紅外線探測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、武漢 XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課題名稱:-2010院系名稱 指 導(dǎo) 教 師 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名摘要本文首先介紹了此次生產(chǎn)實(shí)習(xí)的主要任務(wù) 用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)制作一個(gè)紅外線探測(cè)防盜器,用 Protel 軟件完成電路設(shè)計(jì)和仿真,完成所設(shè)計(jì)電路的焊接和調(diào)試。論文分析了該報(bào)警電路各部分的工 作原理和所能實(shí)現(xiàn)的功能,給出了各個(gè)元件的參數(shù),對(duì)主要元器件進(jìn)行了介紹,并用 Protel 軟件畫(huà)出 電路圖。最后給出了報(bào)警電路總圖,分析了該電路所能實(shí)現(xiàn)的功能,列出元件清單,對(duì)所制作電路進(jìn) 行測(cè)試,記錄結(jié)果,分析誤差出現(xiàn)的原因,寫(xiě)出生產(chǎn)實(shí)習(xí)心得體會(huì)。關(guān)鍵詞 :紅外探測(cè)器 電路 設(shè)計(jì)紅外線探測(cè)防盜器紅外線探測(cè)防盜器 生

2、產(chǎn)實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、掌握紅外線探測(cè)防盜器的原理及設(shè)計(jì)制作,熟悉實(shí)用電路設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。2、訓(xùn)練及提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的動(dòng)手實(shí)踐能力。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求:1、設(shè)計(jì)內(nèi)容:要求用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)以及查閱有關(guān)資料設(shè)計(jì)一臺(tái)紅外線探測(cè)防盜器, 而且要完成電路的裝配和 調(diào)試。該報(bào)警器能探測(cè)人體發(fā)出的紅外線,當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi),即可發(fā)出報(bào)警聲,適用于 家庭、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場(chǎng)合防盜報(bào)警。2、設(shè)計(jì)要求:1提出至少兩種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案,并優(yōu)選方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。2詳細(xì)說(shuō)明設(shè)計(jì)方案,并計(jì)算元件參數(shù)。包括選擇的依據(jù)和原理,參數(shù)確定的根據(jù)。3自己獨(dú)立完成設(shè)計(jì)及制作調(diào)試,并能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)

3、題。4撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告:寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程,附上有關(guān)資料和圖紙,寫(xiě)上心得體會(huì)。三、紅外線探測(cè)防盜器的基本原理1、紅外線傳感器紅外線傳感器 IC1采用進(jìn)口器件 Q74,波長(zhǎng)為 9-10um 。一般人體都有恒定的體溫,一般在 37度,所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng) 10UM 左右的紅外線。 IC1探測(cè)到前方人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí),由 IC1的腳輸出微弱的電信號(hào)進(jìn)入放大電路,經(jīng)過(guò)放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響聲。2、信號(hào)放大電路 圖 1信號(hào)放大電路如圖 1, VT1和運(yùn)算放大器 LM358等組成放大電路,由 IC1的腳輸出微弱的電 信號(hào),經(jīng)三極管 VT1等組成第一級(jí)放大電路放大,再通過(guò) C2輸入到運(yùn)算放大器 ICA 中進(jìn)

4、行高增益、 低噪聲放大,此時(shí)由 IC2A 腳輸出的信號(hào)已足夠強(qiáng),輸入電壓比較電路。3.電壓比較器 圖 2電壓比較器如圖 2,IC2B 和 VD2等作電壓比較器, IC2B 的第腳由 R10、 VD1提供基準(zhǔn)電壓, 當(dāng) IC2A 腳輸出的信號(hào)電壓到達(dá) IC2B 的腳時(shí),兩個(gè)輸入端的電壓進(jìn)行比較, 此時(shí) IC2B 的腳 由原來(lái)的高電平變?yōu)榈碗娖健? 、報(bào)警延時(shí)電路圖 3如圖 3, IC4A LM393為報(bào)警延時(shí)電路, R14和 C6組成延時(shí)電路, 其時(shí)間約為 1分鐘。 當(dāng) IC2B 的腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí), C6通過(guò) VD2放電, 此時(shí) IC4的腳變?yōu)榈碗娖剿c IC4的腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行 比較,當(dāng)它低于其

