傳感器課程設(shè)計熱式傳感電子狗

1、傳感器課程設(shè)計實驗報告題目： 熱釋紅外電子狗 姓名 : XXX 班級 ： 電子信息科學(xué)與技術(shù)1002班 學(xué)號： XXXXXX 指導(dǎo)老師： 徐火希 第一章 電路工作原理一目的本套件采用高靈敏度紅外探頭，無需聲音、光線、震動，即使是漆黑的狀態(tài)，竊賊一旦進入10米左右監(jiān)控范圍，熱釋紅外電子狗就會自動檢測并發(fā)出高強度報警聲，可有效嚇阻入侵人員。本套件做好后適合家庭、學(xué)校、倉庫、商店、菜棚等防盜場所使用。 本套件做成后集紅外探測、報警、電源三位于一體，具有體積小、可隨身攜帶臨時設(shè)防等優(yōu)點，無論何時何地都可現(xiàn)場使用。微電腦芯片設(shè)計，耗電小，無須接線布線，使用非常簡便。本套件采用4節(jié)7號電池供電。二電路原理

2、圖圖一 熱釋紅外電子狗的原理電路圖三工作原理超外差式收音機電路工作原理：三工作原理本電路中主要采用的是型號為BISS0001的集成電路。BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動式的熱釋電紅外傳感報警器。廣泛用于安防、自控等領(lǐng)域能。BISS0001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定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｉ蠄D中，IC1內(nèi)部的運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器Y1的輸出信號作第一級放大，然后由電解電容器C5耦合給IC1內(nèi)部的運算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和

3、COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經(jīng)R14驅(qū)動報警音樂片IC2工作，VT2和VT3構(gòu)成復(fù)合三極管用來推動壓電蜂鳴片發(fā)出聲音。 當(dāng)電源開關(guān)K1在“OFF”位置時，電源經(jīng)R2使VT1飽和導(dǎo)通，則IC1的9腳保持為低電平，從而封鎖熱釋電紅外傳感器來的觸發(fā)信號Vs，電路不工作。當(dāng)電源開關(guān)K1在“ON”位置時，熱釋傳感器經(jīng)R1得電處于工作狀態(tài)，VT1處于截止?fàn)顟B(tài)使IC1的9腳保持為高電平，IC1處于工作狀態(tài)。C1、C13是電源濾波電容，LED1和R17構(gòu)成電源指示電路。第二章：電路元器件清單及元器件介紹一元器件清單二元器件的介紹1.IC1：BISS00

4、01紅外傳感信號處理器特點： CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰?具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配，進行信號與處理。 雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。 內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)范圍寬。 內(nèi)置參考電壓。 工作電壓范圍+3V+5V。 采用16腳DIP封裝或SOP封裝。極限參數(shù)（Vss=0V）電源電壓：-0.5V 6V輸入電壓范圍：-0.5V +6V（VDD=6V）各引出端最大電流：10mA（VDD=5V）工作溫度：-10+70存放溫度：-65+150引腳圖 VDD工作電源正端。范圍為35V。Vss工作電源負端。一般接0V。IB運算放大器偏置電流設(shè)置端。

5、經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。1IN-第一級運放放大器的反相輸入端。1IN+第一級運放放大器的同相輸入端。1OUT第一級運算放大器的輸出端。2IN-第二級運算放大器的反相輸出端。2OUT第二級運算放大器的輸出端。Vc觸發(fā)禁止端。當(dāng)VcVR時禁止觸發(fā)；當(dāng)VCVR時允許觸發(fā)。VR0.2VDD。VRF參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD。接“0”時可使定時器復(fù)位。A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時，不可重復(fù)觸發(fā)。Vo控制信號輸出端。由Vs上跳邊沿觸發(fā)使Vo從低電平跳變到高電平時為有效觸發(fā)。在輸出延時間Tx之外和無Vs上跳變時Vo為低電平狀態(tài)。RR1、

6、RC1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx49152R1C1。RR2、RC2觸發(fā)封銷時間Ti的調(diào)節(jié)端。Ti24R2C2。原理圖BISS0001是由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。首先，利用運算放大器OP1組成傳感信號預(yù)處理電路，將信號放大；然后耦合給運算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM（0.5 VDD）后，送到有比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH0.7 VDD、VL-0.3 VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時，可有效地抑制1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是一

