红外线报警器

1、电路CAD课程设计报告设计题目：红外线报警器专业班级：通信0701学 号：07001326学生姓名：郑建虎同组学生：王悦红外线报警器摘要通过介绍热释红外传感器的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原 理及其应用电路。这种电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中，从而实现了防盗 报警功能，达到了安全防护之目的。该报警器能探测人体发出的红外线，市红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、 延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适 用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热 释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释

2、电红外传感器设计了一种被动式红外报警电 路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点，在防盗、警戒等 装置中应用较广。关键词被动式红外报警器：热释电红外（PIR）；传感器：热释电效应；菲涅尔透镜摘要5第1章绪论51.1电路设计背景5仁2红外报警器分类及原理51.3热释电红外传感器的原理特性614设计意义及要求7第2章 电路组成及框图8第3章单元电路设计93. 1电源电路设计93.1.1整流滤波电路93.1.2稳压电路113.2放大电路的设计123.2.1反相交流放大器123.2.2同相交流放大器133. 3比较器电路设计13第4章 整机电路及工作原理16第5章 电路制作及调

3、试185.1电路仿真185.1.1 Multisim仿真软件介绍185.1.2 Protel 99SE PCB 软件介绍195.1.3仿真与验证205. 2电路的制作与调试215. 2. 1元件介绍215. 2. 2集成运放的基础知识245. 2. 3集成电路的检测255. 2. 4元器件的测试与筛选265. 2. 5元器件的焊接要点265.2.6烙铁使用的注意事项275. 2. 7电路测试27总结28参考文献29附录1原理图30附录2 PCB布线图31附录3 PCB三维图32附录4实物图33附录5元件明细表341.1电路设计背景近年來，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展人民的生活水平

4、有了很大 提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越來越多。 这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强，造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越來越多的 居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警器这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公 司及财政机构。价格高昂，一般人们难以接受。如果设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠 的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不可 见光，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

5、能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。红外报警器大多数采用国外的先进技术，其功能也非常先进。其中包括被动式热释电 型红外报警器，也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器，超声波防盗报警器, 红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式延时防盗报警器，触摸式防盗报警器，红 外报警器，红外线声光报警器。其外，可用红外报警器原理控制各种电器的运行。1.2红外报警器分类及原理红外报警器分为主动红外报警和被动红外报警，主动红外入侵报警器是由发射机和接 收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成，接收机是由光学系统、光电传感器、 放大器、信号处理器等部分组成。主动红外报警器是一种红外线光束遮

6、挡型报警器，发射 机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约 在0.80.95微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光束被接收机接 收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。 由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。正常情况下，接收 机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的 红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此 类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多，最大的 优点就是防范距离

7、远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。被动红外报警器主要是根据外界红外能最的变化來判断是否有人在移动。人体的红外 能量与环境有差别，当人通过探测区域时，报警器收集到的这个不同的红外能量的位置变 化，进而通过分析发出报警。人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出持定波长 10p m左右的红外线，被动红外报警器就是靠探测人体发射的10p m左右的红外线而进行 工作的。人体发射的10pm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。 红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失 去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。被动红外报警

8、器 是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10pm左右的红外辐射必须非常敏 感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片, 使环境的干扰受到明显的控制作用。其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而 且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件儿乎具有相同的作用， 使其产生释电效应相互抵消，于是报警器无佶号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外 辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释 电也不同不能抵消，经信号处理而报警。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多 防盗报警器材相比，具有如下特点：1

9、. 不需要用红外线或电磁波等发射源。2. 灵敏度高、控制范围大。3. 隐蔽性好，可流动安装。1.3热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热 释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞 陶瓷以及袒酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为 了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串 联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将 其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。

10、由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该 电阻阻抗高达104MQ，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器來完 成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。 设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其 进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的 探测元也是有正、负极性的。双探测元热释电红外传感器的结构。使用时D端接电源正极， G端接电源负极，S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在 一起，目的是消除因环境和自身变化引起

