光电探测设计

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1、光电报警器的设计摘要：设计的光电报警器采用的是双元件型热释电传感器，配合适当的放大、定时和控制电路，当人体接近时能主动发出声光报警信号。所以，该报警器在设计、使用上力求简单、可靠。关键词：双元件型热释电传感器滤波电路放大电路控制电路声光报警随着现代测量，控制，自动化的发展，光电报警越来越受到人们的重视。光电报警是一种重要的安全监视系统，目前起种类已日益增多，有对军事目标入侵进行的报警系统，有住宅、办公室、保密室、仓库等场所的安全保卫，也有对重要设施或危禁区域防范进行的报警系统.利用热释电红外传感器监测环

2、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．1总体设计(1)该报警器设计要求：人体在3米内移动时可给出报警信号，报警灵敏度可调，报警时红LED指示灯亮，采用短声蜂鸣器报警，采用集成运算放大器进行放大，为了抑制零点漂移的现象，放大电路应尽量采用电容耦合，同时应考虑抑制工频干扰的影响，采用直流电源供电。(2)探测器工作起来。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号

3、，经放大电路、执行报警电路发生光电报警信号。(3)红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。2设计原理2．1原理方框图本电路系统有以下几部分构成：2．2电路模块图2．2．1红外发射接收对管的组合电路本设计采用热释放性双元件传感器，即在一个传感器中有两个反相串联的敏感元件，双元件传感器有以下特点：(1)当入射能量顺序地射到两个元件上时，其输

4、出要比单元件高一倍。(2)由于两个敏感元件逆向串联使用，对于同时输入的能量会相互抵消，由此可防止太阳的红外线引起的误动作。(3)常用的PET材料制成的敏感元件具有压电效应，故PET双元件还可以消除因震动而引起的检测误差。(4)可以防止由于环境温度变化而弓I起的检测误差。本设计中采用通用型传感器，窗口通带为7～14um，适用于防盗报警，我们选用了P228型。它采用3引脚金属封装。它的主要特性参数如下：双元件通用型热释电传感器P228的内部结构及引脚说明如下：图l双元件通用型热释电红外线传感器P228内部结

5、构图各引脚功能分别为：电源供电端(内部开关管D极，DRAIN)、信号输出端(内部开关管S极，SOURCE)、接地端(GR0UND)2．2．2滤波电路为了使信号放大之后的效果更好，产生的纹波小，我们在其前面加了二阶巴特沃斯带通滤波电路(如图二)。其中心频率为6．000HZ，带通宽度为16．00HZ。2．2．3同相比例运算放大器电路原理以运算放大器LM358为核心构成的同相运算放大器如图三所示，它的放大倍数Aul=(1+R3／R2)=(1+lM／3．3K)=304，Au2=(1+R5／R4)=(1+l024

6、0)=42，整个电路的放大倍数即为Au=Au1*Au2=12667。其主要作用是放大输入端的电压值。2．2．4555单稳态触发电路555单稳态触发电路(如图4)主要靠芯片LM555来实现，当端口2端)为高电平时，3端(out端)输出的是低电平；当2端受低电平触发单稳态电路立即翻转进入置位状态，3端输出高电平，高电平维持的时间约为T=I．IRIC4=I．1x680~l(fx10~1O6s≈8S。2．2．5报警电路如图五，这部分电路很简单，主要靠三极管的放大作用和信号控制端来实现光声报警。由于本电路采用的蜂

7、鸣器阻值较大，故其限流电阻R6取20，其中其额定电压为5v。对于发光管的限流电阻的计算和选用，我们采用估算法计算限流电阻的大小：例如报警灯处的限流电阻R7≈(5．2)V／2OMA≈150，但考虑到实际情况，这里我选用200。2．2．6报警器的使用方案设计由手册上我们查得：检测距离：常用热释电红外传感器检测距离约为6～10m：水平角度：约为120。：工作温度范围：一10℃～+40℃。所以我们把传感器安装在离被测物8m的位置，并保持与水平角度120。，常温下测量。3实验结果•由热释电红外传感器组合电路经过滤

8、波电路输出点测出的频率响应如下图6：(2)在报警电路中，当有物体介入挡住了红外线时，输出端位高电平，报警电路工作，红LED指示灯亮，采用短声蜂鸣器报警，而且时间约为8S。(3)另外，我们发现，在我们提出的安装方案下，由定时器的输出端检测到的脉冲电压比较明显，效果较好。1)由于红外防盗报警器在人体相对于镜片横向运动时红外探测灵敏度最高，而纵向运动灵敏度较差，所以安装时应注意探测器的水平面夹角和高度(与墙面成10-,30度的夹角)，此时探测距离