应物 光控防盗报警器

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 光电检测技术 题 目 光控防盗报警器的设计 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2013年3月1日大庆石油学院课程设计任务书课程 光电检测技术题目 光控式防盗报警电路的设计专业 姓名 学号 主要内容： 应用光敏电阻、HFC209语音全成集成电路，设计一光控式防盗报警电路，实现当有人通过时开始报警的功能。基本要求：1） 研究光敏电阻、HFC209语音集成电路的功能特性。2） 设计光控防盗报警器电路的功能框图。3） 设计光电检测电路、音频电路、信号控制电路。4） 设计直流6V供电源。5） 调试安装。6） 完成课程设计总结报告。主

2、要参考资料：1）陈有卿编著. 新颖集成电路制作精选M.人民邮电出版社, 2005.4.2) 陈振官，陈宏威等编著.光电子电路制作实例M. 2006.4.3) 黄继昌等编著.检测专用集成电路及应用M. 2006.10.完成期限 2013.2.252013.3.1 指导教师 2013年2月25日专业负责人 第1章 光控防盗报警器的概述报警器是生活中我们经常遇到的电子设备，在提醒人们着一方面，他发挥着重要的作用。随着人们生活水平的提高和电子技术的进步，“安全防范”电子保安系统防盗报警系统及闭路监控系统越来越广泛地应用于银行、交通、超市等公共场合，维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏等，我们

3、采用了以电子技术、传感器等技术为基础的安全防范技术。本课程设计要求采用光传感原理，通过感应和逻辑等待装置制造一个简易光控防盗报警器。它拥有在报警后，可以延时一段时间后控制电机喷洒麻醉剂这一特点1.1 光控防盗报警器的应用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,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入

4、许多小区建设的必备项目中了。以深圳为例，几乎所有新建的住宅楼盘都预装了防盗系统，并禁止安装防盗网，而上海、广州、温州、南昌等地更是花费重金拆除了防盗网，其防盗功能则必须由电子防盗系统来完成。因此，家庭安防系统必将有很大的发展，并且也将从北京、上海、广东等发达城市向内地蔓延开来，形成一个全新的朝阳产业。1.2 光控防盗报警器的发展趋势防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取的对策的系统。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

5、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入侵防范系统。防盗报警系统通常由探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。报警探测器是由传感器和信号处理组成的用来探测入侵者入侵行为的电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的核心，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）报警探测器按工作原理主要可分为红外线报警探测器、微波报警探测器、被动式红外线/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器

6、、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。（2）报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。（3）报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防范类型的报警探测器，才能满足不同的安全防范要求。报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。在各种各样的智能建筑和普通建筑物中，需要安全防范的场所很多。这些场所根据实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的报警探测

7、器，以满足不同的安全防范要求。根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种报警探测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装报警探测器不合适时，有可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给安全防范工作带来不应有的损失。报警探测器要求具有防拆动、防破坏功能。当报警探测器受到破坏、人为将其传输线短路或断路，以及非法试图打开其防护罩时，均应能产生报警信号输出；另外报警探测器还应具有一定的抗干扰措施，以防止各种误报现象的发生，例如：防宠物和小动物骚扰、抗因环境条件变化而产生的误报干扰等。报警探测器的灵敏度和可靠性是相互影响的。合理选择报警探测器的探测

8、灵敏度和采用不同的抗外界干扰的措施，可以提高报警探测器性能。采用不同的抗干扰措施，决定了报警探测器在不同环境下的使用性能。了解各种报警探测器的性能和特点，根据不同使用环境，合理配置不同的报警探测器，是防盗报警系统的关键环节。第2章 光控防盗报警器的工作原理2.1 系统总体方案设计光控防盗报警电路的总体框架图如图1所示。它由红外线发射电路、红外线接收电路，选频及声光报警电路、时间延迟电路，自动喷洒麻醉剂电路和电源电路6部分构成的。红外线接收电路选频及声光报警电路时间延迟和自动喷洒电路红外线发射电路电源电路 图2.1 简易光控报警防盗报警电路的总体框图红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射

9、光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压，该电路也可采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。2.2 各单元的模块方案设计2.21 电源电路 电源电路的设计可以采用两种方法来实现：第一种方法是采用电池供电。但这种方法耗电量大，还得选择合适的指标参数，而电池的使用时间太

10、短，故不易采用。二是直接从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路和稳压电路将电网中的交流电转换为+12V的直流电。电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1，C2，C3和C4组成滤波电路，而稳压电路是用三端集成稳压电路。2.22 红外线发射电路电路的核心器件是红外线发光二极管SE303。红外线发光二极管PN节构成，其发光波段处于可见光波段之外，因此不能在显示中使用，一般作为光信号传输使用，本电路的感应装置一般不要求可见，因此只能采用红外线发光二极管作为感应装置。红外线发光二极管正向电流不能超出其最大值，而作为感应装置则要求其具有较大的光输出。因此电路前端需要

