热释电和光敏传感器在智能照明中的应用

照明控镧

低压电器（２００９№８）现代建筑电气篇

热释电和光敏传感器在智能

照明中的应用

刘

向，马小军，

臧增辉

（南京工业大学自动化学院，江苏南京２１０００９）

摘要：介绍了，热释电传感器和光敏传感器的原理和结构，以及它们在商务办公楼中的应用。同时针对两种传感器的特点，制定了一个典型办公室的照明控制策略。

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向（１９８６－－），

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传感器和光敏传感器在智能照明控制中的应用提升了照明控制的智能化水平，节约了

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能源羹键词：热释电传感器；光敏传感器；智能建筑；照明控制关键词：热释电传感器；光敏传感器；智能建筑；照明控制

中图分类号：ＴＵｌ３３．６＋４文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－５５３１（２００９）０８－００３１．

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引言

灯光的表现效果。本文主要介绍智能照明控制系

统中常用的红外传感器和光电传感器及其在商务

办公楼设计中的应用。１

随着科学技术的发展，智能化已成为当今建筑发展的主流技术，它涵盖空调系统、照明系统、

消防系统、安防系统以及完善的计算机网络和通信系统。智能照明控制系统主要是利用各种智能传感器把所需的和照明有关的各种信号采集输人到智能控制模块，利用智能算法计算输出一个控制值，达到对光源的合理控制。

作为现场检测装置的传感器，在整个系统中

照明控制中的传感器

红外传感器一般分为量子型与热电型。量子

１．１红外传感器

型传感器主要有利用光生伏特效应的光敏二极

管，利用光导电效应的ＰｂＳ（硫化铅）和ＣｄＳ（硫

化镉）等。热电型传感器主要有利用热电动势效应的热电堆，利用热释电效应的ＰＺＴ（锆钛酸铅）

和ＬｉＴａＯ，（钽酸锂）等。智能照明控制系统中目

起着非常重要的作用。传感器的选用及设计直接

影响对灯具的调控策略，进而影响灯具的节能和

马小军（１９５６一），男，教授，研究方向为建筑电气与智能化，智能照明控制。臧增辉（１９８４一）。男，硕士研究生，研究方向为大功率半导体照明驱动电源技术。

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现代建筑电气篇

前主要采用热释电红外传感器，它是一种检测物体辐射红外能量的传感器，利用ＰｚＴ等晶体结构

的表面电荷的极化会随其温度变化而变化的特

性，当红外线照射热释电元件时，其内部极化作用有很大变化，变化部分作为电荷被释放出，从外部取出该电荷就变成传感器的输出电压。其主要特点是灵敏度与波长无关，敏感原件不需要冷却，使

用方便。用它可以做成主动式（检测静止或移动

极慢的人体）和被动式（检测运动人体）的人体传感器，与各种电路相配合广泛应用于生活。

热释电传感器的内部结构由窗口、具有热释

电效应的ＰＺＴ板以及高阻抗、低噪声的ＦＥＴ组合而成，将其封入壳内，保持密封性，并防止外来噪

声的混入。ＰＺＴ板表面吸引红外线，并在受光面的里外各自安装，取出电荷的一对电极，通过改变

电极对数与接线方式进行各种量的检测。

图ｌ所示为热释电传感器的内部结构。采用了４个热释电元件，每两个元件的电极采用反向

串联的结构，可有效进行温度补偿，并且可以有效防止背景波动的影响，以及干扰光照射时的误动作。当人体移动时就有信号输出，由于受光电极多，能够精确地检测到人体移动的情况。热释电传感器可安装于墙壁开光面板处、室内天花板中央或者房间高处的角落，适用于使用状况不规则和不易预期的区域。

图ｌ热释电传感器的内部结构图

１．２光电传感器

光电传感器是把光信号转换为电信号的一种传感器。作为光电传感器的检测对象有可见光、不可见光，不可见光有紫外线、红外线等。光的波长和电磁波的性质也各不相同，也就是说要根据

被检测光的性质，即光的波长和响应速度来选用

相应的光电传感器。光电传感器主要有光敏二极

管、光敏晶体管、光敏电阻ＣｄＳ、集成光电传感器、

一３２～

万　

方数据 照明控制

太阳能电池、图像传感器等。在智能照明控制中主要使用的是光敏传感器，光敏传感器主要用于

天然光的补偿或利用。若能从窗外或天空获得充足的自然光，则可以关闭电灯或降低电力损耗。

光敏传感器包括光敏二极管和光敏晶体管。光敏晶体管的性能较优，应用更广泛。

光敏晶体管是光电传感器中响应特性良好、

测光范围最广、利用价值最高的一种传感器。惟

一的缺点是输出电压较小，几乎不能单独使用，一般要与放大器结合使用。光敏晶体管可以认为是光敏二极管与晶体管一体化的结构，其特性是光

敏二极管的输出特性再加上晶体管的特性。图２所示为光敏晶体管的等效电路。

图２光敏晶体管的等效电路

若流经光敏二极管ＶＤ的光电流为Ｌ，则晶体管ＶＴ的发射极电流，。为

，Ｅ＝，。（１＋ｈ兀）

（１）

式中＾兀——晶体管ＶＴ的直流电流放大系数

一般来说，光敏晶体管的响应速度比光敏二极管小一个数量级 …… 此处隐藏：5192字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……