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1、 泸 州 职 业 技 术 学 院毕业设计报告红外报警器设计学生姓名 童亮所 在 系电子工程系 班 级08级应用电子3班专 业 应用电子技术指导教师 吕宁第 1 页摘要红外感应是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。在当今的社会红外感应在诸多领域都得到了应用。如红外报警器、红外数据传输器、红外夜视仪等方面。所以设计一个简易红外报警器有利于我们对红外传输技术有所了解。这次设计简易红外报警器的内容是：设计符合要求的电路原理图，对三极管构成无稳态振荡电路、红外收发电路自锁驱动与复位电路及三极管构成无稳态振荡声光
2、电路的各个元件的参数静态工作点进行分析计算，用Altium Designer Summer 09软件制作出PCB板，在其过程中注意元件的布局和板面的设计，用multisim7进行仿真。根据元件参数采购元件，并进行安装和调试，若有故障，则利用已有的故障维修思路和方法进行检修。使其能正常工作，达到合格的标准。在设计中我受益匪浅，三极管构成自锁驱动与抚复位电路和三极管构成无稳态振荡电路结构原理等新的理论知识，复习巩固了以前所学的电路、模拟电子技术，现代电子电路与技术等知识。还更好的理论结合实际，把相关的新老知识应用到设计中，自己动手设计出成品。红外报警器的作用是把从发射端发送的信号经过空气有接收端接
3、收，在这一过程中由于外部人体的作用阻碍了信号的传递而作为报警信号的触发条件。作为电子技术的毕业设计，本课题提出的红外对射报警器指标比较低，以及现实的干扰与实用性等原因采用直流供电红外发生发生电路。由于个人水平有限，本设计中的缺点、错误在所难免，恳请原谅！目录第一章 概论11.1选题依据11.2红外报警器简介11.3选红外对射类依据1红外对射：将发射和接收的部件，分两边装，在接收部分负责信号的放大输出。当红外收发电路工作后，当发射和接收之间有物体阻挡了红外光，则会有信号跳变，有输出信号。在聚焦的前提下发射距离远取向性强抗干扰能力强。1第二章红外对射报警器具体设计222红外对射报警器电路结构22.
4、 3电路各部分作用与计算42.3.1 红外发生电路42.3.2 红外接收电路52.3.3 自锁驱动与复位电路62.3.4 三五定时器构成无稳态振荡电路82.3.5门铃按键与提示灯电路132.3.6小结14第三章 安装与调试153 .1根据印制板雕刻铜板153. 2测试与安装元器件163. 3进行调试与故障的检修163. 4 最终数据表17第四章 总结19第五章 致 谢20参考文献21第一章 概论 1.1选题依据20世纪末，人们生活水平不断的提高，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，但是拥挤繁杂的住宅环境以及人口暴增的生活压力，使得一些人踏过法律的底线不劳
5、而获窃取他人劳动果实，对他人的生命财产安全造成了严重的影响。红外报警器作为报警系统中的重要一员不仅在财产安全方面有重要的作用，在工业生产和自动化监控也有着很大的开发和利用空间因此红外报警器的研究和开发，有着非常现实的意义。在当今的社会红外感应传输技术得到了广泛的应用。如光碟机、无线数据传输、军事与生产重地等。因此必须重视对红外报警器的设计，我做为一名应用电子专业的学生，学的正是这类的相关知识。并且我们三人组成一个团队，分工合作。相信我们一定能做出一个好的优质红外报警器。1.2红外报警器简介红外报警器由报警主机和红外探测器组成报警系统。探测一旦探测到入侵，红外报警器立即把报警入侵信号传输到报警主
