智能型电子守门狗电路设计.doc

智能型电子守门狗电路设计.doc 景德镇陶瓷学院 课程设计 课程:模拟电子技术 院系:机械电子工程学院 专业班级:10自动化(2)班 姓名:余强 学号:201010320226 指导老师:李晓高 日期:2012 02 23 模拟电子技术课程设计任务书 班级:10自动化(2)班 姓名:余强 指导教师:李晓高 2012年4月23日 设计题目: 智能型电子守门狗电路 狗一直以来都是人类看家的好帮手，但很多人不喜欢养狗，为了不养狗而又有狗 看家，电子守门狗是很好的解决办法，请设计一个电子守门狗电路，要求当有人走近 主人的警戒区时，会发出“汪汪”的叫声，同时两只狗眼经闪烁发光。 设 计 任 务 1、调研，查找并收集资料; 2、总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计，画出框图; 设3、单元电路设计; 计4、电气原理设计——用计算机绘制电气原理图; 要5、列写元器件明细 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ; 求 6、撰写设计说明书(字数2000左右) 7、参考资料 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 。 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].4版.北京:高等教育出版社 康华光.电子技术基础-模拟部分.5版. 北京:高等教育出版社 参 博伊尔斯塔德著，李立华译.模拟电子技术.北京:电子工业出版社 考 资 料 教研室主任签字: 年 月 日 2 目录 1 绪论 ................................................................ 4 1(1 智能型守门狗作用与实用价值 ............................... 4 1(2 智能型守门狗的发展前景 .................................... 4 2 基本原理与方案设计 .............................................. 5 2(1 基本原理介绍 ................................................ 5 2(2 框路图及简单说明 ......................... 错误～未定义书签。6 3 单元电路的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ................................. 错误～未定义书签。7 3(1 热释红外感应电路设计 .................... 错误～未定义书签。7 3(2 红外线发射电路设计 ......................................... 8 3(3 红外线接收电路设计 ........................................ 9 3(4 智能电子狗整体设计及电路图 ........................... 10-11 4 小结 ............................................................... 12 4(1 存在的问题 ................................................. 12 4(2 改进的方法 ................................................. 12 心得体会 ................................................... 12 4(3 参 考 文 献 ......................................................... 13 3 第一章 绪论 随着时代的不但进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多地方都安装了智能报警系统，因而大大提高了安全系数，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。本设计运用红外线技术设计了一新颖的红外线防盗报警器，运用主动式和被动式相结合，更能有效的实现防盗报警。 1(1 智能型守门狗作用与实用价值 红外线传感器是基于单片机技术的室内报警器的设计，随着社会经济的日益成长，防盗成了人们越来越关切的成就。铁门铁窗等已经不能给人们带来太多的安然感，社会对报警器的需求日益急切。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于用的是红外线这一不可见光，因此隐蔽性良好，主动性和被动性相结合，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。因此，这种报警器实用价值很高，并且将广泛应用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。同时此智能狗的作用也是显著的，其主要作用在于:当有人走近主人的警戒区时，会发出“汪汪”的叫声，同时两只狗眼经闪烁发光，从而提醒主人有人来了，达到一定的警示作用。 1(2 智能型守门狗的发展前景 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，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 提出了新的要求。本智能型电子守门狗就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统，当然也能用于像博物馆，以及其他重要地区的防护。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式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。本设计采用热释红外感应器以及红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。并且这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。 4 第二章 基本原理与方案设计 2(1 基本原理介绍 红外探测器由发射器和接收器组成，发射器和接收器相对安装，其间形成一束看不见的红外线，一旦有人经过遮挡，接收器的输出电平信号发生变化就会穿感到安全防盗报警系统中。热释红外传感器和热电偶都是基于热点效应原理的热电性红外传感器。不同的是热释红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，该传感器在工艺上将两个特征一致的电热元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号， 并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M欧姆，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式，即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。 