11、的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰 信号在内部相互抵消的原理來使传感器得到补偿。对辐射至传感器的红外辐射，热释电 传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器 输出电斥信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围 为0. 220pm。为了对某一波长范圉的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加 装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、 阳光和其它红外辐射拒之门外。1.4设计意义及要求通过对红外线报警器系统的设计与分析，用集成运放LM324、红外传感器、二极管等 器件设计电路，可监视几米

12、到几十米范围内运动的人体，当有人在该范围走动时发出报警 信号。并且运用multisim软件对电路进行仿真和Protel 99se软件画原理图以及制作电 路板，制作实物并调试、展示功能。第2章 电路组成及框图随着电子技术的飞速发展和II益普及，电子报警器已经在各企业事业单位和人们的I 常生活中得到广泛的应用，红外线报警器可监视儿米到儿十米范圉内移动的人体，当有人 在该范圉内走动时，发出报警。其电路的组成框图如图2-1所示。图2-1报警器电路的组成图1电源：通过交流电经变圧器的变圧、桥式二极管的整流、电容的滤波、稳圧器的 稳压得到5V的直流电压。2. 传感器：传感器主要是用來采集人体的红外线信号并

13、将该信号转换成电信号的器 件。3. 放大滤波：是由集成运算放大器LM324和电容构成对传感器的信号进行放大和滤 波供下一级电路使用。4比较器：这里采用的是双限电压比较器，把电路中的基准电床U1和U2作为参考 也卡(U1>U2)与比较器输出的电床作比较控制指爪电路指示是否有人进入的情况。第9页共31页第3章单元电路设计3.1电源电路设计直流电源(DC power)有正、负两个电极，当两个电极与电路连通后，能够使电路两 端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流來为电路工作提供能 fto在设计采用的是5V的芯片，所以电路设计为5V的电源。3.1.1整流滤波电路1.整流电路晶

14、体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的pn结 构成的，如图3-1 (a)所示，pn结具有单向导电的特性，常用符号表示如图3-1 (b)。(3)(b)图3-1:极管的pn结构及符号图3-2二极管的特性曲线当pn结加上正向电压（P区接正、n区接负）时，外电场使pn结的阻挡层变薄，形 成比较大的电流，二极管的正向电阻很小；当pn结加上反向电压时，外电场使pn结的阻 挡层变厚，形成极小的反向电流，表现为反向电阻非常大。晶体二极管的正反向特性曲线 如图3-2所示，即二极管具有单向导电性。利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉冲直流电，其过程称为整流。如图3-3 是桥式整流滤

15、波电路，其整流过程如下：当交流电为正半周时,M点电压高于N点电压，D2、 D4截止，而D2、D5导通，电流将从交流电源依次通过D2、RL、D5回到电源；当交流电为 负半周时，N点电床高于M点电床，D2、D5截止，而D3、D4导通，电流将从交流电源依 次通过D3、RL、D4凹到电源。这样通过RL的电流方向是固定的，U,始终人于山，且UAB 随交流电的起伏而波动。如果将RL两端接入示波器会观察到如图3-4的整流波形。整流电路是把交流电变成直流电的电路，电路是二极管的单向导电性由四个二极管构成桥式整流电路,如图3-3所示。220V 交 流电输入亠27C滤®输出图3-3桥式整流2 滤波电路电

16、容（或电容量，Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量：记为C,国际 单位是法拉（F）。一般來说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻 碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片半 行金属板，也是电容器的俗称。在负载RL两端并接上电容值较大的电解电容，如图3-3所示，可将脉冲直流电过滤 成较平稳的直流电，称为滤波。波形将会变得较为平滑或成一条直线。滤波的基本原理：电容C两端的初始电床为0。接入交流电源U后，当U为正半周时， D2、D5导通，U通过D2、D5对电容充电；当U为负半周时，D3、D4导通，U通过D3、D4 对电容充电。由

