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文檔簡介
1、第一章 緒論1.1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義隨著社會(huì)的發(fā)展,人們安防意識的提高,現(xiàn)代化的安防技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。為了防止非法的入侵和各種破壞活動(dòng),傳統(tǒng)的防范手段己難以適應(yīng)要害部門、重點(diǎn)單位安全保衛(wèi)工作的需要。人力防范往往受時(shí)間、地域、人員素質(zhì)和精力等因素的影響,亦難免出現(xiàn)漏洞和失誤。近年來由于紅外線是不可見光,具有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性,所以眾多的紅外產(chǎn)品也逐漸應(yīng)用到小區(qū)的安保之中,但大多數(shù)都應(yīng)用在夜間照明,以提高監(jiān)控性能。同比國外的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、紅外發(fā)射接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。利用科技手段和有效的物業(yè)管理,改變?nèi)藗儼踩婪兜姆椒ê褪侄?,從單一封閉式、被動(dòng)型安全防范
2、模式向多元化、綜合化、電控化以及紅外報(bào)警處理方向發(fā)展。目前國際上應(yīng)用最多的是主動(dòng)紅外對射總線制報(bào)警主機(jī)的方式,這種方式具有技術(shù)成熟、可靠性高、易擴(kuò)展、操作簡便、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。1.2 紅外報(bào)警分類紅外報(bào)警器分主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式紅外線報(bào)警器,是報(bào)警器主動(dòng)發(fā)出紅外線,紅外線碰到障礙物,就會(huì)反彈回來,被報(bào)警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測到,紅外線是靜止不動(dòng)的,也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的,那么報(bào)警器就不會(huì)報(bào)警。當(dāng)有會(huì)動(dòng)的物體觸犯了這根看不見的紅線的時(shí)候,探頭就會(huì)檢測到有異常,就會(huì)報(bào)警。被動(dòng)式報(bào)警器少了一項(xiàng)功能,就是發(fā)射紅外線。物理學(xué)上告訴我們,當(dāng)物體的溫度高于0K的時(shí)候,就會(huì)發(fā)出紅外線,換句
3、話說任何物體都能發(fā)出紅外線。而其后的原理,被動(dòng)式報(bào)警器和主動(dòng)式是一樣的。紅外線報(bào)警器對溫度敏感,溫度越高的物體輻射出的紅外線越強(qiáng),當(dāng)感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強(qiáng)度的輻射時(shí),就觸發(fā)反警。在溫度異常的情況下,也會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警的情況。第二章 設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是基于紅外發(fā)射-接收對管,紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光,接收管接收光線,當(dāng)接收管接收不到紅外光的時(shí)候,而使紅外接收電路電流發(fā)生變化,紅外管和限流電阻之間電位變化,然后經(jīng)過三極管將變化的信號放大,從而可以驅(qū)動(dòng)繼電器。繼電器的開合,當(dāng)接收不到紅外光的時(shí)候,繼電器沒有導(dǎo)通,555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的不能工作,當(dāng)接收到紅外光的時(shí)候繼電器導(dǎo)通,多諧振蕩器工作,輸出端
4、輸出占空比接近1:1的方波,方波的頻率是6.3HZ,輸出端再加上一定的驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)LED和蜂鳴器,從而驅(qū)動(dòng)LED發(fā)功二極管的閃爍,和蜂鳴器的嘀嘀的報(bào)警聲。本設(shè)計(jì)各部分電路只需+5V電源供電,采用一個(gè)5V的直流穩(wěn)壓電源供電。第三章 設(shè)計(jì)原理3.1 第一級電路:光控電路圖3.1 第一級光控電路該光控電路由一對紅外收發(fā)管、三極管,繼電器和一個(gè)反向保護(hù)二極管組成。紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管,屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光(不可見光)并能輻射出去的發(fā)光器件,主要應(yīng)用于各種光電開關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的接法和一般發(fā)光二極管接法一樣。需要串聯(lián)一個(gè)限流電阻。本設(shè)計(jì)采用了1K的
5、限流電阻。使電流保持在5ma左右。紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。 紅外接收管接收到的是模擬量,本設(shè)計(jì)在第一級工作電路中,使用三極管來處理紅外接收管接收到的模擬量,將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖剑乖诮邮展芪唇邮盏郊t外光時(shí)為高電平,接收到紅外光時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?,從而?dǎo)通繼電器,使繼電器吸合,將下一級電路導(dǎo)通。其中繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中,它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。在本設(shè)計(jì)中,由于繼電器內(nèi)部有一個(gè)線圈,這個(gè)線圈在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較高的反向電壓,為了防止這個(gè)反向
