熱釋電紅外報警器

1、電 子 技 術課 程 設 計成績評定表設計課題 ： 熱釋電紅外報警器 學院名稱 ： 電氣工程學院 專業(yè)班級 ： 電氣F1206 學生姓名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 高云婷、徐振方 設計地點 ： 31-521 設計時間 ： 2014-7-72014-7-14 指導教師意見：成績: 簽名： 年 月 日電 子 技 術課 程 設 計課程設計名稱： 熱釋電紅外報警器 專 業(yè) 班 級 ： 電氣F1206班 學 生 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 高云婷、徐振方 課程設計地點： 31-521 課程設計時間： 2014-7-72014-7-14 電子技術 課程設計任務書學生姓名專業(yè)班級學號題

2、目熱釋電紅外報警器課題性質(zhì)工程設計課題來源自擬指導教師 主要內(nèi)容（參數(shù)）基于熱釋電紅外報警器系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：1. 具備晝夜功能（白天有人進入報警區(qū)，該儀器也不報警，晚上有人進入報警區(qū)立即啟動蜂鳴器，進入報警狀態(tài)）；2. 感應距離小于3m；3. 報警時間從20s10min可調(diào)；4. 電壓采用220V240V AC 50/60HZ。任務要求（進度）第1-2天：熟悉課程設計任務及要求，查閱技術資料，確定設計方案。第3-4天：按照確定的方案設計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設計要有詳細論述。第5-6天：撰寫課程設計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格

3、式規(guī)范、方案合理、設計正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光電子技術基礎（模擬部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 閻石數(shù)字電子技術基礎（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陳光明.電子技術書課程設計與綜合實訓M北京航空航天出版社. 2007審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄熱釋電紅外報警器51、設計題目及要求51.1、題目51.2、設計要求51.2.1、熱釋電紅外報警器具有以下功能：51.3、給定條件：52、設計方案62.1設計方案分析論述62.2方框圖63、電路設計73.1菲涅爾透鏡73.1.1作用73.1.2原理73.2熱釋電感應模塊83.2.1傳感器

4、簡介83.2.2傳感器結構圖：83.3 BISS0001紅外傳感信號處理器92.3.1簡介92.3.2管腳圖93.3.4熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)：103.3.5系統(tǒng)電路圖：113.3.6工作原理123.3.7 BISS0001特點143.4報警器電路設計154、整機電路圖165、制作與調(diào)試175.1制作：175.2調(diào)試176、心得體會177、參考文獻18熱釋電紅外報警器1、設計題目及要求1.1、題目熱釋電紅外報警器1.2、設計要求 1.2.1、熱釋電紅外報警器具有以下功能：1. 具備晝夜功能（白天有人進入報警區(qū)，該儀器也不報警，2. 上有人進入報警區(qū)立即啟動蜂鳴器，進入報警狀態(tài)）；3.

5、感應距離小于3m；4. 報警時間從20s10min可調(diào)；5. 電壓采用220V240V AC 50/60HZ。1.3、給定條件：1. 采用紅外線感應探頭，結合熱釋電感應模塊BISS0001。2. 可以采用菲尼爾透鏡來增加感應的距離。2、設計方案2.1設計方案分析論述紅外線通過菲涅爾透鏡到達紅外探測器，把紅外信號轉(zhuǎn)化為電信號。這時，熱釋電紅外探測器將輸出脈沖信號經(jīng)整流電路將信號放大和濾波后，由電壓比較器與基準值進行比較，當輸出信號達到一定值時，報警電路發(fā)出警報。此系統(tǒng)主要用到BISS0001集成芯片完成放大延時以及比較的功能。2.2方框圖圖表 1方框圖3、電路設計3.1菲涅爾透鏡3.1.1作用菲

6、涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅爾透鏡的在很多時候相當于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。菲涅爾透鏡可按照光學設計或結構進行分類。菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。3.1.2原理基于菲涅爾波帶片，菲涅爾波帶片具有類似透鏡的作用，它可以使入射光匯聚起來，產(chǎn)生極大的光強。它也有類似于透鏡的第六組成像公式fr1110=+r，式中r為光源到波帶的距離，0r為透鏡中心到像點的距離lmRf2=（R透鏡半徑