7、個條件比較器，輸入電壓VcVR（0.2 VDD）時，COP3輸出為低電平封住了與門U2，禁止觸發(fā)信號Vs向下級傳遞；而當(dāng)VCVR時，COP3輸出為高電平，打開與門U2，此時若有觸發(fā)信號Vs的上跳邊沿來到，則可啟動延時時間定時器，同時Vo端輸出為高電平，進入延時周期。當(dāng)Tx時間結(jié)束時，Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti，在Ti周期內(nèi)，任何U2的變化都不能使Vo為有效狀態(tài)。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。當(dāng)VCVR，A端接“0”電平時，在Tx時間內(nèi)任何U2的變化都被忽略，直至Tx時間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)出發(fā)工作方式。當(dāng)VCVR，A端接“1”電平時，V

8、s可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)，在Tx時間內(nèi)，只要有Vs得上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻算起繼續(xù)延長一個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。 2.IC2：報警芯片C002 3.Y1：熱釋電紅外傳感器主要由濾光鏡、熱釋電紅外光敏材料、場效應(yīng)管、偏置電阻及旁路電容組成。常用熱釋電紅外光敏材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦及鈦鋁酸鉛等。熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。在熱釋電紅外光敏材料陶瓷氧化物或

9、壓電晶體的上、下兩個表面設(shè)置電極，表面覆以黑色薄膜。若有紅外光線間歇照射，其表面溫度上升T，晶體內(nèi)部產(chǎn)生自發(fā)極化現(xiàn)象，在兩個電極上產(chǎn)生電荷Q，即在兩個電極上產(chǎn)生微弱電壓U；當(dāng)在一段時間內(nèi)溫度不變化時，T=0，熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷Q與空氣中的離子結(jié)合而消失，無輸出電壓U=0。由于紅外光敏材料輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應(yīng)管進行阻抗變換。 當(dāng)人體進入檢測區(qū)，人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，有U輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，無輸出。實驗證明，傳感器不加菲涅爾透鏡，檢測距離為2m左右，加菲涅爾透鏡后，檢測距離增加到10m左右。人體輻射的紅外線中心波長為910um，熱釋電光敏材料

10、的波長靈敏度在0.220um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變，傳感器頂端開設(shè)的濾光鏡片可通過波長范圍為710um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而增強其能量幅度。4.BL：壓電蜂鳴片壓電式蜂鳴器是一種電聲轉(zhuǎn)換器件。將壓電材料粘貼在金屬片上，當(dāng)壓電材料和金屬片兩端施加上一個電壓后，

11、因為壓電效應(yīng)，蜂鳴片就會產(chǎn)生機械變形而發(fā)出聲響。壓電材料有多種，用在蜂鳴片上的壓電材料通常是高壓極化后的壓電陶瓷片。壓電式蜂鳴器具有體積小、靈敏度高、耗電省、可靠性好，造價低廉的特點和良好的頻率特性。因此它廣泛應(yīng)用于各種電器產(chǎn)品的報警、發(fā)聲用途。最常見的莫過于音樂賀卡、電子手表、袖珍計算器、電子門鈴和電子玩具等小型電子用品上作發(fā)聲器件。第三章：電路板制作一詳細制作過程拿到套件后，首先認真閱讀說明書，把所有的元氣件放到一個容器中，電阻器、電容器等器件很小，防止丟失，要認真識別參數(shù)。用手拿電路板時請拿邊，不要拿面，防止因手的灰塵使電路板氧化。電路板上標(biāo)明了器件的參數(shù)，將對應(yīng)的器件按要求插裝即可，防

12、止插錯。JC808型熱釋紅外電子狗的印刷電路圖見圖二所示。圖二 熱釋紅外電子狗的印刷電路圖二、焊接與組裝步驟1. 焊接電阻器（共17只）：R1：22K R2：5.1M R3：2.2M R4：47K R5：2.2M R6：10K R7：470K R8：2.2 R9：2.2M R10：22K R11：270K R12：2.2M R13: 270K R14: 2.2 R15: 270K R16:560 R17: 270K，振蕩電阻R15(270K)與集成電路IC2報警片焊接2. 焊接瓷片電容器（共7只）C3：103 C4：103 C6：103 C7：103 C9：104 C10：102 C11：10

