红外感应报警器的设计毕业设计.doc
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1、目 录摘要21 绪论31.1设计概述31.2 设计背景31.3 设计要求3 1.4 设计意义32 系统方案设计与研究42.1设计过程42.2方案选定43 红外线传感器概述53.1 红外线传感器53.2 红外线传感器的特点53.3 主要特性54 LM358芯片54.1 LM358概述54.2 芯片特点64.3电气特性65 LM393芯片75.1 LM393概述75.2 芯片特点75.3 电气特性75.4 典型电路86 电路设计96.1红外线传感器96.2 信号放大电路96.3 电压比较器96.4 音响报警电路106.5 延时电路106.6 12V电源电路116.7 红外线感应报警电路117 总结
2、与展望12参考文献14致 谢15附录1 元件清单16附录2 电路原理图17附录3 源程序18红外感应报警器的设计摘要:该报警器能探测人体发出的红外线,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。当人进入报警器的监视区域内,即可发出报警声,适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。 关键词:红外线 热释电效应 菲涅尔透镜11 绪论1.1设计概述本设计是在指导老
3、师给定课题的基础上经过分析利用红外线传感器探测人体辐射出的红外线信号原理设计出来的人体红外线感应报警器。内容广泛,灵活应用。课题利用LM386功放、LM393比较强芯片,以及红外线传感器原理设计而成的典型电路。1.2 设计背景近年来,随着改革开放的深入发展,电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强,造成偷盗现象屡见不鲜。因此,越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。 报警器这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司及财政机构。价格高昂,一般人们难
4、以接受。如果设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器,必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不可见光,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到广大用户和专业人士的欢迎。 红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器,高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器,红外线声光报警器。 其外,可用红
5、外报警器原理控制各种电器的运行。1.3 设计要求1熟悉电路的工作原理;2掌握该电路中元器件的识别方法;3掌握电路的调试方法;4熟悉电路简单的故障分析方法;5论文符合其格式、字数的基本要求,内容要求充实、作图严谨规范等。1.4 设计意义 加强对一些无人场所的防盗报警,以及对一些危险地带生命迹象的探测。2 系统方案设计与研究 2.1设计过程整个电路设计可分为以下几个单元电路: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。当一些不法分子跨过防范区时,会引起红外感应发生变化。这时红外辐射经过光学系统在热电红外感应器PIS探测元上,红外感应器将输出电压信号,然后经过信号放大,并传送给
6、信号采集与处理单元电路,最后向单片机输入高电平的数字信号。然而,对于有些情况,我们也可以通过键盘设置最佳响应报警时间来对不法分子进行区别,然后由单片机通过信号采集与处理电路传来的数字信号进行判别,是否启动报警。如果启动报警器,单片机则控制语音芯片对不法分子进行警告,进而使主人及周边的人得知有事发生,并记录报警的时间和不法分子录音,同时人们可通过键盘上的按键查询不法分子作案报警时间,最后在液晶屏上显示报警时间。2.2方案选定人体红外线感应报警器电路是由红外线传感器、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。直流电源有正、负两个电极,当两个电极与电路连通后,能够使电路两端之间维持恒定
7、的电位差,从而在外电路中形成由正极到负极的电流来为电路工作提供能量。在设计采用的是5V的芯片,所以电路设计为5V的电源。2.3红外人体报警器安装要求 被动红外人体报警器是一种在安防工程中使用极为普遍的一类探测器。但要其正常使用,既要防止漏报,又要减少误报,主要是将误报现象降到最低的限度。要做到这一点,必须首先要了解被动红外探测器的一些基本概念及其技术特点,这样才能根据这些基本的技术特点,从安装、调试、使用等各个环节,按照探测器的基本技术特点,这样才能最大限度的发挥探测器的最大功效。 红外人体报警器误报率与安装位置和方式有很大关系,一般应注意以下几点: z 红外人体报警器应离地面2到2. 2米;
