传感器与测试技术课程设计 光电式传感器报警电路设计文档格式.docx

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1）装置的结构和电路原理图。

2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。

3）分析存在的问题。

4）收获与改进方案。

指导教师（签字）：

年月日

分院院长（签字）：

1引言………………………………………………………………1

2设计原理及概述…………………………………………………2

3内容及要求………………………………………………………2

4方案设计…………………………………………………………2

5元件清单…………………………………………………………3

6硬件电路设计……………………………………………………3

6.1发射电路………………………………………………………3

6.2接收电路………………………………………………………4

6.3放大电路………………………………………………………4

6.4报警电路………………………………………………………5

7软件模拟设计……………………………………………………6

8仿真模拟及结果测试……………………………………………7

9设计中的问题及解决方法………………………………………7

10参考文献………………………………………………………8

11课程设计总结…………………………………………………8

1引言

报警器的应用非常广泛。

在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。

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点。

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。

2原理及概述

传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器的原理有各种各样，光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。

由于光电测量方法灵活多样，可测参数多众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。

3内容及要求

内容：

本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。

发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。

设计电路应包括两部分：

硬件电路和软件模拟。

其中，硬件电路又包括调制电路，发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。

如下：

调制电路发光管光电管放大电路报警电路

要求：

根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。

利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。

要求正常情况下，三极管不导通；

小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报警电路。

4方案设计

.发光电路和接收电路都用同一个调制电路来启动，可以通过延长导线来使延长发光二极管和光敏二极管的距离，可以保证系统在一定器件的条件下作用距离较远。

5元件清单

元件名称

类别

数目

音频集成功放LM386

LM386N-3

1

定时器

NE555P

电阻R0/R7

200Ω

2

电阻R1/R3

1KΩ

电阻R2

20Ω

电阻R4

10KΩ

电阻R5

500KΩ

电阻R6

电容C1

100nF

电容C2

0.01µ

F

耦合电容C3

100µ

发光二极管DS1

光敏二极管DS2

发光二极管DS3

三极管

9014

蜂鸣器LS1

BUZZER

直流电源VCC

接地元件

导线

若干

6硬件电路设计

6.1发射电路

用NE555组成的多谐振荡器作为调制电源组成如下的调制电源电路，再接上发光二极管和限流电阻，组成发射电路，原理图如图a：

图a

6.2接收电路

接收电路跟发射电路类似，用光敏二极管代替发光二极管并充当开关的作用。

正常情况下，发光二极管和光敏二极管对应，光敏二极管接到光线导通，输出高电平。

当有小偷经过时，光敏管接收不到光，不导通，输出低电平。

6.3放大电路

利用LM386锁相集成电路对光敏管的信号进行放大。

如下图所示：

3接信号输入，5是信号输出后接报警电路。

LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。

LM386内部电路原理图如图所示。

与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路管；

T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；

T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。

使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。

第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。

二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。

电路由单电源供电，故为OTL电路。

输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。

电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。

6.4报警电路

报警电路用一个三极管来导通。

正常情况下，三极管不导通，报警电路不同。

当接到检测低电平信号，即有小偷侵入时，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

其电路图如下：

7软件模拟设计

根据各部分功能电路，用PROTEL画出电路图进行仿真，得出总电路如下：

8仿真模拟及结果测试

仿真过程中，当按下开关时系统正常工作，防盗电路没驱动，没有警报信号。

用打开开关来模拟小偷侵入，即光敏二极管光线被挡住，接收不到光，不导通，此时三极管导通，驱动报警电路，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫，实现报警功能，电路设计成功！

9设计中的问题及解决方法

此次设计时,遇到许多问题：

首先，在电路图的连接中,因为对于电路原理不很掌握，所以在连接时有时会连接错误。

其次，对芯片某些引脚的功能了解的不够透彻,导致在设计电路时出现了接线错误。

除此之外在对电阻电容的挑选上,有时会因阻值、容值的选择不当，而出现错误，从而使整个设计不够完美。

但这些问题都即时的得以解决。

10参考文献

[1]《传感器及检测技术》高等教育出版社

[2]《自动检测技术》机械工业出版社

[3]《传感器电子学》宇航出版社

[4]《传感器实际应用电路设计》电子科技大学出版社

[5]光电式传感器相关资料

11课程设计总结

通过两周的课程设计，使我更进一步的了解了传感器原理的相关知识，加深了对各芯片的了解，初步达到了设计目的和要求。

提升了自己的实际实践能力。

明白了设计一个关于传感器测距方面的课题应从哪几方面入手。

例如程序实现，芯片的选择和连接，芯片在电路中起到什么作用，以及如何起到这样的作用。

此外也加强了我搜集资料和整理资料的能力，提高了自己动手分析问题、解决问题的能力。

这些都对我以后的工作进行了即时的训练。

并且在设计中遇到了许多问题，在对这些问题的解决上，也是对我个人能力的煅炼。

而且这些问题的出现很有价值，是值得重视的,需要在我以后的学习中不断的加以完善和提高。

但总的来说,通过这次的设计实验，进一步地增强了我的实际动手能力使我的理论与实践能力相结合，从而在整体上提高了自身的学习能力和理论素养。