热释电传感报警器_-模电课设报告
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热释电传感器课程设计总结报告总结报告xx年3月4号,我们十人在共同的目标——热释电传感器设计下,组成了一个团队,并在以后的四十天里,为我们共同的目标一起努力。
第一部分各周进度报告第三周,我们开了第一次讨论会,大家在认真研读老师给的设计要求的基础上共同讨论了我们设计的主要的功能,及它们的可实现、实用性。
经讨论确定了大致的方向,决定在充分查询资料后于11日最终确定设计功能,及组员的分工。
经过几天的资料查询,大家对HN911系列模块有了深一步的了解,我们知道他具有从信号接收至控制输出的全部功能。
将它的输出端上接单稳态电路(555)可以驱动继电器,然后可以实现对门的控制。
然后利用经延时电路处理的高平信号我们可以驱动我们其他模块的运作。
然后,我们确定了基于热释电红外传感器设计的附加功能模块:感应式照明模块有人经过时照明灯打开(由LED代替)。
计数功能用于统计人流量,每有一个人经过就计一次数,并有数码管显示人数。
欢迎/报警语音模块在密码开关控制下,我们的设计可以实现欢迎和报警两种模式。
在关门期间,密码开关打开为报警功能,要是有人在门前移动,仪器发出报警声音并两指示灯。
在开门期间,密码开关关闭为欢迎功能,有人来时,发出欢迎声音。
在功能模块的确定过程中,大家积极开动自己的思维,不断提出意见,给出自己的想法,逐步完善了我们提出的功能模块的设计及实现蓝本。
另外我们还对各模块的实际应用价值及使用环境做了讨论。
确定主要功能后,我们进行了分工。
HN911设计延时及计数模块由张伟、周大进、王小峰负责,密码开关功能由:卜兴华、刘鹏负责,语音模块由:张伦均、左雄、黄奎林负责,光路模块由:周庆伟,张水兵负责。
第四周,在跟老师进行交流后了解到HN911模块由于集成度太高并不符合设计要。
这周我们完成了元件的初步采购,针对实际买到的元件我们经过讨论对设计原理图进行了调整,并进行了各个模块的调试。
最主要的调整在对热释电传感器基础模块的改动,我们采用了自己搭建探测模块的方法,这在一定程度上增加了我们调试的难度,但更锻炼了我们的动手能力。
热释电传感器课程设计总结报告(1)
热释电传感器课程设计总结报告
一、课程目标
本课程旨在使学生了解热释电传感器的基本原理、特性、应用和设计方法,培养学生分析和解决实际问题的能力,提高学生的自主学习和实践能力。
二、教学内容
本课程主要包括以下内容:
1. 热释电效应的基本原理和实验验证。
2. 热释电传感器的结构和工作原理。
3. 热释电传感器的特性和参数。
4. 热释电传感器的应用及其优缺点。
5. 热释电传感器的设计方法和实验方案。
6. 热释电传感器的参数测试和分析。
三、教学方法
本课程采用理论讲授、实验演示、课堂讨论、实验报告等教学方法相结合,旨在帮助学生理论与实践相结合,掌握热释电传感器的基本知识和设计方法。
四、教学效果
通过本课程的学习,学生深入了解了热释电传感器的原理、特性和应用,掌握了热释电传感器的设计方法和实验方案,具备了一定的独立分析和解决实际问题的能力。
在实验室实践中,他们积极思考,认真实践,成功设计并测试出热释电传感器,获得了较好的实验结果。
最终,学生通过实验报告的撰写,深化了热释电传感器的理解,同时提
高了他们的分析、表达和写作能力。
五、改进意见
在教学过程中,应更多地引导学生参与实验设计和实践操作,使学生掌握更多的实际技能。
同时,在考核方面,可以增加对学生现场操作和技能演示的要求,以更好地评估其实际操作和技能水平。
模电课程设计温度报警器课程设计报告书温度报警器的设计学院电子与信息学院专业班级学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分起始日期目录一、选题背景 (1)二、方案论证(设计理念) (1)1、设计题目要求 (1)2、总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 设计方案 (1)2.3 方案论证与比较 (2)三、单元电路设计3.1 窗口比较器电路 (3)3.2 555多谐振荡器电路 (3)3.2 三极管基本开关电路 (4)四、整机电路4.1 整机电路图 (5)4.2 元件清单 (7)五、性能指标的测量与分析 (7)5.1电路测试 (7)5.1.1 测试使用的仪器 (7)5.1.2指标测试步骤、测量数据与分析 (7)5.1.3 故障分析及处理 (8)六、课程设计总结 (9)七、参考文献 (10)温度报警器的设计一、选题背景设计制作一个测温电路,能够根据环境温度的变化产生相应的反应。
若外界温度t1,测温装置感所应的温度t(t>t1),加热到t2:若t1<t<t2,电路以指示灯闪亮,但扬声器不报警;< bdsfid="104" p=""></t<t2,电路以指示灯闪亮,但扬声器不报警;<>若tt2,电路指示灯熄灭,同时扬声器报警,警报声频率为1kHz。
