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1、摘 要本文設計了一種光電式報警器，該報警器通過使用紅外線發(fā)射二極管和紅外線接收二極管等感光器件組成的光電轉換電路，可以探測出光線是否被遮擋的信息，并通過把光信號轉換成電信號來把這種信息傳遞至聲光報警電路，以實現(xiàn)報警器報警的功能。其中傳感器是指能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常由敏感元件和轉換元件組成。光電式傳感器是將光通量轉化為電量的一種傳感器，光電報警器是光電二極管和報警器的靈活結合，它可以運用到各種生產(chǎn)線上，如博物館里的防盜系統(tǒng)，并提示物品被盜地點，安全性能高，節(jié)約了人力資源，并且不易出錯；還能運用到其它人力不能監(jiān)測的環(huán)境。顯而易見，光電報警器的運用能延伸到

2、社會的各個行業(yè)。關鍵字： 光電轉換 ；聲光報警電路 ；光電報警器； 第 1 頁 共 16 頁ABSTRACTThis paper designed a photoelectric alarms, the alarm by using infrared emitting diode and infrared receiving diode composed of photosensitive components such as photoelectric conversion circuit, can detect the light is obscured information, and

3、through the converts light signals into electrical signals to pass this information to the sound and light alarm circuit, in order to realize the function of the alarm. One sensor can sense refers to the rules be measured and to convert the available output signal according to certain rule of device

4、 or devices. Usually consists of sensitive components and conversion components. Photoelectric sensor is power flux can be converted to a sensor, photoelectric detector is a flexible combination of photoelectric diode and alarm, it can be applied to all kinds of production line, such as the museum o

5、f anti-theft system, and presented items stolen, safety performance is high, save human resources, and less error-prone; Can also apply to other human can't monitor the environment. It is obvious that the use of photoelectric detector can extend to society of each industryKeywords ：Photoelectric

6、 conversion ；Sound and light alarm circuit ；Photoelectric detector ；第 II 頁 共 II頁第1章 緒論1.1 設計目的及意義近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展.人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也是越來越多。這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強.造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔憂報警器這時正為人們解決了不少問題.但是市場上的報警器大部分都是用于一些大公司財政機構。價格高昂,一般人們難以接受。如果再設計和生產(chǎn)一種價廉、性能

7、靈敏可靠的防盜報警器，必將在防盜和保證財產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。由于聲控報警器體積小，靈敏度高具有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。聲控報警器大多數(shù)采用國外的先進技術,其功能也非常先進。其中包括腳步觸發(fā)報警器，汽車報警器，聲控語音報時鐘，“聲控燈”等符合現(xiàn)在人們提倡的節(jié)能意識的產(chǎn)品更是受到現(xiàn)代人的青睞。此外，其價格低廉、技術性能穩(wěn)定等特點也受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。1.2 發(fā)展前景及現(xiàn)狀隨著社會上各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展，報警器已經(jīng)在人們的日常生活中得到了廣泛的應用，如汽車、摩托車報警器，倉庫大門，以及各行業(yè)安全系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了報警器電路。隨著

8、社會科學技術的迅速發(fā)展，人們對報警器的性能提出了越來越高的要求。然而傳統(tǒng)的觸摸式、開關式報警器等，雖然具有性能穩(wěn)定、實用性強等特點，但是也具有應用范圍窄等缺點，而且安全性能也不是很好。光電報警就很好的改善了這點。如今，光電報警器已經(jīng)廣泛應用到工農業(yè)生產(chǎn)、自動化儀表、醫(yī)療電子設備等領域。本實驗的設計借助于模擬電路和數(shù)字邏輯電路，采用模塊化的設計思想，使設計變得簡單、方便、靈活性強。電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此可以得到廣泛的應用。本文設計的光電報警器是光電二極管和報警器的靈活結合，它可以運用到各種生產(chǎn)線上，如博物館里的防盜系統(tǒng)，并提示物品被盜地點，安全性能高，節(jié)約了人力資源，并且不易出錯；還能

