1、廣東藥學院課程設計紅外線探測防盜報警器班級:生物醫(yī)學工程10 （醫(yī)學影像技術方向）姓名：李媛 卜建樹 卜蕓蕾 黃曉燕 張海燕指導老師：余華芳，張利民參考文獻11參考文獻112012年12月27日錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽摘要 電路設計背景. 調(diào)制和調(diào)試方法 TOC o 1-5 h z 設計目的 4設計內(nèi)容及要求 4電路組成及框圖 4紅外線探測防盜器的基本原理 5實習結(jié)果及誤差分析 心得體會10附錄1元器件紅外線探測防盜報警器摘要本文首先介紹了此次生產(chǎn)實習的主要任務 用所學知識設計制作一個紅外 線探測防盜器，用 Multisim 軟件完成電路設計和仿真，完成所設計電路的焊接

2、 和調(diào)試。論文分析了該報警電路各部分的工作原理和所能實現(xiàn)的功能， 給出了各 個元件的參數(shù)，對主要元器件進行了介紹，并用 Multisim 軟件畫出電路圖。最 后給出了報警電路總圖， 分析了該電路所能實現(xiàn)的功能， 列出元件清單， 對所制 作電路進行測試，記錄結(jié)果，分析誤差出現(xiàn)的原因，寫出生產(chǎn)實習心得體會。 關鍵詞 ：紅外探測器 電路 設計電路設計背景近年來，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

3、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 及財政機構。 價格高昂， 一般人們難以接受。 如果設計和生產(chǎn)一種價廉、 性能靈敏可靠的防 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。由于紅外線是不可見光， 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， 此外， 在電 子防盜、 人體探測等領域中， 被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、 技術性能穩(wěn)定等特 點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。紅外報警器大多數(shù)采用國外的先進技術， 其功能也非常先進。 其中包括被動式熱釋電型 紅外報警器，也即是本文

4、將研究的產(chǎn)品。還有紅外監(jiān)控無線報警器，超聲波防盜報警器, 紅外線防盜報警器，高靈敏紅外報警器 , 觸摸式延時防盜報警器 , 觸摸式防盜報警器，紅外報 警器，紅外線聲光報警器。其外，可用紅外報警器原理控制各種電器的運行。制作和調(diào)試方法制作時，在 IC1 傳感器的端面前安裝菲涅爾透鏡，因為人體的活動頻率范圍 為0.1 10Hz,需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。安裝無誤，接上電源進 行調(diào)試，讓一個人在探測器前方 7 10m處走動，調(diào)整電路中的R12，使訊響器 報警即可。 其它部分只要元器件質(zhì)量良好且焊接無誤， 幾乎不用調(diào)試即可正常工 作。本機靜態(tài)工作電流約10mA，接通電源約1分鐘后進入守候狀態(tài)

5、，只要有人 進入監(jiān)視區(qū)便會報警， 人離開后約 1 分鐘停止報警。 如果將訊響器改為繼電器驅(qū) 動其它裝置即作為其它控制用。紅外線探測防盜器一、設計目的1、掌握紅外線探測防盜器的原理及設計制作， 熟悉實用電路設計的一般過程。2、訓練及提高學生綜合運用所學知識進行電路設計的動手實踐能力。二、設計內(nèi)容及要求：1 、設計內(nèi)容： 要求用所學的專業(yè)知識以及查閱有關資料設計一臺紅外線探測防盜器， 而且 要完成電路的裝配和調(diào)試。 該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線， 當人進入報警器 的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重 要場合防盜報警。2、設計要求：掌握紅外發(fā)送與接收技術；采用脈沖

6、式發(fā)射以盡量增加作用范圍；考慮抗干擾措施；采用合理的聲光報警方案；設計、實現(xiàn)該系統(tǒng)；撰寫設計報告。三電路組成及框圖隨著電子技術的飛速發(fā)展和日益普及，電子報警器已經(jīng)在各企業(yè)事業(yè)單位和人們的日常生活中得到廣泛的應用，紅外線報警器可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)移動的人體，當有人在該范圍內(nèi)走動時，發(fā)出報警。其電路的組成框圖如圖2-1所示。圖2-1報警器電路的組成圖1 電源：通過交流電經(jīng)變壓器的變壓、橋式二極管的整流、電容的濾波、穩(wěn)壓器的穩(wěn) 壓得到5V的直流電壓。2傳感器：傳感器主要是用來采集人體的紅外線信號并將該信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。 放大濾波：是由集成運算放大器LM358和電容構成對傳感器的信號進行放大

