红外探测器2012届论文

1、红外探测器的设计江苏城市职业学院 毕业设计（论文）（ 2012届）设计（论文）题目 红外探测器的设计 分工项目 全部 办 学 点 （系） 淮安 电子工程系 专 业 电子信息工程技术 班级 07应用电子技术五 学号 0737080339 学生姓名 卞玉峰 起讫日期 2011年12月5日2012年12月18日(按文件执行) 地点 淮 安 指导教师 宋炳菲 职称 助教 2012年12月5日目 录摘 要1第一章 课题简介21.1 系统设计思路方案3 1.2 设计的目的及要求7第二章 电路图及原理82.1 总电路图及工作原理 82.2单元电路图及工作原理9第三章 元器件的选择及介绍XX3. 1 元器件的

2、选择XX3.2 BT33XX3.3 A741XX3.3 3DJ6XX第四章 电路的焊接、组装和调试XX4.1电路的焊接XX4.2电路的组装XX4.3电路的调试XX第五章 设计心得与体会15参考文献 16 摘 要 随着社会的发展，社会中的各个群体的利益越来越受到关注，我想我们尤为关注的应是我们的生活、安全问题像：汽车停放,追尾或者那些行动不便的盲人。当我们因为汽车停放产生摩擦、盲人由于眼睛看不见，给我们的生活带来了诸多问题，甚至可能有一定的危险性。如果能够发明一个探测器之类的产品，在他们出行时为他们准确的提供前方的路况，让他们及时规避危险对于他们是至关重要的。正是考虑到他们所遭受的不便，所以我设

3、计了“红外探测器”希望对他们有所帮助，同时也是尽我的绵薄之力。我的这个产品可以在人或者事物距障碍物一定距离时，探测器会发出音响讯号并提示有距障碍物，探测器体积小，可以固定在汽车前面、后面、衣服上，使用十分方便。红外探测器按其特点可分为四代：第一代（1970s80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面；第三代：凝视型焦平面；第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。红外技术的主要应用领域：军用领域民用领域电力领域医疗领

4、域企业制程控制领域 从全球范围来看，红外探测仪器目前已得到广泛的应用，全球民用市场规模为30亿美元左右，未来几年年均增速为15%左右；军用市场规模为60亿美元左右，未来几年年均增速为7%左右。关键词：红外放射、频率振荡、红外接收、倍压整流第一章 课题简介1.1 系统设计思路方案 为了生活群体的各方面利益得到有效的安全保证，本课题介绍的是一种适合任何群体人员使用的红外探测器。使用者可以根据该探测器的报警来发现周围是否有障碍物设计方案如图1-1所示。图1-1设计思路方案图1.2 设计的目的及要求 1、设计目的：在线路得电时，红外发射电路按一定频率振荡工作，让红外发射二极管产生红外辐射脉冲遇到障碍物

5、时，再把红外信号反射给红外接收二极管然，后通过电路将红外信号变换为电信号传输给扬声器发出警示声。在探测器范围内（1.5M）有障碍物出现是扬声器会鸣叫报警。 2、设计要求1）、学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法 2）、掌握红外发射、红外接收综合电路的设计与调试 3）、掌握3DJ6、BT33各个引脚的识别与作用 4）、掌握电路中各个元器件的特点与性能。 第二章 电路原理2.1 总体电路图及工作原理红外探测器总体电路图： 是一种当入侵者接近它时能触发报警的探测装置。在接近探测器中，通常有一个高频率的LC震荡电路，震荡电路的LC回路通过导线连通到外部的金属部件上。当人体靠近时，通过空间的

6、电磁偶合，会改变LC回路的谐振频率，引起震荡频率改变，探测器的检测电路能够识别这种频率的改变而发出警示信号。红外探测器总体电路图如图3-1所示。47uFC23.3uC147uFC31uC43.3uC510uC80.047uC60.010.68uC71.2KR11MR21.3MR375KR48.2KR5200R6200R7VD2VU1VU2VSVL1VL3VL2VF_2+3467IC1VVL4RPVD1GNDBLS1S1-1S1-2+12V图2-1红外探测器原理图 电路图工作原理介绍： 整个红外探测器是由12V电源供电。按下电源开关S1(其两个触点S1-1和S1-2)后，红外发射电路按一定频率振

7、荡工作，通过红外发射二极管VL2、VL3、VL4产生红外线辐射脉冲。在红外接收光电二极管VL1前方无障碍物时，IC1的6脚（输出端口）无信号输出。当VL1前方1.5M以类有障碍物时，VL2、VL3、VL4发射的红外信号经障碍物反射后被VL1接收，VL1将该红外信号转换成电信号，送给IC1就行放大。IC1放大后的电信号，再经过半导体二极管VD1、VD2和电容器C5带倍压整流后，使音频振荡器工作，驱动扬声器BL发出警示声。 结型场效应管VF和稳压二极管VS用来稳定VU1的工作电压。 调节电位器RP的电阻值，可改变音频振荡器的动作阈值。电阻器R4和电容器C6的数值决定着音频振荡器工作频率的高低。2.

