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封面格式：毕业设计（论文）设计（论文）题目：姓名郝景航学院（系）成人教育学院专业机电一体化年级指导教师2016年3月26日摘要通过介绍热释红外传感器的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。这种电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中，从而实现了防盗报警功能，达到了安全防护之目的。该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。关键词：热释红外报警器；单元电路及其功能；产品介绍及安装方法；应用领域；1概述1.1红外线报警器的发张前景…………………………………………………41.2红外线报警器的基本组成…………………………………………………41.3热释红外报警器的原理……………………………………………………61.3.1元件的选择……………………………………………………………61.3.2双元件的特点…………………………………………………………72电源的单元电路2.1变压电路………………………………………………………………82.2整流电路………………………………………………………………82.3滤波电路………………………………………………………………92.4稳压电路………………………………………………………………103红外报警器的功能介绍及安装方法3.1产品功能……………………………………………………………………123.2安装方法……………………………………………………………………134红外报警器的应用领域4.1红外报警器的发展状况……………………………………………………144.2红外报警器的使用场合……………………………………………………14结论………………………………………………………………………………16参考文献…………………………………………………………………………17致谢………………………………………………………………………………附录………………………………………………………………………………第一章概述1.1红外线报警器的发张前景随着经济飞速发展，贫富悬殊逐渐拉大，各地盗贼频频入室行窃日益猖獗，已成为社会的一大公害！而今人们的经济条件不断改善，生活标准不断提高，安全防范意识逐步增强，防盗报警产品越来越受到人们的高度关注和重视。红外线防盗报警器的技术追求和发展趋势可以概括为以下几个方面：（1）随着我国社会和经济的发展，百姓的收入水平不断提高，私有财产的迅速积聚，从而使得安全与健康成为富裕起来的人们最为关注的两大热点，家庭安全保障首当其冲,此为防盗产品风火而起的第一机会点；（2）全国城市房地产业的持续火爆，20%以上的增长速度，每年800亿的开发总量，为智能安防产品进入普通百姓的新居提供了巨大空间,此为准确的市场评估量所带来的最大商机点；（3）各地政府对安全问题（盗抢、火灾、突发事件等）的高度重视，以及为创建文明城市、花园城市、改善城市形象吸引投资等政府行为需要，出台拆除金属防盗网的政策，为智能隐形防盗网打入市场提供了千载难逢的契机,此为时下政策附与的商机;（4）对美的追求，对高品位、舒适、爽目居住环境的向往，科技安防成为时尚和潮流；（5）智能安防市场目前还停留在行业用户，个人及家庭的消费尚未全面启动，基本是一片空白市场，潜力不可估量；1.2红外线报警器的基本组成红外线报警器是由报警主机和红外探测器组成的报警系统。红外探测器是一种微弱信号的检测设备，安装时应注意细节，如灵敏度以及高度等。红外报警主机由红外报警系统构成，红外报警系统又由四部分组成：电源电路、红外线发射、单片机系统、声光报警器。（１）电源电路该电路包括：保险管、变压器、桥式整流器、电解电容、三端稳压器他们的功能是：保险管：当电源短路等意外情况发生时电源可自动熔断保险管;具备过流,过压保护。防止整个电路或某些芯片被烧毁。变压器：本设计采用的是12V/5W变压器，以便将220V交流市电降压到12V。桥式整流器：利用二极管的单向导电性，将交流转换为直流。电解电容：滤除电源电流中的杂波。三端稳压器：将变压器提供的12V电压变为5V电压，并稳定输出。（２）红外线发射红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。红外线接收二极管工作原理同发射管相似，但也有不同点。红外接收管当接收到红外光时导通，+5V电源通过红外接收管加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平。发射管和接收管分别安装在门和窗的适当位置，当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，经反相器CC4069的驱动作用，P3.0-P3.3位高电平。（３）单片机系统５１单片机最下系统组要有振荡器和复位端组成。（４）声光报警器声光报警器的主要元器件是由感应器、二极管、蜂鸣器及电源等构成整个报警器。而整个声光报警器中二极管起着尤为重要的作用。发光二极管简称为LED，由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。1.3热释红外报警器的工作原理热释电红外传感器的主要材料，是钽酸锂(LiTao3)、硫酸三甘酞(LATGS)和钛锆酸铅(PZT)，其内部结构与外型，如图1-1所示。它是在钛酸钡一类压电晶体上，上下表面设有电极，并在表面加有黑色膜。当有红外线间歇地照射时，其表面温度上升，使晶体内部的原子排列产生变化，即引起自发极化电荷。称此现象为热释电效应，为热电效应之一种。１――１热释电效应产生的表面电荷是暂时的，只要它出现，便很快被空气中的各离子所中和。