红外气体报警器的设计

1、1 南京交通职业技术学院题目：红外气体报警器的设计题目：红外气体报警器的设计专业：专业：姓名：姓名：学号：学号： 指导老师：邢江勇指导老师：邢江勇2 南京交通职业技术学院目录u 摘要摘要 u 设计目的设计目的u 红外气体报警器的设计框图红外气体报警器的设计框图u 红外传感器红外传感器u 信号放大器信号放大器u 报警延时电路报警延时电路u 数字滤波器数字滤波器u 检测电路检测电路u 光源调制电路光源调制电路u产品的性能特点产品的性能特点u 致谢致谢3 南京交通职业技术学院摘要摘要 红外气体探测器和红外光源是组成红外气体传感器的主要部件。它是以红外吸收为主，红外传感器作为器件的核心，有很高使用能力

2、，适应周围环境能力强等特点，且不同的气体对红外线吸收程度的不同通过红外传感器来检测气体，红外传感器具有良好抗毒能力，较高的反应灵敏度，针对气体的能力强等功能。本文首先介绍了传感器以及红外光谱吸收原理，根据分析结果设计了红外探头，以及一系列的电路图如：信号放大电路、检测处理程序流程图等。4 南京交通职业技术学院设计目的 如今社会经济迅速的发展，人们的生活条件不断的提高。人们对生活质量也有所追求。许多家庭已经拥有许多高档次的家用电器和非常贵重的物品。许多人拥有了十分可观的收入和积蓄。因此，财产安全和人的生活安全问题也收到了人们的关注。安防产业也随之发展起来，人们对安全防护的灵敏度、便捷度以及工作能

3、力也有了越来越高的要求。安全和舒适的生活条件是人们不断最求的对象。红外气体报警器也随之一步一步的迈向人们的生活中。 5 南京交通职业技术学院 红外气体报警的设计框图 敏感元件敏感元件转换元件转换元件测量电路测量电路显示器显示器记录仪记录仪数据处理器数据处理器辅助电源辅助电源 红外气体报警器主要由敏感元件、转换元件、测量电路、辅助电源组成。 红外气体报警器的显示电路由显示器、记录仪、数据处理器组成。6 南京交通职业技术学院 1、红外传感器 红外线传感器可分为热释电红外线传感器和光子型红外线传感器两大类。 红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路三大部分。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式

4、。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏检测元件中最常见的就是热敏电阻，热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。7 南京交通职业技术学院 红外气体传感器8 南京交通职业技术学院2 2、信号放大器、信号放大器 VT1和运算放大器LM358等组成放大电路，由IC1的脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器ICA中进行高增益、低噪声放大，此时由 IC2A脚输出的信号已足够强，输入电压比较电路。9 南京交通职业技术学院3 3、报警延时电路、报警延时电路 R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。当IC

5、2B的脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的脚变为低电平它与IC4的脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的脚变为高电平，VT2 导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC2B的脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突变， 故通过R14向 C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。V D 21 N 4 0 0 14 7 u F /1 6 VC 61 0 0 KR 1 34 7 0 KR 1 41 0 0 KR 1 53 0 0 KR 1 6318421I C 4 AL M

6、3 9 310 南京交通职业技术学院4 4、数字滤波器、数字滤波器待处理的待处理的模拟信号模拟信号模数转换模数转换器器待处理的待处理的数字信号数字信号数字信号数字信号处理器处理器处理后的处理后的数字信号数字信号数模处理数模处理器器处理后的处理后的模拟信号模拟信号 红外检测器检测到的信号会十分弱，测量现场会有各种干扰，如果干扰信号也进入到采集卡，则数据的失真会非常大的。通常情况下干扰十分复杂，会包含各种频率成分，因此导致滤波效果不明显、而且电路参考很难调节，因此采用数字滤波。数字滤波依靠软件程序，不需要任何硬件电路，不需要考虑阻抗匹配。 数字滤波器的框图11 南京交通职业技术学院5 5、检测电路

7、、检测电路红外气体传感器红外气体传感器数字滤波器数字滤波器放大电路放大电路单片机系统单片机系统输出输出稳流电路稳流电路 气体浓度测量一般会在复杂的环境中工作，为了使测量更加精准，减少偶然误差。见红外气体分析检测器电路框图，整个检测电路由红外气体传感器、数字滤波电路、放大电路、单片机系统等组成。电路设计的基本原理是红外气体传感器将检测到的气体体积分数转换成相应的电信号，输出的电信号分别经过滤波、放大处理，输入到单片机系统，并经过温度、气压补偿等处理后，然后由单片机系统输出送显示装置显示测量值。12 南京交通职业技术学院6 6、光源调制电路、光源调制电路 红外辐射是不断地变化的，可以大大提升热电堆探测器的信噪比。因此，在实际应用中需要调制红外光源进行，即通过微处理器送到脉动式开和关，在一定频率下使红外光源在亮、灭两个状态之间切换。 13 南京交通职业技术学院产产品品的的性性能能特特点点(1)稳定性好，非常适合在线使用；(2) 灵敏度比较高，可以分析常量气体、微量气体，量程范围比较广；(3) 检测器结构简单，成本低，生产和维修方便；