【文章內(nèi)容簡介】 可分為 四 部分：第一部 分包含第一章至第二章 ；第二部分包含第3 章， 介紹紅外線模塊的三個部分，及反射型感應(yīng)模塊、對射型模塊和熱釋電紅外探測模塊；第三部分包含第四章至第六章給出我們設(shè)計的主題及利用 TX50C的工作原理設(shè)計的報警器； 第 四 部分包括第七章，是論文總結(jié)及未來相關(guān)展望。 本文的內(nèi)容 組織安排如下： 第一章 主要 寫中文摘要，還有畢業(yè)設(shè)計的課題概述、任務(wù)要求及內(nèi)容、參數(shù) 要求。 第二章 介紹 講述論文的研究背景、 論文 研究目標 以及章節(jié) 安排。 第三章的內(nèi)容包含了總體設(shè)計分析、方案的選擇與設(shè)計、紅外線的三個模塊簡述及方案的確定。 第四章主要介紹了 對射型紅外線感應(yīng)模塊的原理分析、工作原理圖中的重要元器件的介紹。 第五章講述了電路的調(diào)試，及出現(xiàn)的問題。 第六章介紹了本組實物的使用說明。 第七章講述了我做本次畢業(yè)設(shè)計的心得體會及對指導老師的感謝之情。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 5 第 3 章 方案論證與設(shè)計 方案論述 紅外線模 塊主要包括反射型感應(yīng)模塊、對射型感應(yīng)模塊和熱釋電紅外探測模塊等。 反射型感應(yīng)模塊是一種集紅外線發(fā)射、接收功能于一體的集成組件，內(nèi)部包含了紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理，能夠以非接觸方式探測前方一定范圍內(nèi)的阻擋物，并轉(zhuǎn)換成控制信號輸出。對射型感應(yīng)模塊分為獨立的發(fā)射模塊與接收模塊，發(fā)射模塊向外發(fā)射經(jīng)密碼調(diào)制的紅外光線，接收模塊收到有效信號時輸出控制信號。而熱釋電紅外探測模塊則不需要配置紅外線發(fā)射源，能直接接收人體或動物等物體輻射的微量紅外光線將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的控制信號輸出。 紅外線對射模塊概述 紅外對射全名叫“主動紅外入侵探測器” (Active infrared intrusion detectors)，其基本的構(gòu)造包括發(fā)射端、接收端、光束強度指示燈、光學透鏡等。其偵測原理乃是利用經(jīng) LED 紅外光發(fā)射二極體發(fā)射的脈沖紅外線 ,再經(jīng)光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離 ,由受光器接受。當紅外脈沖射束被遮斷時就會發(fā)出警報。紅外線是一種不可見光，而且會擴散，投射出去之后，在起始路徑階段會形成圓錐體光束，隨著發(fā)射距離的增加，其理想強度與發(fā)射距離呈反平方衰減。當物體越過其探測區(qū)域時，遮斷紅外射束而引發(fā)警 報。傳統(tǒng)型主動紅外入侵探測器，由于只有兩光束、三光束、四光束類型，常用于室外圍墻報警。主動紅外入侵探測器要選擇合適的觸發(fā)響應(yīng)時間：響應(yīng)時間太短容易引起不必要的干擾，如小鳥飛過，落葉飄過等引發(fā)誤報警；太長則易形成漏報警。 國家標準—— 20xx 主動紅外入侵探測器規(guī)定≥ 40ms 為報警觸發(fā)時間，是鑒于傳統(tǒng)型主動紅外入侵探測器通常安裝在傳統(tǒng)造型墻頭的應(yīng)用條件。而針對于安裝在地面應(yīng)用條件，就必須以人員奔跑最高速度 10m/s，來確定最短遮光時間。若人的寬度為 20cm，則最短遮斷時間為 20ms。以≥ 20ms的阻斷為觸發(fā)報警，國 家標準 —— 20xx 主動紅外入侵探測器規(guī)定≤ 20ms 不得報警。目前，有部分廠家生產(chǎn)采用編碼調(diào)制技術(shù)，制造多光束遠距離紅外線幕墻產(chǎn)品，主要應(yīng)用于湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 6 現(xiàn)代造型墻頂及地面等應(yīng)用條件。 紅外對射應(yīng)用于周邊防范的優(yōu)點 采用紅外波段的射束，人視覺不可見，具有隱蔽的防衛(wèi)方式：使入侵者在不知不覺中觸警。 傳統(tǒng)型主動紅外入侵探測器防范面低，易存在盲區(qū)或死角。多光束遠距離紅外線幕墻產(chǎn)品不存在盲區(qū)和死角。 