CN101997494A - 低频放大器及焦电型红外线侦测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于焦电型(PIR)感测组件的低频放大器，包括：运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；以及开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
Description
技术领域
本发明是关于一种焦电型红外线侦测器，特别是关于焦电型红外线侦测器的控制电路。
背景技术
由于目前环保意识增强，对于讲求节能的感测装置的需求亦日益强烈。目前市面上最常见的灯源自动控制装置是以诸如焦电型红外线侦测器(Pyroelectric Infrared Sensor，PIR)居多；此装置普遍适用于居家、办公室、公用场所等，而焦电型红外线侦测器本身是用来侦测人体红外线，进而触发灯具或保安***。
请参阅图1，其为一种现有焦电型红外线侦测器的电路方块图。在图1中，焦电型红外线侦测器1主要是由感测组件11、低频放大器12、窗型比较器13、以及信号处理端14所构成。
在图1的焦电型红外线侦测器1中，是利用一级或两级的低频放大器12将来自感测组件11、因温度所造成的微小电压进行放大，之后再利用窗型比较器13将其与高电压信号VH及低电压信号VL进行电位比较，并交由信号处理端14进行信号处理，若有高于窗型比较器13的高电压信号VH或低于低电压信号VL的情况，焦电型红外线侦测器1即被触发启动。
在电源启动的初期，因为低频放大器12之中挂有非常大的电容与电阻，所以运算放大器12需将该大电容充至参考电位之后，才可正常反应出放大后的微小电压信号，所以当电容与电阻所形成的充电时间常数太长时，相对地充满该大电容所需要的时间便会相对升高；以目前市售的PIR侦测器中所设有的低频放大器来说，其中的电容皆为数十微法(uF)以上，而电阻约为数百千欧(KΩ)至数兆欧(MΩ)。由此可知，要等待大电容充饱至参考电位所需要的时间为20～50秒不等，其将导致使用者在使用上的不便。此外，由于焦电型红外线侦测器在被当作产品生产时皆为大量生产，鉴于此项功能在验证上的等待时间过长，生产单位常常忽略此项功能的验证，但却反而可能导致产品质量的控管不良。
发明内容
因此，有必要构思一种应用于焦电型感测组件的低频放大器及焦电型红外线侦测器，可利用参考电位在电源启动时即对外部大电容进行快速充电，使得***能在极短时间内进行正常动作，使用者将无须等待过长时间。
根据上述构想，本发明一方面提出一种应用于焦电型(PIR)感测组件的低频放大器，包括：运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；以及开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
根据上述构想，本发明另一方面提出一种焦电型红外线侦测器，是由焦电型感测组件、前述的低频放大器、窗型比较器、及处理电路所构成。
根据上述构想，本发明再一方面提出一种焦电型红外线侦测器，是由焦电型感测组件、由彼此串联至少两个前述的低频放大器、窗型比较器、及处理电路所构成。
较佳者，前述焦电型红外线侦测器亦可省略窗型比较器，并使用具有模拟/数字转换功能的数字处理电路以作为该处理电路。
本发明由下列图式及详细说明，以便更深入的了解：
附图说明
图1为一种现有焦电型红外线侦测器的电路方块图。
图2为本发明所提出的低频放大器的电路示意图。
图3为图2的控制流程图。
图4为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第一较佳实施例的电路示意图。
图5为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第二较佳实施例的电路示意图。
图6为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第三较佳实施例的电路示意图。
图中：1、4、5、6：焦电型红外线侦测器；11：感测组件；12、42、52、521、522、62：低频放大器；13、43、53、63：窗型比较器；14：信号处理端；2：低频放大器；21：运算放大器；44、54、63：数字处理电路；431、531：第一放大器；432、532：第二放大器；C1：第一电容；C2：第二电容；R1：第一电阻；R2：第二电阻；Vcc：电源电压。
具体实施方式
请参阅图2，其为本发明所提出的低频放大器的电路示意图。在图2中，低频放大器2主要是由运算放大器21、由第一电阻R1及第一电容C1彼此串联所构成的第一电阻电容组、由第二电阻R2及第二电容C2彼此并联所构成的第二电阻电容组、以及开关S1所构成。其中，第一电阻电容组电连接于运算放大器21的反向输入端以接收输入电压信号，第二电阻电容组电连接于运算放大器21的反向输入端与输出端之间，参考电位电连接于运算放大器21的非反向输入端。
本发明的特征在于设在运算放大器21的反向输入端与输出端之间的开关S1，如图3的流程图所述，当低频放大器2启动时，开关S1导通使得运算放大器21的反向输入端被充电至该参考电位(快速暖机)，开关S1随即断开使得运算放大器21的输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号(动作侦测)，藉以达成低频放大器2的快速启动(***启动)。
将此低频放大器的快速启动概念应用在焦电型红外线侦测器的实例如图4所示，请参阅图4，其为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第一较佳实施例的电路示意图。在图4中，焦电型红外线侦测器4主要是由焦电型感测组件41、如图2所示的低频放大器42、由第一放大器431及第二放大器432相耦接所构成的窗型比较器43、以及数字处理电路44所构成。其中，窗型比较器43电连接于低频放大器42的输出端以接收输出电压信号、并将该输出电压信号与高电压信号VH和低电压信号VL进行比较，而数字处理电路44用以处理来自低频放大器42的该输出端上、高于高电压信号VH或低于低电压信号VL的该输出电压信号，以促使焦电型感测组件41进行感测。
加了开关S1的低频放大器42的作动则与图2、3所述的相同，当低频放大器42启动时，开关S1导通使得运算放大器的反向输入端被充电至该参考电位(快速暖机)，开关S1随即断开使得运算放大器的输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号(动作侦测)，藉以达成低频放大器42的快速启动(***启动)。
将由至少两个此种低频放大器42所构成的多级低频放大电路的快速启动概念应用在焦电型红外线侦测器的实例如图5所示，请参阅图5，其为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第二较佳实施例的电路示意图。在图5中，与图4的不同处在于，此时多级低频放大电路52是由两个低频放大器521、522所构成；同样地，藉由开关S1的导通与断开，便能够达成低频放大器52的快速启动(***启动)。
