《红外感应开关的设计》专业课程设计

塔里木大学12017届课程设计《红外感应开关的设计》课程设计说明书学生姓名学号所属学院信息工程学院专业计算机科学与技术班级指导教师教师职称塔里木大学教务处制塔里木大学2目录摘要................................................................................................................................31.绪论......................................................................................................................42.红外感应开关电路原理....................................................................................52.1红外感应开关电路图.....................................................................................52.2元件图表..........................................................................................................62.3注意事项：.......................................................................................................63.1红外光波谱.......................................................................................................73.2红外收发系统..................................................................................................74.红外控制和传统开关控制的比较......................................................................84.1传统开关的缺陷...............................................................................................84.2红外线感应开关的优势...................................................................................84.3方案设计...........................................................................................................85.设计调试..............................................................................................................95.1调试前不加电源的检查..................................................................................95.2静态检测与调试..............................................................................................95.3动态检测与调试..............................................................................................96.CD4093单片机.................................................................................................107.PCB板实体图..................................................................................................118.总结....................................................................................................................129.致谢....................................................................................................................1310.参考文献.................................................................................................................14塔里木大学3摘要本文介绍了红外线感应开关的原理，采用红外探头将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，制成红外感应开关。本开关能探测来自环境中物体的红外辐射，探测环境中存在感应到的物体，开关会自动开启。该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关，起到自动化的作用，既新颖方便，又节约用电，在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。科技使人们的生活更美好。进入21世纪以来，科学技术不断地飞速发展，电子类技术更是不断地改变着人们的生活。从常见的手机到翱翔在太空的宇宙卫星，各种电子类产品是现代人们必不可少的工具，渗透在人们的日常生活中。本设计结构简单，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，价格低廉，隐蔽性好，应用范围广，所以可以通过扩展而达到实际的应用。本课程设计主要通过红外线感应开关的制作，深入浅出地学习其设计，工作原理以及其工作环境、效率等，为日后进一步学习和以后工作学习奠定基础。关键词：红外线感应开关自动化塔里木大学41.绪论红外传感器是一种能检测物体发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用电磁效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对感应电效应的研究和对感应效应晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。以替代传统光源的节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较快的响应速度、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前我国今后照明系统发展的方向。基于目前国内国际形势，尤其是能源紧缺，智能照明必是以后照明系统的发展方向。智能照明将会使人们利用起来更加便利，改善家庭环境，不仅为建筑照明提供多种的艺术效果，而且使灯具控制和维护变得更为简单，而且具有可靠性高、安装布线容易。智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来，智能照明在国内一直被忽视，大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式，部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明。相比之下，智能照明系统体现出强大的优越性，它在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明系统在智能建筑中的应用效果如下：a.改善工作环境，提高工作效率。b.可观的节能效果。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对大多数灯具进行智能调光。当室外光较强时，室内照度自动调暗，室外光较弱时，室内照度则自动调亮，使室内的照度始终保持在恒定值附近，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。除此之外，智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式，通过智能化管理实现节能。c.提高管理水平，减少维护费用。智能照明控制系统将普通照明人为的开与关转换成了智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且将大大减少大楼的运行维护费用，并带来较大的投资回报。塔里木大学52.红外感应开关电路原理功能特点：基于红外线感应技术的自动控制产品，当有物体进入开关感应范围时，专用传感器探测到人物体红外光谱的变化，开关自动接通负载。物体不离开且在活动，开关持续导通；物体离开后，开关延时自动关闭负载，亲切方便，安全节能。具有探测功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。安装调试，因开关左右两侧比上下两侧的感应范围大，所以安装开关时，应使其正轴线与物体的运动方向尽量相垂直，这样可以达到最佳感应效果。安装好开关后加电，当红外感应开关探测到环境中物体运动，开关就会自动开启。红外感应开关由红外发射电路和红外接收、控制电路组成。2.1红外感应开关电路图工作电压：12V塔里木大学62.2元件图表元件名称数量元件名称数量PCB板19013三极管1CD4093直插1100欧1W电阻114脚IC插槽133欧1W电阻1KF301-2P接线座2105蓝白电位器112V继电器11K电阻31N4007二极管210K电阻31N4148二极管322K电阻13MM发光二极管红色182K电阻2940红外发射光（白色）1220K电阻2940红外接收管（黑色）15.1M电阻19012三极管410M电阻147UF25V电解电容1104独石电容3100UF25V电解电容12.3注意事项：对照原理图，印刷电路板及元件，整理元件清单分清各元件，不要急于动手。1.电阻不分正、负极，但是注意电阻值；电容和发光二极管有极性，长正、短负，不要弄错。2.一个焊点的焊接时间尽量控制在2秒内，力求做到不虚焊，短路，焊点圆润光滑。3.认真分析电路，注意元器件的接放位置，认真构思电路，布好线路。4.在进行元器件焊接时，要注意安全，防止烫伤。5.调试时人体尽量远离感应区域，有时虽然人体不在模块的正前方，但是人体离模块太近时模块也能感应到，还有调试时人体不要触摸电路部分也会影响模块工作.塔里木大学73.1红外光波谱通常，将电磁波波谱中间间隔为0.76到1000μm的波段曾称为红外光谱区。一般把红外光谱分为即近红外、中红外、中远红外和远红外区四个区域。采用近红外光作为红外遥控的光源，其原因主要如下：一般的接收用的光电二极管、光敏三极管大都采用硅半导体材料制作而成，这类管子对波长为780到1550nm的红外光的探测灵敏度最高。红外光发射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs等半导体材料制作的红外发光二极管，发射波长在880到1700nm范围内，这与硅光电接收器件的相应波长相匹配，使探测灵敏度高，提高了工作效率。3.2红外收发系统a.驱动方式红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外光，投入到实践当中。驱动方式除直流电流驱动方式外，发光二极管还有交流电流驱动方式和脉动电流驱动方式等。在红外遥控系统中，通常采用脉动电流驱动方式，即脉冲式红外光发射方式，而不采用恒定直流驱动方式，即平均发射方式，b.红外接收系统的组成红外光遥控接收系统主要由红外发射电路和红外接收电路组成。在红外发射电路中，脉冲信号由波形发生器产生，经驱动级放大后驱动红外发光二极管，使红外发光二极管发