紅外線報警器的設(shè)計

1、創(chuàng)新實踐論文 題 目： 紅外線報警器的設(shè)計 學(xué) 院： 專業(yè)名稱： 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012年05月12號 目 錄前言-31 課程設(shè)計的目的和要求1.1、 課程設(shè)計的目的-51.2、 課程設(shè)計的基本要求-52 原理分析及原理圖設(shè)計2.1 基本工作原理及分析-7 2.2 實驗原理圖設(shè)計-93 實驗電路焊接及測試3.1 實驗元件清單-123.2 電路焊接-13 3.3 電路測試-15 4 紅外線報警器的功能測試 -175實驗總結(jié)-196致謝-227參考文獻-238 附：報警器成品圖-24 前言隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在居家安全方面，不

2、得不時刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在許多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了保證居民的人身財產(chǎn)安全，由于紅外線是不見光，具有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點而受廣大擁護和專業(yè)人士的的歡迎。本設(shè)計采用了紅外傳對射感器它的制作簡單、成本低、安裝比較方便。 而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠?？蛇_到能有效判斷是否有人員進入。系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性很高。報警采用光信號。 關(guān)鍵詞 紅外感應(yīng)器電源電路發(fā)射電路接收報警電路 1.什么叫紅外

3、感應(yīng)器 紅外感應(yīng)器是一種將熱轉(zhuǎn)換成電信號的器件。紅外線是一種不可見光，而且會擴散，投射出去會形成圓錐體光束。 紅外光不間歇一秒發(fā)1000光束，所以是脈動式紅外光束。由此這些對射無法傳輸很遠距離600米內(nèi)。人體輻射出來的波長剛好能夠被感應(yīng)器感應(yīng)。 2.防盜報警器基本結(jié)構(gòu) 防盜報警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件,就能通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點,使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系統(tǒng)。 防盜報警系統(tǒng)通常由:探測器又稱報警器,傳輸通道和報警控制器三部分構(gòu)成。 報警探測器是由

4、傳感器和信號處理組成的，用來探測入侵者入侵行為的，由電子和機械部件組成的裝置，是防盜報警系統(tǒng)的關(guān)鍵，而傳感器又是報警探測器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途達到不同探測目的的報警探測裝置。 1 課程設(shè)計的目的和要求1.1 課程設(shè)計的目的1、通過本次實驗掌握紅外線報警器工作原理和設(shè)計。2、通過本次課程設(shè)計，能運用自己所學(xué)的電路知識設(shè)計簡單的電路。3、進一步掌握使用protel99se進行電路原理的和電路pcb圖設(shè)計和繪制。4、通過本次課程設(shè)計，熟練掌握電路的焊接技術(shù)和增強自己的動手能力。5、通過本次實驗學(xué)會和同學(xué)進行團隊合作，培養(yǎng)團隊合作精神。1.2 課程設(shè)計的要求1

5、、了解和掌握紅外線報警器的工作原理和紅外線報警器的具體的構(gòu)造。2、運用所學(xué)的電路知識，設(shè)計和分析電路原理圖。3、使用標(biāo)準(zhǔn)的lm358等集成電路芯片電路制作出合格的紅外線報警器。4、熟練掌握電路板的焊接技術(shù)。5、學(xué)會使用protel99se繪制出實驗的電路圖原理圖。6、學(xué)習(xí)和總結(jié)實驗中的實驗經(jīng)驗。 2原理分析及原理圖設(shè)計2.1原理圖分析紅外線傳感器 紅外線傳感器ic1采用進口器件q74，波長為910um。一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線。ic1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由ic1的腳輸出微弱的電信號進入放大電路，經(jīng)過放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響

