红外遮光报警器课程设计.doc

光电检测技术课程设计红外遮光报警器姓名：钟俊健学号：119084068指导教师：刘义 目 录第一章 概述 1.1 前言 1.2 发展前景第二章 基本原理及总体设计 2.1 主要器件工作原理2.1.1 光敏二极管工作原理2.1.2 555时基电路基本原理2.2 整体框图2.2.1 遮光式报警器电路设计2.2.2 电路框图各部分功能 第三章 遮光式电路报警器电路设计3.1 信号源电路设计3.2 报警器接收及报警端电路设计3.3 整体电路的工作原理第四章 结论 参考文献第一章 概述 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，人们私有财产也不断增加，因而也对防盗技术提出了新的要求。本设计就是为了满足预防抢劫、盗窃等意外事件的需要而设计的防盗报警系统。 1.1 前言 目前，人们越来越富裕，家里面贵重的东西也随之增加了不少，与此同时偷盗者的偷盗技艺也越来越精湛，使越来越多的人每年蒙受了巨大的经济财产损失。为了防止财产受损或被盗，人们采取了一些防范措施，如：装上防盗门、在窗外建起防护铁窗等。但从实际效果来看这些措施并没有将小偷吓到，他们反而更急肆无忌惮。这些无疑给千千万万的居民造成了极大的困扰，使休息时间没有保障，长期的精神紧张，也影响了人们正常的工作状态。因此一些经济实用的专用家庭防盗报警系统是非常必要的。就目前市面上装备主要有压力出发时防盗报警器、开关电子防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本报警系统所用元器件较少，作用可靠，特别适合在有长明灯的地方安装。在夜晚，它就可以起到防盗报警的作用。当偷盗者经过暗藏的受光器时，就会遮住长明灯的光线，系统就会发出警报声。1.2 发展前景报警的应用现在已经非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门以及家庭保安系统中，几乎无一例外的使用了报警器电路。随着科学技术的迅速发展，传统的报警器（通常采用触摸式、开关报警器等）具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好地改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域。本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了更广泛的应用。基于光敏电阻的遮关式报警器的主要元器件光敏电阻是一种重要的光电转换元件，随着电子信息技术的飞速发展和对电子元器件性能要求的不断增强，我国光敏电阻的生产技术也迎头赶上世界潮流，光敏电阻的生产过程有很多工序，要求非常苛刻，比如对原材料的要求，除对原材料本身质量要求很高外，使用前的处理也极其讲究，现在光敏电阻生产的很多工序都已经实现自动化了，这就带动了光敏电阻的相关产业的发展与壮大，基于光敏电阻的遮光式报警器也迅速发展。而且我国是世界上光敏电阻的生产大国，光敏电阻的生产地集中在南阳和沿海地带，这就为基于光敏电阻的遮光式报警器的发展奠定了基础和提供了商机，也为遮光式报警器的更广泛应用展现了一个美好前景。第二章 基本原理及总体设计2.1 主要器件工作原理2.1.1 光敏二极管工作原理 光敏二极管也叫光电二极管，其等效电路图如图2-1所示。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需要加上反向电压。无光照时，又很小的饱和反向漏电流，即暗电流，因此光敏二极管截止。当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随着入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子空穴对，是少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光电强弱来改变电路中的电流。常见的有2CU、2DU等系列。 图2-1 光敏二极管等效电路图 光敏二极管除具有灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及光控玩具，光控灯饰，灯具等自动开关控制领域。2.1.2 555时基电路基本原理 555电路的内部电路框图如图2-2所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。 图2-2 555电路的内部电路框图 平时RD端开路或接VCC，RD是复位端（4脚）。当RD=0.555输出低电平。VC是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一控制。在不接外电压时，通常接一0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。2.2 整体框图2.2.1 遮光式报警器的整体框图 随着电子技术的飞速发展和日益普及，电子报警已经在各企业事业单位和人们的日常生活中得到广泛的应用，遮光式报警器可以监视小范围内移动的物体，发出报警，使报警系统更加可靠。报警器电路的组成框图如图2-3所示。 信号源光电转换电路输出电路 图2-3 遮光式报警器的整体框图2.2.2电路框图各部分功能l 信号源：以红外二极管为主要光源，为下级电路提供光信号。l 光电转换电路：以光敏二极管为主，将外界光信号转变为电信。号，使用时应将光敏电阻值域内比为黑色的圆筒底部，以提高可靠性。l 输出电路：将上级电路送来的电信号转换为声信号或光信号，及时起到报警功能。第三章 遮光式报警器各部分电路设计3.1 信号源部分电路设计，如图3-1所示： 图3-1 信号源电路图3.2 报警器接收及报警端电路设计，如图3-2所示： 图3-2 报警器接收及报警端电路原理图 3.3 整体电路的工作原理红外线发射电路由时基集成电路IC1、红外发光二级管VL1、电阻器R8、R9、电容器C6-C8和电位器RP组成。IC输出的窄脉冲方波信号经红外发光二极管向外射出近似平行的红外脉冲光束。红外线接收控制报警电路的主要功能是对发射部分送来的30kHz红外脉冲光线进行捡拾、放大，对其它干扰信号则其阻碍衰减作用。最后，通过单向晶阐管VT灯构成的开关电路控制报警专用扬声器HA工作。将红外线发射器电路和红外线接收控制报警电路分别安装在受控场所的两侧，且接收头采用隐蔽线，安装位置一定要避开自然光或太阳直射，以免降低工作灵敏度。平时，VL1发出的调制红外光（频率为36-38kHz）经IC3接收后，并使IC3的1脚输出低电平，V和VT处于截止状态，声光报警电路不工作。当有人从门或窗进入时，会使IC3接收的红外光束短时间中断，IC3经过内部的光敏管转换成相应的电信号，使IC3的1脚输出高电平，使V导通，V发射极输出的高电平使VT受触发而导通，IC4通电工作，使3脚输出低频振荡信号，使VL2闪烁发光。K间歇吸合。在K吸合时，其常开触点将报警器HA的一端接地，HA通电工作，发出响亮的报警声。由于IC4及其外围阻容元件构成典型的单稳态电路处于稳态，HA将持续一段时间（=60s），然后自动恢复到呆宝静状态。调整R5的阻值或改变C4的电容量，可改变IC4的3脚输出振荡信号的频率。第四章 结论 经过多次的调试、修改，遮光式报警器电路设计基本能符合预期的报警要求。与其他报警器相比，遮光式报警电路有静态耗能低、体积小、重量低、可靠性强、安装方便等优点。与其它仪表或控制系统配套使用，可监视运作过程中各参量变化情况，当参数超越时，报警器产生声光报警信号，起到报警作用。就报警方面，此电路已经基本能满足报警要求。通过这一周的课程设计，对我在课堂学习的知识和掌握情况进行了验