7、和濾波 供下一級電路使用。 比較器：這里采用的是 LM393把電路中的基準電壓 U1和U2作為參考電壓（U1U2 與比較器輸出的電壓作比較控制指示電路指示是否有人進入的情況。四、紅外線探測防盜器的基本原理1 、紅外線傳感器紅外線傳感器IC1采用進口器件Q74,波長為910um。一般人體都有恒定 的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線。IC1探測到 前方人體輻射出的紅外線信號時，由IC1的腳輸出微弱的電信號進入放大電路，經(jīng)過放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響聲。該裝置由紅外線傳感器、信號放大 電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。2、信號放大電路03圖1信號放大電路如圖

8、1, VT1和運算放大器LM358等組成放大電路，由IC1的腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過C2輸入到運算放大器ICA中進行高增益、低噪聲放大，此時由IC2A腳輸出的信號已足夠強，輸入電壓比較電路。電壓比較器CAlO11DOkQR8AR11I iOOkTET r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提供基準電壓，當IC2A腳輸出的信號電壓到達IC2B的腳時，兩個輸 入端的電壓進行比較，此時IC2B的腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健?、報警延時電路6IR1S iooknUTALM393ADD51H4001R13 C6：47

9、uF圖3如圖3, IC4A LM393為報警延時電路，R14和C6組成延時電路，其時間 約為1分鐘。當IC2B的腳變?yōu)榈碗娖綍r，C6通過VD2放電，此時IC4的 腳變?yōu)榈碗娖剿cIC4的腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的腳變?yōu)楦唠娖剑琕T2導通，訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信 號消失后，IC2B的腳又恢復高電平輸出，此時 VD2截止。由于C6兩端的電 壓不能突變，故通過R14向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4的腳才變?yōu)榈碗娖剑瑫r間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報警。5、開機延時電路56QkD如圖4,由VT3、R20、C8組成開機延時電路，時間也約為 1

10、分鐘，它的 設置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監(jiān)視現(xiàn) 場，同時可防止停電后又來電時產(chǎn)生誤報。該裝置采用9- 12V直流電源供電，由T降壓，全橋U整流，C10濾波，檢測電路采用IC3-78L06供電。本裝置交 直流兩用，自動無間斷轉(zhuǎn)換。6、12V電源電路由功率為12V 5W的變壓器，電橋等組成，為報警電路提供12V的電壓源如圖57、紅外探測報警電路I I LEW+IZV丄 irI3 4UMVl!i+K；軒冷戊IBLJ-kH工圖6五、實習結(jié)果及誤差分析通過對電路板的分析和調(diào)試， 最終該電路可實現(xiàn)如下功能： 在接通電源并 觸碰紅外線探測器 IC1 后，經(jīng)過一段時間的延遲蜂

11、鳴器發(fā)出報警聲， 持續(xù)時間平 局為 40 秒左右，延遲時間平均為 1 分 15 秒。六、心得體會在這個報警電路的設計制作工程中，我們耗費了較大的人力和物力。在設 計完電路圖后， 基本的理論工作已經(jīng)完成， 接下來是動用工具進行焊接了， 這對 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確到位又要保證 元件布局合理美觀大方。 在沒有印制電路板的情況下， 為節(jié)省焊接時間， 我們必 須學會如何巧妙的利用普通板上已有的線路。 在焊接時務必小心認真， 避免虛焊、 漏焊、錯焊。同時正確選擇元件，避免弄混弄錯，盡量一次焊。完成焊接后就要 進行調(diào)試， 我在調(diào)試時為避免變壓器輸出電壓過大將報警電路燒

12、壞， 先測試了電 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，報警電 路曾先后出現(xiàn)不報警、 不延遲即報警等問題。 在對電路反復檢查， 核對， 分析之 后逐一排除了這些問題，最終該報警電路達到了比較理想的效果。通過此次生產(chǎn)實習一方面提高了綜合運用所學知識進行電路設計的動手實踐 能力。一方面掌握紅外線探測防盜器的原理及設計制作， 熟悉實用電路設計的一 般過程。附錄一.元器件選擇與制作元器件清單見下表：編號名稱型號數(shù) 量編號名稱型號數(shù) 量R1電阻47K1C10電解電容470U/25V1R2電阻1M1C11滌綸電容0.1u1R3電阻1K1VD1VD5整流二極管IN40015R4

