对射型红外感应模块——对射型红外报警器毕业论文(编辑修改稿)

对射型红外感应模块——对射型红外报警器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

可分为 四 部分：第一部 分包含第一章至第二章 ；第二部分包含第3 章， 介绍红外线模块的三个部分，及反射型感应模块、对射型模块和热释电红外探测模块；第三部分包含第四章至第六章给出我们设计的主题及利用 TX50C的工作原理设计的报警器； 第 四 部分包括第七章，是论文总结及未来相关展望。 本文的内容 组织安排如下： 第一章 主要 写中文摘要，还有毕业设计的课题概述、任务要求及内容、参数 要求。 第二章 介绍 讲述论文的研究背景、 论文 研究目标 以及章节 安排。 第三章的内容包含了总体设计分析、方案的选择与设计、红外线的三个模块简述及方案的确定。 第四章主要介绍了 对射型红外线感应模块的原理分析、工作原理图中的重要元器件的介绍。 第五章讲述了电路的调试，及出现的问题。 第六章介绍了本组实物的使用说明。 第七章讲述了我做本次毕业设计的心得体会及对指导老师的感谢之情。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 5 第 3 章 方案论证与设计 方案论述 红外线模 块主要包括反射型感应模块、对射型感应模块和热释电红外探测模块等。 反射型感应模块是一种集红外线发射、接收功能于一体的集成组件，内部包含了红外线发射、接收及信号放大与处理，能够以非接触方式探测前方一定范围内的阻挡物，并转换成控制信号输出。 对射型感应模块分为独立的发射模块与接收模块，发射模块向外发射经密码调制的红外光线，接收模块收到有效信号时输出控制信号。 而热释电红外探测模块则不需要配置红外线发射源，能直接接收人体或动物等物体辐射的微量红外光线将其转变为相应的控制信号输出。 红外线对射模块概述 红外对射全名叫“主动红外入侵探测器” (Active infrared intrusion detectors)，其基本的构造包括发射端、接收端、光束强度指示灯、光学透镜等。 其侦测原理乃是利用经 LED 红外光发射二极体发射的脉冲红外线 ,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离 ,由受光器接受。 当红外脉冲射束被遮断时就会发出警报。 红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去之后，在起始路径阶段会形成圆锥体光束，随着发射距离的增加，其理想强度与发射距离呈反平方衰减。 当物体越过其探测区域时，遮断红外射束而引发警 报。 传统型主动红外入侵探测器，由于只有两光束、三光束、四光束类型，常用于室外围墙报警。 主动红外入侵探测器要选择合适的触发响应时间：响应时间太短容易引起不必要的干扰，如小鸟飞过，落叶飘过等引发误报警；太长则易形成漏报警。 国家标准—— 20xx 主动红外入侵探测器规定≥ 40ms 为报警触发时间，是鉴于传统型主动红外入侵探测器通常安装在传统造型墙头的应用条件。 而针对于安装在地面应用条件，就必须以人员奔跑最高速度 10m/s，来确定最短遮光时间。 若人的宽度为 20cm，则最短遮断时间为 20ms。 以≥ 20ms的阻断为触发报警，国 家标准 —— 20xx 主动红外入侵探测器规定≤ 20ms 不得报警。 目前，有部分厂家生产采用编码调制技术，制造多光束远距离红外线幕墙产品，主要应用于湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 6 现代造型墙顶及地面等应用条件。 红外对射应用于周边防范的优点 采用红外波段的射束，人视觉不可见，具有隐蔽的防卫方式：使入侵者在不知不觉中触警。 传统型主动红外入侵探测器防范面低，易存在盲区或死角。 多光束远距离红外线幕墙产品不存在盲区和死角。 完备的防卫能力：入侵者无 法以快速跳跃（能够实现≥ 20ms触发报警的产品才具有此项功能）、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范 范围。 良好的抗干扰特性：采用阻断所有红外脉冲编码射束为报警触发条件，当昆虫、落叶或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断全部红外脉冲编码射束所以不会产生误报警。 严密的防破坏能力：当红外接收端电源线或信号线被剪断时，报警信号输出电路将自动输出无线报警信号。 可全天侯工作。 红外对射探测器 执行国家标准 —— 20xx 主动红外入侵探测器“ 第探测距离 b)室外用：主动红外入侵探测器的最大射束距离应是制造厂规定的探测距离的 6倍以上”的规定，以抗御雨、雾、霾、强烈水蒸气、强烈阳光对于射束的衰减，抗御大风（特别是侧向大风）吹而引起射束的偏移等不良天气及气象条件干扰。 红外对射的分类： 双光束红外对射 型号 规格 ABT40 双光束室外探测距 40 米 ABT60 双光束室外探测距离 60米 ABT80 双光束室外探测距离 80米 ABT100 双 光束室外探测距离 100 米 三光束红外对射 型号 规格 ABE50 三光束室外探测距离 50米 ABE100 三光束室外探测距离 100 米 ABE150 三光束室外探测距离 150 米 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 7 ABE200 三光束室外探测距离 200 米 ABE250 三光束室外探测距离 250 米 四光束红外对射 型号 规格 ABH50L 四光束室外探测距离 50 米 ABH100L 四光束室外探测距离 100 米 ABH150L 四光束室外探测距离 150 米 ABH200L 四光束室外探测距离 200 米 ABH250L 四光束室外探测距离 250 米 红外反射模块 红外线反射型检测传感器 反射型红外线感应模块，它们可广泛用于各种自动检测、自动报警和自动控制等装置中，如：行程限位器、光电计数器、接近式照明开关、自动干手器、自控水龙头、感应门铃及倒车告警电路等 TX05D 反射型红外线感应模块，实质上是一种集红外线发射、接收功能于一体的集成组件，内部包含了红外线发射、接收及信号放大与处理等全部电路，能够以非接触方式探测前方一定范围内有无阻挡物，并转换成高电平信号输出。 