曹瑞-基于熱釋電傳感器的紅外報(bào)警裝置-論文(編輯修改稿)
2025-07-21 19:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ..........................................................................................................................................13IV2022 級(jí)電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))第 1 頁(yè) 共 13 頁(yè) 1 緒論 課題研究目的隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的更新，人們的意識(shí)也越來(lái)越前衛(wèi)，對(duì)環(huán)境的關(guān)注越來(lái)越多，首先是生活環(huán)境，例如在一些商店等場(chǎng)所的財(cái)產(chǎn)安全，人們不得不防止一些惡意入侵的入侵者?，F(xiàn)在安裝了監(jiān)控裝置，絕大多數(shù)社區(qū)保衛(wèi)人員晝夜巡邏，大大提高了生活環(huán)境的安全系數(shù)，但也有一些漏洞，給予犯罪分子機(jī)會(huì)?，F(xiàn)在常見(jiàn)的報(bào)警是如此之少：開(kāi)關(guān)電子報(bào)警，壓力觸發(fā)報(bào)警等，但有一些缺點(diǎn)或多或少。本文介紹了一種新型報(bào)警器——熱電紅外報(bào)警器。由于紅外線不可見(jiàn)，所以具有非常好的保密性，所以在安全性上，警戒安全性在系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。而且由于它的穩(wěn)定性可靠，制作工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)，使得許多行業(yè)的專家和普通的用戶對(duì)它也是情有獨(dú)鐘。 熱釋電傳感器是基于一種名叫熱電效應(yīng)的原理，能夠進(jìn)行熱變化信號(hào)向電荷變化信號(hào)的轉(zhuǎn)化，當(dāng)變化的紅外信號(hào)照射到熱電晶體的表面上時(shí)，晶體的溫度會(huì)迅速發(fā)生變化，電荷也會(huì)向兩極移動(dòng)，形成微弱的電流，從而在兩極之間形成一個(gè)弱電場(chǎng)，由于電流很微弱，不容易被檢測(cè)到，所以需要用電阻將電流轉(zhuǎn)變成為電壓信號(hào)，以便于觀察。由于電阻阻抗較高，可達(dá)到 104MΩ，因此需要使用 N 溝道結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱電元件是一種非常典型的傳感器，常用于檢測(cè)外界及其活動(dòng)。 課題的研究現(xiàn)狀與研究?jī)?nèi)容現(xiàn)如今，市面上有各種各樣的防盜系統(tǒng)，這些防盜系統(tǒng)大同小異，都是依靠主動(dòng)向外發(fā)射紅外線或者超聲波等信號(hào)為基礎(chǔ)，缺乏創(chuàng)新，相比較而言，犯罪分子的犯罪手段層出不窮，相比之下現(xiàn)有的防盜技術(shù)就顯得有些捉襟見(jiàn)肘了，所以本文介紹了一種新型的報(bào)警系統(tǒng)，這是一種被動(dòng)式的接收紅外線的傳感器熱釋電傳感器。它在不需要接觸人體和主動(dòng)發(fā)射紅外線的情況下，檢測(cè)到人體發(fā)射出來(lái)的紅外信號(hào)，而且還能分辨出運(yùn)動(dòng)的是生物還是非生物。熱釋電傳感器的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅僅是防盜報(bào)警系統(tǒng)，在遙感等探測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用也十分的廣泛。熱釋電傳感器和現(xiàn)存的防盜報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：，不需要主動(dòng)發(fā)射信號(hào)。，更好控制。用于隱蔽流動(dòng)安裝。三大突出特點(diǎn)，使得熱釋電報(bào)警器已經(jīng)融入了一批安防系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，隨著技術(shù)的成熟，價(jià)格逐漸降低，熱釋電報(bào)警裝置將越來(lái)越受歡迎，我們有理由相信，這種新的報(bào)警裝置對(duì)保護(hù)居民的財(cái)產(chǎn)將起到積極的作用。曹瑞：基于熱釋電傳感器的紅外報(bào)警裝置第 2 頁(yè) 共 13 頁(yè) 課題研究的主要內(nèi)容 基于熱電傳感器的安全報(bào)警系統(tǒng)，主要應(yīng)用 HCSR501 作為紅外檢測(cè)單元，用來(lái)采集人體發(fā)射出來(lái)的紅外信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路將收集的電信號(hào)進(jìn)行處理，以達(dá)到應(yīng)用需求，最后，報(bào)警電路會(huì)根據(jù)電信號(hào)發(fā)出報(bào)警等現(xiàn)象。