热释电传感器报警电路

1、课程设计说明书课程设计说明书课程设计名称：课程设计名称： 模拟电路课程设计模拟电路课程设计 课程设计题目：课程设计题目： 热释电传感器报警电路热释电传感器报警电路 学学 院院 名名 称：称： 南昌航空大学信息工程学院南昌航空大学信息工程学院 专业：专业： 通信工程通信工程 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 评分：评分： 教师：教师： 2016 年年 4 月月 29 日日 模拟电路 课课程程设设计计任任务务书书2020151520201616 学年第学年第 2 2 学期学期第第 7 7 周周 9 9 周周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课

2、程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。题目题目热释电传感器报警电路热释电传感器报警电路内容及要求内容及要求采用热释电传感器采用热释电传感器 RE200B 设计电路，当有人接近传感器时，热释电传感器报设计电路，当有人接近传感器时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警，报警距离为警电路发出报警，无人接近时不报警，报警距离为 2m。进度安排进度安排第第 7 7 周：查阅资料，学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；周：查阅资料，学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；第第 8 8 周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；周：领元器

3、件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；第第 9 9 周：检查设计结果、撰写课设报告。周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓名：方倡廉、莫图源指导时间：周一、周三、周四、周五指导地点：E610 室任务下达2016 年 4 月 11 日任务下达2016 年 4 月 29 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师刘敏系（部）主任徐新河摘要摘要随着近几年我国电子技术的不断发展，许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。传

4、感器采用的型号为 re200b，并配上其专用的芯片 biss0001 进行调试。Re200b 在感受到周围有人体红外的移动的同时会输出一个高电平到 biss0001，同时由于 9 号引脚接入了大电阻固定输入高电平，biss0001 检测到信号会输出高电平触发蜂鸣器。经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。关键字：关键字：re200b、biss0001、报警、蜂鸣器目录目录第一章第一章 系统组成及工作原理系统组成及工作原理.1 11.1 系统设计方案选择 .1 1.1.1 方案一 .1 1.1.1 方案二 .2第二章第二章 电路设计电路设计.3 32.1 热释电传感器 .32

5、.2 BISS0001 .42.3 报警电路 .5第三章第三章 实验原理图及实验调试实验原理图及实验调试.6 63.1 实验原理图 .63.2 实验调试 .7 第四章第四章 结论结论.8 8参考文献参考文献.9 90第一章第一章 系统组成及工作原理系统组成及工作原理1.11.1 系统设计方案选择系统设计方案选择1.1.1 方案一方案一图 1.1 方案一系统图示热敏电路：此电路主要由一个定值电阻（10k）及热敏电阻组成，两个电阻串联接于 5V 直流稳压电源上（顺序依次为 VCC-热敏电阻-A 脚输出电压-定值电阻-接地），在两个电阻之间接与门芯片的输入端 A 端。与非门电路：此电路主要有一个与门

6、芯片 74LS08 和一个非门芯片 74LS04组成。与非门输入由 A、B 端组成，A 端接入热敏电阻，B 端接入小电阻对电源进行分压，相当于持续输入低电平。NE555 集成电路：其主要由一个芯片及电容、电阻组成，电容与电阻并联起到一个延时作用，延长蜂鸣器鸣叫的时间。 报警电路：主要组成部分为蜂鸣器，三极管，以及电阻。从 NE555 中输出的信号可经三极管放大，而电阻的高阻值则保证蜂鸣器正常工作。 该方案使用热敏电阻作为信号探测源，灵敏度和探测距离皆未能达到实用标准，且容易受到外界影响，故不采用。光敏电路与非门电路NE555 集成电路报警电路11.1.21.1.2 方案方案二二 热释电传感器报

7、警电路主要由信号探测电路、信号处理电路、报警电路组成。系统框图如图 1.2 所示。 图 1.2 方案二系统图示 该方案采用 RE200B 作为信号探测，当有人移动时，传感器发出 0.5v 左右的电信号，经过整流滤波到达放大电路。放大电路由二级运放组成，输出 3.8v的高电平进入信号处理电路。 信号处理电路将输入信号与来自 9 号引脚的信号通过与门相比较，9 号引脚因接入大电阻持续输入高电平，所以信号处理电路在检测到有人移动时会输出高电平进入延时电路。延时电路由电阻串联电容构成，经过固定时长后，输出电信号开启三极管，由三极管开启报警电路。 方案二采用 RE200B 作为信号探测源，其对于人的移动

8、十分敏感，且探测距离在 1m 左右。搭配 biss0001 可以调整其敏感度及报警时长，并且不容易受到干扰，符合设计要求，故本次实验采用该方案。信号处理电路 延时电路 报警电路信号放大电路信号探测电路2第二章第二章 电路设计电路设计2.12.1 热释电传感器热释电传感器 图 2.1 RE200B 实物图 图 2.2 RE200B 原理图 本次实验使用的热释电传感器型号为 RE200B，其采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了稳定性。它能以非接触形式检测出物体放射出来的红外线能量变化，并将其转化为电信号从 2 号引脚输出。 2 脚输出

9、信号，因此在其周围加入 47k 电阻及 0.1uF 电容来整流滤波消除干扰。32.22.2 biss0001biss0001 123456ABCD654321DCBATitl eNum berRev isionSizeBDat e:31-M ay-2 016Sheet of File:C:Program FilesDesi gn Exp lorer 9 9 SE Examp lesM yDesi gn.ddbDrawn By:R41MR51MR63kC310uC40.01 UR72MC20.01 uC547uR847KR9470C60.1uC70.1uR10470R11RES 21234567

