基于熱釋電紅外線傳感器的自動警報器課程設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-24 20:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，流過的電流叫亮電流；夜晚無光照的時候，光敏電阻內(nèi)無電流流過，暗電阻的電阻值約為兆歐級，近似斷路。一般來說，暗電阻與亮電阻阻值之比約為~ 之間。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。凡是溫度超過絕對0176。C（273176。C）的物體都能產(chǎn)生熱輻射（紅外光譜），而溫度低于1725176。C的物體產(chǎn)生的熱輻射光譜集中在紅外光區(qū)域，因此自然界的所有物體都能向外輻射紅外熱，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。而任何物體由于本身的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同、本身溫度不同所產(chǎn)生的紅外輻射的波長和距離也不盡相同，通常分為三個波段。近紅外：～3μm；中紅外：波長范圍3～25μm；遠(yuǎn)紅外：波長范圍25～1000μm；人體輻射的紅外光波長3～50μm，其中8～14μm占46%。在被動紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器(PIR)，它能將波長為812um之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動時，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應(yīng)移動物體與背景物體的溫度的差異。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化的電信號。本次選用D205B型大窗口熱釋電紅外線傳感器，它接受的紅外線波長為4—15μm，透過率大于75%，輸出的信號為5V，噪聲小于70mV，故后續(xù)處理電路僅需要低通的阻容濾波電路即可。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。本次設(shè)計中因為要用于無人的夜間自動值守場合，報警電路觸發(fā)后必然要給安保人員一定的反應(yīng)時間，因此需要給報警電路一個報警時延，故需要用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)相應(yīng)功能。報警電路主要由繼電器及相關(guān)電路和220V聲光報警器組成。繼電器作為開關(guān)控制部分，通過接收來自555定時器的信號，通過繼電器銜鐵吸合與釋放來控制220V交流電路的閉合與斷開，從而控制聲光報警器的工作與否?？紤]到實際應(yīng)用，還需要加一個手動報警開關(guān)以防止突發(fā)的意外情況。三極管開關(guān)電路光控電路NE555集成電路 傳感器電路報警電路 整體方框圖根據(jù)前面所述的各模塊結(jié)構(gòu)，這里需要將市電轉(zhuǎn)換成適合各模塊使用的相應(yīng)的直流電源，電源模塊勢必要作為直流穩(wěn)壓電源為各單元提供能量。這里應(yīng)用與MC78系列類似的LM109H芯片即可實現(xiàn)所要求的功能，為系統(tǒng)提供+5V的電源。方案二是方案一的改進(jìn)版。本電路分為光敏電路、熱釋電紅外線傳感器電路、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和報警電路。使用熱釋電紅外線傳感器代替主動式紅外線傳感器，將誤操作率降到最低，既能有效防盜，又能降低工作人員的負(fù)擔(dān)。本次設(shè)計的報警器還加入了光敏電阻控制電路，較之定時開關(guān)更加方便、穩(wěn)定，使用壽命也更加長，可以實現(xiàn)夜晚自動進(jìn)入工作狀態(tài)，無需人工操作，更加自動化。加入555定時器能將報警信號延時，給值守的工作人員一定的反應(yīng)時間。由于傳感器輸出信號足夠大故不需要放大，僅需要濾除工頻干擾和低頻信號，且易于調(diào)控，實用度高于方案一，故選擇此方案。第3章 電路設(shè)計 本次設(shè)計中包含傳感器電路、光敏控制電路、555定時器電路和報警電路。傳感器電路中包含信號采集部分和信號變換處理部分。它們負(fù)責(zé)將侵入的人體輻射出的紅外線收集起來，轉(zhuǎn)化為電信號，濾除工頻干擾和噪聲信號后，輸出的信號經(jīng)過光敏控制電路和555定時器電路傳到報警電路，進(jìn)行相應(yīng)的報警。 傳感器電路設(shè)計傳感器選用D205B型大窗口熱釋電紅外線傳感器，參數(shù)如下表所示。紅外接收頭D205B是利用材料自發(fā)極化隨溫度變化的特征來探測紅外線的輻射的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。它采用四靈敏元設(shè)計，抑制環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了信號輸出強(qiáng)度，增加了多方向靈敏度，兼有單元和雙元熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點，傳感器的工
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