HC SR501 紅外傳感器具有測(cè)量精度高、硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在第二章的設(shè)計(jì)中，詳細(xì)介紹了熱電傳感器報(bào)警裝置的工作原理，并給出 HCSR501 紅外傳感器原理圖。并選用主要電子元器件。在第三章，對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。包括主程序，布置布，程序和手動(dòng)報(bào)警等。第四章對(duì)軟件程序進(jìn)行了具體分析，給出了系統(tǒng)流程圖。第五章焊接和調(diào)試硬件，解決了焊接中的一些問(wèn)題，并且改進(jìn)了軟件程序，使得該程序可以正常穩(wěn)定運(yùn)行。 2022 級(jí)電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))第 3 頁(yè) 共 13 頁(yè) 2 基于熱釋電傳感器的紅外報(bào)警裝置工作原理及硬件選擇 基于熱釋電傳感器的紅外報(bào)警裝置的工作原理熱釋電傳感器是一種由壓電晶體或陶瓷氧化物組成的感溫傳感器，需要對(duì)表面電鍍金屬電極組件進(jìn)行極化才能進(jìn)行使用，當(dāng)在監(jiān)控范圍內(nèi)，紅外信號(hào)變化時(shí)，熱電晶體表面的溫度也會(huì)發(fā)生急劇變化，兩極之間會(huì)產(chǎn)生溫差，由于熱電效應(yīng)，電荷將移動(dòng)到兩極并產(chǎn)生電荷差Δq，也就是產(chǎn)生弱電壓 Δv。由于輸出阻抗非常高，所以需要使用效應(yīng)阻抗匹配裝置進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，當(dāng)檢測(cè)溫度區(qū)域穩(wěn)定時(shí)，不產(chǎn)生溫差，也就不會(huì)產(chǎn)生電壓，傳感器也就沒(méi)有了輸出，當(dāng)人體進(jìn)入到檢測(cè)區(qū)域時(shí)，由于人體和環(huán)境溫度不同，所以會(huì)產(chǎn)生溫差，兩極之間也就可以產(chǎn)生Δv輸出電壓，從而觸發(fā)報(bào)警電路。當(dāng)人們站在測(cè)試區(qū)域時(shí)，溫度不變，傳感器不會(huì)產(chǎn)生輸出。因此，這種傳感器能夠?qū)\(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行檢測(cè)對(duì)靜止的物體檢測(cè)不到，如人體或動(dòng)物在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)有效。系統(tǒng)工作原理如圖21 所示。圖 21 基于熱釋電傳感器的報(bào)警裝置工作原理圖 熱釋電傳感器工作原理熱電紅外傳感器是一種從1980年起出現(xiàn)的一種新型高靈敏度檢測(cè)元件，對(duì)于熱電元件而言，輸出信號(hào)是非常弱的電荷，不方便直接使用，所以用高阻抗電阻來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使電荷信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，熱電紅外傳感器采用N溝道結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管完成阻抗變換。熱電紅外傳感器由檢測(cè)頭，干涉濾波器和場(chǎng)效應(yīng)管阻抗匹配器三部分組成，檢測(cè)頭是指將熱敏晶體制作成具有一定厚度的片狀，然后在晶片兩側(cè)電鍍金屬電極，然后通電極化，用來(lái)接收紅外信號(hào)，探頭可以在不接觸的情況下接收到人體紅外信號(hào)的變化，然后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，信號(hào)放大，用于驅(qū)動(dòng)各種控制電路。干涉濾光片是將多層濾曹瑞：基于熱釋電傳感器的紅外報(bào)警裝置第 4 頁(yè) 共 13 頁(yè)膜涂在玻璃上，而體溫正常的人，最強(qiáng)的紅外輻射，正好在濾光片窗口響應(yīng)波長(zhǎng)的中間值。所以過(guò)濾器可以有效地使人體發(fā)出的紅外信號(hào)通過(guò)窗口，并且最大限度地遮陽(yáng)，用以去除干擾源，如陽(yáng)光等。場(chǎng)效應(yīng)管阻抗匹配器是一種驅(qū)動(dòng)電平元件，柵極和漏極之間的電流非常小，具有特別高的阻抗。通常安裝在傳感器內(nèi)部，用于減少外界的干擾。被動(dòng)紅外傳感器的原理是：被動(dòng)熱電傳感器本身不會(huì)向外發(fā)射任何形式的能量，被動(dòng)接收外界的能量，以達(dá)到檢測(cè)的目的。因此，溫度傳感器只能移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體或物體起到類似于人體的作用。 單片機(jī)控制芯片本次設(shè)計(jì)可編程，還可以使用傳統(tǒng)的編程。芯片有 8 位 CPU 和系統(tǒng)可編 Flash
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