红外线报警器的设计

1、创新实践论文 题 目： 红外线报警器的设计 学 院： 专业名称： 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年05月12号 目 录前言-31 课程设计的目的和要求1.1、 课程设计的目的-51.2、 课程设计的基本要求-52 原理分析及原理图设计2.1 基本工作原理及分析-7 2.2 实验原理图设计-93 实验电路焊接及测试3.1 实验元件清单-123.2 电路焊接-13 3.3 电路测试-15 4 红外线报警器的功能测试 -175实验总结-196致谢-227参考文献-238 附：报警器成品图-24 前言随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在居家安全方面，不

2、得不时刻留意那些不速之客。现在许多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了保证居民的人身财产安全，由于红外线是不见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受广大拥护和专业人士的的欢迎。本设计采用了红外传对射感器它的制作简单、成本低、安装比较方便。 而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。可达到能有效判断是否有人员进入。系统工作的稳定性和可靠性很高。报警采用光信号。 关键词 红外感应器电源电路发射电路接收报警电路 1.什么叫红外

3、感应器 红外感应器是一种将热转换成电信号的器件。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。 红外光不间歇一秒发1000光束，所以是脉动式红外光束。由此这些对射无法传输很远距离600米内。人体辐射出来的波长刚好能够被感应器感应。 2.防盗报警器基本结构 防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件,就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点,使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。 防盗报警系统通常由:探测器又称报警器,传输通道和报警控制器三部分构成。 报警探测器是由

4、传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途达到不同探测目的的报警探测装置。 1 课程设计的目的和要求1.1 课程设计的目的1、通过本次实验掌握红外线报警器工作原理和设计。2、通过本次课程设计，能运用自己所学的电路知识设计简单的电路。3、进一步掌握使用protel99se进行电路原理的和电路pcb图设计和绘制。4、通过本次课程设计，熟练掌握电路的焊接技术和增强自己的动手能力。5、通过本次实验学会和同学进行团队合作，培养团队合作精神。1.2 课程设计的要求1

5、、了解和掌握红外线报警器的工作原理和红外线报警器的具体的构造。2、运用所学的电路知识，设计和分析电路原理图。3、使用标准的lm358等集成电路芯片电路制作出合格的红外线报警器。4、熟练掌握电路板的焊接技术。5、学会使用protel99se绘制出实验的电路图原理图。6、学习和总结实验中的实验经验。 2原理分析及原理图设计2.1原理图分析红外线传感器 红外线传感器ic1采用进口器件q74，波长为910um。一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10um左右的红外线。ic1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由ic1的脚输出微弱的电信号进入放大电路，经过放大比较之后可以蜂鸣器发出响

6、声。信号放大电路 图1信号放大电路如图1，vt1和运算放大器lm358等组成放大电路，由ic1的脚输出微弱的电信号，经三极管vt1等组成第一级放大电路放大，再通过c2输入到运算放大器ica中进行高增益、低噪声放大。此时由 ic2a脚输出的信号已足够强，输入电压比较电路。电压比较器 图2电压比较器如图2，ic2b和vd2等作电压比较器，ic2b的第脚由r10、vd1提供基准电压，当ic2a脚输出的信号电压到达ic2b的脚时，两个输入端的电压进行比较， 此时ic2b的脚由原来的高电平变为低电平。报警延时电路 图3 如图3:ic4a lm393为报警延时电路,r14和c6组成延时电路,其时间约为1分

7、钟。当ic2b的脚变为低电平时,c6通过vd2放电，此时ic4的脚变为低电平它与ic4的脚基准电压进行比较.当它低于其基准电压时，ic4的脚变为高电平,vt2 导通,讯响器bl通电发出报警声。人体的红外线信号消失后.ic2b的脚又恢复高电平输出。此时vd2截止。由于c6两端的电压不能突变,故通过r14向 ，c6缓慢充电。当c6两端的电压高于其基准电压时，ic4的脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。 启动延时电路 图4如图4：由vt3、r20、c8组成开机延时电路,时间也约为1分钟。它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场。同时可防止停电后又来电时