8、 z 红外人体报警器要远离空调、射灯等空气温度变化敏感的地方; z 红外人体报警器探测范围不能有隔板、大型家具、屏风等遮挡物; z 红外人体报警器最好不要直接对着窗口,否则室外的热气和人员频繁的 流动会引起报警器误报。 z 红外人体报警器对人体敏感程度还和人的运动方向有关,它对于径向移 动反应最不敏感,而对于切向方向移动最为敏感。安装时注意选择合适的位置,避免红外探头误报,以便得到最佳检测灵敏度。203 红外线传感器概述3.1 红外线传感器红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最
9、多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。3.2 红外线传感器的特点红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度,都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点。红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常
10、的部位,及时对疾病进行诊断治疗;利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视,可实现大范围的天气预报;采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。3.3 主要特性 l 高灵敏度:400C/750F或 250C / 480 F l 红外光谱: 1至 3 m l 由自监测功能实现数字式控制 l 无需光学调整 l 使用维护方便 l 专为钢铁工业恶劣的工作环境设计,光电子电路放置于重型外壳中(IP66) l 设有空气吹扫装置和水冷却系统 l 提供连接器和带有不锈钢辫型编织保护层的电缆 3.4 LM358芯片3.4.1 LM358概述LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补
11、偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。3.4.2 芯片特点l 内部频率补偿。 l 直流电压增益高(约100dB) 。 l 单位增益频带宽(约1MHz) 。 l 电源电压范围宽:单电源(330V);双电源(1.5一15V) 。 l 低功耗电流,适合于电池供电。 l 低输入偏流。 l 低输入失调电压和失调电流。 l 共模输入电压范围宽,包括接地。 l 差模输入电压范围宽,等于电源电压范围。 l 输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5
12、V) 3.4.3电气特性l 输入偏置电流45 nAl 输入失调电流50 nAl 输入失调电压2.9mVl 输入共模电压最大值VCC1.5 Vl 共模抑制比80dBl 电源抑制比100dBl 8脚:电源VCCl 4脚:接地l 1、7脚:输出端l 3、5脚:同相输入端l 2、6脚:反相输入端图 3-1 电气特性电路图35 LM393芯片3.5.1 LM393概述LM393 为双电压比较器,LM393 系列由两个偏移电压指标低达 2.0 的独立精密电压比较器构成。该产品采用单电源操作设计,且适用电压范围广。该产品也可采用分离式电源,低电耗不受电源电压值影响。本品还有一个特点是,即使是在单电源操作时,
13、其输入共模电压范围也包括接地。LM393 系列可直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接口。无论时正电源还是负电源操作,当低电耗比标准比较器的优势明显时,LM393 系列便与 MOS 逻辑电路直接接口。3.5.2 芯片特点l 工作电源电压范围宽,单电源、双电源均可工作,单电源:236V,双电源:118V;l 消耗电流小,Icc=0.8mA;l 输入失调电压小,VIO=2mV;l 共模输入电压范围宽,Vic=0Vcc-1.5V;l 输出与TTL,DTL,MOS,CMOS 等兼容;l 输出可以用开路集电极连接“或”门;3.5.3 电气特性l 8 脚:电源l 4 脚:电源l 1 脚:比较器 A 输出
14、l 2脚:比较器 A 反相输入l 3 脚:比较器 A 同向输入l 5 脚:比较器 B 同向输入l 6 脚:比较器 B 反相输入l 7 脚:比较器B输出。3.5.4 典型电路图3-2典型电路图4 电路设计4.1红外线传感器红外线传感器IC1采用进口器件Q74,波长为910um。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。4.2 信号放大电路 图4-2信号放大电路图信号放大电路如图1,VT1和运算放大器LM358等组成放大电路,由IC1的脚输出微
15、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。4.3电压比较器 图4-3 电压比较器电路图电压比较器如图4-3,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。4.4 音响报警电路 图4-4音响报警电路图如图4-4,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VD
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