基于at89c51單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-12-23 22:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Q APS 當紅外輻射照射時熱釋電晶體溫度升高自發(fā)極化電晶體溫度升高自發(fā)極化強度降 低因此電極表面上感應電荷減少這相當于釋放了一部分電荷因此稱之為熱釋電現(xiàn)象 如圖 23 所示的電路連接負載則在紅外輻射時就有電流流過負載經(jīng)放大后成為輸出信號 圖 23 若沒有經(jīng)過調(diào)制的紅外輻射熱釋電晶體使溫度升高到一個新的平衡值那么電極表面的感應電荷也變化到新的平衡值不再釋放電荷也就不再輸出信號因此熱釋電探測器與其他熱釋探測器不同它只存在溫度升降的過程中才有信號輸出所以利用熱釋電探測器探測的紅外輻射必須經(jīng)過調(diào)制 如果用調(diào)制頻率為 f 的紅外線照射熱釋電晶體則晶體的溫度自發(fā)極化強度PS及其引起的面束縛作電荷密度均以頻 率 f作周期變化如果 1f小于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時間那么在垂直于 PS 的晶體的兩個端面之間就會產(chǎn)生開路電壓如果用負載電阻 Rg 把兩個電極連接起來就會有熱釋電電流 Is 通過負載熱釋電晶體自發(fā)極化強度隨溫度變化使電極表面感應電荷發(fā)生變化其等效電路如圖 24 所示 圖 24 電流源的電流強度為 Is 為 式中 p 一自發(fā)極化強度對溫度變化率稱為熱釋電系數(shù) 菲涅爾透鏡 目前人體驗知系統(tǒng)中的光調(diào)制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡它起到紅外輻射收集器和調(diào)制器的雙重作用熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大 作用加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測半徑從不足 2m 提高到至少8m 范圍菲涅爾透鏡實際是一個透鏡組每個單元一般都只有一個不大的視場且相鄰的視場既不連續(xù)也不交叉都相隔一個盲區(qū) 如圖 4 所示 這樣當人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)運動時人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡傳到傳感器上形成一個不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)使得敏感單元的溫度不斷變化傳感器從而輸出信號或者說人體在監(jiān)控范圍內(nèi)活動時進人一個視場后又走出這個視場再進人另一視場對傳感器而言相當于一會兒看到人一會兒又看不到人人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度使之有一個又 一個相應的電信號 圖 25 菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)而且還有聚焦作用其焦距一般在 5cm左右菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成呈乳白色半透明狀需要說明的是在每次接通電源時傳感器要有幾秒到十幾秒的預熱時間在這段時期內(nèi)該傳感器不起作用 24 熱釋電紅外傳感器控制電路芯片選擇 熱釋電紅外傳感器輸出的檢測信號很小要經(jīng)過放大比較等幾個環(huán)節(jié)才能輸出控制信號使電路執(zhí)行相關動作熱釋電紅外傳感器控制電路就是根據(jù)檢測信號的特點和輸出信號的要求完成上述功能的電路本套系統(tǒng)采用通用原件構(gòu)成熱釋電紅外傳感器的控制系統(tǒng)下圖 26 是控制 電路的結(jié)構(gòu)框圖 圖 26 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器與單電源應用場合的標準運算放大器相比它們有一些顯著優(yōu)點該四放大器可以工作在低到30 伏或者高到 32 伏的電源下靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一共模輸入范圍包括負電源因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性每一組運算放大器可用圖 27 所示的符號來表示它有 5 個引出腳其中 為兩個信號輸入端 VV為正負電源端 Vo 為輸出端兩個信號輸入端中 Vi為反相輸入端表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反 Vi 為同相輸入端表示 運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同 LM324 的引腳排列見圖 28 圖 27 圖 28 LM324 的特點 1 短路保護輸出 2 真差動輸入級 3 可單電源工作 3V32V 4 低偏置電流最大 100nA 5 每封裝含四個運算放大器 6 具有內(nèi)部補償?shù)墓δ? 7 共模范圍擴展到負電源 8 行業(yè)標準的引腳排列 9 輸入端具有靜電保護功能 3 系統(tǒng)硬件設計 31 低頻帶通放大電路 熱釋電紅外傳感器輸出的檢測信號很小僅 1mV 左右頻率為 0110HZ 需經(jīng)高增益低噪聲低頻放大器放大后才能進一步處理一 般來講要求放大器的增益為6070dB 帶寬 037HZ 放大器的帶寬對可靠性和靈敏度有重要影響帶寬窄噪聲小誤動作率低帶寬寬噪聲大誤動作率高 如圖 31 所示本系統(tǒng)采用 LM324 中的兩個集成運算放大器構(gòu)成低頻帶通放大電路 LM324 內(nèi)部集成了四個獨立的高增益運算放大器其電流小典型值 Is 10mA 且與所加電源電壓的大小無關頻率補償及偏置電流均采用了溫度補償措施性能穩(wěn)定采用單電源供電 圖 31 放大器要求 增益 6070DB 帶寬 037HZ 工作原理 放大電路的電壓增益為 A 12πfR12C4 12πfR7C4 1 2πfR12C4 一般要求放大電路的增益為 65Db 電路的上下限截至頻率為 FH 1R12C7FL 1R7C4 在單電源供電的情況下外加電壓分壓器后可保證運放輸出電壓有較大的動態(tài)范圍靜態(tài)下應將輸出端電位設在 12 處方法是 ICA 外接 R4R10 分壓器將 12VCC
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