成，成本估計在1塊錢內，滴膠板應在1.5元內。目前最亮時的功率應小於1W，在0.6W左右。

4.人體感應控制板內含一顆DW03D鋰電池保護 IC、8P055熱釋電紅外線信號處理 MCU及PIR 熱釋電紅外線感應器組成。這塊電路板含PIR、菲涅爾透鏡成本應當在5元左右。

再說說這個產品大概的工作原理。

1.太陽能充電部分:

太陽能板在強光照射下產生一個5V左右的電壓經過防倒灌二極體（應是個1N5817）再經DW03D二合一鋰電池保護 IC對18650鋰電池進行充電。從DW03D二合一鋰電池保護 IC產品規格書來說來這顆IC是具有過充，過放，過流，短路等所有的電池所需保護功能，而且正常工作電流只有3.8uA。一般來說過充、過放電壓是我們比較關心的，過充電壓從IC的規格書上來看說是4.25-4.35V,但如果過充保護電壓真的超過4.25V，我相信壇友的很多二手電筒池可能無法充到4.25V以上達到過充保護作用。這點有些不好，其實個人認為過充電壓設定到4.15-4.2V比較安全，但是我測試一下我手頭中這個產品充電時在4.19V左右會關切換充電，這樣應當就不會容易發生鋰電池過充問題。過放我沒有測試，看規格書上寫2.3-2.5V不知是不是真的，大家有空可以試試。至以這個電壓會不會低了、容不容易損壞電池我就不多說了，大家應當比我懂。

2。環境光照檢測部分：

產品有白天不感應，晚上才動作的功能，一般人體感應燈的環境照度檢測部分是由一個CDS光敏電阻或光敏二極體來完成的，但這個產品特殊因為有太陽能板，所以環境光照判斷就省了光敏電阻而是直接取太陽能板上的電壓來經過電阻分壓然後送到IC 8P055的第3腳來判斷。調整這個腳的下拉電阻可以改變產品在什麼環境亮度下開始工作（即傍晚時還有多亮時開始啟動感應燈）。如改動下圖中的R6阻值。如果想產品白天、黑夜都能工作則把R1電阻去掉，相當於IC 8P055的第3腳接地就可以了。想讓產品在天還沒有怎麼黑時就能感應，則改小R6。要天完全黑才亮則加大R6阻值。

3.人體為什麼能觸發燈感應：

理論上只要高於絕對零度的物體都會產生熱輻射，人體的散熱方式之一就是熱輻射，也就是紅外線，就是說人體是會發出肉眼看不見的紅外線的。以前看國外大片中有人手拿一台紅外成像儀就能看到幾百米外房子里有沒有人，就是檢測人體發出來的紅外線來形成圖像的。

菲涅爾透鏡就是我們看到產品上那個白白的，半圓形的物體，可以理為一個凸透鏡聚焦的作用。產品上使用的這種菲涅爾透鏡其實是簡化版本的便宜貨（為省模具費），但效果會差些。

下面這種才是真宗的菲涅爾透鏡，使用這種產品的感應靈敏度會比較好些。但這種開模費用很高。

為了提高熱釋電型紅外感測器的接收靈敏度，通常備需要在感測器上加裝菲涅耳透鏡。感測器如不裝菲涅耳透鏡當檢測人體走時，檢測距離僅2m 左右，而加菲涅耳透鏡后，其檢測距離可增加到10m 以上，甚至更遠。菲涅耳透鏡的工作原理是將移動物體或人體發射的紅外線進入透鏡，產生一個交替的「盲區」和「高靈敏度區」，這樣就產生光脈衝。透鏡有很多盲區和高靈敏度區組成，則物體或人體的移動就會產生一系列的光脈衝而進入感測器，從而提高接收靈敏度。物體或人體移動的速度愈快，靈敏度愈高。目前配上透鏡可檢測10m 左右，採用新設計的雙重反射型，其檢測距離可達20m 以上。

熱釋電型紅外感測器（PIR）

熱釋電型紅外感測器就是把人體發出來的紅外線轉換成電信號輸出的一種元件，光轉電。為什麼叫熱釋電型紅外感測器呢，因為利用了某些強介電質材料的熱釋電效應而製成，我們一般常用是的雙晶元型熱釋電紅外感測器，當入射的紅外光照射到兩個晶元時，由於兩個元件反相串聯，故輸出比單晶元型要高2 倍；由於兩個敏感晶元相連接，因此對於同時輸出的能量會互相抵消。由於上述特徵，所以雙晶元型感測器具有下述優點：1)可以防止因太陽光等非控制紅外線所引起的誤差或誤動作；

2)PZT 晶元同時又具有壓電效應，所以雙元件可消除因振動而引起的誤差；

3)可以防止因周圍環境溫度變化而引起的誤差。

其實熱釋電型紅外感測器業內德國海曼做得最好，很多專業的安防產品都用這家的。當然現在因為成本問題用的都是國產垃圾PIR。PIR還分窗口大、小，大窗比較好。德國海曼的PIR穩定，靈敏度好。如LHI968、LHI878但就是價格貴。

信號處理IC ：之前流行使用紅外熱釋電處理器IC是BISS0001（這個是通用的，一些專業家的大廠會有自己定製IC），目前隨著熱釋紅外感應這塊技術越來越成熟、普及，大家都在朝著低價方面發展，於是最近這幾年開始大量使用便宜的帶運算放大器的單片機來熱釋電紅外處理器。本來這顆IC是具有可根據客戶需求調節亮，微亮，常亮等開關切換各種亮功能的，換句話說是可以關閉晚上微亮功能的，此IC號稱功能可調、靈敏度可調、延時時間可調、光控可調亮燈都可以調整的。但工廠生產電路板時為了省外圍元件省錢，目前這個產品上使用的8P055這些功能出廠時程式上都關掉了。所以相關的腳也沒有功能了。

本來8P055第3腳是觸發后亮燈延時時間設定腳，第7腳是產品微亮，常亮等開關切換設定腳，但目前這個IC出廠時程式上都鎖定了，已無法切換。產品靈敏度也可調IC 第5腳。

4.人體感應亮燈部分：當產品處於光線暗環境中，人體發出來的紅外線經過菲涅爾透鏡聚焦后射入熱釋電型紅外感測器黑色窗口內的晶元上，發生了熱釋電效應產生了電信號，然後經PIR內部場效應管（FET)初步放大後送入信號處理IC 8P055 運放中。整形再放大。然後按照程式設定，由IC第6腳控制MOS管Q3來控制LED燈亮、滅。詳見下電路：

注電路圖與實物並不是完全相對應的。

一不小心佔多一樓了，隔壁那邊是先發的，數碼這邊就搞多一點東西吧，其實熱釋電紅外感應產品處理IC是BISS0001晶元運用比較早也比較成熟。自動門、電風扇、烘乾機、安防報警器等裝置之前可能都是這個IC用得比較多。一些專業做熱釋電紅外感應產品的大公司也會用LM324做或自己與IC公司聯手定做一些功能特別一點的專用IC。

下面附上BISS0001晶元腳點陣圖及參考電路，大家可以參考腳位功能說明來維修、更改相關產品的功能。

特點：

CMOS工藝

數模混合

具有獨立的高輸入阻抗運算放大器

內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾

內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器

採用16腳DIP或SMD封裝