光电报警
光电报警实验报告
光电报警实验#### 实验目的：1. 理解光电报警器的工作原理。
2. 掌握光电报警器的组装与调试方法。
3. 学习利用光电传感器实现光控报警功能。
#### 实验时间：2023年10月15日#### 实验地点：实验室#### 实验器材：1. LM555CN芯片2. HG412A砷化镓发光二极管3. 2CU2D硅光敏二极管4. 红外发射管5. 电阻、电容、导线等6. PSPICE仿真软件7. 万用表8. 电源#### 实验原理：光电报警器利用光电传感器检测光线的强度，当光线被阻挡时，传感器输出低电平信号，触发报警电路发出警报。
本实验中，利用LM555CN芯片构成的多谐振荡器产生报警声，红外发射管与硅光敏二极管形成红外探测电路，当红外信号被阻挡时，报警器启动。
1. 组装电路：- 将LM555CN芯片插入电路板，连接电阻、电容等元件。
- 将红外发射管与硅光敏二极管分别安装在发射端和接收端，确保两者之间的红外信号可以正常传输。
- 连接电源，调试电路。
2. 调试电路：- 使用万用表测量LM555CN芯片的输出电压，确保电路工作正常。
- 调整红外发射管与硅光敏二极管之间的距离，观察报警器是否能够正常工作。
3. 仿真分析：- 利用PSPICE软件对电路进行仿真，分析电路性能。
- 调整电路参数，优化报警器性能。
4. 实验数据记录与分析：- 记录不同距离下的报警效果，分析报警器的探测距离。
- 记录不同光照强度下的报警效果，分析报警器的灵敏度。
#### 实验结果：1. 报警器在红外发射管与硅光敏二极管之间距离为1米时，能够正常工作。
2. 当红外信号被阻挡时，报警器能够立即发出警报声。
3. 通过PSPICE仿真，发现报警器的探测距离与灵敏度可以满足实际应用需求。
#### 实验总结：1. 本实验成功组装并调试了一个光电报警器，实现了光控报警功能。
2. 通过实验，加深了对光电报警器工作原理的理解，掌握了光电报警器的组装与调试方法。
光电烟感报警器原理
光电烟感报警器原理光电烟感报警器是一种常见的火灾报警设备，它能够及时发现火灾烟雾并发出警报，起到保护人们生命财产安全的重要作用。
那么，光电烟感报警器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍光电烟感报警器的原理。
首先，光电烟感报警器由光电传感器和报警控制器两部分组成。
光电传感器内部含有一个发射器和一个接收器，它们分别位于传感器的两端。
当没有烟雾时，发射器发出的光线会直接射向接收器，此时传感器处于正常工作状态。
当有烟雾进入光电传感器时，烟雾中的微小颗粒会散射光线，使得部分光线无法直接射向接收器，从而改变了接收器接收到的光信号强度。
这种光信号强度的改变会被传输到报警控制器中进行分析处理。
报警控制器会对接收到的光信号强度进行实时监测和比较，一旦检测到光信号强度的异常变化，就会判断为有烟雾产生，并立即启动报警装置，发出声光信号，提醒人们注意可能发生的火灾危险。
总的来说，光电烟感报警器的原理是利用光电传感器对烟雾中的光信号强度变化进行监测，一旦检测到异常，就通过报警控制器发出警报。
这种原理使得光电烟感报警器具有高灵敏度、快速响应的特点，能够有效地提前发现火灾烟雾，保障人们的生命财产安全。
除此之外，光电烟感报警器还具有一定的抗干扰能力，能够减少误报警情况的发生。
同时，光电烟感报警器还可以与其他消防设施联动，实现更加全面的火灾监测和报警功能。
综上所述，光电烟感报警器是一种利用光电传感器原理工作的火灾报警设备，具有高灵敏度、快速响应和抗干扰能力强的特点，能够有效地保护人们的生命财产安全。
希望通过本文的介绍，能够让大家对光电烟感报警器的原理有更深入的了解。
光电报警器课程设计
光电报警器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解光电效应的基本原理，掌握光电报警器的组成及工作原理。
2. 使学生了解并掌握光电传感器的种类、特点及应用场景。
3. 让学生掌握基本的光电报警器电路设计方法，能分析电路的性能和优化方案。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并搭建简单光电报警器的能力。
2. 培养学生运用实验仪器和设备进行实验操作、数据采集和分析的能力。
3. 提高学生的团队合作能力，学会在团队中分工合作、共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学原理的积极性。
