【正文】 （ +）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。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。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。 51176。 KP506B 內(nèi)部功能圖如圖 510 所示 。如果是自己安裝這個元件安裝時引腳要盡量短，遠離其它發(fā)熱元件，除了窗口，其它的元件最好用厚紙隔開，否則你裝好后誤差也大，就是受干憂大，常誤觸發(fā)。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán) ， 如圖 58。 紅外線傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關(guān)系很大。 第 21 頁 共 31 頁 圖 55 報警效果圖 紅外線熱釋電傳感器采集到信號過一斷時間 (即開關(guān) 先閉合再斷開 )后， 表示有人闖入后離開即 發(fā)出報警信號 ，其仿真效果如圖 56 所示。其仿真效果圖如圖 54所示。 電源電路的仿真效果圖 如圖 53。 第 20 頁 共 31 頁 （ 3） 強大的設(shè)計自動化功能 。 2． 電路仿真與 PLD 部分 電路模擬仿真系統(tǒng)（ Advanced SIM 99）、可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）、高級信號完整性分析系統(tǒng)（ Advanced Integrity 99） Protel 99SE 的功能特點： （ 1） 開放式集成化的設(shè)計管理體系 。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改 零件封裝；管理電路板組件。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。 圖 52 啟動圖標 Protel 99SE 的系統(tǒng)組成部分按照系統(tǒng)功能來劃分， Protel99se 主要包含以下倆大部分和 6個功能模塊。 第 19 頁 共 31 頁 Protel 99SE PCB 軟件介紹 Protel99SE 是應用于 Windows9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個32位的設(shè)計軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層。 4． 通過一個工具鏈 , 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試 。 2． 通過交互式 SPICE 仿真 , 迅速了解電路行為 。通過 Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB 設(shè)計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。 圖 51 multisim 啟動界面 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證，并對電路進行仿真。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 另外，若利用 Uo 信號去控制報警器，還可以實現(xiàn)音響報警；若利用 Uo信號去控制繼電器或電磁閥，還可以實現(xiàn)自動門、制動水龍頭的自動控制。 電路中的 C C9 為退耦電容。 當人體進入監(jiān)視范圍時，雙限比較器的輸入發(fā)生變化，當人體進入時 U33V,因此 A3輸出高電平， LED1 亮；當人體退出時， U32V，因此 A4 輸出高電平， LED2 亮。由于 UBUA,故 A3 輸出低電平， A4 輸出低電平。電阻 R R7 將 A2 同相端偏置于電源電壓的一半 ,A2 的增益取決于 R R5，其大小為 Auf2 = 424720xx58 ????? RR 因此，傳感器信號經(jīng)兩級運放總共放大了 Auf1 Auf2 =112 （ 42） =4704 倍，當傳感器產(chǎn)生一個幅度為 1mV 交流信號時， A2 的理論輸出值為 。電路中， R C C5 構(gòu)成退耦電路， R1 為傳感器的負債， C2 為濾波電容，以濾掉高頻干擾信號。下面是報警電路的工作流程與及電路的參數(shù)計算過程 : 在 電路中采用 KP506B 型熱釋電人體紅外線傳感器，當人體進入該傳感器的監(jiān)視范圍時，傳感器就會產(chǎn)生一個交流電壓（幅度約為 1mV），該電壓的頻率與人體的移動速度有關(guān) 。 第 16 頁 共 31 頁 第 4 章 整機電路及工作原理 通過對電路的分析設(shè)計完成了整機電路的總體設(shè)計原理圖如附錄 1所示其中包括電源部分和報警電路部分，電源部分主要是通過對交流電的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓輸出一個+5V 的直流電壓為后面的報警電路的正常工作提供電壓；報警電路主要是由熱釋電紅外傳感器、 LM324 集成運算放大器、發(fā)光二極管、電阻電容構(gòu)成。 通過以上對電路的分析與設(shè)計，最終完成了 5V 電源的設(shè)計，也了解了 LM317 芯片的功能與作用和橋式整流二極管的工作原理與整流過程。若選擇 U2 U1，則當輸入電壓在 [U2， U1]區(qū)間范圍時， LED 點亮，這是一個“窗口”電壓指示器。 圖 39 雙限電壓比較器 雙限電壓比較器的電壓傳輸特性如圖 310 示 。輸入電壓 U1 同時加到 A1 的正輸入端和 A2 的負輸入端之間，當 Ui U1 時，運放 A1 輸出高電平；當 Ui U2 時，運放 A2 輸出高電平。其電壓傳輸特性如圖 310示 。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。 當去掉運放的反饋電阻時 ,或者說反饋電阻趨于無窮大時 (即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大 (實際上是很大 ,如 LM324 運放開環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既10萬倍 )。 圖 38 同相交流放大器 3. 3 比較器電路設(shè)計 單限比較器只能檢測一個電平，若要檢測 Ui 是否處于 U1 和 U2 兩個電平之間，則需采用雙限電壓比較器（又稱窗口比較器）。其中的 R R2 組成 21 U+分壓電路 ,通過 R3 對運放進行偏置。 Co和 Ci 為耦合電容。