红外线报警器的设计

红外线报警器的 创新实践论文 题 目: 红外线报警器的设计 学 院: 专业名称: 班级学号: 学生姓名: 指导教师: 2012年05月12号 目 录 前言----------------------------------------------3 1 课程设计的目的和要求 1.1、 课程设计的目的---------------------------5 1.2、 课程设计的基本要求------------------------5 2 原理分析及原理图设计 2.1 基本工作原理及分析------------------------7 2.2 实验原理图设计------------------------------------------9 3 实验电路焊接及测试 3.1 实验元件清单------------------------------12 3.2 电路焊接----------------------------------13 3.3 电路测试----------------------------------15 4 红外线报警器的功能测试 --------------------------17 5实验总结------------------------------------------19 6致谢-----------------------------------------------22 7参考文献 -----------------------------------------------------23 8 附:报警器成品图-----------------------------------24 前言 随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全 性提出了更高的要求，尤其是在居家安全方面，不得不 时刻留意那些不速之客。现在许多小区都安装了智能报 警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了 保证居民的人身财产安全，由于红外线是不见光，具有 很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗警戒等安保装置中 得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受广大拥护和专业人士的的欢迎。本 而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。可达到能有效判断是否有人员进入。系统工作的稳定性和可靠性很高。报警采用光信号。 关键词 警电路 1.什么叫红外感应器 红外感应器是一种将热转换成电信号的器件。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。 红外光不间歇一秒发1000光束，所以是脉动式红外光束。由此这些对射无法传输很远距离600米内。 人体辐射出来的波长刚好能够被感应器感应。 2. 防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件,就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。 防盗报警系统通常由:探测 ,传输通道和报警控制器三部分构成。 报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途达到不同探测目的的报警探测装置。 1 课程设计的目的和要求 1.1 课程设计的目的 1、通过本次实验掌握红外线报警器工作原理和设计。 2、通过本次课程设计，能运用自己所学的电路知识设计简单的 电路。 3、进一步掌握使用Protel99SE进行电路原理的和电路pcb图设计和绘制。 4、通过本次课程设计，熟练掌握电路的焊接技术和增强自己的动手能力。 5、通过本次实验学会和同学进行团队合作，培养团队合作精神。 1.2 课程设计的要求 1、了解和掌握红外线报警器的工作原理和红外线报警器的具体的构造。 2、运用所学的电路知识，设计和分析电路原理图。 3、使用的LM358等集成电路芯片电路制作出合格的红外线报警器。 4、熟练掌握电路板的焊接技术。 5、学会使用Protel99SE绘制出实验的电路图原理图。 6、学习和总结实验中的实验经验。 2原理分析及原理图设计 2.1原理图分析 红外线传感器 红外线传感器IC1采用进口器件Q74，波长为9,10um。一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线。IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的?脚输出微弱的电信号进入放大电路，经过放大比较之后可以蜂鸣器发出响声。 信号放大电路 图1 信号放大电路如图1，VT1和运算放大器LM358等组成放大电路，由IC1的?脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大 电路放大，再通过C2输入到运算放大器ICA中进行高增益、低噪声 放大。此时由 IC2A?脚输出的信号已足够强，输入电压 比较电路。 电压比较器 图2 电压比较器如图2，IC2B和VD2等作电压比较器，IC2B的第?脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2A?脚输出的信号电压到达IC2B的?脚时，两个输入端的电压进行比较， 此时IC2B的?