2. 培养学生的创新精神和实践能力，使他们敢于尝试、勇于挑战。
3. 增强学生的安全意识，让他们认识到科学实验中遵守规则的重要性。
课程性质：本课程为物理学科选修课程，结合实际应用，注重理论与实践相结合。
学生特点：学生为九年级学生，具备一定的物理知识和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：注重启发式教学，引导学生主动探索、积极思考，提高他们的实践操作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在原有基础上得到提高。
同时，注重培养学生的安全意识和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 光电效应基本原理：参考课本第十五章“光与物质相互作用”的相关内容，介绍光电效应的定义、种类及光电转换的基本过程。
2. 光电传感器及其应用：结合课本第十六章“传感器”的内容，讲解光电传感器的种类、原理、性能参数及应用场景，重点介绍光电报警器中使用的光敏电阻、光敏晶体管等传感器。
3. 光电报警器设计与制作：依据课本第十七章“电子电路设计与实践”的内容，制定以下教学大纲：a. 介绍光电报警器的工作原理和基本组成；b. 分析并设计光电报警器电路，包括传感器、信号处理、报警输出等部分；c. 讲解电路元件的选型及电路调试方法；d. 安排实践操作，指导学生搭建光电报警器电路，并进行性能测试。
光电报警器电路设计
光电报警器电路设计光电报警器是一种利用光电传感器来检测光线变化并产生报警信号的电子设备。
它常用于安防系统、火灾报警系统等场合。
在设计光电报警器电路时，主要需要考虑光电传感器的选择、信号放大、信号处理、报警触发等方面。
下面将详细介绍光电报警器电路的设计过程。
首先，选择合适的光电传感器。
常用的光电传感器有光敏电阻和光电二极管等。
光敏电阻是一种利用光照强度变化而改变电阻值的元件，灵敏度较低，需要进行信号放大处理。
而光电二极管则是一种能够将光信号转化成电流输出的器件，灵敏度较高。
根据实际需求选择合适的光电传感器。
其次，进行信号放大。
信号放大是为了增强光电传感器输出的弱电信号，提高其稳定性和可靠性。
常用的放大电路有运算放大器差分放大电路和晶体管放大电路等。
其中，运算放大器差分放大电路采用运算放大器作为放大元件，通过调整反馈电阻和输入电阻的比例关系，将光电传感器输出的电压信号进行放大。
然后，进行信号处理。
信号处理是为了对光电传感器输出的电信号进行处理和转换，从而得到满足实际需求的信号。
常用的信号处理电路有滤波电路、计数电路和比较电路等。
滤波电路可以滤除噪声信号，提高信号的清晰度和准确性。
计数电路可以对信号进行计数，判断光照强度的变化情况。
比较电路可以将光电传感器输出的信号与设定的阈值进行比较，进而产生触发电平。
最后，进行报警触发。
报警触发是通过光电传感器输出的信号判断是否触发报警，并产生相应的报警信号。
根据需要选择合适的报警触发电路，常见的触发电路有继电器触发电路和集成报警电路等。
继电器触发电路通过继电器对电流进行控制，实现报警信号的切换。
集成报警电路则是利用集成电路的功能实现报警信号的产生和输出。
在光电报警器电路设计中还需要考虑电源电路和保护电路等。
电源电路是为了为光电传感器和其他电路提供稳定可靠的电源供电。
保护电路是为了保护光电传感器和其他电路不受过电压、过电流等问题的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
总结起来，光电报警器电路设计需要考虑光电传感器的选择、信号放大、信号处理、报警触发、电源电路和保护电路等方面。
光电报警【甄选文档】
光电报警摘要：与传统的报警器相比较，光电报警器可应用的范围更加地广泛,它可应用于传统报警器不能应用的范围，如防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、交流电流越限报警、玻璃破碎探测等。
由于盗窃率的不断提高，故设计了一个用于防盗光电报警器，但它有一些缺点，本文接下来先介绍这种用于防盗的光电报警电路及系统，再说一下下我对此的一些改进。
关键词：光电报警器防盗报警器系统 555定时器发光电路接收电路 3140运算放大器自动化改进1、综述报警器分为机械式报警器和电子报警器。
经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。