NE555集成电路特性:下面为NE555振荡器集成电路内部结构图，如图(1): 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源 5 变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。由555定时器和三极管构成的红外线报警器发射电路，其中555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动蜂鸣器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 2.2智能型电子守门狗框路图及简单说明 电子守门狗总体框路图如图2.2.1所示: 说明:该设计由电源控制红外线发射器以及热释电红外传感器，电源打开，红外线发射器工作，接收器能接收到发射器发射的红外线，当有人经过挡住信号时，接受装置接受不到信号，然后报警器工作，实现声光报警，并且当电源打开时，热释红外传感器也同时工作，有人经过时，传感器能探测到人体发出的红外线能量，也能实现声光报警，接发装置和热释电红外装置并联连接，实现双重保护。 6 第3章 单元电路分析 3(1 热释红外感应电路设计 图3.1.1所示为双元热释点红外传感器的电路图。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。探测元的探测波长范围为0.2,20um。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片，这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。 7 3(2 红外线发射电路设计 红外线发射电路图如图3.2.1所示，脉动光的有效传送距离正比于脉冲的峰值功率, 峰值功率又与脉冲峰值电流I 成正比。红外光发光器件所能承受的脉冲峰值电流I 和所PP 1/2能承受的直流电流I 的关系: I=I*(T/T) MPM0D 式中: I—峰值电流, I —最大工作电流, T—振荡工作周期, T—脉冲上平顶宽PM0d度。为了提高发射器的功率就需提高发光器件的峰值电流I , I 是定值, 所以从上式可PM 知提高I 的重要途径是提高空度比。因此设计控制电路要使脉冲的上平顶宽度T 尽量小, Pd以利获得较大的脉冲峰值电流I。 P 8 3.2红外线接收电路 接收器的作用是接收发射器发出的红外脉动光, 完成光电转换, 经过放大、滤波等电路把正确信号可靠地传感到报警器安全系统的接口电路中。 接收器的光电转换器件选用2CU 型光电二极管。这种光电二极管采用黑色树脂封装,透射红外光, 滤除可见光, 对于减小背景光的干扰有特殊的效果。2CU 型光电二极管的光谱范围在380—1100nm , 其峰值波长K= 880- 990nm , 适于做红外二极管的光接收器件。 9 3.3红外线守门狗总体电路图 发射器的工作电压为直流+ 9V , 整机工作电流10mA 左右。按上述电路原理设计、即使在夏季温度最高时, 发射器的最大作用距离也能达到100m 以上。 光电接收元件接收到发射器的红外脉动光信号后转换成电信号, 并经三级放大, 输出恒定的高电平, 其电平信号幅度接近工作电压。 如有遮挡,接收器收不到红外光信号,输出电平变低;指示灯亮。输出的电平信号由高变低从而触发报警系统的接口电路。接收器的集成电路应选用低噪低漂运算放大器, 电阻尽可能选用误差小的金属膜电阻。电容的漏电尽可能小。 10 当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号通过一个带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16赫兹，下限截止频率为0.16赫兹，由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱，而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式，所以对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，系统将输出高电频信号，无异常情况时则输出低电频信号。 11 第4章 小结 4(1 存在的问题 1、元器件可能有不合格的。 2、元器件安装时，元器件太多，电路图太复杂。 3、焊接时可能有虚焊、错焊、短路，二极管、三极管、集成电路焊接时可能烫坏。 4、安装电子狗时可能达不到报警的效果。 4.2 改进的方法 1 、在安装元器件是必须检查产品的质量，确保品质过关。 2 、安装时必须看清电路图，确保每个元器件的位置正确，不能出错。 3 、焊点表面要光滑、清洁 ， 焊点表面应有良好光泽，不应有毛刺、空隙，无污垢，尤其是焊剂的有害残留物质，要选择合适的焊料与焊剂，焊接可靠，具有良好导电性，必须防止虚焊。 4 、确定正确的发射接收距离，要求发射端发出的红外光线要对准接收端口，这样才能使接收端产生相应的光电放应。当有人遮挡时才会使报警器运行。 4.3心得体会 在这几天的电子技术课程设计中，我做的课题是“智能型电子守门狗”。这它可以用于楼梯、过道、库房、银行、大型企业的非公开或需要保密的场合。无论是白天还是夜晚，红外线探测器都能正常的工作并探测到被测物体。而且在设计中采取调制红外脉动光的原理结合热释红外传感器使用小功率发光器件也可以达到较远的探测距离。 在电源设计中要根据其主体电路及执行机构不同，要求可靠，价廉，有效益。由于此开关在探测距离较远的范围时是否接通取决于红外线发射的距离，因此为加强其工作效应，设计了信号放大整形电路，微弱的信号经过此电路加工也能使开关工作。本次的设计 12 实践将我们学到的知识应用到了实践，深化了对数字电路设计、和模拟电子设计的认识，使我们在设计的实践中获得新知。学习的理论知识和实践操作，我不仅仅得到的是课本上的东西，更重要的是我通过自己的独立动手，老师和同学的耐心指导下，让我学会了分析电路、设计电路的步骤以及计算机辅助作图等。在此设计中利用到了三极管的放大 、光敏效应，还有热释电红外探测等知识， 让我们进一步巩固和掌握前面所学的基础知识，加深对了对模拟电路、数字电路的理解，更加深了对原器件的使用，把知识真正变成自己的东西。 参考文献 [1]王立刚，光电传感器技术及应用[M].哈尔滨:哈尔滨地图出社, 2009.7 [2]黄继昌等编著，实用报警电路[M]， 北京:人民邮电出版社，2005.2，10 [3]肖景和编著，集成运算放大器应用精粹[M]， 北京:人民邮电出版社，2006.11 [4]胡伟生和方佩敏，热释电红外探测器的元器件(二) 热释电红外传感器[M]，电子世界，2004.9 [5]李静，王德兴，贾伟强;基于热释电红外传感器的人防盗警报器防盗系统设计[M]，青岛:青岛理工大学现代通讯技术研究所，2010.5 13