6、机，主机接收到报警信号后，会立即启动高分贝警笛现场报警器，红外报警器主机面板上的LED闪烁，同时报警主机还有感应距离调节和报警取消功能。1.3选红外对射类依据 红外对射：将发射和接收的部件，分两边装，在接收部分负责信号的放大输出。当红外收发电路工作后，当发射和接收之间有物体阻挡了红外光，则会有信号跳变，有输出信号。在聚焦的前提下发射距离远取向性强抗干扰能力强。第二章红外对射报警器具体设计 21红外对射报警器电路的设计要求（1）红外对射；（2）报警距离：1M；（3）信号自锁；（4）带有门铃功能（自由发挥）；三极管对管构成无稳态振荡电路和自锁开关组成声音与二分频声音振荡选择22红外对射报警器电路结
7、构红外发射电路NPN与PNP三极管构成自锁电路 中功率驱动三极管构成无稳态振荡电路（闪光电路）复位红外接收电路框图分析：从红外对射与控制电路的结构框图中我们可以看出，该电路主要由三大部分构成其中又有：（1） 红外收发电路。（2） NPN与PNP三极管构成自锁电路。（3） 三极管构成无稳态振荡电路。由框图绘制原理图（图2-1）第二章图(2-1） 图(2-1）所示为红外对射报警器的原理图，图中940nm红外信号从红外发射管D1射出经过空气（1m）经过空气传播由红外接收管Q1接收。由NPN与PNP三极管Q2、Q3、Q4构成的自锁驱动电路驱动三极管构成无稳态电路工作进而发出声音和闪光报警。2. 3电路
8、各部分作用与计算2.3.1 红外发生电路 图（2-2-） 图（2-3） 作用：由红外发射电路（图2-2）产生足够强度的940nm红外光信号（图2-3），经由空气传播由接收电路接收。在工作过程中940nm红外信号必须稳定持久它是检验被检测空间中是否有障碍的重要介质。由于本报警器的设计思路是简易实用所以工作空间为门后时间为夜晚，所以考虑到电路的抗干扰能力取工作电流38mA，有公式计算得到R15取100。(由于电池串联得到的6V VCC因为电池质量与使用损耗的原因经常达不到6V所以计算时间电源取5V)2.3.2 红外接收电路 图（2-4） 作用：红外接收电路（2-4）接收940nm红外信号，红外对管
9、接收头Q1等效于光敏三极管。当Q1接收到940nm红外光信号使Q1CE两级电压降低，当红外光信号被阻隔时使Q1CE增大。由于太阳是世界上最大的核反应堆它产生了几乎所有光谱上存在的光线所以虽然在室内但是也有940nm的红外信号所以在设计接收电路时要根据实际情况考虑。在这里由于红外报警器的工作空间为门背后时间为夜晚所以基本上可以不考虑。为了防止电流过大击穿Q1ce、为后级电路提供驱动电流以及降低功耗Q1ic取0.13mA左右。（由于电池串联得到的6V VCC因为电池质量与使用损耗的原因经常达不到6V所以计算时间电源取5V） 有公式可计算与实物样品制作过得出R12取33K 。2.3.3 自锁驱动与复
10、位电路图（2-5A） 图（2-5B）图（2-5C）图(2-5D) 作用：自锁驱动与复位电路图（2-5）为自锁驱动电路，用multisim 7 仿真时将开关J1等效为理想工作状态下的Q1。在图（2-5）中电路工作的状态表 图（2-6）表达。表 （2-1）Q2bQ2e Q4c Q3bQ4b Q3c状态005未触发与自锁1.40.70触发与自锁0.705触发与复位由仿真原理图 图（2-5）和状态表可以看出来自锁驱动复位电路具有自锁功能和复位优先性，当红外对射电路中的红外信号遭到阻隔时Q1截止且复位开关J2打开Q2b为1.4V ，Q2饱和导通电流Q2ie驱动中功率三极管Q3使Q3饱和导通。当Q3饱和导