17、于充电回路等效电阻很小，所以充电很快，电容C迅速被充到交流电压的 最大值Umaxo此时二极管的电压始终小于或等于0,故二极管均截止，电容不可能放电， 故输出电丿卡恒为Umaxo综上所述，交流电通过整流、滤波可以变成直流电，这就是一般稳压电源的基本原理。3. 1.2稳压电路LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳床器集成电路。LM317的输入最同电床 为30多伏，输出电压1. 5-32V电流1. 5A不过在用的时候要注意功耗问题注意散热问题。 LM317有三个引脚，一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压，输出引脚接负 载，电压调节引脚一个引脚接电阻（200左右）在输出引脚，另一个接

18、可调电阻（儿K）接于地。 输入和输出引脚对地要接滤波电容。ffi波电压输入C3RR47hHTR4kK1HT第12页共31页第#页共31页O<-图3-5稳压电路图第#页共31页典型线性调整率0.01%,典型负载调整率0. 1%O 80dB纹波抑制比，输出短路保护， 过流、过热保护，调整管安全工作区保护，标准三端晶体管封装。稳压电路的原理图如图 3-5所示。当外部电容应用于任何集成电路稳压时，有时必须加保护二极管以防止电容在 低电流点向稳斥器放电，LM317的引脚如图3-6所示。图3-6 LM317引脚如图3-6所示1脚为调节脚、2脚为输出脚、3脚为输入脚，其中2脚与散热片的表 面是连接的。

19、电源指示电路是由一个发光二极管构成，利用发光二极管的发光作用，指示电路的工 作情况，当发光时说明电路正常工作，不发光时说明电路不工作，如果电路电流过大会把 发光二极管烧毁这是就可以检查电源电路是否用开路或者短路的情况。电源指示电路如图 3-5所示。3. 2放大电路的设计3. 2.1反相交流放大器此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等，电路无需调试。放大器采用单电源供电，由Rl、R2组成丄"偏置,C1是消振电容。如图3-7所示：放 2大器电床放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定:=- o负号表示输出信号与输入信 R1号相位相反。按图中所给数值,Av=-10o此电路输

20、入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rfo C。和Ci为耦合电容。3. 2.2同相交流放大器同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的Rl、R2组成丄U+分压电路，通过R3对 2运放进行偏置。电路的电圧放大倍数Av也仅由外接电阻决定：仙=1 +邑，电路输入电阻 R4为R3、R4的阻值范围为几欧姆到几十欧姆，如图3-8示。3. 3比较器电路设计单限比较器只能检测一个电平，若要检测Ui是否处于U1和U2两个电平之间，则需 采用双限电圧比较器（乂称窗口比较器）。双限电斥比较器常用于工业系统控制中，当被 监测的对象（如温度、液位）超出要求时的范围时，便可以发出指

21、示信号。当去掉运放的反馈电阻时，或者说反馈电阻趋于无穷大时（即开环状态），理论上认为 运放的开环放大倍数也为无穷大（实际上是很大，如LM324运放开环放大倍数为100dB,既 10万倍）。此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是离电半（V+）,就是低电平（V- 第14页共31页或接地)。当正输入端电圧高于负输入端电压时，运放输出低电平。当ui>U2>Ul时，A2 输出+Uo(sat),Al输出为Uo(sat),故二极管VD2导通,VD1截止,u。则近似等于+ Uo(sat)； 当ui<Ul<U2时，A2输出为-Uo(sat), Al输出为+Uo(sat),二极管VD2

22、截止，VD1导通， u。也近似等于+ Uo(sat)；只有当Ul<ui<U2时，A1和A2的输出均为-Uo(sat),二极管 VD1, VD2都截止,u。为0。其电压传输特性如图3-10示。如图3-9使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1组成分压电路，为 运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R2'组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2。输 入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间，当Ui >U1时，运放A1输出高 电平；当Ui < U2时，运放A2输出高电平。运放Al、A2只要有一个输出高电平，晶体管 BG1就会导通，发光二极管LED