7、、m為波帶數(shù)、l為入射光波長）。但波帶片與透鏡有個重要的區(qū)別，即一個波帶片有很多焦點，上式給出的是它的主焦點，除此之外，還有一系列的次焦點，它們的距離分別是.7、5、3fff。在其對稱位置（即.7、5、3、ffff-）還存在著一系列虛焦點3.2熱釋電感應模塊 3.2.1傳感器簡介熱釋電紅外傳感器的一種被動式調(diào)制型溫度敏感器，也稱熱探測型傳感器?？捎脕碇苯咏邮苣繕宋矬w發(fā)射的紅外線并將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出，并不需要紅外發(fā)射傳感器。熱釋電紅外傳感器反應速度快、靈敏度高、使用方便，尤其是可以進行非接觸式測量。主要應用在各類入侵警報、自動開關、非接觸式測溫、火焰報警、設備故障的診斷的自動化設施。具有以下特

8、點：1. 不需要用紅外線或者電磁波等發(fā)射源2. 靈敏度高、控制范圍大3. 隱蔽性好，可流動安裝3.2.2傳感器結構圖：熱釋電紅外傳感器的結構如圖2.2.2所示，其內(nèi)部由敏感原件、場效應管、高阻電阻、濾光片等組成，并向殼內(nèi)沖入氮氣封裝起來。圖表 2內(nèi)部結構3.3 BISS0001紅外傳感信號處理器2.3.1簡介BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。2.3.2管腳圖3.3.3管腳說明3.3.4熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)：3.3.5系統(tǒng)電路圖：圖表 3信號處理電路圖表 4BISS0001 紅外傳感線號處理器的原

9、理框圖3.3.6工作原理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成的數(shù)模混合專用集成電路。以下圖所示的不可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。不可重復觸發(fā)工作方式下的波形。首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，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(0.5VDD)后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，當VDD=5V時，可有效抑制1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是

10、一個條件比較器。當輸入電壓VcVR時，COP3輸出為高電平，進入延時周期。當A端接“0”電平時，在Tx時間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當Tx時間結束時，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時間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。以上圖所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。可重復觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時，Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保

11、持有效狀態(tài)。在Tx時間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(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周期結束后Vo恢復為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。3.3.7 BISS0001特點1. CMOS工藝2. 數(shù)?；旌?. 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器4. 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾5. 內(nèi)設延遲時間定時器和封鎖時間定時器6. 采用16腳DIP封裝3.4報警器電路設計圖表 5報警器電路4、整機電路圖圖表 6 BISS0001的熱釋電紅外開關應用電路圖上圖中，運算放大器

12、OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構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)晶體管T1放大驅(qū)動繼電器去接通負載。上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。SW1是工作方式選擇開關，當SW1與1端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當SW1與2端連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高

13、電路增益改善電路性能。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。5、制作與調(diào)試5.1制作：二極管，三極管，電阻，電容及三端集成穩(wěn)壓器78L05,紅外傳感信號處理器BISS0001和蜂鳴器，根據(jù)原理圖進行布局和插元器件，經(jīng)過焊接和按照原理圖將一些器件進行串聯(lián)和并聯(lián)。5.2調(diào)試因為此紅外報警器備晝夜功能，即：白天有人進入報警區(qū)，該儀器也不報警，晚上有人進入報警區(qū)立即啟動蜂鳴器，進入報警狀態(tài)。當遮住光敏電阻用手在熱釋電紅外傳感器附近晃動時，我們可以聽到蜂鳴器發(fā)出聲音，并且指示燈亮。當手移開或靜止不動時，蜂鳴器不發(fā)出聲音，指示燈也不亮。6、心得體會通過此次熱釋電紅外報警器課題設計，鍛煉了自己的實踐和動手能力， 并且通過學習此芯片,可以大概了解單片機的發(fā)展及其工作方法，了解匯編語言，掌握一定的BISS0001單片機知以及用