热释红外电子狗实验报告

热释红外电子狗实验报告 班 级:计算机类(3)班 姓 名:周武奇 学 号:20110864334 指导老师:黄国强 合作伙伴:邹菁 制作日期:2011.12 1 目录 前言...................................................... 3 一、结构与功能 ........................................ 3 1(结构............................................. 3 2(功能............................................. 4 二、电路工作原理 ...................................... 5 二、详细制作过程 ...................................... 9 四、调试与组装过程 ................................... 11 五、热释红外传感器的应用前景 ......................... 12 2 前言 热释红外传感器是80年代发展起来，在90年代开始大量应用的一种新型敏感元件。由于它具有独特优异的功能，所以被广泛应用在国防、民用领域，包括遥控、遥测、防盗、防火自动化设施等方面。 热释红外报警器采用高灵敏度红外探头，无需声音、光线、震动，即使是漆黑的状态，窃贼一旦进入10米左右监控范围，热释红外报警器就会自动检测并发出高强度报警声，可有效吓阻入侵人员。本套件做好后适合家庭、学校、仓库、商店、菜棚等防盗场所使用。 一、结构与功能 本套件做成后集红外探测、报警 、电源三位于一体，具有体积小、可随身携带临时设防等优点，无论何时何地都可现场使用。微电脑芯片设计，耗电小，无须接线布线，使用非常简便。本套件采用4节7号电池供电。 1(结构 3 热释红外传感器和热电偶一样是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是，它的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元采用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，在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路，它能以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 红外传感器在结构上引入场效应 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，这 并不能直接使用，需要用电阻 将其转换为电压的形式，该电阻 阻抗高达104Mn，故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式(即 源极跟随器)，以完成阻抗变换。为了提高探头的增益，N沟道增强型MOS(Meta[一Oxide—Simiconductor)管在探头中也有应用。 2(功能 该报警器具有在其监测范围内进人报警(含火灾报警)、断路报警和短路报警等多种功能。以上功能既有对外监测，也包括对系统本身运行情况的监测观察。 4 二、电路工作原理 基于热释红外传感器的结构，它可以十分方便地运用于红外辐射检测现在用于人体检测极为多见。根据普朗克定律，黑体的单色辐射强度随波长和热力学温度T而变化的关系式为: (1) 式中:黑体的单色辐射强度(w,cm3)c，普朗克第一辐射常数(q=3(74×1012W?Cn]3)Q一普朗克第二辐射常数(C2=l44cm?k)T黑体的绝对温度。在温度低于3000k的可见光范围 内，一般用维恩公式来代替 上式，即: (2)设人体体温为36,37? (309,310k)，从人体中可以 辐射出波长为9-1吩m的红线，热释红外传感器的波长灵敏度特性在0(2--20pm范围 内几乎稳定不变。在传感器元件前端装有截止波长为7,lO“m的红外滤光片，则远离中心波长的辐射都将被衰减，这样可制造出既抗干扰、人体感应灵敏度叉强的热释红外传感器。图l出了验证传感器特性的实验电路。探头和黑体炉的间距L可调，遮光器的镜筒可绕支柱转动，以完成双元件的差动输入。这里采用的探头型号为SCA02,"ISH一1，为了简化实验，传感器的输出波采用蹬jD一6B型超低频长余辉示波器观察实际的波形。摆动遮光器，得出一组L不同设置时的输出波形，如图2所示。在摆动遮光器的同时，如拖延遮光片整体移人 5 热电元的时间，即此时双热电元同时接受辐射(如图2b)，输出的波形将出现0电平(图2d中的s点)。 由图2可以看出，传感器本身的输出幅值相对较低，在实际使用中除了予以必要的放大外，与传感器相配套的还有一种特殊的光学系统一菲涅尔透镜。它是一圆弧形的， 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 面刻有细密v型槽的半透明的塑科透镜，工作时置于传感器的探头前，探头位于其焦点处，其作用是用来产生交替的“盲区”和“高灵敏区”，使探头感受的温度变化趋于剧烈， 采用菲涅尔透镜可使传感器的灵敏度提高10倍以上，由此看来，该透镜实际上属于一种“扰动型”元件。 另外在图3的三种输入中，只有a方式下输出幅度有大的变化。这说明该传感器只检测温度的变化，这符合积分型传感器的特点。 