二、方案论证(设计理念)1 设计题目要求本课题要求设计制作一个测温器,检测并显示环境温度的变化。
要实现的功能:假设常温为t1、经加热后的温度为t2,当测温装置感所应的温度t:t1<t<t2,电路以指示灯闪亮,闪烁频率为0.5hz,但扬声器不报警;tt2,电路指示灯熄灭,同时扬声器报警,警报声频率为1kHz。
</t<t2,电路以指示灯闪亮,闪烁频率为0.5hz,但扬声器不报警;t应解决的主要问题:为完成上述课题所要求的功能,重点在于:如何将不同区间的温度转化成我们所需要的电压或电流信息,进而通过这些信息实现不同温度区间的功能的实现;对扬声器和电路指示灯不同频率的控制。
江苏大学
模拟电子课程设计
题目名称:温度报警器
姓名:韩笑
学号: 3100503002
班级:电信1001班
2013 年 1 月 9 日
电气学院
温度报警器
一、任务和要求
1.基本要求:
(1)设计一款温度报警器,可利用热敏电阻(用可调电阻代)检测温度,并与一定的门限比较,当温度超过上限、低于下限时分别输出报警信号。
(2)上下限报警须引入一定回差;
2.提高要求:
(1).设计温度检测电路,利用软件提供的数字电压表实现温度显示,电阻与温度的对应关系为100ohm-0度,125ohm-100度。
(2).利用一电容将一定量的随机信号耦合至电路输入端,设计一滤波电路滤除该干扰,使检测值尽可能稳定。
3.限制:
(1).不得使用理想运放、二极管、三极管、场效应管;
(2).电阻检测的激励不得使用软件提供的设备,须自行设计。
二、设计说明
1.电路原理图:
2.使用元件:若干电阻,滑动变阻器(代替热敏电阻),集成运放,稳压管,LED 灯等。
3.当滑动变阻器(代替热敏电阻器)电阻变化时,电压随着变化,滤除干扰后,经放大电路送至电压比较器,与标准电压比较。
当高或低与门限电压时,输出报警信号。
4.滤波电路:
温度检测
电路 放大 电路 电压比较电路及报警 随机干扰 信号 滤波电路
放大电路:电压比较电路:
三、电路图。
模电课程设计之温度报警器引言:温度报警器是一种用于检测和报警高温或低温的装置。
它在工业领域、实验室等环境中被广泛应用,用于保护设备和实验样品,并确保温度在安全范围内。
本设计将使用模拟电路设计一个简单的温度报警器。
设计目标:本设计的目标是通过一个模拟电路实现一个简单的温度报警器,能够检测环境温度,并在温度超过预设阈值时产生报警信号。
设计原理:本设计使用一个温度传感器LM35来感知环境温度,并将温度值转换成电压值。
LM35是一款精确的温度传感器,它的输出电压与摄氏温度成线性关系,每摄氏度变化10mV。
设计步骤:1.选择合适的操作电源:根据LM35的工作电压要求,选择一个合适的操作电源,例如12V。
2.选取电压比较器:本设计使用一款电压比较器来比较温度信号和预设阈值,选择一款合适的电压比较器。
3. 连接电路:根据原理图连接电路。
将 LM35 的 Vcc 连接到操作电源的正极,GND 连接到操作电源的负极。
将输出信号接入电压比较器的正输入端。
4.设置阈值:通过调节电压比较器的阈值电压,设置温度报警器的触发温度。
根据实际需求设置触发温度。
5.校准和测试:通过提供不同的温度环境并检查输出信号来校准和测试电路。
可以使用热风枪或温度控制箱来模拟不同的温度。
6.连接报警装置:根据需要,将比较器的输出信号连接到报警装置,例如蜂鸣器或提示灯,以产生报警信号。
7.优化和调整:根据实际需求优化和调整电路,以提高性能和可靠性。
设计实例:下面是一个简单的温度报警器的模拟电路设计实例:LM35的供电电压:5V电压比较器:LM358预设阈值:25℃根据上述设计原理和步骤,可以进行以下电路设计和连接:在实际电路上,可以使用面包板进行连接。
根据实际元件的引脚定义,将元件逐一连接和焊接。
最后,将蜂鸣器或提示灯连接到比较器的输出信号上。
测试电路的性能和功能。
结论:通过以上的模拟电路设计步骤和实例,我们可以设计一个简单的温度报警器。
该报警器能够检测环境温度,并在温度超过预设阈值时产生报警信号。
课程设计说明书课程设计名称:模拟电路课程设计课程设计题目:热释电传感器报警电路学院名称:航空大学信息工程学院专业:通信工程班级:学号::评分:教师:2016 年 4 月29 日模拟电路课程设计任务书2015-2016学年第 2学期第 7 周- 9 周题目热释电传感器报警电路容及要求采用热释电传感器RE200B设计电路,当有人接近传感器时,热释电传感器报警电路发出报警,无人接近时不报警,报警距离为2m。
进度安排第7周:查阅资料,学习仿真软件,确定方案,完成原理图设计及仿真;第8周:领元器件、仪器设备,制作、焊接、调试电路,完成系统的设计;第9周:检查设计结果、撰写课设报告。