9、運用到其它人力不能監(jiān)測的環(huán)境。顯而易見，光電報警器的運用能延伸到社會的各個行業(yè)。第2章 光電報警器的基本原理2.1 光電報警器基本原理光電報警器的主要部分是光電傳感器。傳感器是指能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常由敏感元件和轉換元件組成。傳感器的原理有各種各樣，其中光電式傳感器，是將光通量轉化為電量的一種傳感器，光電式傳感器的基礎是光電轉換元件的光電效應。由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(shù)眾多，一般情況下具有非接觸、高精度、高變率、高可靠性和反應快等特點，加之激光光源、光柵、光學碼盤、CCD器件、光導纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應用，使得光電傳感器的內容及其豐富，在檢

10、測和控制領域中得到廣泛的應用。2.2光敏二極管原理光敏二極管的結構與一般二極管相似。它裝在透明玻璃外殼中,其PN結裝在管的頂部,可以直接受到光照射。光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài),在沒有光照射時,反向電阻很大,反向電流很小,這反向電流稱為暗電流。當光照射在PN結上時,光子打在PN結附近,使PN結附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對。它們在PN結處的內電場作用下作定向運動,形成光電流。光的照度越大,光電流越大。因此光敏二極管在不受光照射時,處于截止狀態(tài),受光照射時,處于導通狀態(tài)。2.3光電轉換原理根據(jù)PN結反向特性可知，在一定反向電壓范圍內，反向電流很小且處于飽和狀態(tài)。此時，如果無光照射PN結

11、，則因本征激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量有限，反向飽和電流保持不變，在光敏二極管中稱為暗電流。當有光照射PN結時，結內將產(chǎn)生附加的大量電子空穴對（稱之為光生載流子），使流過PN結的電流隨著光照強度的增加而劇增，此時的反向電流稱為光電流。不同波長的光（蘭光、紅光、紅外光）在光敏二極管的不同區(qū)域被吸收形成光電流。被表面P型擴散層所吸收的主要是波長較短的蘭光，在這一區(qū)域，因光照產(chǎn)生的光生載流子（電子），一旦漂移到耗盡層界面，就會在結電場作用下，被拉向N區(qū)，形成部分光電流；彼長較長的紅光，將透過P型層在耗盡層激發(fā)出電子一空穴對，這些新生的電子和空穴載流子也會在結電場作用下，分別到達N區(qū)和P區(qū)，形成光電流。

12、波長更長的紅外光，將透過P型層和耗盡層，直接被N區(qū)吸收。在N區(qū)內因光照產(chǎn)生的光生載流子（空穴）一旦漂移到耗盡區(qū)界面，就會在結電場作用下被拉向P區(qū)，形成光電流。因此，光照射時，流過PN結的光電流應是三部分光電流之和。2.4 光敏二極管伏安特性曲線 圖2.1 光敏二極管的伏安特性曲線第3章 系統(tǒng)組成及工作原理3.1 整體框圖設計 報 警 器 報 警 器 控 制 穩(wěn) 壓 電 源 光 電 轉 換 譯 碼 輸 出·圖3-1 系統(tǒng)原理圖3.2方案論證方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當光敏電阻受到光照射或在被遮擋的環(huán)境下，阻值發(fā)生明顯變化。將阻值變

13、化通過比較器就可以輸出高低電平了。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定工作。因此我考慮其他更加穩(wěn)定的方案。方案二：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管傳感器。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當發(fā)出的紅外線在光亮的環(huán)境時，若紅外接收管能夠接收到反射回來的光線則檢測出在有光的環(huán)境，繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出在黑暗的環(huán)境，繼而輸出高電平。這樣自己自作的光電報警器能夠滿足要求。并且工作穩(wěn)定，且影響小，價格實惠。 基于以上分析擬定方案二，由紅外對管做為系統(tǒng)傳感器的部分，采集哪路光路被遮擋與否防盜報警器各部分電路設計3.2.1 光電信號轉換電路設計光檢測電路主要由光敏電阻組成，即

