下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 红外报警系统

红外报警系统.doc

红外报警系统

自我保护不过是用冷漠
2017-10-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《红外报警系统doc》,可适用于综合领域

红外报警系统高等光电技术与实验高等光电技术与实验红外报警系统设计共页第页高等光电技术与实验红外报警系统设计摘要:介绍了一种经过调制后的红外二极管做发射光源有光敏二极管接收的简单红外报警系统。系统由发射、接收、放大和检波报警四个部分组成。当光线被阻挡时系统报警。关键词:二极管信号放大报警、引言光电报警系统是一种监视系统当不乏分子入侵防范区域时能够及时将这些信号告知主人、家人、邻居或者值勤人员并起到阻吓、防范的技术系统。目前种类繁多本文介绍一种简单的红外报警系统当人或者是其它异物阻断发射和接收之间的红外警戒光束时系统当即做出反应发出报警信号。、设计任务和要求本系统的设计要求在无透镜聚焦的条件下用经过信号调制后的小功率砷化镓发光二极管作为辐射光源产生一条红外警戒光束。在接收端使用硅光电二极管作为红外光的光接收器并用通用运算放大器构建放大系统。当警戒线被阻断时发光二极管被点亮给出报警信号。要求系统的作用距离大于米。系统设计实验中可以使用到的电子元器件器件有:红外发射接收对管、集成电路NE和LF、普通阻容元件。、系统总体方案设计分析本系统由图所示的四个部分组成。用砷化镓发光管组成发射系统在发射和接收系统之间有红外光束警戒线。调制电源提供GaAs发光管确定规律变化的调制电压使发光管发出红外调制光在一定距离以外用光电二极管接收调制光。接收到的信号经过转换后放大、检波最后得到的信号将用于控制报警器中的LED亮灭。共页第页高等光电技术与实验发射系统接光发放检调电收波制光二大系报极器管器统警管图系统原理框图、系统电路分析发射系统用NE定时器构成多谐振荡器作调试电源在这里选用常用的振荡器的连接方法定时器电阻R和R其连接点接到的脚C是定AB时电容。其连接方法及波形下图所示。图NE连接方法NE参数计算,()充电时间T。电路充电过程中的初值和终值分别为:cVcc,,V,,ccc(),()c,,,()RRC充电时间常数为:AB共页第页高等光电技术与实验代入计算一阶电路过渡过程的公式得:,VRRC()ccAB,,VVVectcccc()当t=T时代入上式得:VV,ccccTRRCRRC,,()ln()lnABABVV,cccc,()放电时间T。同理放电过程中的初值和终值分别为:cVcc,,,,()c(),cT,,RC放电时间常数为:B代入计算一阶电路过渡过程的公式:,VRCccB,,,()ect()Vcc当t=T时得:,,()cVcc,TRCRC,,lnlnBBVcc,TTTRRC,,()ln故输出脉冲周期为:ABf,,振荡频率为:TRRC()lnABTRRCRR()lnABABq,,,输出矩形的占空比为:TRRCRR()lnABAB参数选择系统设计中我们选择了调制频率为KHz的输出信号频率并依据电路图中的设计选择了电容。因此我们可以依据公式求解出电路中的电阻值。共页第页高等光电技术与实验fkRRk,,,,,ABTRRC()lnAB所以我们可以取R=R=kABRRABq,,,这时占空比为RRAB这样我们就得到了系统要求的调制信号并用于驱动二极管发光此时我们将选取发光管的限流电阻。用NE组成振荡器来驱动发光管时要注意发光管上一定要串联一个限流电阻。使输出电流小于或等于发光管的最大正向电流I。若振荡器输出电压为V则限流电阻R取值为:FVVVV,,FR,,ImAF如果限流电阻值低于上述公式所得数值或未加限流电阻则会造成发光管和定时器烧毁。实验中限流电阻取为Ω。接收系统在接收端我们使光敏二极管处于反向偏置工作模式下。接收端系统电路部分如图所示DPhotoSenUBLFNCBRRResResKK图接收系统电路在图中光敏二极管工作于反片模式下在接收到的信号中我们接共页第页高等光电技术与实验入一个电容主要就是取到了隔直流通交流的作用以滤除信号中的直流成分随后又通过运算放大器构成的电压跟随器输出接收到微弱信号。电路中我们取R=R=k电容为独石电容。信号放大滤波光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱,而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中,因此,要对这样的微弱信号进行处理。这里先对信号进行前置放大处理将放大后的信号进行滤波处理以将大部的分噪声滤掉,将此信号再放大到后续处理所要求的电压幅度。