随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。
传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。
这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。
而且安全性能也不是很好。
光电报警就很好的改善了这些方面。
如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。
电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。
在当今高速发展的社会中，入室盗窃率的不断提高。
家，学校宿舍，办公室的财产安全存在很多的隐患，当家中无人或仅有老人孩子在家或者在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的安全。
众多住宅小区，学校宿舍，办公室的安防主要是依靠安装防盗门、防盗窗以及人工防范来实现的。
这样不仅有碍美观，而且还不能有效地防止小偷的侵入，而光电报警器就可很好解决这个问题。
并且本人在高中时目睹了教师办公室的防盗网被锯开，电脑及贵重物品丢失的情况，所以从这件事切身地认识到了传统防盗措施是远远不够的，现在可以在窗户和门上安上这种光电报警器，这样可以更有效地防盗，并且还可以通过无线主机，实现远程监控，减少不少物力和财力，它可广泛地应用于智能化小区,宿舍，办公室，金融部门的储蓄网点,写字楼,仓库,企事业单位等分散营业场所的安全防范中。
实验8光电报警系统的设计
R1
Rf
2
3 2
CLR D Q
6 C2 5
K1
1K
BT401 红外发光管 K
2CU2B 光敏二极管
R7 3 输入
C1
-5V
CLK Q PR
1K LED
RET
VCC OUTPUT 3 Vo输出 Vo输入 100
4 +5V
7 6 THRES 2
GND 1 驱动脉冲方波
104
接收及报警部分
电路参考值
R1：1KΩ R2：1KΩ R3：120KΩ R4：68KΩ R5：5.6KΩ R6：2.2KΩ R7：1KΩ R8：5.6KΩ C1：0.1μF（104） C2：10 μF D1:1N4007
+
2 R2 R3
－
C1 LF353
－
-5V
R7
4
前1/2LF353 构成主放大器， 将光敏二极管 所产生的电流 信号放大。 后1/2LF353 构成比较放大 器，自主放大 来自6脚的信 号电压。 但此电路报 警不能保持
+
R4
报警系统参考电路
+5V R8 1 2 D CLR Q 6 C2 K1
双D触发器74HC74实现报 警保持和消除电路，一旦 报警，则维持下去，直到 人为消除。
CLR D Q
6 C2 5
K1
+ －
4 -5V
2CU2B 光敏二极管
－
C1 R5 R6 LF353
R7 输入
3
CLK Q PR
1K LED
+
4 +5V
+5V
高电平导通LED
R8 1 2
CLR D Q
光电防盗报警课程设计
光电防盗报警课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解光电防盗报警系统的基本原理，掌握光电传感器的工作方式和应用场景。
2. 学习电路图的识别，理解报警系统的电路构成和功能。
3. 掌握基本的电路连接和调试方法，了解安全操作规范。
技能目标：1. 能够正确组装光电防盗报警装置，进行电路连接和功能测试。
2. 运用所学的知识分析并解决报警系统在实际应用中遇到的问题。
3. 培养动手实践能力和团队合作能力，提高解决问题的效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 增强学生的安全意识，认识到科技在生活中的重要作用。
3. 培养学生热爱劳动、珍惜劳动成果的价值观，提高社会责任感和环保意识。
课程性质分析：本课程为初中物理实践活动课程，以光电防盗报警系统为载体，结合物理知识，培养学生的动手实践能力和创新思维。
学生特点分析：初中学生好奇心强，喜欢动手操作，但安全意识相对薄弱，需要加强安全教育。
学生对科技产品有一定的了解，但缺乏实际应用经验。
教学要求：1. 结合学生特点，设计符合学生认知水平的实践活动。
2. 注重安全教育和实践指导，确保学生在操作过程中安全无误。
3. 强化知识与实践的结合，提高学生的综合运用能力。