14、利用光敏電阻在亮暗的環(huán)境中的阻值差異使路導通或截止。光電轉換采用光耦，光耦內由發(fā)光二極管和光敏三極管構成：采用5V直流供電，為防止光耦燒壞，應該在二極管串聯(lián)一個510電阻。同時擋光的用具可以使用不透明的紙張，光耦中的小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在10 mA 30mA范圍內，根據(jù)歐姆定律，由I=U/R，U=5 V，10mA<I<30 mA，故與紅外發(fā)光二極管串聯(lián)的電阻值為510歐，光敏三管級管要串聯(lián)一個24千歐的電阻以防止被擊穿。當接通電源的時候，發(fā)光管發(fā)光，光敏三極管的基極電流增加，發(fā)射結的電壓增大，當超過三極管的導通電壓（一般為硅管為0.7V，鍺管為0.3V左右）時，三極管就會

15、導通，當基極電流繼續(xù)增加時，三極管會飽和導通，此時三極管相當于工作在開關的閉合狀態(tài)，B點相當于直接接地，所以B點輸出為低電平“0”。當一旦有東西遮在發(fā)光管和光敏三極管中間時，三極管的發(fā)射結電壓降低，達不到它的導通電壓，三極管截止，此時相當于工作在開關的斷開狀態(tài)，B點電勢接近電源電壓即為高電平“1”。 圖3-1 光檢測電路設計圖3.3 報警器模塊方案一：采用揚聲器作為系統(tǒng)報警，電路要增加元器件，并且揚聲器占用空間大，重。價格相對其它報警設備價格略貴，超出了我的預算。所以放棄此方案。 方案二：采用無緣蜂鳴器，價格便宜，體積小，攜帶方便，報警聲音清晰，但是要增加驅動電路方可正常工作。

16、60;方案三：采用有源蜂鳴器，價格價格便宜，體積小，攜帶方便，報警聲音清晰，直接與輸出信號引腳相連就可以工作了。電路簡單。 基于以上分析擬定方案三，作為系統(tǒng)的報警3.3.1報警電路設計報警電路接收控制電路信號，將揚聲器正確連接就可以達到要求。 圖3-3 報警電路設計圖3.4 穩(wěn)壓模塊由于本系統(tǒng)需要電池供電，我考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。 方案一：采用4節(jié)1.5V干電池供電，電壓達到6V，給系統(tǒng)供電，但是干電池電量有限，隨著工作時間，電壓會慢慢降低。使用干電池給系統(tǒng)供電給系統(tǒng)調試帶來很大的不便，因此，我放棄了這種方案。方案二;采用集成穩(wěn)壓芯片LM7805CV，穩(wěn)壓輸出+5V

17、電壓給系統(tǒng)供電。7805輸出1A的電流，足以提供系統(tǒng)工作所需要的電流。而且只要帶上變壓器，穩(wěn)壓芯片就可以穩(wěn)定輸出+5V電壓了?；谝陨戏治鰯M定方案二，作為系統(tǒng)工作時的電源。3.4 .1控制部分電路設計此部分的電路主要器件是成電路KD9561的控制端來控制是否輸出，用KD9561的輸出端來產(chǎn)生脈沖信號。KD9561用途多用于四聲模擬電路。其基本參數(shù)為：三極管一半選擇8505或者9013.。帶O字母的引腳有3個，其中兩個是晶振頻率外接振蕩電阻的6、7引腳（OSC），還有一個是OUT引腳（3腳），就是三極管極電管信號放大輸出腳。 圖3-2 KD9561結構原理圖3.5 整體電路圖圖3-4 防盜報警器