13、43. 焊接電解電容器（共7只）C1:47F C2:47F C5:10F C8:10F C12:47F C13:47F C14:10F， 電解電容器有極性之分，電路板上有白色斜線的端為負極4. 焊接發(fā)光二極管和三腳電感5. 焊接金屬跳線（J），焊接三極管(2只) VT2:9014 VT3:9013， 重點說明:VT1:9014不用焊接，因為其工作狀態(tài)，由開關(guān)K1代替了6. 集成電路、傳感器和開關(guān)的焊接7. 報警集成電路的焊接（先上錫）8. 導(dǎo)線焊接在蜂鳴片上9. 蜂鳴片和電池線與電路板的焊接 10. 菲涅爾透鏡的處理 11. 電池片裝入后殼中的處理 12. 前殼上的共鳴腔、共鳴塑料罩與壓電蜂鳴

14、片的處理三焊接過程的注意事項根據(jù)電阻器腳間距離的不同，其插裝方式有立式或臥式之分；瓷介電容器和電解電容器采用立式插裝，插裝電容器時要求立式插裝并緊貼電路板，跳線J1處用焊接電阻后剪下的金屬導(dǎo)線代替。報警音樂片IC2焊接在電路板槽口相應(yīng)處，先將振蕩電阻R15焊接在報警音樂片上，然后將報警音樂片與覆銅焊接處都上錫，然后用少量錫將報警音樂片下方的四個方焊盤分別與電路板覆銅的對應(yīng)處相連接。 二極管、三極管、集成電路、熱釋傳感器焊接時注意極性。熱釋傳感器Y1上有一突出部位與電路板上突出標(biāo)示相對應(yīng)即可。三腳電感中的長腳插在電路板上L1出有圈圈的那個孔中，其它兩個腳順著插在另外兩個孔中即可。用2根黃色導(dǎo)線焊

15、接在蜂鳴片上（焊接注意溫度把握），構(gòu)成了兩個腳，然后焊接在電路板的BL處。三個連體簧和正極片、負極簧片，構(gòu)成三節(jié)電池的串聯(lián)，一般用紅色導(dǎo)線焊接電源正極線，黑色導(dǎo)線焊接電源的負極線。所有元氣件在覆銅面完成焊接后，要認真檢查，防止錯焊、虛焊，保證正確插裝和焊接。用剪刀將“菲涅爾透鏡”（白色塑料片）四周白色無紋路的框邊剪掉，放置在面殼中呈圓弧型，同時用固定塑料框加以固定，用電烙鐵將四個突出塑料點燙溶完成固定。將圓型共鳴腔置入面殼中，用電烙鐵將三個突出塑料點燙溶完成固定。將壓電蜂鳴片放在圓槽中，用電烙鐵將周邊突出塑料點燙溶完成固定，保證固定緊，這樣發(fā)聲的音量才洪亮。四調(diào)試與組裝過程1調(diào)試過程遇到的問題

16、及解決的方法組裝完成并認真檢查無誤后，將電路板裝入殼中并用三顆螺釘固定，同時把前、后殼扣在一起，然后裝入3節(jié)7號電池測試效果。把組裝好的熱釋電子狗放在桌上并撥動開關(guān)K1打到“ON”一邊，發(fā)光二極管閃了一下之后就沒有亮但并沒有發(fā)出預(yù)想中的“報警聲”，這說明電路焊接過程中有地方出現(xiàn)問題，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)電路板上的元器件的焊接沒有出錯也沒有出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象，最后猜測是蜂鳴器在實驗過程中弄壞了，用電壓表測量蜂鳴器兩端的電壓發(fā)現(xiàn)的確是蜂鳴器壞了，把蜂鳴器換掉后在重新把電路組裝好，再撥動開關(guān)K1打到“ON”一邊即可產(chǎn)生“報警聲”，延時一段時間后自動停止，然后可以進行熱釋紅外人體報警實驗，當(dāng)人體靠近時即可產(chǎn)生報警聲。2組裝完成整機效果后，將前、后蓋緊扣在一起，并在后蓋上插裝好萬向輪，萬向輪座可以按您的要求自行安裝。注意：探頭應(yīng)避免直對室外，以免閑人走動引起誤報；探頭應(yīng)遠離冷熱源，例如空調(diào)出風(fēng)口、暖氣等；安裝使用時應(yīng)避免陽光、汽車燈光直射探頭；安裝在墻角或者墻面上，建