模块全部元器件均装焊在一块印制 电路板上，然后封装在体积为 3217mm的塑壳内 (不包括安装支架的尺寸 )，模块外形见图。 图 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 8 在塑壳的前侧面安装有红外发射管与红外接收管，在旁侧面有一只 LED 工作指示灯和一个灵敏度调节孔， LED 用来指示模块的工作状态，平时指示灯熄灭，一旦有反射阻挡物时，指示灯发光。 调节孔内有一只微调电位器，可调节反射探测灵敏度，顺时针调节可加大探测距离，逆时针调节则减小探测距离。 此外模块的探测距离还与工作电压高低有关，电压高探测距离远，反之则近。 图 是一个实用的红外反 射报警器，可用于多种场合，如高压有电危险区域或其他禁止行人通行或接近的地方等，一旦有人靠近它就发出响亮的报警声。 报警器主要由 TX05D 模块 ICl、 NE555 时基电路 IC警灯、警铃及电源电路等部分组成。 图 电源电路主要由变压器 T 降压、二极管 VD2～ VD5 桥式整流、三端稳压集成电路 IC3 和电容 C C6 滤波组成，接通电源后， IC3 输出 12V 稳定直流电压供模块 ICl用电，时基电路 IC2 则直接取用整流后的 15V 左右的直流电压。 平时，ICl前方无物体阻挡时，模块 ICl输出端 0UT 无信 号输出，三极管 VT截止。 时基电路 IC2 接成定时工作模式，因 C3 已充满电荷， IC2 的 6 脚为高电平， IC2处于复位状态，输出端 3 脚为低电平，继电器 K 不动作，触点 K1 打开，警铃与警灯均不工作，报警器处于静止守候状态。 当模块 ICl前方有人走近时， ICl发射的红外线将被部分反射回来并被 ICl内红外接收管收到，经模块内部电路放大处理后，输出端 OUT 突变为高电平，经 R C C2 平滑使 VT 导通，一方面使时基电路的触发端 2 脚为低电平， IC2 立即置位，输出端 3 脚突变为高电平，继电器 K 吸合，触点 K1 闭合， 220V交流警铃通电发声报警，同时警灯 EL 发光，可照亮“请勿靠近 !”等警示牌。 另一方面 VT 导通使得 C3 所充电荷得以泄放。 当人离开后， ICl的 OUT 端恢复低电平， VT1 截止，此时正电源就通过 RP、 R2 向 C3 充电，经 t=(R0+R2) C3延迟后，时基电路 IC2 翻回复位态， 3 脚恢复低电平，继电器 K 释放，警铃停止发声， EL 熄灭。 若之后又有人靠近监控区，电路又发声、发光报警。 电路被触发报警的时间长短可通过电位器 RP 进行调节，以满足不同场合的需要。 K 可选用 JZC32F、 DCl2V 小型中功率电 磁继电器，其触点容量为 3 A、AC250V。 警灯 EL 可选用 40W～ 100W 白炽灯泡。 警铃应选用交流 220V 供电的电铃。 其他元器件无特殊要求。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 9 热释电红外探测模块 热释电红外传感器简介 : 热释电红外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，可将信号放大 70分贝以上，这样就可以测出 10~20米范围内人的行动。 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。 人体辐射的红外线中心波长为 9~10um，而探测元件的波长灵敏度在~20um 范围内几乎稳定不变。 在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为 7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的 红外线传感器。 方案确定 经过课题研究组员的讨论，本课题设计的是 介绍一种采用 TX05C 新型红外线对射感应模块制作而成的门窗防盗报警器。 由于它是利用人眼不可见的红外线，组成无线监视区域，所以 具有极强的保密性和可靠性，只要有人进人监视区域，人体势必会遮挡红外线光 ， 这时电路就会发出响亮的报警声，以引起值班人员的注意。 湖南铁道职业技术学院学生毕业设计（ 论文） 10 第 4 章 红外对射的 硬件 电路的主体介绍 TX05C原理分析 对射型红 外线感应模块，可广泛用于各种自动检测、自动报警和自动控制等装置中，如门窗及各种人行通道的报警系统、流水线的自动控制、量值的统计等。 图 TX05C 是一种对射型红外感应专用模块。 该模块分 TX05C— T 与TX05C— R 两个独立的红外发射与红外接收模块。 两模块的外形尺寸相同，均为3 2mm 64mm 17mm。 模块的外形见图 1，发射模块内部由电源管理器件、密码 IC、红外调制电路和中功率红外发射管等组成，通电后正前方透镜小孔即向外发射经密码调制的红外光线，其内电路框图见图。 模块后面有发 射指示灯和电源引线，电源线采用屏蔽线连接，芯线为电源正极 VDD，屏蔽皮层为电源负极。 接收模块内部设有 5 V 稳压源、红外接收放大、解调及处理电路，内电路框图见图。 模块正前方的小孔为红外接收窗，在内部两侧面各设置有状态指示灯。 当模块未接收到有效信号时，红色指示灯亮；收到信号时，绿色指示灯亮。 输出线为双芯屏蔽线，红色芯线为电源正极线 Vmm 白色芯线为信号输出端OUT，屏蔽。