18、整體電路圖3.5.1整體電路工作原理 圖3-4為該報警器電路圖。光敏二極管VD、晶體三極管VT1和電阻R1組成光控開關；集成電路IC、晶體三極管VT2和揚聲器Y組成了報警電路。平時開關SA受抽屜的推力作用而斷開，整個報警電路不工作，在白天打開抽屜時，盡管開關SA被接通，但因光敏二極管RG受光照，它的阻值變小，晶體三極管VT1處于截止狀態(tài)，報警電路不工作，揚聲器不發(fā)音，當夜晚打開抽屜時，光敏二極管RG沒有較強光線照射，阻值變大，晶體三極管VT1獲得合適偏流而導通，集成塊IC得到工作電壓，報警電路即工作。其輸出模擬警車電笛的音頻信號，并經(jīng)晶體三極管VT2放大后，推動揚聲器Y發(fā)出響亮的警笛聲來。第4

19、章 制作與調試4.1 制作1.RG選用2CU型光敏二極管。 2.IC選用KD9561型四聲模擬報警器音響集成塊。 3.VT1、VT2均選用3DG201硅三極管。 4.R1和R2均用1/8碳膜電阻。 5.Y采用2.5英寸電動揚聲器，阻抗為8。6.電源用3節(jié)5號干電池。 7.SA采用小型自復位常閉觸點微動按鈕開關。 元件買在安裝前利用萬用表等設備進行測量，看其數(shù)值，參數(shù)等是否符合要求，然后進行安裝。4.2 調試按著設計完成的電路總圖，對元器件進行焊接。準備焊接時清潔被焊元件處的積塵及油污，再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰，讓電烙鐵頭可

20、以觸到被焊元器件的焊錫處，以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時，應對元器件的引線鍍錫。加熱焊接時，將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。焊接元氣件的過程之中焊接時間應在2-4秒。焊接時間不宜過長，否則不僅會燒毀元氣件、而且易使焊點容易脆裂。若是要拆下印刷板上的元器件，則待烙鐵頭加熱后，用手或銀子輕輕拉動元器件，看是否可以取下。4.3 焊接電路注意事項電路的搭建是在面板上完成的，必須弄清楚面板的內部鏈接關系，以免造成電路的短路或者斷路。在連接電路時，常出現(xiàn)導線雖已插入插孔，但未能與面板內部鐵片緊密接觸，是電路無法形成通路，從而導致實驗現(xiàn)象無法出現(xiàn)。由于電路較為復

21、雜，連線較多，在實際連接時要十分注意導線兩側管腳是否接通。4.4 檢查焊點若所焊部位焊錫過多，可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上)，用光烙錫頭"沾"些焊錫出來。若焊點焊錫過少、不圓滑時，可以用電烙鐵頭"蘸"些焊錫對焊點進行補焊?？春更c是否圓潤、光亮、牢固，是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。焊點是否有錯焊、漏焊、虛焊和連焊，焊點周圍是否有焊劑殘留物，焊接部位有無熱損傷和機械損傷現(xiàn)象。4.5調試按照電路圖進行電路連接，在電路連線時一定要十分仔細，為減少連線對電路的干擾，連線要盡量減少交叉，在進行通電調試之前，要對電路進行徹底檢查，以

22、免電路連接錯誤，導致器件或試驗設備的損壞。光敏電阻使用時應注意避免入射光線受外界雜散光的影響。電路的調試應該按電路的功能進行調試。首先調試光電檢測電路，調試的重點是KD9561報警集成電路的調節(jié)，調試完成之后，閃光報警電路就會正常工作。 結 論通過本次光電報警器的設計，使我對光電知識的實際應用有了更深刻的理解和體會，這次課程設計，不僅提高了我的動手能力,使我對設計的整個流程有了一定的了解，更使我了解到了光電知識應用的廣泛性和前景。設計的成功，極大的提高了的我的自信心，促進了我對光電的學習興趣，使我明白了理論聯(lián)系實際的重要性。再者通過這次實習鍛煉了自己的動手及查資料的能力。也體會到了成功帶來了的喜悅?？梢哉f是獲益非淺。再次反過來思考這個電路圖，整個電路簡單明了，可以根據(jù)此電路圖應用到實際中去，紅