23、就会点亮。双限电床比较器的电床传输特性如图3-10示,U04-JOmaxU2图3-10双限电压比较器的电压传输特性若选择U1>U2,则当输入电床Ui越出U2, U1区间范围时，LED点亮，这便是一个电 压双限指示器。若选择U2 > U1,则当输入电压在U2, U1区间范围时，LED点亮，这是 一个“窗口”电压指示器。此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理最的双限检测、短路、 断路报警等。通过以上对电路的分析与设计，最终完成了 5V电源的设计，也了解了 LM317芯片的功 能与作用和桥式整流二极管的工作原理与整流过程。通过对LM324集成运算放大器性能和特 点的分析，

24、从各个方面了解了 LM324集成运算放大器以及LM324构成的同相放器、反相放大 器和电斥双限比较器的原理并且以此运用在整机电路的设计中以发挥出良好的效果。第16页共31页第4章整机电路及工作原理通过对电路的分析设计完成了整机电路的总体设计原理图如附录1所示其中包括电源 部分和报警电路部分，电源部分主要是通过对交流电的变床、整流、滤波、稳丿卡输出一个 +5V的苴流电压为后面的报警电路的正常工作提供电压：报警电路主要是由热释电红外传 感器、LM324集成运算放大器、发光二极管、电阻电容构成。传感器主要的工作就是把采 集到的人休红外线转换成电圧信号，由于此时的电圧比较微弱所以要经过LM324的放大

25、后 的电圧输入到电压比较器进行比较来控制相应的发光二极管指示灯工作。下面是报警电路 的工作流程与及电路的参数计算过程：在电路中采用KP506B型热释电人体红外线传感器，当人体进入该传感器的监视范围 时，传感器就会产生一个交流电斥(幅度约为lmV),该电压的频率与人体的移动速度有 关。在正常行走速度下，其频率约为6Hz。电路中，R3、C4、C5构成退耦电路，R1为传感 器的负债，C2为滤波电容，以滤掉高频干扰信号。传感器的输出信号加到运算放大器A1的同相端，A1构成同相输入式放大电路，其放大倍数取决于R4和R2,其大小为:2000= 112第17页共31页第#页共31页Al放大后的信号经电容C6

26、耦合全放大器A2反相输入端，A2构成反相输入式放大电路。电阻R6、R7将A2同相端偏置于电源电压的一半,A2的增益取决于R& R5,其大小为Auf2 =R8R520004742第#页共31页第#页共31页因此，传感器信号经两级运放总共放大了 AuflXAuf2 =112X (-42) =-4704倍，当传感器产生一个幅度为lmV交流信号时，A2的理论输出值为-4704Vo A3和A4构成双限电压比较器，A3的参考电位为:22 + 4747 + 47 + 22X5 二3VA4的参考电位为:U4 =47第22 X5 切在传感器无信号输出时，A1静态输出电床为0.4IV之间；A2在静态时，由

27、于同相 端电位为2. 5V,其直流输出电平为2. 5Vo由于UB<2. 5V<UA,故A3输出低电平,A4输出低 电平。因此，在静态时，LED1和LED2均不发光。当人体进入监视范闱时，双限比较器的输入发生变化，当人体进入时U3>3V,因此A3 输出高电平，LED1亮；当人体退出时，U3<2V,因此A4输出高电平，LED2亮。当人体在 监视范围内走动时，LED1和LED2交替闪烁。电路中的C7、C9为退耦电容。Cl、C3、C8用于保证电路对高频干扰信号有较强的衰 减作用，对于低频信号有较强的放大作用，当按图中取值时，在0. 1Hz8Hz的频段内具 有较好的频率响应曲线，

28、以满足对热释电传感器输出的放人要求。另外，若利用U。信号去控制报警器，还可以实现咅响报警：若利用U。信号去控制继 电器或电磁阀，还可以实现白动门、制动水龙头的白动控制。第18页共31页第5章 电路制作及调试5.1电路仿真5. 1. 1 Multi sim仿真软件介绍Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用 于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述 语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。启动界面如图5-1。图5T mult isim £动界面工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，能

