一盏红外感应灯的制作

zww8663 · 发表于 2020-5-23 16:27:42

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致，我们都是技术控

您需要登录才可以下载或查看，没有账号？立即注册

x

一盏红外感应灯的制作

00.手里有一只多年前不知买什么东西带来的红外感应模块，没找到用的地方，一直闲置。
今天就用它做核心部件制作一盏红外感应灯。方案是直接使用交流电，输出控制继电器进而控制通用的LED灯泡。

01.这是一个老式的球形灯，玻璃的球形灯罩早就坏掉了，还剩这个底座。已经清洗过，表面是泛黄，不是脏东西。
01..JPG

02.底座正中装有灯头，红外感应模块传感器要避免被自己控制的灯直接照射到，正好可在侧面开孔安装，背面空间可以安装其它部件。
02..JPG

03.感应灯的主角，HC-SR501红外感应模块。因为要安装到底座中，先测量各部分尺寸。

03-1.

03-2.

04.考虑好要安装模块的位置，画线加工。

04.

05.手钻上去才知道，底座的材料是酚醛树脂，也就是电木，是早些年普遍使用的电工材料，常见于灯头灯座开关插座等产品上。
这种材料又硬又脆，在加工前后空间的隔断时用力过猛造成碎裂，好在还不影响使用，就是不好看。

05.

06.用手钻加工大致的轮廓后用锉刀慢慢加工到需要的形状。

06.

07.在底面看模块基本就是这样安装（因为没固定，还没到位）。

07.

08.在正面看模块的位置。因为碎裂不是很好看，一点小遗憾。
模块的这个位置刚刚好，一方面可以避免自身控制的照明灯直射透镜，一方面用于调节灵敏度和延迟时间的电位器正好露在正面。

08.

09.下面介绍红外感应模块及其改造。
模块正面，只有一颗红外传感器。据介绍，传感器为双元结构，X轴方向灵敏度高于Y轴方向。

09.

10.模块背面，上面两个电位器左侧的是延时时间调节（3-300s），右侧的是灵敏度调节（3-7m）；
右上角的三个焊盘，中间焊盘连接L为非连续触发模式，现在是直接印刷连线至H焊盘，为默认的连续触发模式；
左下侧7133为3.3V稳压器，为模块提供3.3V电源的，输入具标称可达3.6-20VDC，静态电流小于50uA；
BISS0001为最常见的红外感应专用处理芯片；底部的黄色排针为外接电源和输出接口；
另外RT焊盘为温度传感器接口，用于补偿因温度变化引起的灵敏度变化，RL焊盘为光敏电阻接口，用于环境亮度高于某值时停止感应工作模式。
模块的OUT就是经右下的那个152电阻后的BISS0001的Pin2，有触发时输出供电电源相当的高电平（3.3V），驱动能力有限，需要加一级缓冲。

10.

11.为能驱动继电器添加的SS8050，发射极E位置钻一小孔，正好另一面该位置为覆铜地，挂掉防护漆焊接。
拆掉原来的152电阻，用一只332电阻立起来焊接到连接BISS0001-Pin2的电阻焊盘上，电阻另一端焊接在SS8050的中间脚（基极B），
SS8050的集电极C焊接在连接输出OUT的焊盘上。想法挺好，只是PCB质量较差，矫正三极管位置时原来电阻的两个焊盘都掉了。
勉强再焊接上，测试导通还正常，先这么用。这是设计和制作中常遇到的问题，需要注意。
一只贴片的1N4148负极焊接在VCC焊盘上，正极焊接在输出OUT焊盘上，作为继电器的续流二极管。
再补上一只光敏电阻，按手册推荐使用亮阻50-100K，暗阻大于5M的GL5539型的光敏电阻。

11.

12.模块正常工作需要一个低压直流电源，增加的继电器也需要直流电源驱动。模块自身的功耗很低，继电器也用不了几十毫安的电流。
能见到的电源适配器基本都能胜任，但还是以低静态功耗，高可靠性为好。在一堆电源适配器中选来选去选中了这只NOKIA AC-3C。
NOKIA AC-3C标称输出能力5V350mADC。继电器线圈驱动电压需要根据采用电源的输出电压选用匹配的。
这两张照片是补拍的，电路板已经做过为适应安装到圆形底座内的形状加工。下面的照片可以看到它原来的形状。

12.

13.电源板上原件（主要是那个开关变压器）高出底座底圆平面约1mm，需要降低。再就是电路板形状不是适应底座的圆弧状，需要加工。

13.

14.变压器拆下来，塑制骨架撑脚锉掉约2mm。用烙铁将引脚上的线圈引线尽量向根部贴合。

14.

15.变压器焊回电路板。电路板的形状按照底座内的圆弧形状用锉刀加工。因为去掉了一部分，有两个元件的位置需要做变动。
一是一只1N4007整流管，在原连接铜箔另一位置钻一孔，换用一只长引脚1N4007跨接。二是交流入口的一只20ohm保险电阻，也是在原连接铜箔的另一位置钻孔，
另换一只长引脚的20ohm碳膜电阻焊接（图中还没表现出来），这只电阻后来引出一些问题，一会说到。

15.

16.这就是加工好的电源板，整个电路板的高度正好控制在底圆平面以内。加工好以后的电源实测输出空载时电压7.13VDC，电流0.35mAAC。
单独连接红外模块时电源输出电压6.6VDC，电流0.5mAAC。手中正好有一只JZC-22F的6VDC继电器，厚度也刚刚好，就用它了。比选用5V继电器更合理一些。

16.

