模拟电子课程设计3.doc

红外遥控报警器一、设计题目简要说明设计一个红外遥控报警器，当有人要遮挡红外光时应发出报警信号，无人遮挡红外光时报警器不工作（不发声）。红外遥控器应由两部分组成：红外发射电路和红外接收电路。二、设计任务和要求1) 设计一个红外遥控报警器2) 设计一个红外发射器，调整频率为30KHZ3) 设计一个红外接收器，当无人遮挡红外光时，报警器不发出报警信号，当有人遮挡红外光时，报警器发声，报警信号频率为800HZ三、总体方案1）系统设计方案红外遥控报警器包括两个部分，在发射部分中，选用一个555时基集成的多谐，振荡电路起振，利用它的复位端给输出端一个高电平使报警器的第二个部分接收器工作，并使用功率放大器使其工作功率增大以使促进发射头发射功率的增大，有效的提高红外线的发射距离。在接受部分中，必然应使用一个与发射头相配套的接收头用来接收红外线，同时将接受的信号转化为相应的信号，再选用前置放大器将信号进一步的进行放大，再经过整流后输出并接报警器件。在接收端采用凸透镜聚焦原理的接受头，加之选用的前置放大器，可以使得接受电路灵敏度高，工作稳定可靠。最后进行整体的安装便可得到一个红外遥控报警器。2）原理框图 自激多谐振荡器功率放大器电源R红外信号发射电路框图放大器整 流报警器红外信号接收电路框图 四、详细设计1）单元电路设计（如图所示）2）参数设计 设定参数使其555振荡频率为30KHZ 设定C2=0.001uF R2=4K R1=21 K 3）器件选择：发射部分：IC1选用LM555时基集成电路;T1选用JE9013NPN三极管;R1-R5用RTX-1/8W型碳膜电阻(碳膜电阻：高温下将有机化合物（烷，苯等碳氢化合物）热分解产生的碳积在陶瓷肌体表面。碳膜电阻器阻值范围宽，由良好的稳定性，温度系数不大且是负值，是目前应用最广泛的电阻器。 金属膜电阻：由于其本身即是氧化物，所以高温下稳定，耐热冲击，负载能力强。但其在直流下容易发生电解使氧化物还原，性能不太稳定。) ;C1,C2用CD11-16A型电解型电容器（电解电容器的介质是很薄的氧化膜，容量可以很大，由于氧化膜有单向导电性，电解电容器一般有正负极性之分，使用时应注意把正极接到电路中高电位的一端）；C2选用CC1型瓷介电容器;发射头选用TLN911.：接收部分：接收头选用与发射头配套的TLP911型聚焦式红外接收头；IC2选用BL20106型红外接收专用前置放大集成电路；T2,T3选用3DG6NPN三极管;D6,D7选用1N4001整流二极管R5-R15用RTX-1/8W型碳膜电阻IC3选用7812（12V 1.5A）型三端固定稳压集成电路,（7805就是输出电压5V,为保证电路能在较大电压幅值内正常工作，所以选择7812）；SRC选用小型塑封单向晶闸管BT169；HA 选用TWH13型笛声报警喇叭；F 用带管座的（250V,0.25A）普通保险管；XP用交流电二极电源插头。五、整体电路1)完整的电路图2）电路的工作原理：红外遥控报警器发射部分工作原理：555时基集成电路IC1与外围元件构成了自激多谐振荡器，其振荡频率约为30KHZ。由IC1第3个角输出的窄脉冲方波信号，经三极管T1作电流放大后，推动远距离聚光式发射头TLN911内部的红外光管向外射出近似为平行的红外脉冲光束。由于T1提供的是窄脉冲电流，在红外发光管的平均电功率不超过器件最大额定功率的情况下，可以使瞬间发射功率增大很多，加之射出的红外线平行光束能量较为集中，从而可有效的提高红外线的发射距离。：红外遥控报警器接受及报警部分工作原理：在正常情况下，红外发射头产生的脉冲红外线被接受头接收，并通过内部光敏管转换成为相应电信号。该信号经C5耦合至T2前置预放大后，通过C6耦合至IC2第1脚，由于IC2内部放大、整形，带通比较，使其第7管脚输出低电平，使得T3,SCR均处于截止状态，此时，HA不发音。