(4)放大处理电路
人体运动变化产生的红外线辐射信号的频率为0.1~10Hz。这个频率由附加在被动式红外人员动静传感器上的菲涅尔透镜、人体的运动速度和热释电传感器的响应速度所决定。
为了抗干扰，放大器电路一般采用中低频率在1Hz附近的带通滤波放大器对热释电传感器输出的信号进行放大，然后进行比较处理，产生报警信号的输出。带通滤波器的带宽对灵敏度和可靠性影响很大，因此在放大器电路设计中，对滤波器特性曲线和比较电路的选择，决定了各生产厂家探测器的探测性能和可靠性。一些生产厂家为了进一步提高被动式红外人员动静传感器的探测性能和可靠性，在放大器后面还采取了各种信号处理技术，如采用脉冲计数的方法来提高抗干扰能力，电路只有在计数达到规定的脉冲个数(如2~4个脉冲时)才能产生控制信号输出，这样就有效地克服了瞬时干扰造成误操作的可能性。
(5)菲涅尔透镜
被动式红外人员动静传感器在探测面上装有用聚乙烯材料做成的菲涅尔透镜。菲涅尔透镜实际上为一组透镜，由均匀分布的单元透镜阵列组成，每一个单元透镜都有一个不大的视角。而相邻的两个单元透镜的视场分别独立不相连接，因而构成了一个又一个独立的小视场。
在前面介绍热释电红外传感器的热电转换原理时，曾谈到它是利用强热电系数的探测元来检测活动体放射出来的红外线能量变化的，即探测元应能反应红外辐射能量值的变化。
这表明：热释电红外传感器对红外辐射能量的绝对值并不感兴趣，感兴趣的应是红外辐射能量变化值的大小。例如，若站在红外传感器近前的是一个纹丝不动的人，传感器就没有反应；而较远地方的人稍一移动，红外传感器便迅即有脉冲信号输出。
基于上述检测原理，在进行光学系统设计时，不仅应把监测空间辐射来的红外线聚焦至传感器，还应能敏锐地觉察出这些红外能量的变化。因此，在设计聚光透镜时，往往要对光滑的光学镜面进行棱状或柱状处理。不管是柱状处理的透射镜还是棱状处理的反射镜，其设计用意在于使被监测的空间产生一系列交替的狭小的红外“高灵敏感应区冶和“盲区冶(空区)。当有人从镜前走动时，人体发出的红外线就不断地从“高灵敏感应区冶进人“盲区冶，传至红外传感器的红外线便会时有时无，即大量的光脉冲进人红外探测元，经转换后便输出相应变化的电脉冲，因而提高了其接收灵敏度，大大提高其探测距离。
当人体在透镜的视场分布区内运动时，依次进入其中一个单元透镜的视场内，又走出这个单元视场进入另外一个单元视场……这样，人体的红外线辐射不断改变着热释电敏感元的温度，使敏感元输出一个又一个相应的电信号变化。
红外探测器LN074B将移动人体辐射的红外线信号转换成交变的超低频信号(0.3~10Hz)，并经低噪声前置放大器VT1放大后，加至运放IC1的引脚3。IC1采用PMOS运算放大器CA3140，它与R4、R5、C4等组成低通(0.1~10Hz)放大器，增益约为20倍。IC2(CA3140)与RP1组成电压比较电路。平时，探测区内无人走动，IC1处于静态，IC2无信号输出，VT2截止，K1不动作。当有人员进入探测区内时，传感器输出的低频交流信号经VT1、IC1两级放大(两级增益约为70dB)后，当加到IC2的引脚3的信号高于基准电压值时，IC2的输出转呈高电平，VT2饱和导通，K1吸合，发出控制信号，实现自动控制。
2)人员动静传感器的应用
人员动静传感器有五个特性参数：灵敏度、观察区、覆盖区、覆盖模式和延时。灵敏度反映了探测器对动作的灵敏程度，许多产品的灵敏度可调，但调节后会引起其他特性的变化，一般说来，灵敏度越高，覆盖区越大；观察区指探测区域的角度边界，通常表征采用红外技术的探测器，并由透镜的特性来决定；覆盖区指探测区域的物理边界，通常厂家给出的数据都是在一定的安装高度上的；覆盖模式通常也是用来表征采用红外技术的探测器，由透镜的特性来决定，并通常用几何形状(方形、圆形、矩形或椭圆)来表示；探测器通常都可设置延时，以减少灯具的频繁开关和误操作。