除此以外，也可以省略窗型比较器的使用。请参阅图6，其为本发明所提出的焦电型红外线侦测器的第三较佳实施例的电路示意图。图6与图4、5的不同处在于，省略了窗型比较器，此时则必须使用具有模拟/数字转换功能的数字处理电路63来当作处理电路。同样地，借助于开关S1的导通与断开，便能够达成低频放大器62的快速启动(***启动)。
综上所述，本发明主要提出一种应用于焦电型感测组件的低频放大器及焦电型红外线侦测器，在电源启动的初期时即将低频放大器的大电容充电至参考电位。这种快速充电方法可以大幅降低电源启动初期时的暖机时间，对于使用者以及产品开发者来说皆有相当大的帮助。
本发明可以由本领域技术人员做出各种修改，然而都不能脱离如权利要求所要求保护的范围。
Claims (11)
1.一种低频放大器，包括：
运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；
第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收输入电压信号；
第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；
参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；以及
开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该低频放大器启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号。
2.如权利要求1所述的低频放大器，其中该第一电阻电容组是由第一电阻及第一电容彼此串联所构成。
3.如权利要求1所述的低频放大器，其中该第二电阻电容组是由第二电阻及第二电容彼此并联所构成。
4.一种应用于焦电型感测组件的低频放大器，包括：
运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；
第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；
第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；
参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；以及
开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的一输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
5.一种焦电型红外线侦测器，包括：
焦电型感测组件，电连接于电源电压；
低频放大器，电连接于该焦电型感测组件，该低频放大器包括：
运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；
第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；
第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；
参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；及
开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号；以及
处理电路，用以处理来自该低频放大器的该输出端上的该输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
6.如权利要求5所述的焦电型红外线侦测器，其中该处理电路是具有模拟/数字转换功能的数字处理电路。
7.一种焦电型红外线侦测器，包括：
焦电型感测组件，电连接于电源电压；
低频放大器，电连接于该焦电型感测组件，该低频放大器包括：
运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；
第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；
第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；
参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；及
开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号；
窗型比较器，电连接于该运算放大器的该输出端，用以接收该输出电压信号、并将该输出电压信号与高电压信号和低电压信号进行比较；以及
处理电路，用以处理来自该运算放大器的该输出端上、高于该高电压信号或低于该低电压信号的该输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
8.如权利要求7所述的焦电型红外线侦测器，其中该窗型比较器包括：
第一放大器，具有：
第一非反向输入端，用以接收该高电压信号；
第一反向输入端，电连接于该运算放大器的该输出端；及
第一输出端，电连接于该处理电路；以及
第二放大器，具有：
第二非反向输入端，电连接于该运算放大器的该输出端；
第一反向输入端，用以接收该低电压信号；及
第一输出端，电连接于该处理电路。
9.如权利要求7所述的焦电型红外线侦测器，其中该处理电路是一数字处理电路。
10.一种焦电型红外线侦测器，包括：
焦电型感测组件，电连接于电源电压；
多级低频放大电路，包括彼此串连的至少两个低频放大器，电连接于该焦电型感测组件，各该低频放大器包括：
运算放大器，具有反向输入端、非反向输入端、及输出端；
第一电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端，用以接收来自该焦电型感测组件的输入电压信号；
第二电阻电容组，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间；
参考电位，电连接于该运算放大器的该非反向输入端；及
开关，电连接于该运算放大器的该反向输入端与该输出端之间，当该焦电型感测组件启动时，该开关导通使得该运算放大器的该反向输入端被充电至该参考电位，该开关随即断开使得该运算放大器的该输出端上形成对应于该输入电压信号的输出电压信号；
窗型比较器，电连接于该多级低频放大电路的输出端，用以接收该输出电压信号、并将该输出电压信号与高电压信号和低电压信号进行比较；以及
处理电路，用以处理来自该多级低频放大电路的输出端上、高于该高电压信号或低于该低电压信号的该输出电压信号，以促使该焦电型感测组件进行感测。
11.如权利要求10所述的焦电型红外线侦测器，其中该窗型比较器包括：
第一放大器，具有：
第一非反向输入端，用以接收该高电压信号；
第一反向输入端，电连接于该多级低频放大电路的输出端；及
第一输出端，电连接于该处理电路；以及
第二放大器，具有：
第二非反向输入端，电连接于该多级低频放大电路的输出端；
第一反向输入端，用以接收该低电压信号；及
第一输出端，电连接于该处理电路。
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2009
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