5、基準(zhǔn)電壓時(shí), IC4的腳變?yōu)楦唠娖? VT2導(dǎo)通,訊響器 BL 通電發(fā)出報(bào)警聲。 人 體的紅外線信號(hào)消失后, IC2B 的腳又恢復(fù)高電平輸出,此時(shí) VD2截止。由于 C6兩端的電壓不能突變, 故通過(guò) R14向 C6緩慢充電, 當(dāng) C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時(shí), IC4的腳才變?yōu)榈碗娖? 時(shí)間約為 1分鐘,即持續(xù) 1分鐘報(bào)警。5、開(kāi)機(jī)延時(shí)電路 VT38050圖 4如圖 4,由 VT3、 R20、 C8組成開(kāi)機(jī)延時(shí)電路,時(shí)間也約為 1分鐘,它的設(shè)置主要是防止使用 者開(kāi)機(jī)后立即報(bào)警,好讓使用者有足夠的時(shí)間離開(kāi)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng),同時(shí)可防止停電后又來(lái)電時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)。 該裝置采用 9-12V 直流電源供電,由 T

6、 降壓,全橋 U 整流, C10濾波,檢測(cè)電路采用 IC3-78L06供電。本裝置交直流兩用,自動(dòng)無(wú)間斷轉(zhuǎn)換。6、 12V 電源電路由功率為 12V 5W 的變壓器,電橋等組成,為報(bào)警電路提供 12V 的電壓源。 如圖 57、紅外探測(cè)報(bào)警電路+6 R5 R3 1K R2 * IC1 D 1 S 2 3 E Q74 1M C1 VT1 9014 47uF/16V R6 100K C2 47uF R4 4.7K 100K 2 3 R7 10K IC2A LM358 C5 1 1 22uF/16V 10K 100K 470K 100K 10K IC4A LM393 1 R19 R18 2.4K 22

7、0 R10 R13 R14 R15 R17 IC3 1 OUT IN 3 C7 GND 220uF/16V +12 2 8 4 LM358 6 R11 10K 5 8 IC2B 7 2 VD2 2 1N4001 3 VD3 1N4001 VT3 8050 C8 47uF/16V R20 560K 8 R8 300K C4 0.01uF R12 VD1 1N4001 100K 4 4 C6 47uF/16V R16 R1 47K C3 22uF/16V R9 100K VT2 300K BL VD4 1N4001 圖 6 四、實(shí)習(xí)結(jié)果及誤差分析 通過(guò)對(duì)電路板的分析和調(diào)試，最終該電路可實(shí)現(xiàn)如下功能

8、：在接通電源并觸碰紅外線探測(cè)器 IC1 后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延遲蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，持續(xù)時(shí)間平局為 40 秒左右，延遲時(shí)間平均為 1 分 15 秒。 在調(diào)試過(guò)程中往往出現(xiàn)電路一經(jīng)接通蜂鳴器即發(fā)出報(bào)警，原因可能是開(kāi)機(jī)延遲電路出現(xiàn)短接， 虛焊或者報(bào)警延遲電路中出現(xiàn)故障等。 五、心得體會(huì) 在這個(gè)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)制作工程中，我們耗費(fèi)了較大的人力和物力。在設(shè)計(jì)完電路圖后，基本 的理論工作已經(jīng)完成，接下來(lái)是動(dòng)用工具進(jìn)行焊接了，這對(duì)我們焊接電路板的能力有不小的要求， 在 電路布線上既要做到準(zhǔn)確到位又要保證元件布局合理美觀大方。 在沒(méi)有印制電路板的情況下， 為節(jié)省 焊接時(shí)間，我們必須學(xué)會(huì)如何巧妙的利用普通板上已有的

9、線路。在焊接時(shí)務(wù)必小心認(rèn)真，避免虛焊、 漏焊、錯(cuò)焊。 同時(shí)正確選擇元件，避免弄混弄錯(cuò)，盡量一次焊對(duì)， 曾有人因?yàn)槟硞€(gè)重要原件反復(fù)焊錯(cuò)， 拆了焊，焊了拆，最終將元件損壞。完成焊接后就要進(jìn)行調(diào)試，我在調(diào)試時(shí)為避免變壓器輸出電壓過(guò) 大將報(bào)警電路燒壞，先測(cè)試了電壓源電路的輸出電壓，約為 16.7V，基本符合要求。在接好電源電路 后，報(bào)警電路曾先后出現(xiàn)不報(bào)警、不延遲即報(bào)警等問(wèn)題。在對(duì)電路反復(fù)檢查，核對(duì)，分析之后逐一排 除了這些問(wèn)題，最終該報(bào)警電路達(dá)到了比較理想的效果。 長(zhǎng)期現(xiàn)貨批發(fā)國(guó)產(chǎn) IC（絕對(duì)市場(chǎng)超低價(jià)）深圳市福恒盛科技有限公司QQ:1023736645 通過(guò)此次生產(chǎn)實(shí)