这样,就需要通过放大电路、滤波电路使输出幅度合适、滤掉大部分噪声的待检测信号。放大电路放大电路用集成运放LF构成它的主要作用是对红外探测器输出的微弱信号进行放大。LF为双运算放大器集成芯片它的主要参数如下:最大电源电压:V电压增益:dB输入阻抗:Ω共模nVHz抑制比:dB增益带宽:MHz等效输入噪声电压:。实验设计中使用一般的反相放大电路电路如图所示。我们在设计中第一级的放大倍数为倍最后一级的放大倍数定为倍。RResKUARLFNResAKRResK图基本反相放大电路共页第页高等光电技术与实验滤波电路通过前面放大的信号中有着许多的噪声这就要求我们需要将信号之外的噪声滤除。由于我们选定了发射光的频率设计中我们选用了二阶有源带通滤波器如图所示中心频率为ƒ=kHz品质因数Q=增益为G=。下面是滤波器的参数选择计算:CRResKUBCRLFNResBKRRes图二阶有源带通滤波器Q,,Rk(),fCQR,,,(),QGfC,RRGRk,,,,(),RG()电容全部为独石电容在滤波器的设计中如果中心频率与我们调制信号的频率不一样时共页第页高等光电技术与实验信号将会造成很大的衰减。因此我们将电路中的电阻R改用为滑动变阻器这样就可以调节中心频率。改后的电路图如图所示。CRResKUBCRLFNResBKRResRResAdjK图改进后滤波器检波输出系统检波系统电路如图所示。RResKDUBLFNRBDiodeNResKDSCLEDRRResResKK图检波输出电路信号经过放大滤波处理后经过二极管D检波在经过R、C后共页第页高等光电技术与实验滤波得到直流电压信号我们在放大器的同相端接入固定电压偏置实验中我们取偏置电压为V。这样就将得到的信号电压也偏置电压进行比较输出当信号端电压大于参考电压时没有输出当警戒光线被阻挡时只有同相端电压输入此时输出高电平LED发光。在滤波电路中时间常数越大输出电压的脉动越小直流分量越大。工程实践中一般取,,,RCT~电路中我们选取独石电容R=k此时,,,,,,,,RCsTs满足设计要求。、系统电路总图由于电路中会出现自激我们在芯片的供电电源上接上去耦合电路以消除自激给电路造成的干扰。图为系统设计电路总体图。RResKRResCCRuFRResNEPResRKDResPhotoSenKUBDSUALFNRLEDLFNCBResACCKRRCResResKKRResKCuFRResKCCRResCRRResuFRKResUBResCKRLFNUAKRLFNDUBResBLFNKResARKBCDiodeNResRCKResRCResDSKCCLEDRRRCResAdjResResCuFKKKRuFRuFResRResRes图系统电路总图共页第页高等光电技术与实验下表为电路中电子元器件的值。表格电子元器件使用表名称数值数量(个)NELF红外发光管HGA光电接收管CUDLED独石电容C电解电容CuFk电阻Rkkkkk可变电阻Rk共页第页高等光电技术与实验、组装调试发射系统依照前面给出的发射系统设计电路我们在面包板上搭建电路具体电路如图所示。图发射系统电路当电路接好后接上电源以及示波器此时我们可以在示波器上观察到图所示的波形。在示波器上我们取的横坐标值为us在图上可以看出一个周期占了大格所以周期为Ts,,,满足设计要求。图发射系统输出波形共页第页高等光电技术与实验接收总体电路依据设计的电路我们将接收、放大和检波报警部分连接在一块大面包板上具体电路如图所示。图接收端的总体电路当电路接好后接上电源并与前面的发射系统组合此时我们就可以在示波器上检测出各输出点的波形。实验中发射端与接收端的距离达到了m当我们将警戒光线挡住之后电路中的LED亮起完成报警工作。此时接上各输出点进行查看。图(a)显示了信号经过一级放大以及滤波的波形图当我们用手挡住光线之后得到了图(b)所示的波形。图(a)未挡光时输出(b)挡光时输出图(a)是信号经过两级放大之后的波形图(b)是挡住之后的波形由图中可以看出电路中依然还存在着大量的噪声因此在以共页第页高等光电技术与实验后的电路设计中还可以继续对电路进行改进。图(a)未挡光时输出(b)挡光时输出图显示的是检波、滤波之后的波形图。图检波输出波形据此完成了红外报警系统的设计。、总结实验基本完成了红外报警系统的设计要求但是在实验中还是出现了许多的问题但是在张老师的悉心指导下使得实验最后终于成功。不过实验还是可以有一些方面的改进:()可以使用低噪声的放大器()设计Q值很高的滤波器或者设计中使用多级滤波()在运算放大器输入时使用差动运放减少噪声。共页第页

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/13

红外报警系统

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利