设计性实验 光电报警

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1、光电检测技术设计性实验实验名称:光电报警系统设计学号:201114060303姓名:赵春芳班级:11电技3班同组姓名:田晓蓓高祥凯杜伟男刘慧军指导教师:王岭娥电气工程学院7光电报警系统设计一、实验目的1.练习自拟简单的光电报警系统设计实验；2.对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。二、实验内容半自拟简单的红外光电报警系统。三、实验仪器1.红外发射二极管BT4011只2.光敏二极2CU2B1只3.光电报警系统设计模板1套4.直流稳压电源1个四、实验原理光电报警系统是一种监视系统，目前种类繁多。本实验半自拟一个简单的主动报警系统，由下图所示的四个部分组成。图

2、1报警系统组成发射系统包括调制电源和红外发射二极管，发射红外调制光。在发射系统和接收系统之间有红外光束警戒线，当警戒线被阻挡时，接收系统发出指示信号，此信号经放大，驱动报警电路发出报警信号。下面对各部分电路各举一个简单的例子，也可选用于系统中。1.发射系统：用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源，BT401作为红外发射管NE555内部结构原理如下图（a）所示：若不用5脚时，当2脚外加电压小于Vc（电源电压）时，比较器2翻转，导致RS触发器翻转，管脚3输出高电平。同时晶体管Q截止，使脚7内部开路。当6脚外加电压高于Vc时，比较器1翻转，导致RS触发器翻回，管脚3输出低电平。同时晶体管Q

3、导通，使脚7内部近似接地。若管脚5外加比较电压，则NE555在外加比较电压下工作。比较器1或比较器2的翻转阈电平由管脚5外加比较电压在电阻R上的分压决定。图（b）给出了由NE555构成占空比可调的多谐振荡器的参考电路。7(a)(b)图2NE555定时器构成多谐振荡器电容器C1由电源电压Vcc通过R2、D充电，A点电压按指数规律上升，由于二极管D的作用，电流不经过R1，因此其充电时间常数为R2C1。当A点电压低于1/3VCC时，3脚输出电压V0为高电平，7脚内部开路，直到当A点电压上升到时，3脚输出电压V0为低电平，同时7脚近似接地，电容器C1通过R1至7脚放电，由于二极管D反向电阻很大，

4、放电时间常数为R1C1。直到当A点电压下降到1/3VCC时，3脚输出电压V0又为高电平，同时7脚内部又开路，电容器C1又由电源电压Vcc通过R2、D充电。调整或的电阻值可以调整占空比。当R1=R2=R时，输出为方波信号。其输出频率为：参考值：用100KΩ电位器，=2.2KΩ，C1=0.1µF，。用NE555组成振荡器来作红外发光管BT401的驱动时，由于红外发光管BT4017的工作电流约30mA，NE555输出功率不够，因此需加一个三极管驱动电路。使输出电流大于或等于红外发光管的最小工作电流If。同时发光管必需串联一个限流电阻Rf，使输出电流小于或等于发光管的最大工作电流Im。设发光管最

5、大工作电流为Im,最大工作电流时正向压降为Vm，则限流电阻Rf取值为参考电路入下图3三极管放大驱动发射2.接收系统和放大电路电路如下图所示，用2CU2B光敏二极管作为接收系统，LF353构成放大电路。光敏二极管是一种光伏探测器，当入射光强度发生变化时，通过二极管的电流随之变化，于是二极管的端电压也发生变化。从阻抗的角度看，当入射光强度发生变化时，二极管的阻抗发生变化，光强度越大阻抗越小。放大器为两级，前一个LF353构成主放大器，将光敏二极管接入同向输入端，将光敏二极管所产生的电流变化信号放大。后一个LF353构成比较放大器，比较放图4接受放大电路7大器的反向输入端6脚加来自主放大器的信

6、号电压。当光线未阻断时，从主放大器来的交流信号经二极管D1检波，再经R4、C1低通滤波器后得到直流电压，比较放大器的同向输入端5脚加某一固定偏置电压，其值要小于或接近反向输入端6脚电位。则放大器7脚输出电压近似为零，当红外光束被阻断时，主放大器没有信号输出。从而比较放大器只有同向输入端加的正电压，输出为高电位，则比较放大器输出电位的变化指示了光线是否阻断。当然可以如图所示，在比较放大器的输出端接报警电路（如LED和扬声器），当红外光束被阻断时，LED管亮,扬声器发声报警。3.抱警保持和消除电路将报警电路直接接比较放大器的输出端有缺点：当光线又未阻断时，报警信号立即消失，报警不能维持。最好

7、加一个报警保持和消除电路，即使光线被阻断很短时间，一但报警，则维持下去，当不需要报警时，人为消除。下面给出用双D触发器74HC74实现此功能的参考电路图图5保持消除根据74HC74的功能表，CLK为低电位时，Q为低电位，只要CLK有个电位上升，则Q为高电位，即使CLK再为低电位，也能保持高电位。将CLK端通过电阻R9接入比较放大器的输出，将LED和扬声器接Q端，则可实现当红外光束被阻断时报警和维持。当不需要报警时，按一下K1使CLR