二、教学内容1. 光电传感器原理：讲解光电传感器的工作原理、特性及应用场景，结合课本相关章节，让学生理解光电效应在防盗报警系统中的作用。
2. 报警系统电路构成：分析报警系统的电路图，介绍各部分电路的功能和相互关系，指导学生识别电路元件，掌握电路连接方法。
3. 实践操作：组织学生进行光电防盗报警装置的组装、电路连接和调试，让学生在实际操作中巩固所学知识，提高动手能力。
4. 故障排查与解决：教授学生分析报警系统故障的方法，培养学生的问题解决能力和团队协作精神。
5. 安全操作规范：强调实践过程中的安全注意事项，让学生养成良好的操作习惯，确保人身和设备安全。
教学内容安排与进度：1. 第一课时：光电传感器原理学习，介绍报警系统的基本概念。
光电技术实验-光电报警(给出发射部分电路)
光电报警系统设计一、实验目的1、练习自拟简单的光电报警系统设计实验；2、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。
二、实验内容自拟简单的红外光电报警系统。
三、实验仪器1、红外发射二极管 BT401 1只2、光敏二极管 2CU2B 1只3、光电报警系统设计模块 1套4、连接导线 60 根5、直流稳压电源 1个四、实验原理光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。
有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。
一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。
本实验半自拟一个简单的主动报警系统，由图1所示的四个部分组成。
图1发射系统包括调制电源和红外发射二极管，发射红外调制光。
在发射系统和接收系统之间有红外光束警戒线，当警戒线被阻挡时，接收系统发出指示信号，此信号经放大，驱动报警电路发出报警信号。
下面对各部分电路各举一个简单的例子。
1、发射系统：用NE555定时器构成占空比可调的多谐振荡器作调制电源，BT401作为红外发射管。
NE555内部结构原理如下图（2）所示：若不用5脚时，当2脚外加电压小于31V c （电源电压）时，比较器2翻转，导致RS 触发器翻转，管脚3输出高电平。
同时晶体管Q 截止，使脚7内部开路。
当6脚外加电压高于32V c 时，比较器1翻转，导致RS 触发器翻回，管脚3输出低电平。
同时晶体管Q 导通，使脚7内部近似接地。
若管脚5外加比较电压，则NE555在外加比较电压下工作。
比较器1或比较器2的翻转阈电平由管脚5外加比较电压在电阻R 上的分压决定。
图（3）给出了由NE555构成占空比可调的多谐振荡器的参考电路。
图 2图3电容器C1由电源电压V cc 通过R2、D 充电，A 点电压按指数规律上升，由于二极管D 的作用，电流不经过R1，因此其充电时间常数为R 2C 1。
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实验五、光电报警设计实验
一、实验目的
1、了解红外砷化镓发光二极管与光电二极管的具体应用。
2、练习自拟简单的光电系统试验。
3、了解主动式光电报警系统设计原理。
4、了解锁相环的原理及应用。
5、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。
二、实验内容
1、锁相环原理及应用测试实验
2、利用锁相环设计光电报警系统实验
3、设计性实验
三、实验仪器
1、光电创新实验仪主机箱
2、光电报警实验模块
3、连接线
4、示波器
四、实验原理
光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。
有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。
一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。
本系统调制电源提供红外发射二极管确定规律变化的调制电流，使发光管发出红外调制光。
光电二极管接收调制光，转换后的信号经放大，整形，解调后控制报警器。
（1）用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源。
图5.1 NE555定时器构成多谐振荡器
NE555集成电路用它构成占空比为50%的多谐振荡器原理图如上图所示。
下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。
