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1、黄黄 冈冈 师师 院院 物物 电电 学学 院院传感器技术传感器技术课程设计报告课程设计报告题目名称：题目名称： 热释红外电子狗设计热释红外电子狗设计 专业年级：专业年级： 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 20102010 级级 学学 号：号： 201022340220201022340220 学生姓名：学生姓名： 阳阳 诗诗 海海 报告完成日期 2012 年 12 月 20 日评阅结课 评阅教师传感器技术课程设计报告第 1 页 共 10 页 目录目录 .1.1. 摘要摘要 2 2.2.2. 电路图原理电路图原理 .2 2 2.12.1 电路原理图电路原理图 .3 32.22.2 工作原理
2、工作原理 .3.3.3. 主要元件及其介绍主要元件及其介绍 43.13.1 热释电红外线传感器热释电红外线传感器.4.43.23.2 菲涅尔透镜菲涅尔透镜 .4.43.33.3 热释电传感器处理芯片热释电传感器处理芯片 BISS0001BISS0001 的原理与内部结构的原理与内部结构.53.43.4 其他元器件简介其他元器件简介 .5.4.4. PCBPCB 板制作板制作 .6.5.5. 详细制作过程详细制作过程 .6.6.6. 调试与组装过程调试与组装过程 .8.7.7. 实验测试结果与分析实验测试结果与分析 .9.8.8. 故障分析故障分析 .9传感器技术课程设计报告第 2 页 共 10
3、 页 JC808JC808 型型热释红外电子狗热释红外电子狗1.1.摘要摘要热释电红外线传感器可作电源开关控制、防盗防火报警、自动监测等。在电子 防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低 廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 本套件做成后集红外探测、报警、电源三位于一体，具有体积小、可随身携带 临时设防等优点，无论何时何地都可现场使用。微电脑芯片设计，耗电小，无须接 线布线，使用非常简便。本套件采用 4 节 7 号电池供电。2.2.电路工作原理电路工作原理2.12.1 电路原理图电路原理图47uFC147uFC247uFC129 10 11 12 1
4、3 14 15 168 7 6 5 4 3 2 1BISS0001IC110KR6470KR7103C610uFC52.2R8 2.2MR9103C72.2MR5 22KR1010uFC8DSGY1传传传传传47KR4 103C4103C3VT1 901422KR15.1MR22.2MR347uFC13270KR11270KR132.2MR12104C9102C10104C112.2R14560R16VT2 9014VT3 9014270R15BLL1LED1270KR17 10uFC146VBT GB231K18+C002 IC2JC808传传传传传传传传传传传.2.2.2.2 工作原理工作
5、原理本电路中主要采用的是型号为 BISS0001 的集成电路。BISS0001 是一款高性能 的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器 件即可构成被动式的热释电红外传感报警器。广泛用于安防、自控等领域能。 BISS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封 锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。传感器技术课程设计报告第 3 页 共 10 页 IC1 内部的运算放大器 OP1 将热释电红外传感器 Y1 输出信号作第一级放大，然 后由电解电容器 C5 耦合给 IC1 内部运算放大器 OP2 进行第二级放大，再经由电压比 较器 COP1
6、 和 COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延迟时间 定时器，输出信号 Vo 经 R14 驱动报警音乐片 IC2 工作，VT2 和 VT3 构成复合三极管 用来推动压电蜂鸣片发出声音。当电源开关 K1 在“OFF”位置时，电源经 R2 使 VT1 饱和导通，则 IC1 的 9 脚保持为低电平，从而封锁热释电红外传感器来的触发信号 Vs，电路不工作。当电源开关 K1 在“ON”位置时，热释传感器经 R1 得电处于工作 状态，VT1 处于截止状态使 IC1 的 9 脚保持为高电平，IC1 处于工作状态。C1、C13 是电源滤波电容，LED1 和 R17 构成电源指示电路。
7、3 3主要元件及其介绍主要元件及其介绍.3.1.3.1 热释电红外线传感器热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等 制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个 探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探 测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向 外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设 一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份， 制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号