17.继电器常开常闭触点各一组，正好可以接两个指示灯在不安装灯泡时观察工作状态。实际使用上指示灯意义不大。
这是一只5mm共阳极高亮红+翠绿LED。这种LED与传统的红绿单色普亮LED不同，用在220V交流电源里必须反向保护，否则必坏。两只1N4007反向并联在LED上。
因为就是一个简单的切换，两个颜色的LED共用一支限流电阻。就是这一想法，又引出许多麻烦，后面会讲到。
一只200K（LED为高亮管，200K都有些小）电阻焊接在共阳极上，套上热缩管。

17.

18.再找一只2位的压接式电源端子，好了，需要的材料基本齐了。反复考量后确定零部件的布局。能用螺钉固定的电源板，接线端子，模块，以及LED开孔。
灯座表面用细砂纸打磨了一遍，恢复了白瓷般的感觉，裂纹忽略掉。

18.

19.下面就是用合适粗细长短的导线将各部件按预计的关系连接起来。暂时没装灯头，上电测试，与预期的完全一样。
上电后因为我就在附近，继电器马上吸合，R-LED亮起，如果我一直在动，则继电器一直保持吸合，直到你不动后延迟一段时间继电器释放，G-LED亮起。
如果较亮的光照射在透镜上则模块停止红外相应，因没有测试亮度的设备，没定量测试到底多亮时停止响应。
调节延时电位器，延时时间可在约2s-350s之间变化。灵敏度没调节测试，就在原来默认的约中间位置，室内范围的距离都可以响应。

19.

20.满以为大功告成，装上灯头，将还在自由状态的继电器和LED用热熔胶固定。

20.

21.全方位拍照，为这个帖子准备素材。

21-1.

21-2.

21-3.

21-4.

22.然而，在安装上一只5WLED灯泡做实际工作状态测试时问题出现了。
首先，用于状态指示用的LED闪动了一下后就熄灭了，但LED灯泡亮着，并且延时时间到后可以熄灭。LED的保护已经到位了，还这么容易坏，可能是个体质量问题？
将已经热熔胶固定的LED很费劲的才拆下，剥开热缩管，拆下LED，检查两只1N4007没问题，LED的管芯有些发黑，测试已经断路，肯定是坏掉了。
更换一只同型号LED，按照之前的制作方法再重新焊接1N4007，封好，重新粘回原位。没安装LED灯泡，上电，状态完全正常。
安上LED灯泡，再上电，好像听到继电器抖动了几下，LED又是闪几下不亮了。
这说明LED的损坏好像与LED灯泡相关，是不是这只LED灯泡是阻容驱动的？继电器跳动的时候灯泡里的电容电压叠加在LED上了？
再次拆下LED，更换，先不热熔固定。换一只确定是恒流驱动的LED灯泡测试，上电，还是听到类似继电器抖动或打火的声音后LED熄灭。
是不是LED的保护还是有欠缺？1N4007只有反向保护作用，用稳压管反向并在LED上是不是对正反向都有保护？找两只12V稳压管，替换下两只1N4007，
再次测试，LED再次损坏。这就奇怪了。这个批次的LED有问题？已经在其它地方用过一些了没发现问题啊？
换用一种共阴LED，还是1N4007保护，公用一个限流电阻，上电，发现另一现象，绿色和红色LED管芯同时亮起，但继电器明明听到有跳动啊。
还有，我在考虑怎么处理问题时好长时间没动位置，发现LED灯泡好像已经过了延时时间还没熄灭。继电器坏了？
没有别的思路了，拆。又费了好大的劲将继电器拆下，新粘上的胶还是非常结实的。拆开继电器检查线圈，触点，动作机构没发现任何异常。
再上电，听到几声“啪啪”的打火声，LED已经不亮了，反复插拔几次插头发现电源板的交流引线附近有打火现象，绝缘又出问题了？
检查附近原件和导线，未见异常，将那个引脚较长的1N4007用热缩管套上，更换了一只4.7uF400V电容，再试还是有打火现象。
测试后换的那只交流入口20ohm电阻发现已经断路，更换一只同样的碳膜20ohm电阻，打火现象消失。
这么简单的控制电路，竟出现这样匪夷所思的问题，想不懂。
还是老老实实的把电路图画出来吧。一边画着图一边就搞懂了为什么指示用LED上电就坏的原因。
这是最开始采用的电路。

22.

23.调试过程中LED指示部分用过的电路。
由图可见，如果不安装照明用LED灯泡，指示用LED会正常随着继电器的切换而正常工作。而当安装了照明用LED灯泡后情况就有变化了。
图中分析的是一个半周的电流流向，另一个半周流经指示用LED的另一个管芯，无论哪种情形，都有通过照明LED灯泡的电流流经指示用LED，
如果指示用LED足够强劲，这几种情形都会看到两个管芯同时发光。但指示用LED设计承载电流没那么大，所以在上电初期就会损坏。
但指示用LED损坏后（一定是烧断），并不影响照明LED灯泡的亮灭切换。
而采用稳压管做保护的电路，因为稳压管的承载能力较大，所以会出现无论继电器触点在哪边照明LED灯泡都会亮着的情况。
所以，用双色LED以这种模式做指示不能共用一个限流电阻，两个管芯必须各自用各自的限流电阻。
用两只204电阻分别串入红绿管芯的阴极，问题解决。但在测试过程中又发现在20ohm电阻附近有打火现象，检测发现电阻又断了。
分析应该是该种电阻碳膜间隙过小，烧断后电阻会在碳膜间隙跳火。拆掉电阻，更换一只带引脚玻璃管的1A保险管，没再出现打火现象。

23.