此電路輸入電阻為 Ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。 圖 37 反相交流放大器 第 13 頁 共 31 頁 放大器采用單電源供電 ,由 R R2 組成21U+偏置 ,C1 是消振電容。電源指示電路如圖35 所示 。 圖 36 LM317 引腳 如圖 36 所示 1 腳為調(diào)節(jié)腳、 2 腳為輸出腳、 3 腳為輸入腳，其中 2 腳與散熱片的表面是連接的。穩(wěn)壓電路的原理圖如圖35 所示。 圖 35 穩(wěn)壓電路圖 第 12 頁 共 31 頁 典型線性調(diào)整率 %， 典型負載調(diào)整率 %。輸入引腳輸入正電壓 ,輸出引腳接負載 , 電壓調(diào)節(jié)引腳一個引腳接電阻 (200 左右 )在輸出引腳 ,另一個接可調(diào)電阻 (幾 K)接于地。 LM317 的輸入最同電壓為 30 多伏，輸出電壓 電流 不過在用的時候要注意功耗問題注意散熱問題。 綜上所述，交流電通過整流、濾波可以變成直流電，這就是一般穩(wěn)壓電源的 基本原理。由于充電回路等效電阻很小，所以充電很快，電容 C 迅速被充到交流電壓的最大值 Umax。 濾波的基本原理：電容 C兩端的初始電壓為 0。 在負載 RL 兩端并接上電容值較大的電解電容，如圖 33 所示，可將脈沖直流電過濾成較平穩(wěn)的直流電，稱為濾波。 圖 33 橋式整流 圖 34 交流、整流及濾波波形 第 11 頁 共 31 頁 2． 濾波電路 電容（或電容量 , Capacitance）指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為 C，國際 單位是法拉（ F）。如果將 RL 兩端接入示波器會觀察到如圖 34 的整流波形②。如圖 33是橋式整流濾波電路，其整流過程如下：當交流電為正半周時， M點電壓高于 N 點電壓， DD4截止，而 D D5 導通，電流將從交流電源依次通過 D RL、 D5 回到電源；當交流電為負半周時， N 點電壓高于 M 點電壓， D D5 截止，而 D D4 導通，電流將從交流電源依次通過 D RL、 D4 回到電源。晶體二極管的正反向特性曲線如圖 32 所示，即二極管具有單向?qū)щ娦浴? 整流濾波電路 1．整流電路 晶體二極管是由兩種具有不同導電性能的 n 型半導體和 p 型半導體結(jié)合形成的 pn 結(jié)構(gòu)成的，如圖 31（ a）所示， pn 結(jié)具有單向?qū)щ姷奶匦裕Ｓ梅柋硎救鐖D 31（ b）。 比較器 傳感器 電源 基準電壓 指示電路 放大濾波 第 9 頁 共 31 頁 第 3 章 單元電路設(shè)計 電源電路設(shè)計 直流電源（ DC power）有正、負兩個電極，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流 來為電路工作提供能量 。 3． 放大濾波：是由集成 運 算放大器 LM324 和電容構(gòu)成對傳感器的信號進行放大和濾波供下一級電路使用。 圖 21 報警器電路的組成圖 1． 電源：通過交流電經(jīng)變壓器的變壓、橋式二極管的整流、電容的濾波、穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓得到 5V 的直流電壓。 第 8 頁 共 31 頁 第 2 章 電路組成及框圖 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，電子報警器已經(jīng)在各企業(yè)事業(yè)單位和人們的日常生活中得到廣泛的應用，紅外線報警器可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)移動的人體，當有人在該范圍內(nèi)走動時，發(fā)出報警。 設(shè)計意義及要求 通過對紅外線報警器系統(tǒng)的設(shè)計與分析，用集成運放 LM32紅外傳感器、二極管等器件設(shè)計電路，可監(jiān)視幾米到幾十米范圍內(nèi)運動的人體，當有人在該范圍走動時發(fā)出報警信號。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)。設(shè)計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用 因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 該電阻阻抗高達 104MΩ，故引入的 N溝道結(jié)型場效應管應接成共漏形式 即源極跟隨器 來完成阻抗變換。為 第 7 頁 共 31 頁 了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾 該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放 出的紅外線能量變化 并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。 熱釋電紅外傳感器的原理特性 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。 2. 靈敏度高、控制范圍大。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。被動紅外報警器是以探測人體輻射為目標的，所以熱釋電元件對波長為 10μ m 左右的紅外輻射必須非常敏感。人體發(fā)射的 10μ m 左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當人通過探測區(qū)域時，報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置 變化，進而通過分析發(fā)出報警。一般應用在周界防范居多，最大的優(yōu)點就是防范距離遠，能達到被動紅外的十倍以上探測距離。正常情況下，接收機收到的是一個穩(wěn)定的光信號，當有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當處理，控制器發(fā)出的報警信號。此光束被接收機接收，由接收機中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報警控制器。 紅外報警器分類及原理 紅外報警器分為主動紅外報警和被動紅外報警，主動紅外入侵報警器是由發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機是由電源、發(fā)光源和光學系統(tǒng)組成，接收機是由光學系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理