人员动静传感器可安装于墙壁开关面板处、室内天花板的中央或者房间高处的角落里。
人员动静传感器适合用于使用状况不规律和不易预期的区域，如私人办公室、复印间、储藏室、教室、卫生间、走廊和仓库等。在这些区域采用人员动静传感器后，节能效果显着。据美国的调查报告显示，采用人员动静传感器的成本回收期为1年半至3年。
2.4.4照度传感器
照度传感器是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的装置。早期照度传感器的光敏元件采用光敏电阻，现基本都改用半导体材料制成的光敏二极管。
1)工作原理
根据爱因斯坦的光子假说：光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光子。每一个光子具有一定的能量，其大小等于普朗克常数h乘以光的频率酌。所以，不同频率的光子具有不同的能量。光的频率越高，其光子能量就越大。
光线照射在某些物体上，使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应，也称光电发射。逸出来的电子称为光电子。光电效应一般分为外光电效应、光电导效应和光伏效应三类，根据这些效应可制成不同的光电转换器件(称为光敏元件)。照度传感器是以光伏特效应来工作的。
在光照下，若入射光子的能量大于禁带宽度，半导体PN结附近被束缚的价电子吸收光子能量，受激发跃迁至导带形成自由电子，而价带则相应的形成自由空穴。这些电子空穴对，在内电场的作用下，空穴移向P区，电子移向N区，使P区带正电，N区带负电，于是在P区与N区之间产生电压，称为光生电动势，这就是光伏效应。利用光伏效应制成的敏感元件有光电池、光敏二极管和光敏三极管等，其应用极为广泛。
利用光敏二极管的光伏效应可以制作照度传感器。光敏二极管的结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，它的PN结装在管顶，可直接受到光照射，光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态。光敏二极管在电路中处于反向偏置，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，此反向电流称为暗电流。反向电流小的原因是在PN结中，P型中的电子和N型中的空穴(少数裁流子)很少。当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，使少数载流子的浓度大大增加，因此通过PN结的反向电流也随着增加。如果入射光照度变化，光生电子空穴对的浓度也相应变动，通过外电路的光电流强度也随之变动，可见光敏二极管能将光信号转换为电信号输出。
2)开关型可见光照度传感器的结构及特性
国内某公司生产的On9668光控阀值可调的光电集成传感器就可做成一个开关型可见光照度传感器。其典型入射波长为λp=520nm，内置双敏感元接收器，可见光范围内高度敏感，光开关阀值通过外置电阻线性可调，直接输出高、低电平，外围电路简单。
电气特性如下：
(1)暗电流小，低照度响应，灵敏度高。
(2)光控阀值通过外置电阻线性可调，直接输出高、低电平，外围电路简单。
(3)内置双敏感元，自动衰减近红外，光谱响应接近人眼函数曲线。
(4)内置微信号CMOS放大器、高精度电压源和修正电路，输出电流可达30mA。
(5)工作电压范围宽，温度稳定性好。
(6)可选光学纳米材料封装，可见光透过，紫外线截止，近红外相对衰减，增强光学滤波效果。
3)照度传感器的应用