学生:方倡廉、莫图源指导时间:周一、周三、周四、周五指导地点:E610室任务下达2016 年4月11日任务下达2016 年4月29日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师敏系(部)主任徐新河注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要随着近几年我国电子技术的不断发展,许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。
现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。
原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。
本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。
传感器采用的型号为re200b,并配上其专用的芯片biss0001进行调试。
Re200b在感受到周围有人体红外的移动的同时会输出一个高电平到biss0001,同时由于9号引脚接入了大电阻固定输入高电平,biss0001检测到信号会输出高电平触发蜂鸣器。
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。
关键字:re200b、biss0001、报警、蜂鸣器目录第一章系统组成及工作原理 (1)1.1系统设计方案选择 (1)1.1.1方案一 (1)1.1.1方案二 (2)第二章电路设计 (3)2.1热释电传感器 (3)2.2BISS0001 (4)2.3报警电路 (5)第三章实验原理图及实验调试 (6)3.1实验原理图 (6)3.2实验调试 (7)第四章结论 (8)参考文献 (9)第一章系统组成及工作原理1.1 系统设计方案选择1.1.1方案一图1.1 方案一系统图示热敏电路:此电路主要由一个定值电阻(10k)及热敏电阻组成,两个电阻串联接于5V直流稳压电源上(顺序依次为VCC-热敏电阻-A脚输出电压-定值电阻-接地),在两个电阻之间接与门芯片的输入端A端。
模电课程设计--温度报警器的设计与制作一、设计要求在模拟电子线路课程设计的基础上,设计并制作一个温度报警器电路,满足以下要求:1.当环境温度超过设定温度阈值时,报警器能够自动发出声音和光信号。
2.报警器能够通过外部调节器手动调整温度阈值,以适应不同环境需求。
3.报警器的工作稳定可靠,具有较高的精度和可调性。
二、电路设计与实现1.温度传感器:使用模拟温度传感器作为环境温度检测元件,将环境温度转化为电压信号。
2.温度阈值设定:通过电位器与参考电压源构成电压比较器,实现可调的温度阈值设定功能。
3.报警器驱动:使用音频放大器和发光二极管驱动电路,控制声音和光信号的输出。
4.电源与继电器:通过电池供电,并利用继电器控制报警器的开关。
三、电路实现步骤1.温度传感器的选择和连接:选择合适的模拟温度传感器,并将其连接到电路中。
2.温度阈值设定电路的设计:设计一个比较器电路,使得可调电位器所接收的电压与参考电压进行比较,从而实现温度阈值的设定。
3.报警器驱动电路的设计:通过音频放大器和发光二极管驱动电路,将报警信号转化为音响和光照信号。
4.继电器的选择和连接:选择合适的继电器,将其连接到电路中,通过控制继电器的开关,实现报警器的开关控制。
5.电路中其他元件的选用和连接:根据实际需要,选择合适的电容、电阻及其他元件,并将其连接到电路中。
6.电路的布局和调试:将电路中的元件逐一连接,并进行布局和调试,确保电路正常工作和性能可靠。
四、实验结果与总结在实际制作过程中,可以根据实际情况进行调整和优化,保证电路的工作稳定性和精度。
实验结果表明,该温度报警器设计具有较高的灵敏度和可调性,并可以准确地报警。
在设计与制作过程中,需要掌握模拟电子线路的相关知识,如模拟传感器的选用与连接、比较器电路的设计与调试、音频放大器和发光二极管驱动电路的设计等。
此外,还需要熟悉电子元件的选用与连接、电路布局及调试等基本技能。
该课程设计通过实际操作和实验结果的观察,提高了学生的电子设计能力和实际动手能力,使学生对模拟电子线路的设计与制作有了更深入的理解和实践经验。
摘要随着近几年我国电子技术的不断发展,许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。
现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。
原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。
本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。
由于热释电传感器专业芯片无法购得,故采用热敏电阻替代。
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。