6、聲。信號放大電路 圖1信號放大電路如圖1，vt1和運算放大器lm358等組成放大電路，由ic1的腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管vt1等組成第一級放大電路放大，再通過c2輸入到運算放大器ica中進行高增益、低噪聲放大。此時由 ic2a腳輸出的信號已足夠強，輸入電壓比較電路。電壓比較器 圖2電壓比較器如圖2，ic2b和vd2等作電壓比較器，ic2b的第腳由r10、vd1提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)ic2a腳輸出的信號電壓到達ic2b的腳時，兩個輸入端的電壓進行比較， 此時ic2b的腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?。報警延時電路 圖3 如圖3:ic4a lm393為報警延時電路,r14和c6組成延時電路,其時間約為1分

7、鐘。當(dāng)ic2b的腳變?yōu)榈碗娖綍r,c6通過vd2放電，此時ic4的腳變?yōu)榈碗娖剿cic4的腳基準(zhǔn)電壓進行比較.當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時，ic4的腳變?yōu)楦唠娖?vt2 導(dǎo)通,訊響器bl通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后.ic2b的腳又恢復(fù)高電平輸出。此時vd2截止。由于c6兩端的電壓不能突變,故通過r14向 ，c6緩慢充電。當(dāng)c6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時，ic4的腳才變?yōu)榈碗娖?，時間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報警。 啟動延時電路 圖4如圖4：由vt3、r20、c8組成開機延時電路,時間也約為1分鐘。它的設(shè)置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監(jiān)視現(xiàn)場。同時可防止停電后又來電時

8、產(chǎn)生誤報。該裝置采用9-12v直流電源供電，由t降壓。全橋u整流，c10濾波，檢測電路采用ic3-78l06供電。本裝置交直流兩用，自動無間斷轉(zhuǎn)換。 220v 到12v的轉(zhuǎn)換電路圖 圖52.2原理圖設(shè)計 圖6該裝置電路原理見圖6。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器ic1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由ic1的腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管vt1等組成第一級放大電路放大，再通過c2輸入到運算放大器ic2中進行高增益、低噪聲放大，此時由ic2腳輸出的信號已足夠強。ic3作電壓比較器，它的第腳由r10、vd1提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)ic2腳輸出的信號

9、電壓到達ic3的腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時ic3的腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?。ic4為報警延時電路，r14和c6組成延時電路，其時間約為1分鐘。當(dāng)ic3的腳變?yōu)榈碗娖綍r，c6通過vd2放電，此時ic4的腳變?yōu)榈碗娖?，它與ic4的腳基準(zhǔn)電壓進行比較，當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時，ic4的腳變?yōu)楦唠娖?，vt2導(dǎo)通，訊響器bl通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后，ic3的腳又恢復(fù)高電平輸出，此時vd2截止。由于c6兩端的電壓不能突變，故通過r14向c6緩慢充電，當(dāng)c6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時，ic4的腳才變?yōu)榈碗娖?，時間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報警。由vt3、r20、c8組成開機延時電路，時間

10、也約為1分鐘，它的設(shè)置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監(jiān)視現(xiàn)場，同時可防止停電后又來電時產(chǎn)生誤報。 3.實驗電路焊接及測試3.1實驗元件清單編號名稱型號數(shù)量編號名稱型號數(shù)量r1電阻47k1c10電解電容470u/25v1r2電阻1m1c11滌綸電容0.1u1r3電阻1k1vd1vd5整流二極管in40015r4電阻4.7k1u全橋2a/50v1r5、r6、r9、r12、r13、r15、電阻100k (r12為線性微調(diào)電阻)6vt1晶體三極管90141r7、r10、r11、r17電阻10k4vt2晶體三極管mpsa13 0.5a 30v1r8、r16電阻300k2vt3

11、晶體三極管80501r14電阻470k1ic1紅外線傳感器q741r18電阻2.4k1ic2運算放大器lm3581r19電阻2201ic3比較器lm3931r20電阻560k1ic4三端穩(wěn)壓器78l061c1、c2、c6、c8、c9電解電容47u/16v (c2、c5用鉭電解）5bl電磁訊響器u=12v1c3、c5電解電容22u/16v2t電源變壓器12v 5w1c4滌綸電容0.01u1s鈕子開關(guān)1c7電解電容220u/16v1 表1 實驗清單3.2 電路焊接1 安裝前準(zhǔn)備工作 準(zhǔn)備所需的基本工具：電烙鐵（焊槍）、烙鐵架、松香、萬用表、鑷子、尖嘴鉗、偏口鉗、螺絲刀。在焊接之前要仔細的查看個元件

