热释红外线电子狗报警器制作1122资料.docx
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热释红外线电子狗报警器制作1122资料
训练七热释红外线电子狗报警器制作
训练任务
图3.1常见的热释红外线电子狗报警器
电子狗是红外线探测报警器、驾驶安全预警仪等的俗称。
红外线探测报警器用于银行、办公楼、学校、仓库、商店、菜棚、家庭、安全警示等场合。
驾驶安全预警仪是汽车驾驶专用车载装置，在红绿灯、路口、转弯切换车道、加油站、高速路服务区、电子眼或测速雷达等情况通过设备，向车主发出告示或警示。
释红外线电子狗报警器电路主要由热释红外传感器、传感信号处理集成BISS0001、报警音乐集成C002等组成。
在高灵敏度红外探头作用下，能自动检测10米左右范围内情况并发出高强度报警声。
通过释红外线电子狗报警器制作训练，掌握电子狗的生产过程相关知识与技能。
其具体任务如下：
1.会识别、检测电路中各元器件。
2.按工艺要求制作PCB板，并安装、焊接热释红外线电子狗报警器。
3.按调试步骤，调测电路，实现功能。
4.测试电路参数，排除热释红外线电子狗报警器故障。
训练步骤
步骤一检查工具、设备及安全设施
检查使用工具及仪器设备，检查工作现场供电及设备供电安全，检查热释红外线电子狗报警器制作工装及静电防护设备，完成表3-1。
表3-1工具与仪器设备
名称
规格
数量
状况
备注
小十字螺丝刀
小剪刀
斜口钳
镊子
吸锡器
电烙铁（焊台）
数字万用表
指针万用表
稳压电源
示波器
频率计
工作服
防静电手腕
小知识
SMT贴片元件手工工艺与技巧
SMT贴片元件安装焊接是把无引线或短引线的表面贴元件（SMC）和表面贴器件（SMD），直接贴装在印制板表面上。
如图3-10所示，焊接工艺与THT直插元件一样，只是注意焊接方法。
图3-10SMT贴片元件的贴焊实物
1．对工具、焊锡丝与助焊剂的要求
要求：
烙铁功率为20W、烙铁头比较尖细的；焊锡丝尽量用细的含锡63%的焊接；镊子用前端尖并且平、防静电的；助焊剂用松香或焊锡膏。
2．SMT贴片元件手工焊接方法及步骤
焊接前，先检查并处理印制板上焊盘的氧化层和油污，确保焊盘干净可焊。
（ 1）固定焊接法
固定焊接法就是先对贴片元件的一个脚或几个脚焊接固定后，再对其余脚进行焊接。
固定焊接法根据贴片元件引脚数目的多少分为：
单脚固定焊接法和对脚固定焊接法两种。
对电阻、电容、电感、二极管、三极管等贴片元件引脚少的采用单脚固定焊接法，即先在印制板上对其中的一个焊盘上锡后，左手用尖镊子将贴片元件轻轻夹持，引脚对齐、居中贴放在焊盘上，元件不能歪斜，再用镊子轻轻压住贴片元件，右手用烙铁对上锡的焊盘加热焊接，固定该引脚；然后再对剩下引脚进行点焊。
其步骤如图3-12所示。
（a）焊盘上锡（b）放置元件（c）固定一个引脚（d）焊接另一引脚
图3-12五引脚以下元件焊接步骤
对五个引脚以上的元件或贴片式集成电路采用对脚固定焊接法，即左手用尖镊子将贴片元件轻轻夹持，放到焊盘上居中对齐，元件不能歪斜，注意芯片上标志的放置方向，再用镊子或手轻轻压住贴片元件，右手用烙铁头尖沾上少量的焊锡，对芯片两个对角位置引脚加热焊接，达到固定整个元件的目的。
其步骤如图3-13所示。
（a）放置元件（b）对芯片两个对角位置引脚加热焊接
图3-13对脚固定焊接
对其余脚的焊接，左手拿焊锡，右手拿烙铁，依次进行点焊；对芯片集成密集的引脚，可采取拖焊或拉焊，拖焊是把芯片集成一侧的引脚与焊盘的接触处加满焊锡，然后把烙铁头放入松香中浸满松香，迅速把浸满松香的烙铁头放到加满焊锡的引脚处，让烙铁头从无焊锡的引脚方向快速划过。
拉焊是把浸有松香的烙铁头上加满焊锡，使焊锡呈球状且将要掉下来的时候为止，将印制板倾斜70度放置，让烙铁头与印制板成一定的角度靠近芯片的引脚，使烙铁头上的焊锡球沿着芯片引脚从上往下慢慢滚下，滚到头时将电烙铁迅速提起，防止焊锡球粘到周围的焊盘上，芯片一边的引脚焊接完毕，按此方法再焊接芯片的其他引脚。
其步骤如图3-14所示。
（a）集成一侧引脚加满锡（b）烙铁头浸满松香（c）从加锡处向引脚无锡方向快速划过
图3-14拖焊或拉焊
（2）检查焊接点
所有的引脚焊完后，焊点难免会存在短路、虚焊、锡量过多、搭接等现象，处理办法：
一是将烙铁头浸入松香后，再拿去浸湿相关引脚的焊点，清洗多余的焊锡，消除短路和搭接；如有虚焊，要进行补焊。
二是用吸锡带将多余的焊锡吸掉。
如图3-15所示。
图3-15焊接点处理
（3）清洗焊接点
芯片焊接好后，印制板上引脚周围有残留的松香或颗粒焊锡，造成焊点的检查不方便和不美观或短路，因此必须对残留物进行清除。
常用的清除方法用棉签沾上酒精，对残余物进行擦洗，让松香溶于酒精，直到残余物去掉为止，然后用烙铁对擦洗位置加热，让残余酒精快速挥发。