在前半周期，V1通过R2、D对C1充电，由于二极管D的作用，电流不经过R1，因此其
充电时间T1为：
2ln 3
231ln 12121C R V V V V C R T cc
cc cc
cc =--= 而在后半周期，电容放电时，二极管反向电阻无穷大，555内部的三极导通，电流通过R1至7脚直接放电，此时其放电时间T2为：
2ln 3
231ln 11112C R V V V V C R T cc
cc cc
cc =--= 当A 点电压上升到上限阈值电压（约CC V 3
2）时，定时器输出翻转成低电平。
这时，A
点电压将随1C 放电而按指数规律下降。
当A 点下降到下限阈值电压（约C V 32）时，定时器输出又变成高电平，调整1R 、2R 的电阻值得到严格的方波输出。
当R1=R2时，输出为方波信号。
其输出频率为：
2
ln 21
11121C R T T f =+=
参考值：1216.56.5C K R K R ，，Ω=Ω==0.1µF ，
()Z KH C R f 3.1244
.111≈≈ 。
用NE555组成振荡器来作红外发光管BT401时，由于红外发光管BT401的工作电流在30mA 以上，因此一定加一个三极管驱动电路。
使输出电流大于或等于红外发光管的最小工作电流F I 。
其驱动电路的参考电路图如下图：
（2）信号放大电路原理
电路如图所示，由运算放大器OP07构成放大电路，将光敏二极管所接收的电流信号放大，放大增益通过调节R3阻值改变。
红
外发射二极管
图5.2红外发光二极管驱动电路
V
-V
+3532
1
LF +
-
48
1
2C 1
D 45R 8
R LED
6
5
7
9
R +5V
W1
检波
判决报警
（3）锁相环原理
下图为锁相环电路原理图。
LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。
其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC 。
其①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。
②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入端，要求输入信号≥25mV 。
⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA 。
LM567的工作电压为4.75～9V ，工作频率从直流到500kHz ，静态工作电流约8mA 。
LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的③脚输入幅度≥25mV 、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。
在图5.4的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。
图5.4 锁相环电路
五、注意事项
1、不得扳动面板上面元器件，以免造成电路损坏，导致实验仪不能正常工作。
2、金色测试钩说明：Ft 为调制频率测试点、Ff 为光电二极管输出放大信号测试点，Fy 为整形后信号测试点、FC 为锁相环中心频率测试点、GND 为系统接地点。
六、实验步骤
1、红外发射二极管“L+” “L-”对应接入电路中发射部分“L+” “L-”；光电二极管“P+”
图5.3 报警用参考电路
“P-”对应接入电路中接收部分“P-” “P+”。
2、打开电源，示波器观测Ft 点波形，调节调制频率调节旋钮，使波形输出为1比1方波。
3、示波器观测Ff 点波形，调节增益调节使波形最好。
4、示波器观测Fy 点波形，调节阈值调节旋钮，使输出方波波形最好，并记录频率。
5、示波器观测Fc 点波形，调节中心频率调节旋钮使波形频率与Fy 波形频率相等。
6、用手遮挡光路，观测LED 发光二极管指示状况。
七、设计性实验
1、红外调制发射电路原理图如下
4
2、放大电路如下，调节RP3可以改变放大电路增益，T12 T13为光电二极管输入端。
3、整形电路如下，调节RP4可以改变阈值电压大小。
4
4、锁相环电路图如下，改变W4可以改变中心频率。
CON1
八、思考题
1、为了提高作用距离，光源调制频率和占空比如何取值？
2、当拦截光束的目标运动较快或较慢，接收电路和电路参数应如何考虑能保证正常报警。