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文檔簡介
1、<p> 傳感器課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告</p><p> 題目: 熱釋紅外電子狗 </p><p> 姓名 : XXX </p><p> 班級 : 電子信息科學(xué)與技術(shù)1002班 </p><p> 學(xué)號: XXXXXX </p><p>
2、指導(dǎo)老師: </p><p> 第一章 電路工作原理</p><p><b> 一.目的</b></p><p> 本套件采用高靈敏度紅外探頭,無需聲音、光線、震動(dòng),即使是漆黑的狀態(tài),竊賊一旦進(jìn)入10米左右監(jiān)控范圍,熱釋紅外電子狗就會自動(dòng)檢測并發(fā)出高強(qiáng)度報(bào)警聲,可有效嚇阻入侵人員。本套件做好后適合家庭、學(xué)校、倉庫、
3、商店、菜棚等防盜場所使用。 本套件做成后集紅外探測、報(bào)警、電源三位于一體,具有體積小、可隨身攜帶臨時(shí)設(shè)防等優(yōu)點(diǎn),無論何時(shí)何地都可現(xiàn)場使用。微電腦芯片設(shè)計(jì),耗電小,無須接線布線,使用非常簡便。本套件采用4節(jié)7號電池供電。</p><p><b> 二.電路原理圖</b></p><p><b> 三.工作原理</b></p>
4、<p> 超外差式收音機(jī)電路工作原理:</p><p><b> 三.工作原理</b></p><p> 本電路中主要采用的是型號為BISS0001的集成電路。BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小,配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外傳感報(bào)警器。廣泛用于安防、自控等領(lǐng)域能。</p>
5、<p> BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。</p><p> 上圖中,IC1內(nèi)部的運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器Y1的輸出信號作第一級放大,然后由電解電容器C5耦合給IC1內(nèi)部的運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級放大,再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后,檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器,
6、輸出信號Vo經(jīng)R14驅(qū)動(dòng)報(bào)警音樂片IC2工作,VT2和VT3構(gòu)成復(fù)合三極管用來推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)出聲音。</p><p> 當(dāng)電源開關(guān)K1在“OFF”位置時(shí),電源經(jīng)R2使VT1飽和導(dǎo)通,則IC1的9腳保持為低電平,從而封鎖熱釋電紅外傳感器來的觸發(fā)信號Vs,電路不工作。當(dāng)電源開關(guān)K1在“ON”位置時(shí),熱釋傳感器經(jīng)R1得電處于工作狀態(tài),VT1處于截止?fàn)顟B(tài)使IC1的9腳保持為高電平,IC1處于工作狀態(tài)。C1、C13是電
7、源濾波電容,LED1和R17構(gòu)成電源指示電路。</p><p> 第二章:電路元器件清單及元器件介紹</p><p><b> 一.元器件清單</b></p><p><b> 二.元器件的介紹</b></p><p> 1.IC1:BISS0001紅外傳感信號處理器</p>
8、<p><b> 特點(diǎn):</b></p><p> CMOS數(shù)?;旌蠈S眉呻娐?。</p><p> 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器,可與多種傳感器匹配,進(jìn)行信號與處理。</p><p> 雙向鑒幅器,可有效抑制干擾。</p><p>
9、 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器,結(jié)構(gòu)新穎,穩(wěn)定可靠,調(diào)節(jié)范圍寬。</p><p> 內(nèi)置參考電壓。</p><p> 工作電壓范圍+3V—+5V。</p><p> 采用16腳DIP封裝或SOP封裝。</p><p> 極限參數(shù)(Vss=0V
10、)</p><p> 電源電壓:-0.5V ~6V</p><p> 輸入電壓范圍:-0.5V ~+6V(VDD=6V)</p><p> 各引出端最大電流:±10mA(VDD=5V)</p><p> 工作溫度:-10℃~+70℃</p><p> 存放溫度:-65℃~+150℃</p>
11、;<p><b> 引腳圖</b></p><p> VDD—工作電源正端。范圍為3~5V。</p><p> Vss—工作電源負(fù)端。一般接0V。</p><p> IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端,RB取值為1M左右。</p><p> 1IN-—第一級運(yùn)放放大器的反相輸入端。&