脚由原来的高电平变为低电平。 报警延时电路 图3 如图3:IC4A LM393为报警延时电路,R14和C6组成延时电路,其时间约为1分钟。当IC2B的?脚变为低电平时,C6通过VD2放电，此时IC4的?脚变为低电平它与IC4的?脚基准电压进行比较.当它低于其基准电压时，IC4的?脚变为高电平,VT2 导通,讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后.IC2B 此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突变,故通过R14向 ，C6缓慢充电。当C6两端的电压高于其基准电压时， IC4的?脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。 启动延时电路 图4 如图4VT3、R20、C8组成开机延时电路,时间也约为1分钟。它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场。同时可防止停电后又来电时产生误报。该装置采用9-12V直流电源供电，由T降压。全桥U整流，C10滤波， 检测电路采用IC3--78L06供电。本装置交直流两用，自动无间断转换。 220V 到12V的转换电路图 图5 2.2原理图设计 图6 该装置电路原理见图6。由红外线传感器、信号放大 电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的?脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2?脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器，它的第?脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2?脚输出的信号电压到达IC3的?脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的?脚由原来的高电平变为低电平。IC4为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。当IC3的?脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的?脚变为低电平，它与IC4的?脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的?脚变为高电平，VT2导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3的?脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的?脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。 由VT3、R20、C8组成开机延时电路，时间也约为1 分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。 3.实验电路焊接及测试 3.1实验元件清单 名 数 编 数 编 号 型 号 名 称 型 号 称 量 号 量 电解电R1 47K 1 C10 470u/25V 1 电阻 容 涤纶电R2 1M 1 C11 0.1u 1 电阻 容 VD1整流二R3 1K 1 IN4001 5 电阻 ,极管 VD5 R4 4.7K 1 U 2A/50V 1 电阻 全桥 R5、R6、R9、R12、100K (R12为线性晶体三6 VT1 9014 1 电阻 R13、R15、 微调电阻) 极管 MPSA13 晶体三10K 4 VT2 1 R7、R10、R11、R17 电阻 0.5A 30V 极管 晶体三300K 2 VT3 8050 1 R8、R16 电阻 极管 红外线R14 470K 1 IC1 Q74 1 电阻 传感器 运算放R18 2.4K 1 IC2 LM358 1 电阻 大器 R19 220Ω 1 IC3 LM393 1 电阻 比较器 三端稳R20 560K 1 IC4 78L06 1 电阻 压器 电解47u/16V (C2、C5电磁讯5 BL U=12V 1 C1、C2、C6、C8、C9 电容 用钽电解) 响器 12V 电解电源变22u/16V 2 T 1 C3、C5 5W 电容 压器 涤纶钮子开C4 0.01u 1 S 1 电容 关 电解C7 220u/16V 1 电容 1 实验清单 3.2 电路焊接 1 安装前准备工作 准备所需的基本工具: 电烙铁(焊枪)、烙铁架、松香、万用表、镊子、 尖嘴钳、偏口钳、螺丝刀。在焊接之前要仔细的查看 个元件的个数，以及用万能表测试个元件性能是否为 良好的，要清楚的识别元件种类和作用。 2 焊接时注意事项 焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时 要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁 接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因 为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙 容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元 件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者 造成焊接短路现象。 