8、产生误报。该装置采用9-12v直流电源供电，由t降压。全桥u整流，c10滤波，检测电路采用ic3-78l06供电。本装置交直流两用，自动无间断转换。 220v 到12v的转换电路图 图52.2原理图设计 图6该装置电路原理见图6。由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器ic1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由ic1的脚输出微弱的电信号，经三极管vt1等组成第一级放大电路放大，再通过c2输入到运算放大器ic2中进行高增益、低噪声放大，此时由ic2脚输出的信号已足够强。ic3作电压比较器，它的第脚由r10、vd1提供基准电压，当ic2脚输出的信号

9、电压到达ic3的脚时，两个输入端的电压进行比较，此时ic3的脚由原来的高电平变为低电平。ic4为报警延时电路，r14和c6组成延时电路，其时间约为1分钟。当ic3的脚变为低电平时，c6通过vd2放电，此时ic4的脚变为低电平，它与ic4的脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，ic4的脚变为高电平，vt2导通，讯响器bl通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，ic3的脚又恢复高电平输出，此时vd2截止。由于c6两端的电压不能突变，故通过r14向c6缓慢充电，当c6两端的电压高于其基准电压时，ic4的脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。由vt3、r20、c8组成开机延时电路，时间

10、也约为1分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。 3.实验电路焊接及测试3.1实验元件清单编号名称型号数量编号名称型号数量r1电阻47k1c10电解电容470u/25v1r2电阻1m1c11涤纶电容0.1u1r3电阻1k1vd1vd5整流二极管in40015r4电阻4.7k1u全桥2a/50v1r5、r6、r9、r12、r13、r15、电阻100k (r12为线性微调电阻)6vt1晶体三极管90141r7、r10、r11、r17电阻10k4vt2晶体三极管mpsa13 0.5a 30v1r8、r16电阻300k2vt3

11、晶体三极管80501r14电阻470k1ic1红外线传感器q741r18电阻2.4k1ic2运算放大器lm3581r19电阻2201ic3比较器lm3931r20电阻560k1ic4三端稳压器78l061c1、c2、c6、c8、c9电解电容47u/16v (c2、c5用钽电解）5bl电磁讯响器u=12v1c3、c5电解电容22u/16v2t电源变压器12v 5w1c4涤纶电容0.01u1s钮子开关1c7电解电容220u/16v1 表1 实验清单3.2 电路焊接1 安装前准备工作 准备所需的基本工具：电烙铁（焊枪）、烙铁架、松香、万用表、镊子、尖嘴钳、偏口钳、螺丝刀。在焊接之前要仔细的查看个元件

12、的个数，以及用万能表测试个元件性能是否为良好的，要清楚的识别元件种类和作用。 2 焊接时注意事项 焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。本实验的lm358和lm393芯片尽量以最快的速度一次焊成,如果一次焊不成,请稍等一至两分钟,继续焊第二次,否则将会烫坏芯片. 3 焊接工艺要求:1、元件尽量贴紧线路板，避免因焊接的元件突出而出现短路或难以装配（

13、特殊要求除外）。2、在焊接时要注意电烙铁的角度，要使电烙铁、焊锡丝与电路板三位一体，要注意焊锡丝的用量，如果多了可能会影响其它元件的焊接 也不美观，少了也许会焊不牢固。3、焊点要求美观，外型为水滴形。4、在撤离电烙铁的同时要保证电路板不要晃动以免产生虚焊，在之后的调试过程中不容易找出错误的所在。5、在焊接三极管的时候要注意分清它的集电极、基础极和发射极。6、在总体的焊接中要服从后级向前级安装，先小后大的原则。4电路的搭连和焊接1. 将电烙铁插入插座预热2.焊接时，先将三极管和电容器，导线等元器件插入音乐集成电路相应的脚内，并且主要以正负极性，然后右手握烙铁，左手拿焊锡丝，将焊锡丝紧贴在待焊的元