12、lt;/p><p> 1IN+—第一級運(yùn)放放大器的同相輸入端。</p><p> 1OUT—第一級運(yùn)算放大器的輸出端。</p><p> 2IN-—第二級運(yùn)算放大器的反相輸出端。</p><p> 2OUT—第二級運(yùn)算放大器的輸出端。</p><p> Vc—觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時(shí)禁止觸發(fā);當(dāng)VC>VR時(shí)允許
13、觸發(fā)。VR≈0.2VDD。</p><p> VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD。接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。</p><p> A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時(shí),允許重復(fù)觸發(fā),當(dāng)A=“0”時(shí),不可重復(fù)觸發(fā)。</p><p> Vo—控制信號輸出端。由Vs上跳邊沿觸發(fā)使Vo從低電平跳變到高電平時(shí)為有效觸發(fā)。在輸出延時(shí)間Tx之外和無Vs上
14、跳變時(shí)Vo為低電平狀態(tài)。</p><p> RR1、RC1—輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx≈49152R1C1。</p><p> RR2、RC2—觸發(fā)封銷時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端。Ti≈24R2C2。</p><p><b> 原理圖</b></p><p> BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延
15、遲時(shí)間定時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?;旌蠈S眉呻娐?。</p><p> 首先,利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號預(yù)處理電路,將信號放大;然后耦合給運(yùn)算放大器OP2,再進(jìn)行第二級放大,同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈0.5 VDD)后,送到有比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器,檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH≈0.7 VDD、VL≈-0.3 VDD,所以,當(dāng)VDD=5V時(shí),可有效地抑制±
16、1V的噪聲干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。COP3是一個(gè)條件比較器,輸入電壓Vc<VR(≈0.2 VDD)時(shí),COP3輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發(fā)信號Vs向下級傳遞;而當(dāng)VC>VR時(shí),COP3輸出為高電平,打開與門U2,此時(shí)若有觸發(fā)信號Vs的上跳邊沿來到,則可啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器,同時(shí)Vo端輸出為高電平,進(jìn)入延時(shí)周期。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí),Vo下跳回低電平,同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti,在Ti周期內(nèi),任何U2的變化都不能使Vo為有
17、效狀態(tài)。這一功能的設(shè)置,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。</p><p> 當(dāng)VC>VR,A端接“0”電平時(shí),在Tx時(shí)間內(nèi)任何U2的變化都被忽略,直至Tx時(shí)間結(jié)束,即所謂不可重復(fù)出發(fā)工作方式。當(dāng)VC>VR,A端接“1”電平時(shí),Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài),并在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài),在Tx時(shí)間內(nèi),只要有Vs得上跳變,則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻算起繼續(xù)延長一個(gè)Tx周期;若Vs保持為“1”狀態(tài),則Vo一直