关键字:热敏、光敏、报警、555目录第一章系统组成及工作原理 (1)1.1 热释电传感器报警器设计要求: (1)1.2 系统设计方案选择 (1)1.2.1方案一: (1)1.2.2方案二 (2)第二章电路设计 (3)2.1光敏电路 (3)2.2热敏电路 (3)2.3与非门电路 (4)2.4 NE555单稳态延时电路 (4)2.5 报警电路 (5)第四章实验调试 (8)第五章结论 (9)参考文献 (10)附录一元件清单 (11)第一章系统组成及工作原理1.1 热释电传感器报警器设计要求(1)可实现非法入侵报警;(2)使用光敏电阻控制,白天不报警,晚上自动开始工作;(3)当有人靠近时报警,热释电传感器报警,没有人靠近时不报警1.2 系统设计方案选择1.2.1方案一:热释电传感器传感器报警电路主要由信号探测电路、开关电路、信号控制电路和报警电路等几部分组成。
其系统框图如图1.2.1所示。
图1.2.1 系统框图该方案使用热释电传感器作热控,当有人经过时,其可视为一1mV,1Hz 的小电源,经过二级放大及二极管得到一低电平触发555电路使LED发光,但在调试中发现在没有专业芯片过滤放大的情况下,热释电传感器受干扰严重,且无法达到放大效果,故弃置不用。
课程设计说明书课程设计名称:模拟电路课程设计课程设计题目:热释电传感报警器学院名称:信息工程学院专业:通信工程班级:100421学号: 10042134 姓名:吴涌涛评分:教师:李翔文20 12 年 3 月 2 日模拟电路课程设计任务书20 11 -20 12 学年第2 学期第 1 周- 2 周题目热释电传感器报警电路内容及要求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。
进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案,领仪器设备: 2天;2. 领元器件、焊接、制作:3天3.调试:2天4. 验收:0.5天5. 提交报告:本学期3~7周学生姓名:10042134吴涌涛指导时间:第1~2周指导地点:E 楼 601 室任务下达20 11 年 2 月13 日任务完成2011 年2 月 24 日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□√指导教师李翔文系(部)主任付崇芳摘要:随着社会的不断进步,电子技术的不断发展,人们的生活水平得到了很大的改善,许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律,因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高,特别是家居安全,不得不时刻留意不速之客的光顾。
为此,许多小区,家庭都安装了报警系统,这有效的保证了居民的人身财产安全。
在本文中,介绍一种利用热释电传感器进行监控,并进行报警的系统的设计。
该报警器主要由热释电传感器及其检测电路,报警电路组成。
热释电传感器是报警器设计中的核心器件,它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。
检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,从而实现报警功能。
关键词:热释电传感器;信号处理;单稳触发器;报警电路前言:利用热释电传感器监测环境变化,进行无线信息传输进而完成报警功能的系统,主要用于家居安全,探测有无外人闯入.该系统方便、稳定,十分适合家庭财产安全的保护目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础。
课程设计说明书课程设计名称:模拟电路课程设计课程设计题目:热释电传感报警器学院名称:信息工程学院专业:通信工程班级:学号:姓名:评分:教师:20 15年 4 月 25日模拟电路课程设计任务书20 14 -20 15 学年第 2 学期第 7 周- 9 周注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要随着社会的不断进步,电子技术的不断发展,人们的生活水平得到了很大的改善,许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律,因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高,特别是家居安全,不得不时刻留意不速之客的光顾。
为此,许多小区,家庭都安装了报警系统,这有效的的保证了居民的人身财产安全。
而本文介绍的热释电传感器报警器由于设计简单,价格低廉而得到了越来越多人的青睐。
本次实验模拟设计了基于BISS0001集成芯片的热释电传感器报警器。
该报警器主要由热释电传感器及其检测电路,报警电路组成。
热释电传感器和集成芯片BISS0001是报警器设计的核心器件,热释电传感器把人体的红外信号转换为电信号,再通过集成芯片对电信号的处理来驱动蜂鸣器报警。