当红外光束被外来物或人挡住时，LM555集成电路的第4个管脚通过R3接电源的正极而成高电平使IC2中则有了脉冲信号输出，此信号经三极管T3缓冲放大,C10和D4,D5被压整流后，触发SCR导通，使HA发音发出警报。所以该部分的主要功能是对发射部分送来的30KHZ的红外线脉冲光线进行捡拾，放大，对其他干扰信号则其衰减和阻挡作用。最后，通过单向晶闸管SCR等构成的开关电路控制报警HA工作。安装：由于此红外遥控报警器包括两个部分，完整的报警器还需要安装，在安装中需要反复细调接收，发射头的相对位置，使它们在同一水平面上，以确保TLP911接收红外光信号强，使得报警器能正常，稳定的工作。：部分单元电路 ：R5,R9,R10,T2,C6,C5组成分压式的射机偏置电路，C5,C6都将信号耦合（起连接作用），在将信号送到相应的端口。：R13,R14,T3将IC2的脉冲信号缓冲放大，由C10,D4,D5整流后接到SCR，使SCR导通。 ： XP提供220V的交流信号，F保险管在总电路中起到保护电路的作用经过T的降压，D1与D2,C13的整流，滤波再送到IC3；：IC3，7812型三端固定稳压集成电路其作用是用来抵消输入端接线较长时间的电感效应，防止产生自激振荡和电路中的干扰以改善波形。：555外部引脚及其输出波形 1接地 GND端 ；2触发端 ；3输出端 ；4复位端 ；5控制电压端 ；6门限(阈值）端； 7放电 端；8电源电压Vcc 端。内部含有两个电压比较器，一个分压 器，一个RS触发器，一个放电晶体管和一个功率输出级。：BL20106外部引脚图BL20106内部原理框图BL20106极限工作参数 BL20106工作波形图如下图所示：7812三端固定稳压集成电路的外形图（管脚分布） 六、总结红外线是一种不可见光线，采用红外线做报警器具有良好的隐蔽性，白天和夜晚都能使用。该设计在现实生活中应用广泛并起着相当大的作用。它的特点是电路整体的分成了两个部分，第一部分使用的555造价低，使用也来也很方便，第二部分中的接收头利用凸透镜聚焦的原理与第一部分的发射头配合使用可使报警器的检测范围扩大。但是由于它是由两个部分组成，安装使用的细调过程麻烦需要很仔细，同时为了同步的自动跟踪，所以在第一部分中加入了专门的脉冲发生电路555时基集成电路。可以将红外发射、接收组装在一起，构成反射式的红外遥控报警器 ，这样可实现红外线的接收和发射工作频率相同可同步跟踪，既不用设专门的脉冲发生器，又避免了麻烦的调试工作，同时防止了周围环境和元件参数的改变造成的接收，发射频率不一致，是电路稳定性和抗干扰能力强。九、收获与体会在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？一开始看着题目是无从着手，在一次次的参看资料和书籍后才开始有了眉目，在课程设计过中进一步的加强和了解了课上学的理论基础知识，了解到多更多的元件，初步体会到了要设计一个电路去完成某项工作的过程是如此的繁琐，怎样进行对一个工程设计，它需要很高的逻辑思维能力和创新能力，是一个将理论上升为实践的过程，同时也发现了很多在学习理论知识中出现的问题，课堂上有部分知识不太清楚，于是又不得不边学边用，在参数的设定也存在很大的问题，所以平时时刻巩固所学知识是很有必要，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 八、参考文献电子技术基础模拟部分模拟部分课程设计指导书数字电子技术基础 大学生电子设计与应用 七、附录 表1，器件选择器件类型IC1LM555T1JE9013NPNR1-R15RTX-1/8WC1,C2CD11-16AC2CC1发射头TLN911.接收头TLP911IC2BL20106IC37812SRCBT169HATWH13T2,T33DG6NPND6,D71N4001表2：3DG6参数表3：B7169参数BT169通用参数：电流参数：IT(RMS)=1.2A/ITSM=