14、件处，伸入电烙铁，融化焊锡丝，适量后移开电烙铁，焊锡丝凝固便会将元器件安装在音乐片上。1. 焊接好后用万用表检查相邻脚间是否有短路现象，若有短路应马上排除。然后再用万用表检查各脚与集成片是否焊通，若不通或者虚焊，应马上补焊好4.将音乐集成电路和扬声器焊接在一起，并用导线将集成电路和按钮开关和电源也焊接在一起，同时也要注意正负极性5.在整个焊接完成后，应认真核对各个元器件的位置和参数是否正确，检查有无短路，虚焊，错焊，漏焊等现象。3.3电路的测试 焊接完成后，首先应该警醒的是电路检测。利用示波器对每个模块进行检测，确认无误后在进行功能检测 4红外报警器的功能测试4.1安装注意事项红外线对射探测器

15、应用领域广泛可应用于室外距离比较远的围墙、楼体等建筑物领域也可作为家庭防盗系统用于别墅和独院。 那么,在安装红外线对射探测器时应注意哪些事项呢 1.安装使用中应让发射机与接收机轴线重合否则因接收不到信号可能出现误报和漏报状况。 2.探测器的探头要设置好合适的遮光时速 一般而言红外线对射探测器最短遮光时间的速度大约为以10米/秒。如果速度太快容易引起不必要的干扰太慢则会出现现漏报状况。 3.就红外线对射探测器的射程而言，如果安装在围墙上，最好不要大于30m尤其适用于围墙弧形拐角的地方。 4.为安全起见，探测器的线路要暗设。不能明铺，适用确定没有短路故障后才能接电源调试。4.2功能测试纵所周知：做

16、出此报警器的目的就是看它能否正真的服务于我们的生活，安装好我们制作好的报警器后，看看效果如何。 一切准备好后，一接上电源，就报警了，说明开始延时电路出了问题。可能我们在焊接延时部分时出了问题。顿时有点失落，拆下来从新检查后，发现延时部位的原件并没有少，也没有出现漏焊的情况，原因那就一定出在焊接上了，首先我们先排除了连锡的现象。然后用电压档测试。终于发现了有个管教的铜箔掉了，没有办法的情况下，只有用导线代替了，代替之后再重复以上步骤，初始延时电路没问题，然后离开后2分钟左右，我再次慢慢靠近，心中很忐忑，还差1米时终于听见了报警声，喜悦之情跃然脸上。 5实验总结 通过本次课程设计，使我们熟悉了设计

17、电路的过程，懂得了如何设计焊接调试组装一个完整的电路。对书本上所学的模拟电路的知识有了更深刻的认识。懂得了要设计成功一个电路，不止要做好电路的前期设计仿真，做好面包板的插接，也要从实际的角度来测量和使用元件，元件的参数并不完全与课本所述相一致。只有理论联系实际，通过动手实践，才可以讲知识真正掌握。实验设计过程中，在这个过程中通过查阅资料，学习了很多使用的电路设计理念，看到了很多前辈的设计方案，但选来选去还是选择了自己设计，因为自己设计的电路便于我们充分了解电路的原理，也使我们最终做出成果有了成就感，尽管我们的方案很简单。然而，仿真的成功并不代表可以很快完成课程设计，真正插接面包板时，我们发现所

18、用的传感器的参数与网上描述的并不相同，最终还是抛弃了前述的设计方法，重新设计得到了现有方案。可见对传感器的了解，还要以实际测量为主，网上的资料需要斟酌处理，绝不能照搬。其次，尽管我们的课题相对简单，但是仍然需要我们相互合作，明确分工，但我们始终要求都要懂电路的原理和工作方式，从而能够各自做出独立的电路，多个人检查也使得电路设计更加准确。 本设计中所阐述的仅仅是一种简易的红外线感应报警器电路设计。 不论工作还是学习，都要理论联系实际，运用相关的理论知识，通过对电路原理的介绍和探究，得出其制作方案与实践应用原理，并重点研究了其相关的核心技术和应用理论。相信，在现实生活中该理论一定能得到很好的应用和更为广阔的发展。在创新设计过程中，我也上网查阅了许多资料，查阅资料，再复习以前学的知识，像模电、数电、protell等等，是对自己能力的一种提高。学习是一个长期积累的过程，学以致用，通过这次创新实践不仅更加增加了许多新的知识，而且巩固了以前学的知识，使自己更加充实。 致谢首先要对带我们做创新实践的老师致以最诚挚的感谢，我们小组创新实践课题的成功完成和老师的悉心指导是密切相关的。当然，还有同组也是同寝室的室友