图4给出被动型实验电路图，它实际上是一个被动型人体热释红 6 外报警器。所谓被动型，就是只有当人体进入检测现场时才有输出信号，电路本身并不发射信号，这有别于主动型检测。由图4可以看出，该电路采用内含双元件的SCA02型传感器作探测头，当其检测到信号时，输出一个频率为0 3,3Hz的信号组成的两级放大使其增益70dB。考虑到输人灵敏度的问题，采用同相输人。则构成窗电路。则构成窗电路的分压网 络. 令则当输出 有一个就不翻转，输出高电平，Df、D2起隔离干扰和运算的作用，IC翰成的单稳态电路，用于抗干扰，以消除窗口电路在输出上的“抖动”，其输出脉冲宽度由下式决定 合适的Tw可以增强电路的可靠性，应当指出，延时电路的设置有多种方式，可以使用D触发器和计算器来分别完成延时，但相比之下，用时基电路完成更方便。图4的电路中，I已,It4宜用低噪声、低温漂的运放。实验表明，该电路配台非涅尔透镜使用，遥感人体的距离可达20m。通过改变电路的增益，该电路可方便地用于自动门、红外报警器等自动化电路中。 7 本电路中主要采用的是型号为BISS0001的集成电路。BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感报警器。广泛用于安防、自控等领域能。 BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 下图中，IC1内部的运算放大器OP1将热释电红外传感器Y1的输出信号作第一级放大，然后由电解电容器C5耦合给IC1内部的运算放大 器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经R14驱动报警音乐片IC2工作，VT2和VT3构成复合三极管用来推动压电蜂鸣片发出声音。 当电源开关K1在“OFF”位置时，电源经R2使VT1饱和导通，则IC1的9脚保持为低电平，从而封锁热释电红外传感器来的触发信号Vs，电路不工作。当电源开关K1在“ON”位置时，热释传感器经R1得电处于工作状态，VT1处于截止状态使IC1的9脚保持为高电平，IC1处于工作状态。C1、C13是电源滤波电容，LED1和R17构成电源指示电路。 JC808型热释红外电子狗的原理电路图见图一所示。 8 二、详细制作过程 拿到套件后，首先认真阅读说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，把所有的元气件放到一个容器 中，电阻器、电容器等器件很小，防止丢失，要认真识别参数。用手拿电路板时请拿边，不要拿面，防止因手的灰尘使电路板氧化。电路板上标明了器件的参数，将对应的器件按要求插装即可，防止插错。 JC808型热释红外报警器的印刷电路图见图所示。 9 JC808型热释红外报警器的印刷电路图(元器件在电路板的字符面插装) 根据电阻器脚间距离的不同，其插装方式有立式或卧式之分;瓷介电容器和电解电容器采用立式插装，插装电容器时要求立式插装并紧贴电路板，跳线J1处用焊接电阻后剪下的金属导线代替。 报警音乐片IC2焊接在电路板槽口相应处，先将振荡电阻R15焊接 在报警音乐片上，然后将报警音乐片与覆铜焊接处都上锡，然后用少量锡将报警音乐片下方的四个方焊盘分别与电路板覆铜的对应处相连接。 二极管、三极管、集成电路、热释传感器焊接时注意极性。热释传感器Y1上有一突出部位与电路板上突出标示相对应即可。三脚电感中的长脚插在电路板上L1出有圈圈的那个孔中，其它两个脚顺着插 10 在另外两个孔中即可。 用2根红色导线焊接在蜂鸣片上(焊接注意温度把握)，构成了两个脚，然后焊接在电路板的BL处。 三个连体簧和正极片、负极簧片，构成三节电池的串联，用红色导线焊接电源正负极线。 所有元气件在覆铜面完成焊接后，要认真检查，防止错焊、虚焊，保证正确插装和焊接。 用剪刀将“菲涅尔透镜”(白色塑料片)四周白色无纹路的框边剪掉，放置在面壳中呈圆弧型，同时用固定塑料框加以固定，用电烙铁将四个突出塑料点烫溶完成固定。 将圆型共鸣腔置入面壳中，用电烙铁将三个突出塑料点烫溶完成固定。将压电蜂鸣片放在圆槽中，用电烙铁将周边突出塑料点烫溶完成固定，保证固定紧，这样发声的音量才洪亮。 四、调试与组装过程 组装完成并认真检查无误后，将电路板装入壳中并用三颗螺钉固定，同时把前、后壳扣在一起，然后装入4节7号电池测试效果。放在桌上并拨动开关K1打到“ON”一边，即可产生“报警声”，延时一段时间后自动停止，然后可以进行热释红外人体报警实验，当人体靠近时即可产生报警声。如果没有报警声，则要认真检查电路是否有焊接错误，如果有错误加以修改。 完成整机效果后，将前、后盖紧扣在一起，并在后盖上插装好 11 万向轮，万向轮座可以按您的要求自行安装。注意:探头应避免直对室外，以免闲人走动引起误报;探头应远离冷热源，例如空调出风口、暖气等;安装使用时应避免阳光、汽车灯光直射探头;安装在墙角或者墙面上，建议安装高度在离地面1.5,3米位置，可以防止小动物误报。 五、热释红外传感器的应用前景 由于热释红外线传感器的性能稳定，并能十分容易的改变其中心渡长，所以可以广泛地用于各种“开关型”控制电路中。但是如果用于“定量”的测量电路中，则应考虑精度问题。例如温度测量电路，则不能单纯性地采用菲涅尔透镜，还需要一套聚焦和峰值采样系统，另外还需将采样值“量化”。由于这种形式的测温系统具有灵敏度高，抗干扰 性好，不但有可能取代现有的热电堆式高温计和光学高温计，而且测量下限可以拓宽到常温，在红外测温、遥测、遥感方面，这种测温系统具有其它类型的测温系统不可与之比拟的优点，极具发展前景。 12