29、够快速、轻松、高效地对 电路进行设计和验证，并对电路进行仿真。Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容，这样 工程帅无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使 其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作 者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流 程。Multisim仿真软件的特点：1. 通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路。2. 通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为。3. 借助高级电路分析，理解基本设计特征。4. 通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试。5通

30、过改进、整合设计流程，减少建模错误并缩短上市时间。5. 1.2 Protel 99SE PCB 软件介绍Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管 理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个 32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等匸 作，可以设计32个信号层，16个电源一地层和16个机加工层。启动图标如图5-2所示。Client图5-2启动图标Protel 99SE的系统组成部分按照系统功能來划分，Protel99se主要包倉以下俩大部 分和6个功能模块。1.

31、 电路设计部分(1) 电路原理设计部分(Advanced Schematic 99):电路原理图设计部分包括电路 图编辑器(简称SCH编辑器)、电路图零件库编辑器(简称Schlib编辑器)和各种文本 编辑器.本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图：更新和修改电路图零件库： 査看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。(2) 印刷电路板设计系统(Advanced PCB 99):印刷电路板设计系统包括印刷电路 板编辑器(简称PCB编辑器)、零件封装编辑器(简称PCBLib编辑器)和电路板组件管 理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板：更新和修改零件封装；管理电路 板组件。(3) 自

32、动布线系统(Advanced Route 99):在系统包含一个基于形状(Shape-based) 的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。2. 电路仿真与PLD部分电路模拟仿真系统(Advanced SIM 99).可编程逻辑设计系统(Advanced PLD 99)、 高级信号完整性分析系统(Advanced Integrity 99)Protel 99SE的功能特点：(1) 开放式集成化的设计管理体系。(2) 超强功能的、修改与编辑功能。（3）强大的设计自动化功能。5.1.3仿真与验证通过对电路的分析完成了电路的初步设计，但是也不能看见电路具体的设计功能，

33、这 时就需要对电路进行模拟仿真以观察电路的性能参数，打开multisim软件在软件里画好 仿真图，点击仿真按钮，观察电路的现象是否符合设计要求，如果不符合要求就要检查仿 真电路是否有错，如果没有错误就要考虑电路原理设计是否有误，更改后在进行电路模拟仿真，重复以上步骤直到电路仿真与设计要求相符合。电源电路的仿真效果图如图5-3。图5-3电源电路仿真5 06 V品牙載XW12第22页共31页第#页共31页红外线热释电传感器未采集到信号时（即开关断开），表示情况正常。其仿真效果图如 图5-4所示。-C3 313kV2 S 3 ®I i说5二万屋袁XMP42第#页共31页第#页共31页红外线

34、热释电传感器采集到信号（即开关闭合）后，表示有人闯入即发出报警信号，其 仿真效果如图5-5所示。2NDvccIOjFCl ：10nFR4 WV- 佃84. CO片 *1gF <47kQJIKoy - SoaoovccM47FQ1 *tl149i 2MQC91I!_1 样 6 ?LII10nP.占上U"LM324ADr 44001LAI224ADU3814 °?1U4004VQQ LM324AD万用末XMP1万用表XM*2图5-5报警效果图红外线热释电传感器采集到信号过一断时间（即开关先闭合再断开）后，表示有人闯入后离开即发出报警信号，其仿真效果如图5-6所示。VCCR

35、13卜C1I5FR4 CW> iekn21AQ co II10i)F10uh <47kn叫14-IP 10nF AU2B1114001 刘00LN324AD半-534.724 MVLbD? /图5-6报警效果图5. 2电路的制作与调试5. 2.1元件介绍1. KP506B红外传感器KP506B红外传感器实物如图5-7所示。红外线传感器对人体的敏感程度还和人的运动 方向关系很大。红外线传感器对于径向移动反应最不敏感，而对于横切方向（即与半径垂直 的方向）移动则最为敏感。在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检 测灵敏度极为重要的一环，如图5-8。如果只看实物可能分不出红