12、的個數(shù)，以及用萬能表測試個元件性能是否為良好的，要清楚的識別元件種類和作用。 2 焊接時注意事項 焊接最需要注意的是焊接的溫度和時間，焊接時要使電烙鐵的溫度高于焊錫，但是不能太高，以烙鐵接頭的松香剛剛冒煙為好，焊接的時間不能太短，因為那樣焊點的溫度太低，焊點融化不充分，焊點粗糙容易造成虛焊，而焊接時間長，焊錫容易流淌，使元件過熱，容易損壞，還容易將印刷電路板燙壞，或者造成焊接短路現(xiàn)象。本實驗的lm358和lm393芯片盡量以最快的速度一次焊成,如果一次焊不成,請稍等一至兩分鐘,繼續(xù)焊第二次,否則將會燙壞芯片. 3 焊接工藝要求:1、元件盡量貼緊線路板，避免因焊接的元件突出而出現(xiàn)短路或難以裝配（

13、特殊要求除外）。2、在焊接時要注意電烙鐵的角度，要使電烙鐵、焊錫絲與電路板三位一體，要注意焊錫絲的用量，如果多了可能會影響其它元件的焊接 也不美觀，少了也許會焊不牢固。3、焊點要求美觀，外型為水滴形。4、在撤離電烙鐵的同時要保證電路板不要晃動以免產(chǎn)生虛焊，在之后的調(diào)試過程中不容易找出錯誤的所在。5、在焊接三極管的時候要注意分清它的集電極、基礎(chǔ)極和發(fā)射極。6、在總體的焊接中要服從后級向前級安裝，先小后大的原則。4電路的搭連和焊接1. 將電烙鐵插入插座預(yù)熱2.焊接時，先將三極管和電容器，導(dǎo)線等元器件插入音樂集成電路相應(yīng)的腳內(nèi)，并且主要以正負極性，然后右手握烙鐵，左手拿焊錫絲，將焊錫絲緊貼在待焊的元

14、件處，伸入電烙鐵，融化焊錫絲，適量后移開電烙鐵，焊錫絲凝固便會將元器件安裝在音樂片上。1. 焊接好后用萬用表檢查相鄰腳間是否有短路現(xiàn)象，若有短路應(yīng)馬上排除。然后再用萬用表檢查各腳與集成片是否焊通，若不通或者虛焊，應(yīng)馬上補焊好4.將音樂集成電路和揚聲器焊接在一起，并用導(dǎo)線將集成電路和按鈕開關(guān)和電源也焊接在一起，同時也要注意正負極性5.在整個焊接完成后，應(yīng)認真核對各個元器件的位置和參數(shù)是否正確，檢查有無短路，虛焊，錯焊，漏焊等現(xiàn)象。3.3電路的測試 焊接完成后，首先應(yīng)該警醒的是電路檢測。利用示波器對每個模塊進行檢測，確認無誤后在進行功能檢測 4紅外報警器的功能測試4.1安裝注意事項紅外線對射探測器

15、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛可應(yīng)用于室外距離比較遠的圍墻、樓體等建筑物領(lǐng)域也可作為家庭防盜系統(tǒng)用于別墅和獨院。 那么,在安裝紅外線對射探測器時應(yīng)注意哪些事項呢 1.安裝使用中應(yīng)讓發(fā)射機與接收機軸線重合否則因接收不到信號可能出現(xiàn)誤報和漏報狀況。 2.探測器的探頭要設(shè)置好合適的遮光時速 一般而言紅外線對射探測器最短遮光時間的速度大約為以10米/秒。如果速度太快容易引起不必要的干擾太慢則會出現(xiàn)現(xiàn)漏報狀況。 3.就紅外線對射探測器的射程而言，如果安裝在圍墻上，最好不要大于30m尤其適用于圍墻弧形拐角的地方。 4.為安全起見，探測器的線路要暗設(shè)。不能明鋪，適用確定沒有短路故障后才能接電源調(diào)試。4.2功能測試縱所周知：做

