精品资料（2021-2022年收藏）红外报警电路110

1、红外报警电路设计一 实验目的1. 了解红外收、发对管的工作特点，并掌握其使用方法；2. 掌握运算放大器在信号检测中的应用；3. 了解稳压管的工作特性；4. 掌握蜂鸣器的使用。二 实验条件1. 稳压电源；2. 数字万用表；图1红外报警电路框图3. 模拟电路实验箱。三 实验原理实验电路原理框图如图1所示，红外报警电路图主要包含两部分：光检测部分（如图2所示）和警铃驱动部分（如图3所示）。图2 光检测电路图3 警铃驱动电路光检测电路原理如下：1当无人进入监视区，即红外对管间无障碍物时，D2接收到D1发出的红外光，如图2。RD2（D2等效电阻）很小，所以U1i+很小。由于R2=R1=5.1K，则U1i

2、-=5 V/2=2.5V。运放U1满足U1i+> U1i-，则U1o=-UOM，稳压管D3正向导通，U2i+=-0.8V。在图3中，U2为电压跟随器，则U2O= U2i+=-0.8V，三极管Q1发射结反偏截止，蜂鸣器无电不响。2当有人进入监视区时，红外线被遮挡，D2没有接收到D1发出的红外光，RD2很大，U1i+约为4V，运放U1满足U1i+> U1i-,则U1o=+UOM ，稳压管D3工作在稳压状态，U2i+=4.4V。在图3中，U2为电压跟随器，则U2O= U2i+=4.4V，三极管Q1饱和导通，蜂鸣器得电发声。四.实验器件原理及其特性1.红外收发对管红外发光管：发出波长约为9

3、40mm的红外光。它在正向电压下工作，正向特性与普通二极管一样。正向压降一般为1V-2V，最大电流不超过20mA,最小工作电流一般为0.5mA，正常工作时通常需要接限流电阻，则根据计算：因此实验中选择1k的电阻。红外接收管：接收红外发光管产生的红外线光波,并将其转化为电信号。通常采用黑色树脂封装。管体顶端有一个小斜切平面，带有这个斜切平面的一侧引脚为负极。接收管应反相连接在电路中，它在接受和不接受红外线时电阻发生明显的变化。2.运算放大器 LM741是一种应用非常广泛的通用运算放大器，本实验应用集成运放的非线性特性，集成运放工作在非线性区时，输出电压不再随输入电压线性增长，而是达到饱和。LM7

4、41引脚图如图4所示：图4 LM741的引脚图 3稳压二极管一般二极管都是正向导通，反向截止；加在二极管上的反向电压、如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到 一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；反过来，只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大， 而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。电路符号如图5所示：图5 稳压电路稳压管是利用反向击穿区的稳压特性进行工作的，因此稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压

5、，不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如：本实验使用4.7V的稳压管1N4732。 在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0607伏的特点 来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。 稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来表示：r=U/I显然，对于同样的电流变化量I，稳压管两端的电压变化量U越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。稳压管的动态电阻是随工作电流变化而变化的，工作电流越大，动态电阻越小

6、。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。试验中使用的是IN4732A稳压管：最大功耗为1W，稳定电压为4.7V，最大电流为193mA，最小稳定电流1mA。限流电阻的选择：因此实验中选择470的电阻。4. 蜂鸣器及其驱动电路该实验使用的是有源蜂鸣器，接通一个大约5V的直流电源就可以鸣响。三极管起开关作用，基极高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。实验使用的是9013三极管，9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，蜂鸣器驱动电路图如图6所示：图

7、6 蜂鸣器驱动电路试验中用的三极管为C9013，当检测电路输出正向电压，使三极管发射结和集电结均处于正向偏置，三极管工作在饱和状态，蜂鸣器发声。当检测电路输出负向电压时，三极管发射结反偏，蜂鸣器不发声。五实验内容1.学习稳压管的作用和比较器的工作原理；2.如图2、3所示连接电路图，检查电路是否出现错误；连接电路注意事项：（1）红外发射挂正向接入电路，红外接收管反向接入电路（长引脚为正，短引脚为负）；（2）光检测电路的电压接+5V,比较器工作电压分别是+12V（7引脚）和-12V（4引脚）；（3）稳压管反向接入电路；（4）应先电路连接完整，检查无误后再接通电源，以免发生短路；（5）拆线、改线时应该先断开电源；（6）三极管各个管脚连接要正确;(判断e、b、c:将9013的引脚指向地面，平面部分朝向自己，则从左往右三个引脚分别为e、b、c。)3. 记录实验电路各个节点的工作电压：包括报警状态和非报警状态；记录表格如下；表1 光检测部分电路测试工作电压U1i+U1i-U1OU2i+报警状态非报警状态表