热释电传感器报警电路设计

-模拟电子技术课程设计报告题目名称：热释电传感器报警电路姓名：刘胜利学号：150712163班级：15电本六班指导教师：王爱乐成绩：山西工程技术学院信息工程与自动化系-模拟电子技术基础课程设计任务书学生姓名刘胜利专业电气工程及其自动化指导教师姓名王爱乐类别学号150712163班级15电气本职称副教授山西工程技术学院一、设计题目热释电传感器报警电路二、设计任务：1.有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。2.白天不起作用，晚上自动工作。三、设计报告：1、格式要求⑴页面：A4，上下左右页边距2.0厘米。⑵题目：小二黑体加粗；大标题：三号黑体加粗；小标题：小四黑体加粗；正文：五号宋体。⑶页码：底部居中。2、报告内容：1.封面2.内容提要3.正文1)原理概述；2)电路设计；3）元器件及参数选择；4）仿真结果分析;5）电路仿真软件介绍。6）参考文献四、进度安排-第十五、十六周152017.5.29~6.1日下达课程设计任务书：明确课程设计的具体要求和应完成的设计任务，学生对课程设计所需各个步骤有个总体把握。搜集、整理和研究资料：针对题目本身涉及内容，通过书籍、文献、网络等手段查阅相关资料。在学习借鉴类似课题研究成果同时，提出自己的设计思路和方法。2017.6.2拟定设计方案：进行方案的论证及选择。162017.6.5~6.6日电路原理图绘制、计算并初步确定电路参数。2017.6.7~6.8日用电路仿真软件对所设计电路仿真测试。2017.6.9日课程设计报告的撰写。并进行设计的答辩，给出课程设计成绩签字栏设计工作起止日期：2017年5月29日至2017年6月9日教师审核指导教师（签字）日期年月日-1摘要报警器作为防盗的一种手段一直广受人们的欢迎。本次设计的报警电路为红外传感报警电路，达到在夜晚自动工作且有人靠近时自动报警，无人靠近时不报警的功能。根据实际操作所遇到的问题，也做了相应的修改。本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。热敏电阻感受到的温度越高其电阻越小，光敏电阻感受到了光亮越少电阻越大。在设计的电路中通过分压使热敏电阻阻值小到一定程度，光敏电阻阻值大到一定程度时，都往CD4011与非门芯片输入高电平，此时CD4011芯片输出低电平触发555定时器，使输出一个高电平，点亮LED灯。经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。关键词：报警器红外信号处理-2目录前言.........................................................3第一章设计要求与内容.........................................41.1热释电传感器报警器设计要求：.....................................41.2系统设计方案选择.................................................41.2.1方案一.....................................................41.2.2方案二.....................................................51.2.3方案三.....................................................6第二章系统组成及工作原理.....................................72.1系统组成.........................................................72.1.1光敏电阻与热敏电阻........................................72.1.2与非门电路................................................72.1.3LED报警电路..............................................82.2工作原理........................................................8第三章元件选择与参数计算.....................................93.1相关原理及计算...................................................93.1.1光敏电阻...................................................93.1.2热敏电阻..................................................103.1.3CD4011与非门芯片......................................12第四章实验、调试与分析.....................................144.1焊万用板........................................................144.2系统调试........................................................144.2.1仿真调试..................................................144.2.2焊接问题..................................................144.2.3电路调试..................................................15第五章结论..................................................17参考文献.....................................................18附录一.......................................................19附录二.......................................................20附录三.......................................................213前言防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于迅速采取应急措施。