16、出此報警器的目的就是看它能否正真的服務(wù)于我們的生活，安裝好我們制作好的報警器后，看看效果如何。 一切準(zhǔn)備好后，一接上電源，就報警了，說明開始延時電路出了問題?？赡芪覀冊诤附友訒r部分時出了問題。頓時有點失落，拆下來從新檢查后，發(fā)現(xiàn)延時部位的原件并沒有少，也沒有出現(xiàn)漏焊的情況，原因那就一定出在焊接上了，首先我們先排除了連錫的現(xiàn)象。然后用電壓檔測試。終于發(fā)現(xiàn)了有個管教的銅箔掉了，沒有辦法的情況下，只有用導(dǎo)線代替了，代替之后再重復(fù)以上步驟，初始延時電路沒問題，然后離開后2分鐘左右，我再次慢慢靠近，心中很忐忑，還差1米時終于聽見了報警聲，喜悅之情躍然臉上。 5實驗總結(jié) 通過本次課程設(shè)計，使我們熟悉了設(shè)計

17、電路的過程，懂得了如何設(shè)計焊接調(diào)試組裝一個完整的電路。對書本上所學(xué)的模擬電路的知識有了更深刻的認識。懂得了要設(shè)計成功一個電路，不止要做好電路的前期設(shè)計仿真，做好面包板的插接，也要從實際的角度來測量和使用元件，元件的參數(shù)并不完全與課本所述相一致。只有理論聯(lián)系實際，通過動手實踐，才可以講知識真正掌握。實驗設(shè)計過程中，在這個過程中通過查閱資料，學(xué)習(xí)了很多使用的電路設(shè)計理念，看到了很多前輩的設(shè)計方案，但選來選去還是選擇了自己設(shè)計，因為自己設(shè)計的電路便于我們充分了解電路的原理，也使我們最終做出成果有了成就感，盡管我們的方案很簡單。然而，仿真的成功并不代表可以很快完成課程設(shè)計，真正插接面包板時，我們發(fā)現(xiàn)所

18、用的傳感器的參數(shù)與網(wǎng)上描述的并不相同，最終還是拋棄了前述的設(shè)計方法，重新設(shè)計得到了現(xiàn)有方案?？梢妼鞲衅鞯牧私?，還要以實際測量為主，網(wǎng)上的資料需要斟酌處理，絕不能照搬。其次，盡管我們的課題相對簡單，但是仍然需要我們相互合作，明確分工，但我們始終要求都要懂電路的原理和工作方式，從而能夠各自做出獨立的電路，多個人檢查也使得電路設(shè)計更加準(zhǔn)確。 本設(shè)計中所闡述的僅僅是一種簡易的紅外線感應(yīng)報警器電路設(shè)計。 不論工作還是學(xué)習(xí)，都要理論聯(lián)系實際，運用相關(guān)的理論知識，通過對電路原理的介紹和探究，得出其制作方案與實踐應(yīng)用原理，并重點研究了其相關(guān)的核心技術(shù)和應(yīng)用理論。相信，在現(xiàn)實生活中該理論一定能得到很好的應(yīng)用和更為廣闊的發(fā)展。在創(chuàng)新設(shè)計過程中，我也上網(wǎng)查閱了許多資料，查閱資料，再復(fù)習(xí)以前學(xué)的知識，像模電、數(shù)電、protell等等，是對自己能力的一種提高。學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，學(xué)以致用，通過這次創(chuàng)新實踐不僅更加增加了許多新的知識，而且鞏固了以前學(xué)的知識，使自己更加充實。 致謝首先要對帶我們做創(chuàng)新實踐的老師致以最誠摯的感謝，我們小組創(chuàng)新實踐課題的成功完成和老師的悉心指導(dǎo)是密切相關(guān)的。當(dāng)然，還有同組也是同寢室的室友