完備的防衛(wèi)能力：入侵者無 法以快速跳躍（能夠?qū)崿F(xiàn)≥ 20ms觸發(fā)報警的產(chǎn)品才具有此項功能）、匍伏或其它動作通過隱形紅外防衛(wèi)射束網(wǎng)的防范 范圍。 良好的抗干擾特性：采用阻斷所有紅外脈沖編碼射束為報警觸發(fā)條件，當昆蟲、落葉或小動物等通過紅外防衛(wèi)射束網(wǎng)時，由于不能完全遮斷全部紅外脈沖編碼射束所以不會產(chǎn)生誤報警。 嚴密的防破壞能力：當紅外接收端電源線或信號線被剪斷時，報警信號輸出電路將自動輸出無線報警信號。 可全天侯工作。 紅外對射探測器 執(zhí)行國家標準 —— 20xx 主動紅外入侵探測器“ 第探測距離 b)室外用：主動紅外入侵探測器的最大射束距離應(yīng)是制造廠規(guī)定的探測距離的 6倍以上”的規(guī)定，以抗御雨、霧、霾、強烈水蒸氣、強烈陽光對于射束的衰減，抗御大風（特別是側(cè)向大風）吹而引起射束的偏移等不良天氣及氣象條件干擾。 紅外對射的分類： 雙光束紅外對射 型號 規(guī)格 ABT40 雙光束室外探測距 40 米 ABT60 雙光束室外探測距離 60米 ABT80 雙光束室外探測距離 80米 ABT100 雙 光束室外探測距離 100 米 三光束紅外對射 型號 規(guī)格 ABE50 三光束室外探測距離 50米 ABE100 三光束室外探測距離 100 米 ABE150 三光束室外探測距離 150 米 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 7 ABE200 三光束室外探測距離 200 米 ABE250 三光束室外探測距離 250 米 四光束紅外對射 型號 規(guī)格 ABH50L 四光束室外探測距離 50 米 ABH100L 四光束室外探測距離 100 米 ABH150L 四光束室外探測距離 150 米 ABH200L 四光束室外探測距離 200 米 ABH250L 四光束室外探測距離 250 米 紅外反射模塊 紅外線反射型檢測傳感器 反射型紅外線感應(yīng)模塊，它們可廣泛用于各種自動檢測、自動報警和自動控制等裝置中，如：行程限位器、光電計數(shù)器、接近式照明開關(guān)、自動干手器、自控水龍頭、感應(yīng)門鈴及倒車告警電路等 TX05D 反射型紅外線感應(yīng)模塊，實質(zhì)上是一種集紅外線發(fā)射、接收功能于一體的集成組件，內(nèi)部包含了紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理等全部電路，能夠以非接觸方式探測前方一定范圍內(nèi)有無阻擋物，并轉(zhuǎn)換成高電平信號輸出。 模塊全部元器件均裝焊在一塊印制 電路板上，然后封裝在體積為 3217mm的塑殼內(nèi) (不包括安裝支架的尺寸 )，模塊外形見圖 。 圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 8 在塑殼的前側(cè)面安裝有紅外發(fā)射管與紅外接收管，在旁側(cè)面有一只 LED 工作指示燈和一個靈敏度調(diào)節(jié)孔， LED 用來指示模塊的工作狀態(tài)，平時指示燈熄滅，一旦有反射阻擋物時，指示燈發(fā)光。調(diào)節(jié)孔內(nèi)有一只微調(diào)電位器，可調(diào)節(jié)反射探測靈敏度，順時針調(diào)節(jié)可加大探測距離，逆時針調(diào)節(jié)則減小探測距離。此外模塊的探測距離還與工作電壓高低有關(guān)，電壓高探測距離遠，反之則近。 圖 是一個實用的紅外反 射報警器，可用于多種場合，如高壓有電危險區(qū)域或其他禁止行人通行或接近的地方等，一旦有人靠近它就發(fā)出響亮的報警聲。報警器主要由 TX05D 模塊 ICl、 NE555 時基電路 IC警燈、警鈴及電源電路等部分組成。 圖 電源電路主要由變壓器 T 降壓、二極管 VD2～ VD5 橋式整流、三端穩(wěn)壓集成電路 IC3 和電容 C C6 濾波組成，接通電源后， IC3 輸出 12V 穩(wěn)定直流電壓供模塊 ICl用電，時基電路 IC2 則直接取用整流后的 15V 左右的直流電壓。平時，ICl前方無物體阻擋時，模塊 ICl輸出端 0UT 無信 號輸出，三極管 VT截止。時基電路 IC2 接成定時工作模式，因 C3 已充滿電荷， IC2 的 6 腳為高電平， IC2處于復(fù)位狀態(tài)，輸出端 3 腳為低電平，繼電器 K 不動作，觸點 K1 打開，警鈴與警燈均不工作，報警器處于靜止守候狀態(tài)。 