[发明专利]应用于太阳能照明装置的自适应PIR电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能照明装置的PIR（（Pyroelectric Infrared Radial Sensor，热释电红外传感器））电路。

背景技术

太阳能照明装置是一个泛称，包括太阳能路灯、太阳能泛光灯、太阳能庭院灯等众多的离网太阳能光伏系统。太阳能照明装置是用于室外照明的绿色环保产品，也是目前可以不依赖政府补贴而被市场广泛接受的极具发展潜力的光伏产品。不过，太阳能照明装置也面临着制约其发展的两个关键问题：1、太阳能照明装置是一次性投资，无后续使用的电费，因此初始投资较大；2、太阳能照明装置的储能蓄电池寿命较短，是整个光伏系统寿命的瓶颈。为了解决太阳能照明装置面临的上述问题，前人从不同的技术路线进行了很多尝试和努力。第一种技术路线从提高太阳能照明装置电源变换电路的转换效率及充放电效率着手，进而提高太阳能照明装置的整体效率，降低系统成本，延长蓄电池寿命，取得了一定的效果。第二种技术路线通过使用传感器降低照明负载的耗电量，从而降低整个光伏系统成本，延长蓄电池寿命，取得了较好的效果。若采用第一种技术路线，要将太阳能照明装置的整体效率提高1%，都需要付出巨大的努力；而采用第二种技术路线，常常可以出奇制胜的将太阳能照明装置的整体使用效率提高10%-70%。在第二种技术路线中，现在的方案往往只是简单的把安防行业和室内照明控制中使用的PIR电路照搬到太阳能照明装置上，而太阳能照明装置有它固有的特点，这样会产生很多问题。

在太阳能照明装置上运用PIR技术有如下特点及问题：1、太阳能照明装置是室外照明，照明的区域往往较大，要求PIR电路能检测到较远的距离，而目前在室内照明控制中用到的PIR电路往往只能检测到5~10米的距离，因此，需要进一步提高PIR电路的检测距离；2、在室外环境中，背景红外噪声较大，温度变化也较大，因此，需要进一步提高PIR电路的抗干扰性；3、太阳能照明装置用于室外环境，因此产品的防水等级要求较高，而采用模拟信号处理的PIR电路需要用到带旋转柄的可调电阻来调节灵敏度和光照强度等参数，对于带旋转柄的可调电阻的防水设计比较困难，相比之下，采用数字信号处理的PIR电路，防水设计较容易实现；4、在安防行业，PIR报警电路是不能误判的，否则会引起不必要的恐慌，而在太阳能照明装置上，PIR电路由于噪声干扰引起误开灯，并没有很大的不利影响，只要能及时纠正错误并关灯，不是长时间的持续误开灯就行；5、在太阳能照明装置中，有人出现时，PIR电路需要快速、实时响应，如果延迟数秒钟才开灯，有可能人已经走过去了；6、太阳能照明装置中有光伏控制器，光伏控制器一般都是用单片机设计的，可以尽量利用该单片机的冗余计算能力来实现PIR信号的数字处理。

实际应用的PIR电路由菲涅尔透镜、PIR传感器和PIR信号处理电路三部分组成。菲涅尔透镜和PIR传感器现在都是成熟的元件，因此，在工程实践中，PIR电路设计的关键在于PIR信号处理电路。PIR信号处理电路可以分为模拟PIR信号处理电路（模拟PIR电路）和数字PIR信号处理电路（数字PIR电路）两大类。模拟PIR电路不需要单片机，可以独立构成一个系统，因此在室内照明控制、自动门控制等领域得到广泛应用。模拟PIR电路的典型代表是以模拟PIR信号处理专用芯片biss0001构成的方案。模拟PIR电路的缺点是检测距离不高，在环境温度较高时，容易受到背景噪声干扰，且电路参数的调节需要使用带旋转柄的可调电阻，使得产品的防水性能下降。根据太阳能照明装置的特点，在太阳能照明装置中适合采用数字PIR电路。数字PIR电路以一定的频率对PIR信号进行采样，并通过内带的AD转换器将其转换成数字信号，用软件执行一定的算法对数据进行分析处理。数字PIR电路的核心在于软件算法，该算法可以分为时域分析和频域分析两类算法。

发明内容

本发明所解决的技术问题：为了解决太阳能照明装置中PIR电路的检测距离不高、抗干扰性较差、防水设计难及电路复杂繁琐等问题，进而推动太阳能照明装置健康发展，本发明在第二种技术路线的基础上，进行了改进和完善，提出了一种基于自适应控制数字PIR技术的太阳能照明装置方案。数字PIR信号处理时域分析算法的优点是实时性好，可以快速响应，缺点是抗干扰能力较差；数字PIR信号处理频域分析算法的优点是抗干扰能力强，灵敏度高，缺点是反应较慢，要延迟数秒才能得到结果；本发明方案结合了数字PIR信号时域分析和频域分析的优点，较好的解决了在太阳能照明装置上运用PIR技术所面临的问题，提升、完善了太阳能照明装置的性能，具有良好的社会效益和经济效益。