8、2单元电路图及工作原理1. 红外发射电路如图2-2-1所示。图2-2-1 红外发射电路图红外发射电路是由一个单结晶体管VU2、晶体管V和红外发射二极管VL2、VL3、VL4以及3个电阻和一个电容组成。红外发射电路的主要功能是：当电路得电时，红外发射二极管VL2、VL3、VL4产生红外线辐射脉冲。然后将其产生红外线辐射脉冲发射给红探测器的接收电路部分。2.红外接受电路如图2-2-2所示。图2-2-2红外接收电路图红外接受电是由红外接收电路光敏二极管VL1、集成运算放大电路IC1以及1个1.2K电阻R1、1个1M电阻R2、1个1.3M电阻R3和1个3.3uF电容C2、1个47uF电容C2、1个47

9、uF电容C3、1个1uF电容C4所组的。红外接收电路的主要工作功能是有2个：在红外接收光电二极管VL1前方无障碍物时、在红外接收光电二极管VL1前方有障碍物时。在红外接收光电二极管VL1前方无障碍物时，IC1的6脚（输出端口）无信号输出。当VL1前方1.5M以类有障碍物时，VL2、VL3、VL4发射的红外信号经障碍物反射后被VL1接收，VL1将该红外信号转换成电信号，送给IC1就行放大。IC1放大后的电信号，再经过半导体二极管VD1、VD2和电容器C5带倍压整流后，使音频振荡器工作，驱动扬声器BL发出警示声。3.音频震荡电路如图2-2-3所示。图2-2-3 音频振荡电路图音频振荡电路主要是由音

10、频振荡器VU1、结型场效应管VF、稳压二极管VS、小型实心电位器RP、扬声器BL、和有关外围元件二极管VD1、VD2、75K电阻R4、3.3uF电容C5、0.047uF涤纶电容C6、0.010.068uF涤纶电容C7所组成。音频振荡电路的主要功能是接收由发射电路传输过来的放大电信号使扬声器BL发出警示声音。调节电位器RP的电阻值，可改变音频振荡器的动作阈值。电阻器R4和电容器C6的数值决定着音频振荡器工作频率的高低。第三章 元器件的选择及介绍3. 1 元器件的选择 R1R6均选用1/4W碳膜电阻器；R7选用1/2W碳膜电阻器。RP选用小型实心电位器。 C1C5、C8均选用耐压值为25V的电解电

11、容；C6、C7选用涤纶电容器或独石电容器。(C6、C7电路中选用涤纶电容器) IC1可选用F007或5G24、BG308、A741集成运算放大电路。（电路中选用型号:A741）。 VF选用型号为 3DJ6的国产结型场效应管；VU1、VU2选用型号为 BT33的单结晶体管（双基极晶体管）；V选用硅NPN型晶体管如：S9013、C8050或3DG120(电路中选用S9013)。 VL1选用型号为PH302的红外接收二极管；VL2VL4选用与PH302相配对的红外发射二极管SE303；VD1、VD2选用1N4007硅整流二极管；VS选用0.25W、6.8V2CW55或1N4099稳压二极管(电路中选

12、用：6.8VCW55稳压二极管)。3.2 BT33 BT33是一种单结晶体管（简称UJT）又称双基极二极管，它是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用电阻接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区为发射极e。其结构、符号和等效电路如图3-1所示。图3-1 BT33单结晶体管结构、符号和等效电路3.3 A741A741（单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位，其引脚图如图

13、3-3所示。图3-3 A741引脚发布图A741 芯片引脚和工作说明：1 脚和 5 脚为偏置(调零端)，2 脚为正向输入端，3脚 为反向输入端，4 脚接地，6 脚为输出，7脚接电源 8 脚空脚3.4 3DJ63DJ6 是场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。图3.4 3DJ6外形封装和引脚分布图 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。场效应晶体管可分为

14、结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类如图3.4所示。（电路中选用的是结型结场效应管）图3.5 结型场效应管分类图 第四章 电路的排板、焊接和调试4.1 电路的排版 在排版前，我们要对元器件进行逐个检测，保证在焊接时所有元器件性能良好没有损坏。在电路排板过程中所遇到的最大问题是起初考虑不周全，元器件分布不够合理，这样不但影响了整体电路的美观，而且也给后来的调试带来了不必要的麻烦。后来经过多次的修改，既达到了整体电路的美观又给后来的调试带来了方便！4.2 电路的焊接4.2.1 在路焊接前应知道电烙铁使用注意事项：（1）注意安全：