36、外传感器的引脚，常用的红外传感器金屈装封的，有个窗口, 接地的引脚是和外壳相通的，这较好分别，另外两个引脚与地引脚电阻都很大，很难分别。 如果是自己安装这个元件安装时引脚要尽量短，远离其它发热元件，除了窗口，其它的元 件最好用厚纸隔开，否则你装好后误差也大，就是受干忧大，常误触发。常见的弓I脚位置 如图5-9。KP506B内部功能图如图5-10所示。图5-7红外传感器感应方向图5-8 KP506B红外传感器实物GND地D电源KG图5-9 KP506B引脚说明图5T0 KP506B内部功能图KP506B的基片材料是硅材料，采用的是T0-5封装，尺寸参数为：1. 灵敏兀面积为：2. Omm 1.

37、1mm Gap 0. 9mm Dual» 双兀2. 基片厚度为：0.5mm3. 窗口尺寸为：5. 2 3.8mm4. 工作波长为：514um5. 平均过透率为：75%6. 输出信号为:2. 2V7. 灵敏度为：3300V/W8. 探测率为：1.5 108cmHzl/2/W9. 噪声(Vp-p)为：200mV (25°C)10. 平度度为:<20%11. 工作电压为:2. 215V12. 工作电流为：8. 524uA(25°C)13. 原极电压为：0.41. 1V(25°C)14. 工作温度为：-20*C+70°C15. 保存温度为：-30

38、°C+80°C16. 视场为：边缘角55°51°2. LM324集成运放LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放人器。与单电源应用场合的 标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。1 B6 i8 « « §0 A d E11 " 4 1图5-11 LM324引脚图该四放大器可以匸作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静 态电流的五分之一。共模输入范围包扌舌负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏 置元件的必要性。每一组运算放大器可用图5-12所示的符号來表示，它有5个引岀脚

39、， 其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V为正、负电源端，“V。”为输出端。 两个信号输入端屮，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端V。的信号与该输入端的位 相反；Vi+ ( + )为同相输入端，表示运放输出端V。的信号与该输入端的相位相同。LM324 的引脚排列见图5-11。可工作在单电源下，电压范围是3.0V32V或+16V。LM324的特点：1. 短跑保护输出。2. 真差动输入级。3. 可单电源工作：3V32V。4. 低偏置电流:最大OOnA (LM324A)。5. 每封装含四个运算放大器。6. 具有内部补偿的功能。7. 共模范围扩展到负电源。8 行业标准的引脚排列。9.

40、输入端具有静电保护功能。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。4叵一7输出1S&A1VccSjA2输出2图5-13 LM324 H装引脚图它的内部包禽四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每 一组运算放大器可用图5-12所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两 个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V。”为输出端。两个信号输入端中,Vi- (-)为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+ ( + )为同相输入端, 表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同oLM324的引脚封装见图5-13。

41、由于LM324 四运放电路具有电源电床范闱宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广 泛应用在各种电路中。5. 2. 2集成运放的基础知识集成电路是采用一定的工艺，把电路中所需要的管子、电阻、电容等元件器件及电路 的连线都集成制作在一块半导体基片上，再封装在一个管壳内，成为具有所需功能的模块。 门20世纪60年代以來，集成电路得到了迅速发展，被广泛的应用在各种电子线路中。集 成电路按性能和用途的不同。可以分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。集成运算放 大器就屈于模拟集成电路的一种。LM324集成电路电路结构集成运算放大器（简称集成运放）是用集成电路工艺制成的，具有很高电斥增益的直

42、 接耦合多级放大器，它的皋本结构是由输入级、中间级、输出级和偏置电路四个部分组成。 如图5-14其构成方框图。图5-11集成运放组成框图5. 2. 3集成电路的检测集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、 二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或 介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路常用 的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法：1. 非在线测量：非在线测星潮在集成电路未焊入电路时，通过测星其各引脚之间的 直流电阻值与己知正常同型号集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比，以确定其