11、通时Q3ce为0V，PNP三极管Q4eb为0.7 Q4饱和导通，Q4ic驱动Q3be形成自锁。复位开关J2接Q3be，开关闭合Q3截止实现复位。电路中R3为触发三极管Q2的集电极偏置电阻有分压限流的作用，它为Q3提供基极驱动电流其中Q2ie为触发驱动电流，Q4ic为自锁触发驱动电流。Q3为中功率三极管C2060饱和导通驱动电流Q3ib取0.20.3mA，其最小击穿电流为10mA。所以根据上述公式和三极管参数要求取Q2集电极偏执电阻取R3为33K，Q4发射级偏执电阻取 10K。R5为Q3基极偏置电阻但是在这里起瞬间分流作用，由于三极管为非线性器件且Q4为PNP小功率三极管且BC级击穿电压为6V，
12、在上电的瞬间Q3b级接近于VCC所以有可能瞬间击穿Q4bc一段时间使电路自锁，所以Q5取33K能够起到分流的作用且不会干扰到电路的正常运作。2.3.4 三五定时器构成无稳态振荡电路 作用：无稳态多谐振荡器是一种简单的振荡电路。它不需要外加激励信号就便能连续地、周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成，因此称为多谐振荡器电路。多谐振荡器可以由三极管构成，也可以用555或者通用门电路等来构成。用两只三极管组成的多谐振荡器，通常叫做三极管无稳态多谐振荡器。在本例中我们将用两只三极管制作一个多谐振荡器，并用它驱动两只不同颜色的发光二极管。在制作完成时，我们能看到两只发光二极管交替点亮，并
13、且我们可以通过调整电路的参数来调整发光管点亮的时间。三极管多谐振荡器的电路原理图 图（2-6）：图（2-6A）下面我们将简要分析该电路的工作原理：上图所示为结型晶体管自激或称无稳态多谐振荡器电路。它基本上是由两级RC藕合放大器组成，其中每一级的输出藕合到另一级的输入。各级交替地导通和截止，每次只有一级是导通的。从电路结构上看，自微多谐振荡器与两级Rc正弦振荡器是相似的，但实际上却不同。正弦振荡器不会进入截止状态而多谐振荡器却会进入截止状态。这是借助于Rc耦合网络较长的时间常数来控制的。尽管在时间上是交替的，可是这两级产生的都是矩形波输出。所以多谐振荡器的输出可取自任何一级。电路上电时，Vcc加
14、到电路，由于两只三极管都是正向偏置的故他们处于导通状态，此外，还为藕合电容器Cl和C2充电到近于Vcc电压。充电的路径是由接地点经过晶体管基极，又通过电容器而至Vcc电源。还有些充电电流是经过R1和R2的，从而导致正电压加在基极上，使晶体管导电量更大，因而使两级的集电极电压下降。两只晶体管不会是完全相同的，因此，即使两级用的是相同型号的晶体管和用相同的元件值，一个晶体管也会比另一个起始导电量稍微大些。假定Ql的导电量稍大些，由于Ql的电流大，它的集电集电压下降就要比Q2的快些。结果，被通过电阻器R2放电的电容器C2藕台到Q2基极的电压就要比由C1和Rl藕合到Ql基极的电压负值更大些。这就使得Q
15、2的导电量减少，而它的集电极电压则相应地增高了。图（2-6B）Q2集电极升高的电压，是作为正电压藕合回Ql基极的。这样，Q1导电更多，从而引起它的集电极电压进一步下降，由于C2还在放电。故驱使Q2的基极电压向负的增大。这个过程继续到最终Q2截止，而Ql在饱和状态下导通为止。此时，电容器C2仍然通过电阻器R对接地点放电。Q2级保持截止直至C2已充分放电使得Q2的基极电压超过截止值为止。然后Q2开始导通，这样就开始了多谐振荡器的第二个半周。由于Q2开始导通，它的集电极电压就开始下降，导致电容器Cl通过电阻器Rl开始放电，这样，加到Q1基集的是负电压。Q1传导的电流因此而减小，并引起Ql集电极电压升高。这是作为正电压藕合到Q2基极的，于是Q2传导的电流