13、電阻4.7K1U全橋2A/50V1R5、 R6、 R9、R12、R13、R15電阻100K6VT1晶體三極管90141R7、R10、R11、R17電阻10K4VT2晶體三極管MPSA131R8、R16電阻300K2VT3晶體三極管80501R14電阻470K1IC1紅外線傳感 器Q741R18電阻2.4K1IC2運算放大器LM3581R19電阻220Q1IC3比較器LM3931R20電阻560K1IC4三端穩(wěn)壓器78L061C1、C2、C6、C8、C9電解 電容47U/16V5BL電磁訊響器U=12V1C3、C5電解 電容22U/16V2T電源變壓器12V 5W1C4滌綸 電容0.01U1S鈕

14、子開關1C7電解 電容220u/16V1IC1采用進口器件Q74，波長為910um。IC2采用運放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)試會受到影響。R12是調(diào)整靈敏度的關鍵元件，應選用線性高精度密封型制作時， 在IC1傳感器的端面前安裝菲涅爾透 鏡，因為人體的活動頻率范圍為 0.1 10Hz,需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率 倍增。安裝無誤，接上電源進行調(diào)試，讓一個人在探測器前方 7 10m處走動, 調(diào)整電路中的R12,使訊響器報警即可。其它部分只要元器件質(zhì)量良好且焊接無 誤，幾乎不用調(diào)試

15、即可正常工作。本機靜態(tài)工作電流約10mA，接通電源約1分鐘后進入守候狀態(tài)，只要有人 進入監(jiān)視區(qū)便會報警， 人離開后約 1 分鐘停止報警。 如果將訊響器改為繼電器驅(qū) 動其它裝置即作為其它控制用。二參考資料1 、 LM358LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器， 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關。 它的使用范圍包括傳感放大器、 直流增益 模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 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)部頻率補償

16、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：單電源（330V）;雙電源（.5 一 5V）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：1 vccXOUT2IN2 (-)-0IN2 (+)圖7LM358引腳圖2、(1) LM393為雙電壓比較器，LM393系列由兩個偏移電壓指標低達 2.0 的獨立精密電壓比較器構成。該產(chǎn)品采用單電源操作設計，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

17、電壓值影響。本品還有一個特點是， 即使是在單電源操作時，其輸入共模電壓范圍也包括接地。LM393系列可直接 與TTL及CMOS邏輯電路接口。無論時正電源還是負電源操作，當?shù)碗姾谋?標準比較器的優(yōu)勢明顯時，LM393系列便與MOS邏輯電路直接接口。(2)各引腳功能: 8腳電源+, 4腳電源一，1腳比較器A輸出，2腳比較器A反相輸入，3腳 比較器A同向輸入，5腳比較器B同向輸入，6腳比較器B反相輸入，7腳 比較器B輸出。3.78L0678L06為單片3端固定正穩(wěn)壓電路，應用范圍廣。可提供 6V的輸出電壓， 輸出電流超過100mA。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路，以增強該電路性能。VIN輸入電壓？30

18、VTam工作環(huán)境溫度？?？-2085 CTst貯存溫度？ -55150CTj 結(jié)溫？ -55150CTO 922地.GND 3輸入* IN4.三極管9014TO92E 話 ITTEmBASE3 COLLECTOR5 .三極管 MPSA13U J 11 rmTO-92DimMinMaxA4.324,83e4.76c125015.62D0.360.56E3 153.94G2.292.79H1 141.40All Dimensions m mm6 .三極管80508050三極管參數(shù)：類型：開關型；極性:NPN;材料:硅；最大集存器電流 (A):0.5 A;直流電增益:10 to 60;功耗:625 mW;最大集存器發(fā)射電(VCE0 ):25; 頻率:150 KHz。7.三極管管腳識別方法三極管管腳識別方法：判定基極。用萬用表 RX100或RX1k擋測量管子三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩 個電極 均測得低阻值時，則第一根表筆所接的那個電