11、一个脉冲信号电路，本电路采用的是由NE555集成电路构成的多谐振荡器组成。其电路运行包含两个过程：一是利用直流电源经电阻R1和R2对电容C1的充电过程；而是电容C1经电阻R2从NE555集成电路的DIS端的放电过程。通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出端Q产生出脉冲信号。其输出脉冲信号的频率f和占空比q为： f=1/0.7(R1+2R2)C1=1/0.7(220K+2×22K)100uF541Hz q=R1/(R1+2R2)=220K(220K+2×22K)83.3%这样输出端q输出脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，二极管D1起包含红外线发光二

12、极管的作用。2.23 红外线接收电路红外线照射在接收器的光电晶体管VT1上，光电管VT1的电阻变小，三极管VT2上的上偏置电路接通，VT2很快导通。VT2道同时他的几集电极电位降低（UCE1=0） ，所以三极管VT3截至，皆在VT3集电极回路的继电器不吸动，其触点J1，J2断开，J2断开声光控电路的电源电路。一旦有人通过红外线的封锁线，红外线被挡住，光电管因无光照内阻变大 ，于是VT2截至，VT3导通，继电器J动作。其触点J1导通，继电器J自锁，J2接通了声光控电路的电源，该电路工作报警。2.24 声光报警电路当该装置接通时，电路就会发出声音和灯光闪烁。2.25 时间延迟和自动喷洒麻醉剂电路时

13、间延迟电路由两部分组成：一是整流和滤波电路；二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。整流和滤波电路的输出电压V1首先经过二极管D5和D6整流后，再经过电容C17滤波，则在NE555集成电路的TRIG端产生电平信号。当接收到红外线脉冲时，整流和滤波电路的输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路的特性可知，输出端Q为低电平；当由于人体或者物体接近时所要保护的财产时，阻隔到红外线脉冲时，则电路没有输出电压V1，则在TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q为高电平并保持一段时间。而延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节

14、可变电阻R2和电容C2的大小，可以改变延迟时间的长短，来使用于不同的场合。自动喷洒麻醉剂电路中，由于电磁阀通过的是大电流，大功率，一般的直流电源无法提供很大的电流和功率，故需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。然而，一般的NE555集成电路地输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。即三极管VT9构成的电流放大电路。其中R19为限流电阻，防止输入电流过大而烧毁三极管。VT9为共射极电路，当输出端OUT为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大；当输出端OUT为低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接VT9的集电极，当有电流驱动时，开关闭合，电磁阀通电，喷洒麻醉剂。当无电

15、流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷出。同时，在继电器两端并联一个二极管来实现保护作用。同时电路中加入发光二极管来作为显示电路，显示麻醉剂是否喷出。第3章 光控防盗报警器的电路设计3.1 光控防盗报警器各单元的电路设计3.11电源电路单元设计图3.11电源供电电路3.12红外发射电路单元设计图3.12 红外发射电路3.13红外接收电路图3.13红外接收电路3.14声光报警电路图3.14 声光报警电路3.15时间延迟及麻醉喷射电路图3.15时间延迟及麻醉喷射电路3.2 电路总原理框图设计 把上述各部分电路连接起来便构成了完整的光控防盗报警器控制电路。图3.2光控防盗报警电路总图第4章安

16、装与调试4.1 对实际购买元件进行调试焊接将发光二级管、555集成电路、晶体管、继电器、铁芯变压器、电容、电阻、扬声器、光电晶体管、滑动变阻器进行焊接，对实验条件进行准备。4.2电路的调试在预定的条件下进行系统的整体的性能进行检测，对一定条件下的输出值记录。得到足够的数量的数据进行整体性能分析，得到结论，事迹电路符合设计的要求，符合设计的预定结果。第5章 总结上学期我们开设了光电检测技术及应用，这门学科属于电子电路范畴，与我们的专业也都有联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨模电、刚学完之际

17、，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的认识，而且还及时、真正的做到了学以致用。在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。首先是学习用cad画图，因为以前没有学习过，所以这次花了两天的时间才基本上掌握了cad的一些简单操作。其次就是一些集成芯片的作用不太明白，如：LM567、NE555，但通过复习课本和查阅相关资终于搞明白了这些芯片的作用及功能。再有就是麻醉剂电路不知如何去设计，只有通过上网或上图书馆查资料去寻求答案，最后功夫不负有心人，也终于让我找到了。这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！参考文献1 何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2 姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001年10月3 王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5 康华光，电子技术基础，高教出版社，20036 陈尔绍，实用声光控制电子装置制作精选200例，人民邮电出版社，19997 杨志忠，电子技术课程设计，机械工业