热释电报警器 课程设计

课程设计说明书

课程设计名称：模拟电路课程设计

课程设计题目：热释电传感报警器

学院名称：信息工程学院

专业：通信工程班级：100421

学号： 10042134 姓名：吴涌涛

评分：教师：李翔文

20 12 年 3 月 2 日

模拟电路课程设计任务书

20 11 －20 12 学年第 2 学期第 1 周－ 2 周

题目热释电传感器报警电路

内容及要求

1.有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。

2.白天不起作用，晚上自动工作。

进度安排

1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天；

2. 领元器件、焊接、制作：3天

3．调试：2天

4. 验收：0.5天

5. 提交报告：本学期3～7周

学生姓名：10042134吴涌涛

指导时间:第1～2周指导地点：E 楼 601 室任务下达20 11 年 2 月13 日任务完成2011 年2 月 24 日

考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□√

指导教师李翔文系（部）主任付崇芳

摘要：

随着社会的不断进步，电子技术的不断发展，人们的生活水平得到了很大的改善，许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律，因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高，特别是家居安全，不得不时刻留意不速之客的光顾。为此，许多小区，家庭都安装了报警系统，这有效的保证了居民的人身财产安全。在本文中，介绍一种利用热释电传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。

该报警器主要由热释电传感器及其检测电路，报警电路组成。热释电传感器是报警器设计中的核心器件，它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，从而实现报警功能。

关键词：热释电传感器；信号处理；单稳触发器；报警电路

前言：

利用热释电传感器监测环境变化,进行无线信息传输进而完成报警功能的系统,主要用于家居安全,探测有无外人闯入.该系统方便、稳定,十分适合家庭财产安全的保护

目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式报警器则采用了美国的传感元件——热释电传感器。这种热释电传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。

目录

1 概述 (5)

1.1 设计任务 (5)

2系统组成及工作原理 (5)

2.1 系统工作原理 (5)

3 设计说明 (8)

3.1传感器设计 (8)

3.2滤波电路设计 (9)

3.3 一级运算放大电路设计 (10)

3.4 二级运算放大电路设计 (10)

3.5 延时电路设计 (11)

3.6 驱动电路设计 (11)

4 电路仿真 (12)

5 系统调试 (13)

6 结论 (14)

7 附录 (15)

附录一元件清单 (15)

附录二电路图 (16)

附录三方案二电路图 (16)

附录四核心芯片资料 (17)

第一章设计任务

1、有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。

2、白天不起作用，晚上自动工作。

第二章系统组成及工作原理

1.系统框图

热释电红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。图1所示的是将待测目标、菲涅尔透镜、热释电红外传感器相结合使用时的工作原理示意图。

图2.1 系统整体框图

信号采集：菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化

的特性。

信号转换：热释电传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；

信号处理：信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。

信号检测报警：通过NE555控制输出高低高平，实现发光二极管的放光和熄灭。电源采用12V电压驱动运算放大器及报警电路、传感器。

3.报警器原理：

热释传感系统由传感器、光学系统和检测电路三部分构成，其中传感器由敏感元（红外热释电材料PZT制成）、场效应管（作阻抗变换）、高阻Rg（释放栅极电荷使场效应管安全正常工作）和滤光片（有效地防止抑制电灯、太阳光的干扰，选取人体的红外辐射）

等组成；热释电传感器前面安装菲涅尔透镜，使外来红外辐射通过透镜仅会聚光于一个传感元上，产生的信号不会被抵消，增加传感器的探测距离；在探测范围内，传感器的输出信号频率大约为0.1—10Hz，检测电路由检测、放大、比较电路、延时电路驱动电路等组成。最终将信号转化为发光二极管亮的光信号或蜂鸣器响的声信号。

第三章基本电路设计

3.1 传感器设计：

图3.1传感信号输出

在用multisim软件仿真时，无法在引入相关光学元件，故用直流电源与交流电源串联代替，再用单刀双掷开关模拟传感器发出的信号。综合考虑人的移动速度和菲涅尔透镜的作用，交流输入信号设置为1Hz,1mV.。如图3.1。

用热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单、成本低等优点。经过多次测试，系统工作情况稳定。热释电红外报警器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系。正确的安装应满足下列条件：

（1）报警器应离地面2.0～2.2米。

（2）报警器应远离空调、冰箱、火炉等空气、温度变化比较敏感的地方。

（3）报警器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

（4）报警器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的话最好把窗帘拉上。另外，报警器也不要安装在有强气流活动的地方。

利用菲涅尔透镜透镜的特殊光学原理，在传感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