关键字:热释电传感器,报警电路,高低电平目录前言 (1)第一章系统组成及方案设计 (2)1.1热释电传感器报警电路的系统组成 (2)1.2热释电传感报警器方案设计一 (3)1.3热释电传感报警器方案设计二 (4)第二章电路组成以及基本原理 (5)2.1热释电传感器........................................ 错误!未定义书签。
2.2光敏电阻............................................ 错误!未定义书签。
2.3集成芯片BISS0001 (6)第三章电路仿真以及结果分析 (9)第四章实验调试与电路分析 (10)4.1 电路板的焊接 (10)4.2 电路调试与分析 (10)第五章结论心得 (11)附录一参考文献 (12)11附录二实物图 (14)前言热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器。
它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。
早在1938年,有人就提出利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视。
直到六十年代,随着科技的迅速发展以及偷窃犯罪率越来越高,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用开发。
近年来,伴随着集成电路技术的飞速发展,以及对该传感器的特性的深入研究,相关的专用集成电路处理技术迅速发展。
当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。
通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度,图1表示了热释电效应形成的原理。
热释电传感器利用的正是热释电效应,是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,元件两个表面做成电极,当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高,所以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ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失,当环境温度稳定不变时,ΔT=0,传感器无输出。
当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有信号输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出,所以这种传感器能检测人体活动。
热释电传感产品广泛应用于自动控制、防盗报警、照明控制,语音迎宾器等领域,随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高,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,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎,广泛应用于各种自动化控制装置中,既可作为红外激光的一种较理想的探测器,又可适用于防盗报警以及应用在一些危险的事物上用于防止人遇到危险。
第一章系统组成及方案设计1.1热释电传感器报警电路的系统组成热释电传感器传感器报警电路主要由信号探测电路、开关电路、信号控制电路和报警电路等几部分组成。
其系统框图如图3.1所示。
图1.1 系统框图菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成,颜色为乳白色或黑色,呈半透明状,但对波长为10um左右的红外线来说却是透明的。
菲涅耳透镜的焦点一般为5厘米左右,除有聚焦作用还可形成可见区和盲区,实际应用时一般把菲涅耳透镜固定在传感器正前方1一5厘米的地方。
当物体射出的红外线通过菲涅耳透镜后,传到热释电红外探测器,这时热释电红外探测器将输出脉冲信号,脉冲信号经放大和滤波后 由电压比较器将其与基准值进行比较,当输出信号达到一定值时,报警电路发出警报。
1.2 热释电传感报警器方案设计一该电路方案是通过一个光敏电阻以及一个热敏电阻来实现课题要求的,极大地简化了电路以及添加了与非门电路保证输出电平是一个高电平。
此电路的工作原理即当光敏电阻遮光时且热敏电阻受热时,才能触发电路工作,上图中20千欧姆起到一个分压的作用,与非门电路的条件是输出一个高电平,同时电路中的电压表起到一个很好的检测作用,555电路右下的电容起到延时LED灯发光时间的作用,可惜LED有点不太灵敏,并且老师指出该电路有点违背课题要求,没有使用热释电传感器,所以我们重新设计的第二种方案。
图1.2方案一1.3 热释电传感报警器方案设计二该电路方案是在老师指导之后重新设计,通过使用热释电传感器来捕捉人体产生的红外信号从而转化为电信号输入给信号处理电路,并且通过R3光敏电阻来实现白天不工作,当在光照的状态下光敏电阻的阻值较小使得集成芯片的9脚输入低电平从而不能触发报警,当在黑暗状态下光敏电阻阻值较大集成芯片9脚输入高电平从而触发报警器报警。