6、電壓可能會(huì)倒灌到控制電路中擊穿控制電路的元器件,在繼電器的線圈兩端反向并入一個(gè)二極管來吸收這個(gè)反向電壓,二極管的接法是繼電器與控制電路的正極連接的一端接二極管的負(fù)極,繼電器與負(fù)極連接的一端接二極管的正極。3.2 第二級電路:多諧振蕩器圖3.2 第二級多諧振蕩器電路555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器其工作原理,是在接通電源后,電容被充電,第2管腳電壓設(shè)為,上升,當(dāng)上升到時(shí),觸發(fā)器被復(fù)位,同時(shí)放電BJT T導(dǎo)通,此時(shí)OUT輸出為低電平,電容通過和T放電,使下降,當(dāng)下降到時(shí),觸發(fā)器又被置位,OUT電平翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器放電所需的時(shí)間為當(dāng)放電結(jié)束時(shí),T截止,將通過、向電容充電,由上升到所需的時(shí)間為,當(dāng)上升
7、到時(shí),觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn),如此周而復(fù)始,在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波,其頻率多諧振蕩器波形如圖:圖3.3多諧振蕩器輸出波形經(jīng)計(jì)算,本設(shè)計(jì)的多諧振蕩器的參數(shù)為:第四章 元器件選擇4.1 紅外線發(fā)射管圖4.1 紅外發(fā)射管紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管,屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光(不可見光)并能輻射出去的發(fā)光器件,主要應(yīng)用于各種光電開關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近,只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料,采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。4.2 紅外線接收管圖4.2 紅外接收管紅外線
8、接收管是在LED行業(yè)中命名的,是專門用來接收和感應(yīng)紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線的。一般情況下都是與紅外線發(fā)射管成套運(yùn)用在產(chǎn)品設(shè)備當(dāng)中。特征與原理:紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件,它的核心部件是一個(gè)特殊材料的PN結(jié),和普通二極管相比,在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變,紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線,PN結(jié)面積盡量做的比較大,電極面積盡量減小,而且PN結(jié)的結(jié)深很淺,一般小于1微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時(shí),反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安),稱為暗電流。當(dāng)有紅外線光照時(shí),攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后,把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子,使部分電子掙
9、脫共價(jià)鍵,從而產(chǎn)生電子-空穴對(簡稱:光生載流子)。它們在反向電壓作用下參加漂移運(yùn)動(dòng),使反向電流明顯變大,光的強(qiáng)度越大,反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下,所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載,負(fù)載上就獲得了電信號,而且這個(gè)電信號隨著光的變化而相應(yīng)變化。4.3 繼電器JRC-21F圖4.3 繼電器JRC-21內(nèi)部原理圖本設(shè)計(jì)所用的繼電器型號是JRC-21F其內(nèi)部構(gòu)造如圖4.3當(dāng)中間兩個(gè)引腳接通5v電壓(兩個(gè)引腳無正負(fù))的瞬間,會(huì)聽見磁鐵相吸的啪嗒聲,這時(shí)常開觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開,斷電后觸點(diǎn)歸位。JRC-21F 2A DC 5V 的一些參數(shù)如
10、下2A 輸出電流最大值5V控制繼電器線圈的電壓值外型尺寸(L×W×H) 15.5 × 11 × 11.5 mm觸點(diǎn)負(fù)載1A,3A/125VAC, 30VDC觸點(diǎn)接觸電阻50 m最大切換功率30W 62.5VA最大切換電壓30VDC 125VAC最大切換電流3A線圈功耗0.2W, 0.36W, 0.45W線圈額定電壓5VDC吸合電壓Max 75% 額定電壓釋放電壓Min 10% 額定電壓動(dòng)作時(shí)間5ms釋放時(shí)間5ms線圈允許最大電壓VDC(max) 110% 額定電壓絕緣電阻1000 M重量3.5g.4.4 NE555定時(shí)器NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)I
11、C的其中的一種型號,555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的,只是型號不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同;而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC,只需少數(shù)的電阻和電容,便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號NE555的主要特點(diǎn):1.只需簡單的電阻器、電容器,即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣,可由幾微秒至幾小時(shí)之久。2.它的操作電源范圍極大,可與TTL,CMOS等邏輯電路配合,也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平,均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。3.其輸出端的供給電流大,可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳,且價(jià)格便宜