當模塊 ICl前方有人走近時， ICl發(fā)射的紅外線將被部分反射回來并被 ICl內(nèi)紅外接收管收到，經(jīng)模塊內(nèi)部電路放大處理后，輸出端 OUT 突變?yōu)楦唠娖?，?jīng) R C C2 平滑使 VT 導通，一方面使時基電路的觸發(fā)端 2 腳為低電平， IC2 立即置位，輸出端 3 腳突變?yōu)楦唠娖剑^電器 K 吸合，觸點 K1 閉合， 220V交流警鈴?fù)姲l(fā)聲報警，同時警燈 EL 發(fā)光，可照亮“請勿靠近 !”等警示牌。另一方面 VT 導通使得 C3 所充電荷得以泄放。當人離開后， ICl的 OUT 端恢復(fù)低電平， VT1 截止，此時正電源就通過 RP、 R2 向 C3 充電，經(jīng) t=(R0+R2) C3延遲后，時基電路 IC2 翻回復(fù)位態(tài)， 3 腳恢復(fù)低電平，繼電器 K 釋放，警鈴?fù)Ｖ拱l(fā)聲， EL 熄滅。若之后又有人靠近監(jiān)控區(qū)，電路又發(fā)聲、發(fā)光報警。 電路被觸發(fā)報警的時間長短可通過電位器 RP 進行調(diào)節(jié)，以滿足不同場合的需要。 K 可選用 JZC32F、 DCl2V 小型中功率電 磁繼電器，其觸點容量為 3 A、AC250V。警燈 EL 可選用 40W～ 100W 白熾燈泡。警鈴應(yīng)選用交流 220V 供電的電鈴。其他元器件無特殊要求。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 9 熱釋電紅外探測模塊 熱釋電紅外傳感器簡介 : 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了 提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊 光學系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大 70分貝以上，這樣就可以測出 10~20米范圍內(nèi)人的行動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以 提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um，而探測元件的波長靈敏度在~20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的 紅外線傳感器 。 方案確定 經(jīng)過課題研究組員的討論，本課題設(shè)計的是 介紹一種采用 TX05C 新型紅外線對射感應(yīng)模塊制作而成的門窗防盜報警器。由于它是利用人眼不可見的紅外線，組成無線監(jiān)視區(qū)域，所以 具有極強的保密性和可靠性，只要有人進人監(jiān)視區(qū)域，人體勢必會遮擋紅外線光 ， 這時電路就會發(fā)出響亮的報警聲，以引起值班人員的注意。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院學生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 10 第 4 章 紅外對射的 硬件 電路的主體介紹 TX05C原理分析 對射型紅 外線感應(yīng)模塊，可廣泛用于各種自動檢測、自動報警和自動控制等裝置中，如門窗及各種人行通道的報警系統(tǒng)、流水線的自動控制、量值的統(tǒng)計等。 圖 TX05C 是一種對射型紅外感應(yīng)專用模塊。該模塊分 TX05C— T 與TX05C— R 兩個獨立的紅外發(fā)射與紅外接收模塊。兩模塊的外形尺寸相同，均為3 2mm 64mm 17mm。模塊的外形見圖 1，發(fā)射模塊內(nèi)部由電源管理器件、密碼 IC、紅外調(diào)制電路和中功率紅外發(fā)射管等組成，通電后正前方透鏡小孔即向外發(fā)射經(jīng)密碼調(diào)制的紅外光線，其內(nèi)電路框圖見圖 。模塊后面有發(fā) 射指示燈和電源引線，電源線采用屏蔽線連接，芯線為電源正極 VDD，屏蔽皮層為電源負極。接收模塊內(nèi)部設(shè)有 5 V 穩(wěn)壓源、紅外接收放大、解調(diào)及處理電路，內(nèi)電路框圖見圖 。模塊正前方的小孔為紅外接收窗，在內(nèi)部兩側(cè)面各設(shè)置有狀態(tài)指示燈。當模塊未接收到有效信號時，紅色指示燈亮；收到信號時，綠色指示燈亮。輸出線為雙芯屏蔽線，紅色芯線為電源正極線 Vmm 白色芯線為信號輸出端OUT，屏蔽