43、是否 正常。2. 在线测臺：在线测量法是利用电床测量法、电阻测最法及电流测量法等，通过在 电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常，來判断该集成电路是否 损坏。3. 代换法：代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路， 可以判断出该集成电路是否损坏。运算放大器集成电路的检测：用万用表直流电压档，测量运算放大器输出端与负电源 端之间的电圧值（在静态时电压值较高）。用手持金属锻子依次点触运算放大器的两个输 入端（加入干扰信号），若万用表表针有较大幅度的摆动，则说明该运算放大器完好；若 万用表表针不动，则说明运算放大器己损坏。外观质星检测：电子元器件应完整无损。各种

44、型号、观格、标志应清晰、牢固。标志 符号不能模糊不清或脱落。5. 2.4元器件的测试与筛选1. 用万用表分别检测电阻、二极管、电容和集成电路。2. 元器件的引线成型及插装。3. 按技术要求和焊盘间距对元器件的引脚成形。4. 在印制电路板上插装元器件。插装时应注意一下事项。5. 电阻和涤纶电容无极性之分，但插装时一定要注意电阻值和电容值，不能插装错。6. 电解电容和发光二极管有正负极Z分，插装是要看清楚极性。7. 插装集成电路和传感器时要注意管脚。5. 2.5元器件的焊接要点用电烙铁焊接元件是基本的装配工艺，它对保证电子产品的质星起着关键的作用。下 面介绍一些元器件的焊接要点。1. 焊接最好是松

45、香、松香油或无酸性焊剂。不能用酸性焊剂，否则会把焊接的地方 腐蚀掉2. 焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金屈光泽，涂上焊剂，再涂 上一层焊锡。3. 焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质最，防止虚焊和H久脱焊。4. 在焊接晶体管等怕高温器件时，最好用小平嘴钳或钳子夹住晶体管的引出脚，焊 接时还要掌握时间。5. 烙铁在焊接处停留的时间不宜过长,元器件的焊接时最好控制在23秒。6. 烙铁离开焊接处后，被焊接的零件不能立即移动，否则因焊锡尚未凝固而使零件 容易脱焊。7. 半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊线，焊接时间要短。8. 对接的元件接线最好先绞和后再上锡。9. 焊接完成后，

46、剪掉多余的引脚。5.2.6烙铁使用的注意事项1. 新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡（给烙铁通电，然后在烙铁加热到 一定的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锂亮，然后通电加热升温，并将烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。2. 电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们 可以用湿布轻擦。如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锂刀修复或者直接更换烙铁头。3. 电烙铁通电后温度高达250摄氏度以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不 用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。要防上电烙铁烫坏其他元器件, 尤其是电源线，

47、若其绝缘层被烙铁烧坏而不注意便容易引发安全事故。4. 不要把电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。5. 2. 7电路测试通电前，先仔细检查已焊接好的电路板，确保焊接无误。然后，用万用表的电阻挡测 量正负极之间有无短路和开路现象，若不正常，应排除故障后再通电。在电路无可调试元器件，只要元器件无损，连接无误，一般都能正常工作。在实验室测试时，可以不必加菲涅透镜，直接用KP506B检测人体的运动。将传感器 背对人体，用手臂在传感器前移动（注意传感器的预热时间），观察发光二极管的亮暗情 况，即可以知道电路的工作情况。如电路不工作，在供电电斥正常的前提下，可由前级至后逐级测最各级输出

48、端有无变 化的电床信号。以判断电路各级工作状态。在传感器无信号输出时，A1的静态输出电斥为 0.4IV之间，A2的静态输出电压为2. 5V, A3、A4静态输出均为低电平。若那一级有问 题，排除该级的故障。通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在査找资料的过 程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知 识方面和动手能力方面有了质的飞跃。大学是象牙塔，也是一个小社会，而对生活的冲击。我曾经欢笑过，也曾经悲伤过。 三年的风风雨雨塑造了我的人生观和世界观。最深刻的休会莫过于四川信息职业技术学院 的院训“崇徳、笃学、尚能”。回首过去，我以诚待人无愧于心，那一步步深深的脚印全 是我