12、。NE555的結(jié)構(gòu)圖和引腳配置圖如圖4.4:圖4.4 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳配置圖NE555的基本參數(shù):供應(yīng)電壓4.5-18V,供應(yīng)電流3-6 mA,輸出電流225mA (max),上升/下降時(shí)間100 ns。4.5 無源蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器,采用直流電壓供電,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)生器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。1.壓電式蜂鳴器:壓電式蜂鳴器主要由多謝振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。2.電磁式蜂鳴器:電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外
13、殼等組成。接通電源后,振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈,使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈的相互作用下,周期性地振動(dòng)發(fā)聲。第五章 總結(jié)這為期一周的課程設(shè)計(jì)與制作,過程很曲折。在此期間,我由以開始的熱情高漲,到接到題目后的一頭霧水,摸不著頭腦,經(jīng)過一番努力不見成效,也因此而失落過。之后經(jīng)過與同學(xué)的探討與學(xué)習(xí),才有點(diǎn)眉目,勁頭又充足起來,經(jīng)過多少此嘗試與失敗之后,最終使我學(xué)到了很多東西,并且加深了對課本知識的認(rèn)識和理解。我真正領(lǐng)略到真正的學(xué)習(xí)是從實(shí)踐中見真知,只學(xué)習(xí)本課本知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通過自己動(dòng)手實(shí)踐,我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”是多么沉重的!在這次課程設(shè)計(jì)中,雖然內(nèi)容比較多,但我不愿意
14、放棄,“不拋棄不放棄”,堅(jiān)持就是勝利。在這次設(shè)計(jì)中,最頭疼的就是系統(tǒng)整體方案的設(shè)定了,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的相互之間是相互制約,相互聯(lián)系的。每一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)定都要考慮到其余子系統(tǒng)的工作條件等因素。整體方案設(shè)定完之后,就是系統(tǒng)電路的搭建了,和各個(gè)系統(tǒng)元器件的選型,市面上元器件的種類繁多,如何找到適合自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的元器件猶如大海撈針。隨著設(shè)計(jì)的加深,對于元器件的掌握越熟練的時(shí)候,對于設(shè)計(jì)系統(tǒng),是會(huì)非常輕車熟路的,所以在以后的學(xué)習(xí)過程中,我要多聯(lián)系實(shí)際去理解學(xué)習(xí)到的知識。紅外報(bào)警電路是在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用面很廣泛的,給人們的生活帶來了很多的安全。電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)給人們的生活帶來了質(zhì)的變化,我要更加努力學(xué)習(xí)電子
15、知識,以后在電子方面為人們的生活更加增添光彩。通過這次課程設(shè)計(jì),我鍛煉了自己理論與實(shí)際相結(jié)合的能力,不再有單純學(xué)習(xí)理論知識的學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過結(jié)合實(shí)際鍛煉了運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識,解決實(shí)際工程問題的能力。同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料,設(shè)計(jì)PROTEL原理圖的專業(yè)能力水平,提高了了整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告的能力。最后,感謝學(xué)校給予我這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),使我的能力得到了進(jìn)一步的提高,在今后的學(xué)習(xí)中,我會(huì)更加努力,將來用自己學(xué)習(xí)到的知識造福人類。參考文獻(xiàn)1 李銀華主編. 電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.2 陳爾紹等編著. 電子控制電路實(shí)例. 北京:電子工業(yè)出版社,2004.3 劉修文等編著. 電子控制電路300例. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.4 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ):模擬部分. 北京:高等教育出版社,1996.5 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ):數(shù)字部分. 北京:高等教育出版社,2000.6 張慶雙等編著. 實(shí)用電子電路. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.7 于安紅主編. 簡明電子原器件手冊. 上海:上海交通大學(xué)出版社,2005.附錄附
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