热释电传感器报警电路.doc

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 20201515 20201616 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 1 1 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 3 2 1 热释电传感器 3 2 2 BISS0001 4 2 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 6 3 1 实验原理图 6 3 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 9 0 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 1 1 1 21 1 2 方案方案二二 热释电传感器报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 3 2 22 2 biss0001biss0001 123456 A B C D 654321 D C B A Titl e Num berRev isionSize B Dat e 31 M ay 2 016Sheet of File C Program Files Desi gn Exp lorer 9 9 SE Examp les M yDesi gn ddbDrawn By R4 1M R5 1M R6 3k C3 10u C4 0 01 U R7 2M C20 01 u C5 47u R8 47K R9 470 C6 0 1u C7 0 1u R10 470 R11 RES 2 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 BIS S 0001 D 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 TX 49152 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 TI 24 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 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRev isionSize B Date 17 May 2 016Sheet of File C Program Files Design Exp lorer 9 9 SE Examp les M yDesign ddbDrawn By 5v T1 U 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 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 17 May 2016Sheet of File C Program Files Design Explorer 99 SE Examples M yDesign ddbDrawn By C1 0 1uF R1 47k R3 RES 4 R4 1M R2 5v R5 1M R6 3k C3 10u C4 0 01U R7 2M C20 01u C5 47u R8 47K R9 470 T1 C6 0 1u C7 0 1u R10 470 R11 RES 2 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 BIS S 0001 D 1 2 3 D PH OTO U BELL 6 3 23 2 实验调试实验调试 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 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