8、放大70分贝以 上，这样就可以测出510米范围内人的行动。 3.23.2 菲涅尔透镜菲涅尔透镜菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲 区”和“高灵敏区” ，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发 出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区” ，这样就使接收到的红外信号 以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。.3.3.3.3 热释电传感器处理芯片热释电传感器处理芯片 BISS0001BISS0001 的原理与内部结构的原理与内部结构 一，芯片特点：一，芯片特点：*CMOS 工艺制造 *数模混合 *具有独立的高输入阻抗运算放大器 *内部的双
9、向鉴幅器可有效抑制干扰 *内设延迟时间定时器和封锁时间定时器 *采用 16 脚 DIP 封装。二，管脚功能：二，管脚功能：传感器技术课程设计报告第 4 页 共 10 页 三，管脚说明：三，管脚说明：引引 脚脚名称名称I/OI/O功能说明功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当 A 为“1”时，允许重复触发；反之，不可 重复触发2VOO控制信号输出端。由 VS 的上跳变沿触发，使 Vo 输出从低电平跳变到高电平时视为 有效触发。在输出延迟时间 Tx 之外和无 VS 的上跳变时，Vo 保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间 Tx 的调节端4RC1-输出延迟时间 Tx 的调节端5RC2-触发
10、封锁时间 Ti 的调节端6RR2-触发封锁时间 Ti 的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接 VDD，当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当 VcVR 时允许触发(VR0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端11VDD-工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端四，芯片使用参数：四，芯片使用参数：传感器技术课程设计报告第 5 页 共 10 页 五，工作原理简介：五，工作原理简介
11、： BIS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时 间定时器等构成的数模混合专用集成电路。传感器技术课程设计报告第 6 页 共 10 页 以上图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程，下图为其 内部结构示意图：.3.4.3.4 其他元器件简介其他元器件简介电阻的特性是阻碍电流的通过。 电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极 板带电，形成电压（电势差） ，但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电 的。 电感线圈当加上交流电时，自身电流变化，引起自身磁通量发生变化而引起感 应电动势，这种现象叫自感，自感电流的方向总
12、是阻碍引起自感的电流变化，当交 流电流增强时，自感电流跟交流电方向相反，当交流电流减弱时，自感电流跟交流 电方向相同，这样对交流就具有阻截作用。3 脚的一般是一个公共回路端,一个是输 入,一个是输出。 发光二极管简称为 LED。由镓（Ga）与砷（AS） 、磷（P）的化合物制成的二极 管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管 三极管是两个 PN 结共居于一块半导体材料上，因为每个半导体三极管都有两个 PN 结，所以又称为双极结晶体管。 三极管实际就是把两个二极管同极相连。它是 电流控制元件，利用基区窄小的特殊结构，通过载流子的扩散和复合，实现了基极 电流对集电极电流的控制
13、，使三极管有更强的控制能力。热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。热释 电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成 压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共 鸣箱、外壳等组成。传感器技术课程设计报告第 7 页 共 10 页 3.5.3.5.元器件列表元器件列表.4.4. PCBPCB 板制作：板制作：.5.5.详细制作过程：详细制作过程：拿到套件后，首先认真阅读说明书，把所有的元气件放到一个容器中，电阻器、 电容器等器件很小，防止丢失，要认真识别参数。用手拿电路板时请拿边，不要拿 面，防止因手的灰尘使电路板氧化。电路板
14、上标明了器件的参数，将对应的器件按传感器技术课程设计报告第 8 页 共 10 页 要求插装即可，防止插错。 JC808 型热释红外电子狗的印刷电路图见图二所示。元器件在电路板 的字符面插装。 议安装高度在离地面 1.53 米位置，可以防止小动物误报。 根据电阻器脚间距离的不同，其插装方式有立式或卧式之分；瓷介电容器和电 解电容器采用立式插装，插装电容器时要求立式插装并紧贴电路板，跳线 J1 处用焊 接电阻后剪下的金属导线代替。 报警音乐片 IC2 焊接在电路板槽口相应处，先将振荡电阻 R15 焊接在报警音乐 片上，然后将报警音乐片与覆铜焊接处都上锡，然后用少量锡将报警音乐片下方的 四个方焊盘分别与电路板覆铜的对应处相连接。二极管、三极管、集成电路、热释传感器焊接时注意极性。热释传感器 Y1 上 有一突出部位与电路板上突出标示相对应即可。三脚电感中的长脚插在电路板上 L1 出有圈圈的那个孔中，其它两个脚顺着插在另外两个孔中即可。 用 2 根黄色导线焊接在蜂鸣片上（焊接注意温度把握） ，构成了两个脚，然后焊 接在电路板的 BL 处。 三个连体簧和正极片、负极簧片，构成三节电池的串联，一般用红色导线焊接 电源正极线，黑色导线焊接电源的