10、習(xí)一方面提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的動(dòng)手實(shí)踐能力。一方面掌握紅 外線探測(cè)防盜器的原理及設(shè)計(jì)制作，熟悉實(shí)用電路設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。 六、元器件選擇與制作 元器件清單見(jiàn)下表： 編號(hào) R1 R2 R3 R4 R5、R6、R9、 R12、 R13、 R15 名稱 電阻 電阻 電阻 電阻 電阻 型號(hào) 47K 1M 1K 4.7K 100K 10K 300K 470K 2.4K 220 560K 47u/16V 22u/16V 0.01u 220u/16V 數(shù) 量 1 1 1 1 6 4 2 1 1 1 1 5 2 1 1 編號(hào) C10 C11 VD1VD5 U VT1 VT2 VT3 IC1 IC2

11、 IC3 IC4 BL T S 名稱 電解電容 滌綸電容 整流二極管 全橋 晶體三極管 晶體三極管 晶體三極管 紅外線傳感 器 運(yùn)算放大器 比較器 三端穩(wěn)壓器 電磁訊響器 電源變壓器 鈕子開(kāi)關(guān) 型號(hào) 470u/25V 0.1u IN4001 2A/50V 9014 MPSA13 8050 Q74 LM358 LM393 78L06 U=12V 12V 5W 數(shù) 量 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R7、 R10、 R11、 電阻 R17 R8、R16 R14 R18 R19 R20 C1、C2、C6、 C8、C9 C3、C5 C4 C7 電阻 電阻 電阻 電阻 電阻 電

12、 解 電容 電 解 電容 滌 綸 電容 電 解 電容 IC1 采用進(jìn)口器件 Q74， 波長(zhǎng)為 910um。IC2 采用運(yùn)放 LM358， 具有高增益、 低功耗。 IC3、 IC4 為雙電壓比較器 LM393，低功耗、低失調(diào)電壓。其中 C2、C5 一定要用漏電極小的鉭電容，否則調(diào)試 長(zhǎng)期現(xiàn)貨批發(fā)國(guó)產(chǎn) IC（絕對(duì)市場(chǎng)超低價(jià)）深圳市福恒盛科技有限公司QQ:1023736645 會(huì)受到影響。R12 是調(diào)整靈敏度的關(guān)鍵元件，應(yīng)選用線性高精度密封型制作時(shí)，在 IC1 傳感器的端面 前安裝菲涅爾透鏡， 因?yàn)槿梭w的活動(dòng)頻率范圍為 0.110Hz， 需要用菲涅爾透鏡對(duì)人體活動(dòng)頻率倍

13、增。 安裝無(wú)誤，接上電源進(jìn)行調(diào)試，讓一個(gè)人在探測(cè)器前方 710m 處走動(dòng)，調(diào)整電路中的 R12，使訊響 器報(bào)警即可。其它部分只要元器件質(zhì)量良好且焊接無(wú)誤，幾乎不用調(diào)試即可正常工作。 本機(jī)靜態(tài)工作電流約 10mA， 接通電源約 1 分鐘后進(jìn)入守候狀態(tài)， 只要有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)便會(huì)報(bào)警， 人離開(kāi)后約 1 分鐘停止報(bào)警。如果將訊響器改為繼電器驅(qū)動(dòng)其它裝置即作為其它控制用。 七、參考資料 1、LM358 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍 很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。 它 的使用范圍包括傳感放大

14、器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合 。 LM358 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 特性(Features: 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高(約 100dB 單位增益頻帶寬(約 1MHz 電源電壓范圍 寬：?jiǎn)坞娫?330V； 雙電源(1.5 一15V 低功耗電流，適合于電池供電 低輸入偏流 低輸入失調(diào) 電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電 壓擺幅大(0 至 Vcc-1.5V 。LM358 引腳排列圖： 圖7 LM358 引腳圖 長(zhǎng)期現(xiàn)貨批發(fā)國(guó)產(chǎn) IC（絕對(duì)市場(chǎng)超低價(jià)）深圳市福恒盛科技有限公司QQ:1023736645 2、LM393 圖 8 LM393 引腳 （1） LM393 為雙電壓比較器， LM393 系列由兩個(gè)偏移電壓指標(biāo)低達(dá) 2.0 的獨(dú)立精密電壓比較器 構(gòu)成。該產(chǎn)品采用單電源操作設(shè)計(jì)，且適用電壓范圍廣。該產(chǎn)品也可采用分離式電源，低電耗不受電 源電壓值影響。本品還有一個(gè)特點(diǎn)是，即使是在單電源操作時(shí)，其輸入共模電壓范圍也包括接地。 LM393 系列可直接與 TTL 及 CMOS