15、使用电烙铁首先要注意安全。（避免使用电烙铁因高温发生安全事故）（2）使用注意事项 ：使用电烙铁需要掌握正确的握持方法。持烙铁方法一般有“握笔式”和“拳握式”两种，前者是使用小型电烙铁常用的一种方式，适用于焊接小型电子元器件。当被焊元器件体积较大，使用的电烙铁也较大时，一般采用后者。焊接时掌握好电烙铁的温度。电烙铁温度的高低，可从电烙铁头和松香接触时的情况来判断。当烙铁头蘸上松香后，如果冒出柔顺的白烟，松香向烙铁头的面上扩展，而又不“吱吱”作响时，那么就是烙铁头最好的焊接状态，此时焊出的焊点比较光亮。若松香只是在烙铁头上缓慢溶化发出轻烟，那么即使电烙铁吃上锡，但由于温度低，焊点上的锡也会像豆腐渣

16、一样不易焊牢。控制好焊接加热时间。如果加热时间太短，焊剂未能充分挥发，在焊锡和金属之间会隔一层焊剂，焊锡不能将焊点充分覆盖，形成松香灰渣而造成虚焊。如加热时间过长，会造成过量的加热，使助焊剂全部挥发完，当烙铁离开时容易拉成锡尖，同时焊点发白，失去光泽，表面粗糙。还会出现松香炭化引起虚焊的现象，甚至导致印制板上铜箔焊盘的剥落，又易烫坏元器件。不要用烙铁对焊件加力。用烙铁头对焊接面施加压力，不仅会加速烙铁头的损耗，还容易损伤元器件。应加热工件，而不应加热焊丝。要将烙铁头以最大的接触面加热被焊工件，然后将焊锡丝放入烙铁头与工件的间隙中，让锡液流动而焊接。焊丝不得过多，过多易掩饰虚焊点。要让焊锡自然冷

17、却，不必用口吹来加速冷却。随时保持烙铁头的清洁、经常擦去烙铁头上的氧化物及杂质炭渣。 4.2.2焊接步骤（1）焊接前调好烙铁温度，烙铁应保持干净。并调好药品的温度（约280度）。（2）左手持焊锡，右手持烙铁。先将焊铁头靠在被焊元件引脚与焊盘交汇处，再将焊锡送至住交汇处及烙铁头上。（3）焊接时间2-3秒。（4）焊点牢固光滑，大小适中，一般控制在焊盘大小的2/3以上。（5）焊铁牢固明亮，焊接时不损坏器件。（6）不得有虚、假、漏焊。（7）焊料与被焊元件金属引脚接触处的角度为45-60度。（8）焊点表面应光洁明亮，不得有拉尖，起皱，鼓气，夹渣，出现麻点等现象。（9）焊料到被焊元件金属引脚的过渡处应圆滑

18、流畅的湿润状及凹凸面。4.3 电路的调试在调试的过程中我也遇到了很多的问题，起初由于自己对整体电路图以及部分电路原理认识了解不够透彻，所以导致电路连接错误、还有因为自己对元器件的工作原理引脚发布理解不够清晰导致焊接时把发光二极管接返等到后来调试的时候才发现自己把发光二极管给接反。后面由于对元器件的数值估算错误，导致烧坏了一个三极管。有一点还好由于前面排版和焊接我下的功夫深让我的这个电路调试起来算是比较安全的把输入电压调到了自己想要的数据，电路的基本功能都可以实现，在1.5M范围类扬声器就会因为红外发射器与接收器工作发出声音起到提醒主人的功能。元器件列表1元器件名称规格数量2C1、C23.3u/

19、25V23C2/C347u24C41u15C60.047u16C70.010.08u17C810u/25V18R11.2K19R21M110R31.3K111R475K112R58.2K113R6R7200214VD1VD2TN4007215VL1红外接收PH302116VL2VL4红外发射与PH302配对的SE303317IC1集成放大器F007/BG308/A741118RP小型实心电位器119VF场效应管3DJ6120VU1、VU2BT33221VS9O03/G8050122BL扬声器123S1开关124外接电源12v心得与体会大学即将结束，在此，我要感谢所有曾经在学习上和生活中给予过我帮助的老师和同学们。尤其要感谢我的指导老师XXX老师，在本次毕业设计中，我从X老师身上学到了很多东西。沈老师认真负