而在这过程中集成芯片BISS0001是便发挥了重要作用。
其中电源为5V,此方案完全符合设计要求,所以在实践过程中选择了此方案。
图1.3方案二第二章电路组成以及基本原理2.1热释电传感器图2.1热释电传感器原理图主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm 的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
2.2光敏电阻光敏电阻工作原理是基于内光电效应。
在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻,为了增加灵敏度,两电极常做成梳状。
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。
通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。
入射光消失后,由光子激发产生的电子—空穴对将复合,光敏电阻的阻值也就恢复原值。
在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受到一定波长的光线照射时,电流就会随光强的增大图2.2光敏电阻原理图而变大,从而实现光电转换。
光敏电阻没有极性,纯粹是一个电阻器件,使用时既可加直流电压,也加交流电压。
半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
在有光照射时入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。
2.3集成芯片BISS0001BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。
它配以热释电红外传感器和少量外接器件构成被动式的热释电红外开关。
它能自动快速开启各类白炙灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置,特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域,或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
CMOS数模混合专用集成电路。
具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号与处理。
双向鉴幅器,可有效抑制干扰。
内设延迟时间定时器和封锁时间定时器,并具有结构新颖,稳定可靠,调解范围宽的特点。
图2.3 BISS0001内部框图表2.3 BISS0001各引脚功能工作原理BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。
以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形,来说明其工作过程。
图2.4不可重复触发工作方式下的波形首先,根据实际需要,利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路,将信号放大。
然后耦合给运算放大器OP2,再进行第二级放大,同时将直流电位抬高为VM(≈0.5VDD)后,将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs。
由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD,所以,当VDD=5V时,可有效抑制±1V的噪声干扰,提高系统的可靠性。
COP3是一个条件比较器。
当输入电压Vc<VR(≈0.2VDD)时,COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递;而当Vc>VR时,COP3输出为高电平,进入延时周期。
当A端接“0”电平时,在Tx时间内任何V2的变化都被忽略,直至Tx时间结束,即所谓不可重复触发工作方式。
当Tx时间结束时,Vo下跳回低电平,同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。
在Ti时间内,任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态(高电平),可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
以下图所示的可重复触发工作方式下的波形,来说明其工作过程。
图2.5可重复触发工作方式下的波形可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间,信号Vs不能触发Vo为有效状态。