基于温度传感器的仓库通风报警系统的设计.doc

基于温度传感器的仓库通风与报警系统设计 （渭南师范学院 物理与电气工程学院 2008级电气工程及其自动化1班） 摘 要：用DS18B20温度传感器对环境温度进行测量，经AT89S52单片机进行数据采集后由液晶显示，并通过单片机设置温度阈值控制相应电路，实现电机启动和停止，达到通风的目的同时，RE200B传感器感应活动物体，通过AT89S52控制报警电路，达到报警目的。 关键词：DS18B20；AT89S52；RE200B；执行电路；电机 1绪论 温度是生产过程和科学实验中一个重要的物理量，它反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。在工、农业生产和日常生活中，各个环节都与温度紧密相联，温度的准确监测及控制占据着极其重要地位。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行等。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，温度的测量和控制是非常重要的。随着社会科技的进步，监测仪器已应用于各个领域，智能化温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义[1]。 由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和必威体育官网网址性，因而在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，随着半导体技术和新型材料的发展，热释电红外探测器的防误报能力、控制范围与可靠性都有了很大程度的提高，可以满足多数环境下的使用要求，因此，在防盗、报警、安全、自动控制等方面，热释电红外传感器比其他类型的传感器应用更为广泛[2]。 系统的自动通风及报警系统,可以实时检测仓库的温度,并根据所测的数据控制排风扇、空调器等设备的运行,确保仓库通风良好,并有合适的温度环境，以及测试是否有活动物体通过门口，达到报警防盗功能。 2红外报警电路的实现 2.1红外的基础理论 红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间，根据普朗克辐射定理，凡是绝对温度大于0℃的物体都能辐射电磁能，物体的辐射强度与温度表面的辐射能力有关，辐射的光谱分布也与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4-0.75波段称为可见光波段，而把波长从0.75-1000的电磁波称为红外波段，红外波段的短波段与可见光红光相邻，长波段与微波相接。可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳，高温燃烧气体，灼热金属等，而任何低温，室温或加热后的物体都有红外辐射。红外监测不需要与被测物体接触，并可远距离测量，它特别适合于高速运动物体，旋转体，人体，动物体的测量。红外监测不像热电偶，温度计那样，需要与被测量体接触以达到热平衡，只要接触到目标的红外辐射即可测量，其响应时间在毫秒甚至微妙数量级。 2.2红外传感器工作原理 热释电红外线传感器由探测元、滤光片和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，如图1所示: 图1热释电红外线传感器 对不同的传感器来说，探测元的制造材料有所不同。如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。将这些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小电容能自身产生极化，在电容两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。 光学滤镜的主要作用是只允许波长在10左右的红外线（人体发出的红外线波长）通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。 红外感应源通常由两个串联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号[5]。 热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷的现象。热释电红外传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷，即在两电极之间产生一微弱的电压。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，=0，传感器无输出。 在自然界，任何高于绝对温度（-273℃）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低有关。 人体或者体积较大的动物都有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出波长10左右的红外线，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10左右