照度传感器根据环境灯光的变化，采用电子元器件将可见光转化成电信号，从而控制照明系统来保证使作业面的照度在一定范围内。当作业面的照度高于预设的照度值，关闭或调暗采光系统；当作业面的照度低于预设的照度值，开启或调亮采光系统。通常，前一个预设的照度值高于后一个预设的照度值，利用该“死区冶以免频繁地开关照明设备。
照度传感器主要用于对天然采光的补偿或利用，若能从窗户或天空获得充足的自然光，则可以关闭电灯或降低电力消耗，这多见于玻璃幕墙建筑内办公室照明的控制。或者发送信号启动电动窗帘、遮阳幕布等，或者调节遮阳格栅的角度，来降低自然采光产生的照度，这样既可利用日光在室内产生的光影变化效果和色温变化效果，又可以保障照度控制在一定范围内，维持室内光环境的和谐，这都需要考虑与诸如电动窗帘等设备的配合，可在一些利用自然采光的展览厅见到。
照度传感器大多设有延时装置，以免天空中云的变化带来自然采光的变化，而导致照明系统控制的频繁变化，这在多云的天气尤显得重要。
采用单个照度传感器设置其控制区域时，应注意以下事项：
(1)控制区内作业活动内容、照度要求和环境相同；
(2)控制区内天然采光的条件相同；
(3)控制区域连续，没有隔断或墙体。
在室内，照度传感器的安装位置有两种：一种是直接安装在工作面上，但需要保证探头不被作业设备损伤，或者按照通常的做法，安装在天花板上，朝向作业面；另一种安装位置是朝向采光窗，直接测量自然采光。照度传感器也可以安装在灯具内，成为灯具的一部分，还可以安装在远离所控制的灯具回路的天花板上。当照度传感器用于室外环境中时，在北半球则多朝向北方.以免太阳光的直射，从而保证比较好的恒定照度。同时需要指出的是，由室外照度传感器的灵敏度和可调节性比较低，所以不能与室内的照度传感器互换。
2.4.5红外遥控传感器
利用红外遥控，也可以产生照明控制信号。红外遥控传感器通常由红外遥控器和红外信号接收器——红外探头组成。通过操作遥控器，产生红外信号，为红外探头接收后，就向照明控制系统传递信号。
红外遥控传感器通常具有以下功能：
(1)发送信号，改变灯光场景。
(2)通过改变整个场景的明暗对场景灯光作调整，并具有相应的记忆功能。
(3)照明回路灯光的控制。
(4)接收器往往具有信号接收的LED指示灯，接收到信号时会闪烁。
由于红外遥控传感器是通过一定的红外频率来工作的，因此一般不允许其周围区域存在近似频率工作的电子仪器，以免引起误动作。例如，飞利浦公司的该类产品就详细要求周围所采用的电子镇流器的工作频率必须小于28kHz，或大于42kHz。
红外遥控传感器通常用于需要便捷地改变灯光场景的地方，如私人办公室、会议室等，尤其在今天的世界，人们需要对生活的光环境进行自我控制，该类产品有着更多的应用空间。
2.4.6声控传感器
声控传感器通常有两类产品：一类是利用电子元件将声音信号转换为电信号，当音量超过一定值时，就会开启灯光回路，并随声信号的消失，加一定延时后关闭，这种元件比较简单，一般只有on/off两种状态；另一类是输入音乐信号，输出DMX512的信号，根据音量的变化，激发不同程度的灯光场景，从而产生随音乐同步变化的灯光效果，这多见于舞台照明与酒吧间的照明。
具由声控功能的声控灯可装在楼道、走廊等公共场合，当来人击掌或跺脚时，照明灯自动点亮，人走过后，延时一段时间，灯自动熄灭。
习题与思考题2
(1)对于操作频繁的电路及设备，宜用哪些开关电器？试画出控制电路图。
(2)若要使得控制电路能延时1min，相关元器件参数如何选择？
(3)促使照明调光技术发展的因素有哪些？
(4)为什么当白炽灯工作在标称电压的50%以下时，建议将灯关熄？
(5)简述荧光灯如何实现调光的。
(6)分别分析和比较模拟调光和数字调光的特点。
(7)从传感器的工作机理和能量转换来分析红外传感器的类型。
(8)简述照度传感器的工作原理及用途。