为此，用热释电效应制作红外传感器时，多是在它的元件前面加有机械式的周期遮光装置，以便使自发极化电荷周期性地出现，只有检测移动物体时不用。由于热释传感器的输出阻抗很大，输出电压信号又极微弱，故在传感器内部附加一只场效应管与一个薄膜电阻Rg，使其阻抗进行变换。Rs为负载电阻，有的热释传感器无Rs，需外接。为实现不同的检测目的，在进入红外线的窗口上设有滤光镜，将不需要的光谱滤掉。1.3.1热释红外报警器的元件选择A1、A2、A3：可选用相应的运放集成电路，如LM324等。IC1：三端稳压集成电路，如78L00等。IC2、IC3：为任意555型时基集成电路。PIR：为双元件热释电红外感应器，波长在8~10um，采用焦路15~20mm的菲涅耳透镜，如LS-064或P2288型等。若其内无Ps，应外接。K：12V直流继电器，其触点可控制报警灯光闪烁，选JRX-13FR1、R12：1kΩ；R2：47kΩ；R3、R5、R8、R9：100kΩ；R4、R7、R13：10kΩ；R6：270kΩ；R10：1．5MΩ；R11：15kΩ；R12：4．7kΩ；R14：8．2kΩ；R15：2kΩ；R16：3．3kΩ；R17：2．2MΩ；R18、R20：20kΩ；R19：1MΩ；R21：200kΩ；RP：4．7kΩ。C1、C6、C13、C14：100uF；C2、C3、C5、C9、C12：10uF；C4、C8：0．47uF；C7：680p；C10、C1l：0．1/W。V1、。V2：NPN型三极管，9013型。D1、D2、D3、D4：1N4004型二极管。1.3.2双元件的特点双元件的特点一是当人射的能量顺序地射到两个元件时，由于两只元件为串联，其输出比一只元件高一倍；另是由于两只元件为逆向相连接，对于相同且同时输入的能量将相互抵消，如太阳光中的红外线干扰和环境温度变化所引起的误差等。防止外人人侵的热释电红外传感器应用电路，如当有人进入欲保护的视野范围内时，传感器即产生一交流感应电压，其频率与人体移动速度有关，通常在5～6Hz左右。它可控制10～12m的移动人体，其视野约70度。第二章电源的单元电路2.1变压电路变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。交流电的方向和大小随时间变化的,变压器初级通上交流电时,变压器的铁芯中产生了交变的磁场,在次级就感应出频率相同的交流电压.变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电的方向和大小是不变的,通过变压器不会产生交变磁场。2.2整流电路单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图所示，二极管D1～D4所组成的单向桥式整流电路。在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。２――１桥式整流器当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。2.3滤波电路滤波电路是利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。输入经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。现以单相桥式整流电容滤波电路为例简单介绍电容滤波的工作原理。电容滤波电路如图所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。滤波原理若v2处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦波。当v2到达t=/2时，开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过t=/2时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过t=/2时二极管仍然导通。在超过t=/2后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以在t2到t3时刻，二极管导电，Ｃ充电，Vi=Vo按正弦规律变化；t1到t2时刻二极管关断，Vi=Vo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。电容滤波过程见图。需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小；反之，RLC减少时，导通角增加。显然。当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图滤波曲线中的2。反之，当ＲL很大，即IL很小时，尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。有Ｃ无ＲL即空载，此时设空载时电容两端的初始电压Ｖc为零。接入交流电源后，当v2处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。当v2处于负半周，二极管2D、4D导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。２――３2--22.4稳压电路２――４电路如图所示，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。下面对各部分电路作简单介绍。（1）启动电路在集成稳压器中，常常采用许多恒流源，当输入电压V1接通后，这些恒流源难以自行导通，以致输出电压较难建立。因此，必须用启动电路给恒流源的BJTT4、T5提供基极电流。启动电路由T1、T2、DZ1组成。当输入电压V1高于稳压管DZ1的稳定电压时，有电流通过T1、T2，使T3基极电位上升而导通，同时恒流源T4、T