本实验的LM358和LM393芯片尽量以最快的速度 一次焊成,如果一次焊不成,请稍等一至两分钟,继续 焊第二次,否则将会烫坏芯片. 3 焊接工艺要求: 1、元件尽量贴紧线路板，避免因焊接的元件突出而出现 短路或难以装配(特殊要求除外)。 2、在焊接时要注意电烙铁的角度，要使电烙铁、焊锡丝 与电路板三位一体，要注意焊锡丝的用量，如果多 了可能会影响其它元件的焊接 也不美观，少了也 许会焊不牢固。 3、焊点要求美观，外型为水滴形。 4、在撤离电烙铁的同时要保证电路板不要晃动以免产生 虚焊，在之后的调试过程中不容易找出错误的所在。 5、在焊接三极管的时候要注意分清它的集电极、基础极和发射极。 6、在总体的焊接中要服从后级向前级安装，先小后大的原则。 4电路的搭连和焊接 1. 将电烙铁插入插座预热 2.焊接时，先将三极管和电容器，导线等元器件插入音乐集成电路相应的脚内，并且主要以正负极性，然后右手握烙铁，左手拿焊锡丝，将焊锡丝紧贴在待焊的元件处，伸入电烙铁，融化焊锡丝，适量后移开电烙铁，焊锡丝凝固便会将元器件安装在音乐片上。 1. 焊接好后用万用表检查相邻脚间是否有短路现象，若 有短路应马上排除。然后再用万用表检查各脚与集成 片是否焊通，若不通或者虚焊，应马上补焊好 4.将音乐集成电路和扬声器焊接在一起，并用导线将集成电路和按钮开关和电源也焊接在一起，同时也要注意正负极性 5.在整个焊接完成后，应认真核对各个元器件的位置和参数是否正确，检查有无短路，虚焊，错焊，漏焊等现象。 3.3电路的测试 焊接完成后，首先应该警醒的是电路检测。利用示波器对每个模块进行检测，确认无误后在进行功能检测 4红外报警器的功能测试 4.1安装注意事项 离比较远的围墙、楼体等建筑物领域也可作为家庭防盗系统用于别墅和独院。 那么,在安装红外线对射探测器时 1.安装使用中应让发射机与接收机状况。 2.探测器的探头要设置好合适的遮光时速 一般而 10米/ 出现现漏报状况。 3.就红外线对射探测器的射程而言，如果安装在围墙上，最好不要大于30m尤其适用于围墙弧形拐角的地方。 4.为安全起见，探测器的线路要暗设。不能明铺，适用确定没有短路故障后才能接电源调试。 4.2功能测试 纵所周知:做出此报警器的目的就是看它能否正真的服务于我们的生活，安装好我们制作好的报警器后，看看效果如何。 一切准备好后，一接上电源，就报警了，说明开始延时电路出了问题。可能我们在焊接延时部分时出了问题。顿时有点失落，拆下来从新检查后，发现延时部位的原件并没有少，也没有出现漏焊的情况，原因那就一定出在焊接上了，首先我们先排除了连锡的现象。然后用电压档测试。终于发现了有个管教的铜箔掉了，没有办法的情况下，只有用导线代替了，代替之后再重复以上步骤，初始延时电路没问题，然后离开后2分钟左右，我再次慢慢靠近，心中很忐忑，还差1米时终于听见了报警声，喜悦之情跃然脸上。 5实验总结 通过本次课程设计，使我们熟悉了设计电路的过程，懂得了如何设计焊 接调试组装一个完整的电路。对本上所学的模拟电路的知识有了更深刻的认识。懂得了要设计成功一个电路，不止要做好电路的前期设计仿真，做好面包板的插接，也要从实际的角度来测量和使用元件，元件的参数并不完全与课本所述相一致。只有理论联系实际，通过动手实践，才可以讲知识真正掌握。 实验设计过程中，在这个过程中通过查阅资料，学习了很多使用的电路设计理念，看到了很多前辈的设计，但选来选去还是选择了自己设计，因为自己设计的电路便于我们充分了解电路的原理，也使我们最终做出成果有了成就感，尽管我们的方案很简单。然而，仿真的成功并不代表可以很快完成课程设计，真正插接面包板时，我们发现所用的传感器的参数与网上描述的并不相同，最终还是抛弃了前述的设计方法，重新设计得到 了现有方案。可见对传感器的了解，还要以实际测量为主，网上的资料需要斟酌处理，绝不能照搬。 其次，尽管我们的课题相对简单，但是仍然需要我们相互合作，明确分工，但我们始终要求都要懂电路的原理和工作方式，从而能够各自做出独立的电路，多个人检查也使得电路设计更加准确。 本设计中所阐述的仅仅是一种简易的红外线感应报警器电路设计。 不论工作还是学习，都要理论联系实际，运用相关的理论知识，通过对电路原理的介绍和探究，得出其制作方案与实践应用原理，并重点研究了其相关的核心技术和应用理论。相信，在现实生活中该理论一定能得到很好的应用和更为广阔的发展。在创新设计过程中，我也上网查阅了许多资料，查阅资料，再复习以前学的知识，像模电、数电、protell等等，是对自己能力的一种提高。学习是一个长期积累的过程，学以致用，通过这次创新实践不仅更加增加了许多新的知识，而且巩固了以前学的知识，使自己更加充实。 致谢 首先要对带我们做创新实践的老师致以最诚挚的感谢，我们小组创新实践课题的成功完成和老师的悉心指导是密切相关的。当然，还有同组也是同寝室的室友，在大家一起的共同努力下使得其成功完成。团队的力量是无比强大，合作中有分歧也有快乐，都是一种非常有价值的收获。我们已经快大三结束了，很少再有机会像这样和老师、同学一起合作努力，这将是一份美好的回忆。每一次团队合作都让我收获很多，不仅仅是学习上的。最后，向老师以及同学们表示衷心的感谢。 参考文献 [1] 王庆， Protel 99SE & DXP电路设计教程，电子工业出版社，2011 [2] 康华光， 电子技术基础 模拟部分(第五版)，高等教育出版社，2006 [3] 邱关源， 电路(第五版)，高等教育出版社，2006 [4] 尼曼， 半导体物理与器件(第三版)，电子工业出版社，2011 附: 报警器成品图