应物 091热释电红外报警电路设计.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2013年3月1日 概述 目前，随着科技的不断进步，电子技术的快速发展，人们的生活水平得到了很大的改善，电话、手机、空调等高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。但是，除了环境因素外，科学技术的发展也给人们的生活、财产带来不安定因素，利用社会进步创造出来的技术产品达到个人犯罪目的的事情时有发生。这就为监控设备在居家安全、政府文件必威体育官网网址等领域的研究提供了必要的前提，当然，纯粹用于自然环境所带来的一些必要的监控处理方面的设计也是很广泛的。, 红外技术曾显示出巨大的威力, 它已成为现代军事装备的重要组成部分。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等, 在现代战争和未来战争中都是必不可少的战术和战略手段。另一方面, 由于红外技术的独特功能, 近年来, 军用红外技术已逐步实现了向民用部门的转化。红外成像、红外测温、红外测湿、红外检测、红外报警、红外侦查、红外夜视、等已是各行各业争相选用的先进技术,红外技术在民用部门中发挥着日益重要的作用。随着社会的进步，人们对家居生活安全性的要求也越来越高，各种防盗探测器应运而生。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。 1.1 设计背景 随着时代的不断进步，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。这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点： (1)不需要用红外线或电磁波等发射源； (2)灵敏度高、控制范围大； (3)隐蔽性好，可流动安装。 1.2 设计意义 掌握红外探测防盗器的原理及设计制作与仿真调试，熟悉实用电路设计的一般过程。训练及提高学生综合运用所学知识进行电路设计的原理仿真能力。加强对一些无人场所的防盗报警，以及对一些危险地带生命迹象的探测。 第2章 热释电红外报警器工作原理 2.1 方案设计 方案一：利用模拟电子电路构成被动红外线感应报警器。系统主要有红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、开机延时、音响报警延时和12V电源电路组成。 被动红外线感应报警器的红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。主动红外入侵报警器由发射机和接收机组成，发射机是由、发光源和光学系统组成接收机是由光学系统、光电、放大器、信号处理器等部分组成。主动红外报警器当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远 图2.1 人体红外线感应报警器组成框图 第3章 热释电红外报警器电路设计 3.1 热释电红外报警器各单元模块设计 3.1.1 信号放大电路 由于热释电红外传感器的输出信号十分微弱，因此设计性能优异的前置放大 电路就显的尤为重要。本系统设计的前置放大电路如图所示。 图3.1 前置放大电路 电路的核心为两片运算放大器，采用级联方式提高放大倍数。考虑到火焰的闪烁信号频率为低频信号，传感器的输出信号也以该频率变化，因此将放大器接成低通形式，截止频率为45 Hz，两级电压放大倍数分别为Au1=120，Au2=4，总的放大倍数为Au：Au1xAu2=480= 54db。 3.1.2 电压比较电路 LM324 另外两个运放组成电压比较检测窗口，由R3,R5 和R7,R8 将高、低通放大器的(3)脚和(5)脚均 设置为 1／2 Vcc，即 3 V。当红外传感器检测到人体的活动 ，其产生的微弱电压信号经过放大，传送到 LM324 的10,13 脚时，用示波器可以检测到峰值约为 5 V 的正弦波，那么无论是信号的正半周还是负半周，两个比较器中必有一个输出为低电平 ，使 IC2 的(2)脚由高电平跳成低电平以便控制延时电路工作。 静态时，LM324 的(8)、(14) 均为低电