18、保持有效狀態(tài);若Vs保持為“0”狀態(tài),則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無效狀態(tài),并且在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi),任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。</p><p> 2.IC2:報(bào)警芯片C002</p><p> 3.Y1:熱釋電紅外傳感器</p><p> 主要由濾光鏡、熱釋電紅外光敏材料、場效應(yīng)管、偏置電阻及旁路電容組成。常用熱釋電紅外光敏材料有陶瓷氧化物和壓
19、電晶體,如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦及鈦鋁酸鉛等。</p><p> 熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。在熱釋電紅外光敏材料陶瓷氧化物或壓電晶體的上、下兩個(gè)表面設(shè)置電極,表面覆以黑色薄膜。若有紅外光線間歇照射,其表面溫度上升△T,晶體內(nèi)部產(chǎn)生自發(fā)極化現(xiàn)象,在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷△Q,即在兩個(gè)電極上產(chǎn)生微弱電壓△U;當(dāng)在一段時(shí)間內(nèi)溫度不變化時(shí),△T=0,熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷△Q與空氣中的離子結(jié)合而消失,無輸出電壓△
20、U=0。由于紅外光敏材料輸出阻抗極高,在傳感器中有一個(gè)場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。 </p><p> 當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū),人體溫度與環(huán)境溫度有差別,產(chǎn)生△T,有△U輸出;若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng),則溫度沒有變化,無輸出。實(shí)驗(yàn)證明,傳感器不加菲涅爾透鏡,檢測距離為2m左右,加菲涅爾透鏡后,檢測距離增加到10m左右。</p><p> 人體輻射的紅外線中心波長為9~10um,熱釋電光敏材料的波長靈
21、敏度在0.2~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變,傳感器頂端開設(shè)的濾光鏡片可通過波長范圍為7~10um,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。</p><p> 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理,在探測器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí),人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入
22、“高靈敏區(qū)”,這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入,從而增強(qiáng)其能量幅度。</p><p> 4.BL:壓電蜂鳴片</p><p> 壓電式蜂鳴器是一種電聲轉(zhuǎn)換器件。將壓電材料粘貼在金屬片上,當(dāng)壓電材料和金屬片兩端施加上一個(gè)電壓后,因?yàn)閴弘娦?yīng),蜂鳴片就會產(chǎn)生機(jī)械變形而發(fā)出聲響。壓電材料有多種,用在蜂鳴片上的壓電材料通常是高壓極化后的壓電陶瓷片。</p><
23、;p> 壓電式蜂鳴器具有體積小、靈敏度高、耗電省、可靠性好,造價(jià)低廉的特點(diǎn)和良好的頻率特性。因此它廣泛應(yīng)用于各種電器產(chǎn)品的報(bào)警、發(fā)聲用途。最常見的莫過于音樂賀卡、電子手表、袖珍計(jì)算器、電子門鈴和電子玩具等小型電子用品上作發(fā)聲器件。</p><p><b> 第三章:電路板制作</b></p><p><b> 一.詳細(xì)制作過程</b>
24、</p><p> 拿到套件后,首先認(rèn)真閱讀說明書,把所有的元?dú)饧诺揭粋€(gè)容器中,電阻器、電容器等器件很小,防止丟失,要認(rèn)真識別參數(shù)。用手拿電路板時(shí)請拿邊,不要拿面,防止因手的灰塵使電路板氧化。電路板上標(biāo)明了器件的參數(shù),將對應(yīng)的器件按要求插裝即可,防止插錯(cuò)。</p><p> JC808型熱釋紅外電子狗的印刷電路圖見圖二所示。</p><p><b>
25、 二、焊接與組裝步驟</b></p><p> 1. 焊接電阻器(共17只):R1:22KΩ R2:5.1MΩ R3:2.2MΩ R4:47KΩ R5:2.2MΩ R6:10KΩ R7:470KΩ R8:2.2Ω R9:2.2MΩ R10:22KΩ R11:270KΩ R12:2.2MΩ R
26、13: 270KΩ R14: 2.2Ω R15: 270KΩ R16:560Ω R17: 270KΩ,振蕩電阻R15(270KΩ)與集成電路IC2報(bào)警片焊接</p><p> 2. 焊接瓷片電容器(共7只)C3:103 C4:103 C6:103 C7:103 C9:104
