熱釋電紅外報警電路.doc

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1、【設(shè)計題目】熱釋電紅外報警電路【設(shè)計要求】1、設(shè)計一熱釋電紅外報警電路實現(xiàn)下述功能，當人靠近熱釋電紅外傳感器時電路開始報警并且人離開后電路依然延時報警一段時間，實現(xiàn)報警功能。2、對設(shè)計的報警電路實現(xiàn)仿真與實際電路的制作?！驹O(shè)計過程】1.【設(shè)計方案及論證】熱釋電紅外傳感器的原理特性：熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器，能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出?由于熱電元輸出的是電荷信號,并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元?干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成?熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置,

2、也可以用于自動控制?接近開關(guān)?遙測等領(lǐng)域?用它制作的防盜報警器具有如下特點:　　●不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源?　　●靈敏度高?控制范圍大?　　●隱蔽性好,可流動安裝?圖1.熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖方案一：將熱釋電紅外傳感器輸出信號經(jīng)過LM358集成運放進行一級放大，并把輸出信號輸入窗口比較器進行比較，比較器中通過加電阻用作參考電壓。再次輸出高低電平信號作為555定時器組成的脈沖單穩(wěn)電路的觸發(fā)信號。再通過這一信號控制報警電路，實現(xiàn)報警和延時功能。方案二：利用熱釋電紅外傳感器專用處理芯片BISS0001制作，它是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間

3、定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐罚恍杓由倭客鈬娐肪湍軐崿F(xiàn)對熱釋電傳感器輸出信號進行放大比較以及延時處理，能方便的控制后續(xù)報警電路實現(xiàn)報警功能。圖2.方案二的原理框圖比較方案一、二我們不難發(fā)現(xiàn)方案二中電路簡單但是其中所用芯片BISS0001目前我們無法進行電路仿真因此不符合電路設(shè)計要求。綜合考慮以上二種方案我們選擇了方案一。方案電路圖如下：圖3.設(shè)計方案電路圖2.【元器件選擇及其參數(shù)計算】3.2.1元器件選擇：2.1.1電源部分：由于本系統(tǒng)僅需5V直流電源所以我們選擇實驗室常用的三端穩(wěn)壓芯片7805制作5V直流電源。2.1.2傳感器部分：傳感器部分我們采用目前實驗室常見的D2

4、03S熱釋電傳感器，該類傳感器輸出信號峰值大于3500mv。2.1.3集成運放部分：該電路用到兩個集成運算放大器，第一個作為普通的放大器，第二個作為電壓比較器因此我們選用常見的雙運放LM358。2.1.4定時延時部分：采用數(shù)字電路中常用的555定時器來實現(xiàn)電路的定時延時功能。2.1.5聲光報警部分：聲光報警部分部分采用蜂鳴器實現(xiàn)聲音報警，用三極管8050作為開關(guān)管，用LED實現(xiàn)光報警。2.2參數(shù)計算：2.2.1放大電路與比較器部分：采用反相輸入放大器，因為輸入信號在幾百毫伏左右，所以不需要太大的放大倍數(shù)。由反相放大器放大倍數(shù)可知當為470K，為1KΩ時放大倍數(shù)為470倍，假設(shè)輸入

5、信號為100mv則放大后信號理論值可達47V由于電源電壓為5V故輸出信號最大可達5V，已經(jīng)滿足后續(xù)信號處理電路對信號幅值的要求。電壓比較器的參考電壓端設(shè)置10KΩ的可調(diào)電阻,用來根據(jù)實際電路調(diào)節(jié)參考電壓幅度。2.2.2定時延時電路：延時電路是由555定時器組成的脈沖啟動單穩(wěn)電路，其中延時時間可由公式求出，由于電路無需太長延時故Ω、f時延時時間。2.2.3報警驅(qū)動電路：因為三極管8050基極最大電流不超過80mA，由公式得R最小為54Ω所以我們選擇實驗室常用電阻Ω，LED最大允許電流為20mA，所以R最小為165Ω,同樣我們選取常用電阻Ω。2.【完整電路圖】圖4.熱釋電紅外報警器整

6、體電路圖2.【軟件仿真】1、打開仿真軟件按照電路圖畫出仿真電路圖并設(shè)置信號源與示波器的參數(shù)。圖5.仿真電路圖2、打開仿真軟件電源開始運行仿真輸入輸出信號如仿真示波器所示，此時沒有信號輸入555定時器后表示報警功能的LED燈不亮。仿真情況如下圖：圖6.尚未輸入信號仿真結(jié)果3、閉合仿真軟件的信號輸入開關(guān)J1此時電壓比較器輸出為低電平，觸發(fā)555延時電路紅色LED燈亮，此時仿真時間為0.700S實際結(jié)果如下圖：圖7.按下按鍵輸入信號時結(jié)果4、打開開關(guān)J1觀察電路延時情況結(jié)果如下圖：圖8延時中結(jié)果5、燈延時結(jié)束報警指示LED燈滅此時仿真時間為6.111S，結(jié)果如下圖所示：圖9.延時后電路

7、結(jié)果由仿真結(jié)果可以讀出延時在5.411S左右，理論值應(yīng)為5.5S但由于人在操作完開關(guān)后才截屏處理致使時間與理論值不相等。2.【結(jié)論】由仿真結(jié)果可知電路能夠?qū)崿F(xiàn)對熱釋電傳感器輸出信號的處理并且能夠有效的進行延時報警，此仿真結(jié)果也說明了設(shè)計方案的可性行，為進一步的實際電路的制作做好了準備?！局谱骷罢{(diào)試】1、電路制作根據(jù)仿真結(jié)果，用altiumdesignersummer09畫圖軟件畫出電路原理圖和PCB并制作PCB板，把先前準備好的元件焊接在PCB板上。PCB制版圖如下：圖10.PC