本次设计一种利用接收人体红外辐射进行工作的报警电路，能够在夜晚自动工作。它具有结构小巧、工作可靠、性能稳定且价格底廉等优势，应用前景广阔。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。其特点有：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。4第一章设计要求与内容1.1热释电传感器报警器设计要求：1、有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。2、白天不起作用，晚上自动工作。1.2系统设计方案选择1.2.1方案一图1.1方案一电路图检测电路由检测、放大、比较电路、驱动电路等组成。最终将信号转化为发光二极管亮的光信号或蜂鸣器响的声信号。5虽然仿真没有问题，但是在实际操作中，电路的灵敏度非常低，常常不能够感知到人的靠近，所以也失去了作为报警电路的功能，所以在咨询老师后，将电路图做了改进。1.2.2方案二本方案是经过搜寻资料之后得到的二电路，热释电传感器信号经过2个运放滤波放大之后，通过与非门控制输出低电平（仿真时用电位器代替了光敏电阻），触发555芯片输出高电平使蜂鸣器报警。本电路基本满足了所需的要求，但是本次实验是用热敏电阻代替热释电传感器，信号量已不需再放大；蜂鸣器也未加载驱动，这些都需要改进。图1.2方案二电路图61.2.3方案三图1.3方案三电路图通过咨询老师，用热敏电阻取代热释电传感器，以达到设计目的。热敏电阻感受到的温度越高其电阻越小，光敏电阻感受到了光亮越少电阻越大（由于仿真限制，图中以电阻相近的电位器代替）。在设计的电路中通过分压使热敏电阻阻值小到一定程度，光敏电阻阻值大到一定程度时，都往CD4011与非门芯片输入高电平，此时CD4011芯片输出低电平触发555定时器，使输出一个高电平，点亮LED灯。经老师改进将555单稳态电路去掉，直接接电阻与LED灯，不仅能达到效果，更节约了成本。通过讨论，我们决定使用方案三。7第二章系统组成及工作原理2.1系统组成本电路由三个部分组成：光敏电阻与热敏电阻、与非门以及LED报警电路。2.1.1光敏电阻与热敏电阻图2.1光敏热敏电阻电路光敏电阻的的阻值范围比较大，探测到有光源的时候电阻值只有几百欧，探测不到光源时阻值可达到45到65千欧。热敏电阻在常温状态下阻值约为18千欧，温度越高阻值越小。2.1.2与非门电路图2.2与非门电路与非门的作用是当它的两个输入管脚同时输入高电平时，与非门芯片输出一个低电平。82.1.3LED报警电路LDE灯前接一限流电阻，最后点亮LED灯，达到报警效果。2.2工作原理在现实操作中我们采用了CD4011与非门，与非门的输入假定分别为A.B脚，A脚接入的是热敏电阻与其相对应串联的电阻间的电压（VCC-热敏电阻-A脚输出电压-分压电阻-接地），在正常温度即室温条件下（25C。），热敏电阻的阻值为16.7千欧左右，当温度升到足够高时，热敏电阻阻值可以降到几十欧甚至更小，通过热敏电阻阻值的改变，控制着A脚的输入电压。通过串联一个20千欧的电阻，当热敏电阻阻值变小时分压也变小，从电路图可知可以从中间输出一个高电平到A脚；光敏电阻原理也相同，只是串联的位置相反（VCC-分压电阻-B脚输出电压-光敏电阻-接地）。B脚输入的是光敏电阻两端的电压，白天光敏电子阻值小，输入电压小，但是到了晚上，光敏电阻阻值可以变到45---65千欧。通过串联一个2千欧的电阻，当光敏电阻感受不到光源时电阻变大，以实现此时输入电压达到高电平的要求。只有当温度上升（热敏电阻阻值减小）同时又是黑夜（光敏电阻阻值增大）的时候，与非门的两个输入端同时输入了高电平，也就只有这个时候，与非门才会输出一个低电平。最后通过限流电阻，点亮LED灯，达到报警效果。9第三章元件选择与参数计算3.1相关原理及计算3.1.1光敏电阻图3.1光敏电阻结构——通常由光敏层、玻璃基片（或树枝防潮膜）和电极等组成的。特性——光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。作用与应用——广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的亮度自动调节,照相机的自动曝光控制等）及各种测量仪器中。光敏电阻主要参数有：1.亮电阻(kΩ）：指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。2.暗电阻(MΩ)：指光敏电阻器在无光照射（黑暗环境）时的电阻值。3.最高工作电压(V)：指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压4.亮电流：指光敏电阻器在规定的外加电压下受到光照射时所通过的电流。105.暗电流(mA)：指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。6.时间常数（s）：指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电流的63％时所需的时间。在实践电路图中，光敏电阻电路输出的电压为：VVcc*R/RR5*20/(20R)光光光分压（）3.1.2热敏电阻图3.2热敏电阻NTC热敏电阻是指具