10、8910111213141516BIS S 0001D? 图 2.3 biss0001 二级放大及延时电路 biss0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。配合 RE200B 可以组成的热释电红外开关，本次试验中能够快速开启蜂鸣器。 该芯片主要由二级运算放大电路、逻辑电路、封锁时间定时器、延迟时间定时器组成。 RE200B 检测到人的移动时输出信号大约为 0.4v，该信号进过外围电阻电容的整流滤波后首先进入 biss0001 芯片内部的放大电路，放大电路由二级运放组成。其中 RE200B 的敏感程度部分受到 15 号引脚上电阻电容的影响，本次实验选取的是 47k 及 47uF 铝电

11、解电容，该组合能使 RE200B 传输的信号较为稳定并且距离达到 1m。经过两级放大后的信号幅度为 3.8v，随后该信号进入与门与来自9 号引脚的信号相比较（由于 9 号引脚在本次试验中接入了大电阻，因此分得较大的电压，所以 9 号引脚持续输出高电平）。比较后的输出信号到达芯片的4封锁时间定时器和延迟时间定时器。延迟时间定时器在接收到高电平后会持续一段时间输出高电平，时长 TX49152*R1*C1（s），本次实验R1=47k，C1=10nF，报警时长大约在 23s 左右；封锁时间定时器在延时 TX 的一段时间 TI 内不受到任何外界信号的干扰，即芯片在这段时间内停止工作，TI的时长 TI24

12、*R2*C2（s），本次实验 R2=51k，C2=10nF，时长为 0.012s 左右。信号在经过上述过程后输出 3.8v 电压，经过分压电阻后开启三极管，从而触发报警电路。 2.32.3 报警电路报警电路 123456ABCD654321DCBATitleNumberRev isionSizeBDate:17-May-2 016Sheet of File:C:Program FilesDesign Exp lorer 9 9 SEExamp lesM yDesign.ddbDrawn By:5vT1U?BEL L图 2.3 报警电路原理图 报警电路由电源电压、三极管、蜂鸣器组成，蜂鸣器接在三

13、极管的集电极与电源电压正极（5v）之间，三极管的发射极接入电源电压负极，基极接入biss0001 芯片的 2 号引脚。芯片在检测到人的移动时从 2 号引脚输出 3.8v 的电信号经分压电阻后开启三极管，从而触发蜂鸣器。5第第 3 3 章章 实验原理图及实验调试实验原理图及实验调试3.13.1 实验原理图实验原理图 图 3.1 实验原理图 该电路由三个主要部分组成，信号检测、信号处理、报警电路。由于在Multisim 中没有 BISS0001，但它内部又集成了二级运放、比较器、延时电路等，无法找到芯片代替，所以只是用 protel 将原理图画出来，erc 电气规则检测没有发现问题。123456A

14、BCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-May-2016Sheet of File:C:Program FilesDesign Explorer 99 SEExamplesM yDesign.ddbDrawn By:C10.1uFR147kR3RES 4R41MR25vR51MR63kC310uC40.01UR72MC20.01uC547uR847KR9470T1C60.1uC70.1uR10470R11RES 212345678910111213141516BIS S 0001D?123D?PH OTOU?BELL63.23.2 实验调试实验

15、调试1. 找到需要的原件，按照电路焊到板上后，接上 5V 实验室电源，蜂鸣器响起，人离开，蜂鸣器并未停止，直到达到封锁时间，停止 5s 之后继续鸣叫。2. 怀疑是芯片问题，更换芯片，蜂鸣器依旧一直鸣叫。随后测量了 re200b 的源极与地之间的输入电信号大小，为 0.5v 左右，无论有无人否数值固定不变。3. 用物体遮挡 re200b 使其不能检测，但蜂鸣器依旧鸣叫。4. 将原理图上的部分电阻电容更换，并根据其重新制作了一块电路板，接上5v 实验室电源，蜂鸣器在延时时间内鸣叫，之后停止，人靠近也没有再次响起。查资料得知 re200b 在焊接时需要距离电路板 3mm 以上，于是更换re200b

16、并距板 4mm 左右。结果仍然未正常工作。5. 再次检测焊接问题，发现线路都能导通不存在虚焊。上网得知 biss0001 刚开始工作需要预热 15s 左右，并且受环境影响较大。6. 将电路板放在了空旷无风无光照的环境下，并且用一根导线连接了 re200b的 2 号信号输出端与 biss0001 的 14 号输入端避免信号传输过程中受到干扰。7. 电路正常工作，有人靠近时会鸣叫，无人靠近并且无温度变化时会持续保持静默，范围大概 1m 左右。7第四章第四章 结论结论5.15.1 实验结果实验结果 打开电源开关之后，蜂鸣器开始鸣叫，过一段时间（35s 左右）停止，直到有人接近，范围 1m 左右。5.25.2 实验结论实验结论 本次课设在经历了一次次的失败之后，最后还是取得了成功，并且效果明显，1m 左右可以感知到人的移动。不足的是，芯片仍然不够稳定，室外条件下，风吹或者其它物体的温度变化也有可能误触发。由于时间和材料的不足，只能完成到这里。 在