27、0; C10:102 C11:104</p><p> 3. 焊接電解電容器(共7只)C1:47μF C2:47μF C5:10μF C8:10μF C12:47μF C13:47μF C14:10μF, 電解電容器有極性之分,電路板上有白色斜線的端為負(fù)極 </p><p> 4
28、. 焊接發(fā)光二極管和三腳電感</p><p> 5. 焊接金屬跳線(J),焊接三極管(2只) VT2:9014 VT3:9013, 重點(diǎn)說明:VT1:9014不用焊接,因?yàn)槠涔ぷ鳡顟B(tài),由開關(guān)K1代替了</p><p> 6. 集成電路、傳感器和開關(guān)的焊接</p><p> 7. 報(bào)警集成電
29、路的焊接(先上錫)</p><p> 8. 導(dǎo)線焊接在蜂鳴片上</p><p> 9. 蜂鳴片和電池線與電路板的焊接</p><p> 10. 菲涅爾透鏡的處理</p><p> 11. 電池片裝入后殼中的處理</p><p> 12. 前殼上的共鳴腔、共鳴塑料罩與壓電蜂鳴片的處理</p>&l
30、t;p> 三.焊接過程的注意事項(xiàng)</p><p> 根據(jù)電阻器腳間距離的不同,其插裝方式有立式或臥式之分;瓷介電容器和電解電容器采用立式插裝,插裝電容器時(shí)要求立式插裝并緊貼電路板,跳線J1處用焊接電阻后剪下的金屬導(dǎo)線代替。</p><p> 報(bào)警音樂片IC2焊接在電路板槽口相應(yīng)處,先將振蕩電阻R15焊接在報(bào)警音樂片上,然后將報(bào)警音樂片與覆銅焊接處都上錫,然后用少量錫將報(bào)警音樂片
31、下方的四個(gè)方焊盤分別與電路板覆銅的對應(yīng)處相連接。</p><p> 二極管、三極管、集成電路、熱釋傳感器焊接時(shí)注意極性。熱釋傳感器Y1上有一突出部位與電路板上突出標(biāo)示相對應(yīng)即可。三腳電感中的長腳插在電路板上L1出有圈圈的那個(gè)孔中,其它兩個(gè)腳順著插在另外兩個(gè)孔中即可。</p><p> 用2根黃色導(dǎo)線焊接在蜂鳴片上(焊接注意溫度把握),構(gòu)成了兩個(gè)腳,然后焊接在電路板的BL處。</p
32、><p> 三個(gè)連體簧和正極片、負(fù)極簧片,構(gòu)成三節(jié)電池的串聯(lián),一般用紅色導(dǎo)線焊接電源正極線,黑色導(dǎo)線焊接電源的負(fù)極線。</p><p> 所有元?dú)饧诟层~面完成焊接后,要認(rèn)真檢查,防止錯(cuò)焊、虛焊,保證正確插裝和焊接。</p><p> 用剪刀將“菲涅爾透鏡”(白色塑料片)四周白色無紋路的框邊剪掉,放置在面殼中呈圓弧型,同時(shí)用固定塑料框加以固定,用電烙鐵將四個(gè)突出塑
33、料點(diǎn)燙溶完成固定。</p><p> 將圓型共鳴腔置入面殼中,用電烙鐵將三個(gè)突出塑料點(diǎn)燙溶完成固定。將壓電蜂鳴片放在圓槽中,用電烙鐵將周邊突出塑料點(diǎn)燙溶完成固定,保證固定緊,這樣發(fā)聲的音量才洪亮。</p><p><b> 四.調(diào)試與組裝過程</b></p><p> 1.調(diào)試過程遇到的問題及解決的方法</p><p&
34、gt; 組裝完成并認(rèn)真檢查無誤后,將電路板裝入殼中并用三顆螺釘固定,同時(shí)把前、后殼扣在一起,然后裝入3節(jié)7號電池測試效果。</p><p> 把組裝好的熱釋電子狗放在桌上并撥動(dòng)開關(guān)K1打到“ON”一邊,發(fā)光二極管閃了一下之后就沒有亮但并沒有發(fā)出預(yù)想中的“報(bào)警聲”,這說明電路焊接過程中有地方出現(xiàn)問題,經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)電路板上的元器件的焊接沒有出錯(cuò)也沒有出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象,最后猜測是蜂鳴器在實(shí)驗(yàn)過程中弄壞了,用電壓表測
35、量蜂鳴器兩端的電壓發(fā)現(xiàn)的確是蜂鳴器壞了,把蜂鳴器換掉后在重新把電路組裝好,再撥動(dòng)開關(guān)K1打到“ON”一邊即可產(chǎn)生“報(bào)警聲”,延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)停止,然后可以進(jìn)行熱釋紅外人體報(bào)警實(shí)驗(yàn),當(dāng)人體靠近時(shí)即可產(chǎn)生報(bào)警聲。</p><p><b> 2.組裝</b></p><p> 完成整機(jī)效果后,將前、后蓋緊扣在一起,并在后蓋上插裝好萬向輪,萬向輪座可以按您的要求自行安裝
36、。注意:探頭應(yīng)避免直對室外,以免閑人走動(dòng)引起誤報(bào);探頭應(yīng)遠(yuǎn)離冷熱源,例如空調(diào)出風(fēng)口、暖氣等;安裝使用時(shí)應(yīng)避免陽光、汽車燈光直射探頭;安裝在墻角或者墻面上,建議安裝高度在離地面1.5~3米位置,可以防止小動(dòng)物誤報(bào)。</p><p><b> 第四章.總結(jié)語</b></p><p> 通過本次試驗(yàn),我學(xué)習(xí)了熱釋電子狗的工作原理及其用途,熟悉了一些新電子元件的功能及接法
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