3．焊锡膏焊接SMT贴片元件的方法
焊锡膏焊接SMT贴片元件方法简单，安全可靠，其方法是：
先在印制板的焊盘上涂抹适量的焊锡膏，再用尖镊子将贴片元件轻轻夹持，放到焊盘上并精准对齐，然后用20W的烙铁在焊盘和元件引脚连接处加热焊接，焊接完成后，再用镊子夹被焊引脚检查有无虚焊，如有虚焊重新涂抹焊锡膏补焊即可。
4．SMT贴片元常见的不良焊点
焊点缺陷
外观特点
造成原因
偏位
元件明显偏离焊盘，引脚不在焊盘中间
1、元件放置时偏移
2、施焊时元件压偏移
3、焊接时间长
锡量超焊盘
焊锡超出焊盘且焊点表面未形成平滑面
焊锡丝撤离过迟
焊接时间较长
锡量少
焊点表面没形成平滑面且焊盘锡量过少
焊锡丝撤离过早
焊接时间太短，锡量过少
锡量多
焊点表面焊锡凸起且未形成平滑面或溢出焊盘
焊锡丝撤离过迟
焊接时间太长，锡量过多
短路
焊点表面之间搭锡短路
焊锡丝撤离过迟
焊接时间太长，锡量过多
元件未压焊接，元件偏移
锡焊珠
两焊点间有锡珠
烙铁头温度过高
烙铁头的焊锡过多
翘起
元件放置不水平，一头翘起
元件未放水平
焊接时元件被压一端
焊接时间太长
步骤二元器件识别与检测
1.热释红外线电子狗报警器元器件清单
装配前，根据图3.11所示的热释红外线电子狗报警器原理图，编写如表3-3所示的热释红外线电子狗报警器的元器件明细表。
图3.11热释红外线电子狗报警器原理图
序号
名称
代号
规格
序号
名称
代号
规格
1
16
2
17
3
18
1
4
19
5
20
6
21
7
22
8
23
9
24
10
25
11
26
12
27
13
28
14
29
15
30
表3-3热释红外线电子狗报警器元器件明细表
2．识别、检测元器件
热释红外线电子狗报警器使用元器件包括:
色环电阻、瓷片电容、电解电容、三脚电感、三极管、热释传感器、集成电路、压电蜂鸣片、菲涅尔透镜、导线、自攻螺钉、拨动开关、电池片、线路板、外壳等。
如图3.12所示。
图3.12热释红外线电子狗报警器物料
根据元器件明细表清点元器件，用万用表检测、筛选元器件，以保证装配质量。
检测过程中将部分元器件检测的参数填入表3-4中。
表3-4热释红外线电子狗报警器部分元器件识别检测表（15分）
元器件
识别及检测内容
配分
评分标准
得分
电阻器
色环颜色
测量值
测量挡位
2分
检测错1项扣1分。
R1
R14
电容器
标称值
质量判定
测量挡位
2分
质量判定分为：
可用、断路、短路和漏电四种，检测错1项不得分。
C4
C9
三极管
画内部结构示意图
标管脚名称
hFE
质量判定
2分
质量判定分为：
可用、漏电流大、击穿、断路。
检测错1项不得分。
VT1
VT2
压片蜂鸣器BL
万用表挡位
阻值
质量判定
2分
质量判定分为：
可用、开路、发声3种，检测错1项不得分。
开关
画外形示意图、常闭常开脚、标出公共脚
质量判定
测量挡位
2分
质量判定分为：
可用、断路和短路三种，检测错1项不得分。
全部元器件
元器件挑选应用正确
2分
装错、漏装或操作不当损坏元件，每件扣1分
安全文明生产
仪器、仪表、工具放置正确，按正确的操作规程进行操作，防止出现触电事故。
操作过程中爱护仪器、仪表、工具、工作台。
3分
各项操作方法不当及错误操作手法每项扣1分。
知识窗
知识1.认识热释传感器Y1
1．红外线特点
太阳光谱分为：
可见光和不可见光两种，可见光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色光，他们的波长在0.40～0.75μm之间，如图3.13所示。
红外线是太阳光线中一种不可见光线，它的波长比可见光线长，其波长在0.75～1000μm之间。
红外线分为近红外线，波长在0.75～1.50μm之间；中红外线，波长在1.50～6.0μm之间；远红外线，波长在6.0～l000μm之间三种。
红外线遥控器就是利用近红外光线来传达控制指令，实现无线通讯的。
图3.13太阳光谱
任何发热物体一般都会产生红外线，其红外线的波长跟物体温度有关；表面温度越高，红外线波长也长，辐射的能量也越强，而人体的正常体温为36～37.50C，辐射最强的红外线波长为9.67～9.64μm，中心波长为9.65μm，属远红外线。
2．热释红外传感器PIR简介
热释红外传感器亦称为热释电红外传感器（PIR），外形及符号如图3.14所示。
通常采用3引脚金属封装，各引脚为：
电源供电端D（DRAIN）、信号输出端S（SOURCE）、接地端G（GROUND）。
常见的热释红外线传感器主要有：
上海赛拉公司的SD02、PH5324，德国Perkinelmer公司的LHi954、LHi958，美国Hamastsu公司的P2288，日本NipponCeramic公司的SCA02-1、RS02D等。
虽然它们的型号不同，其内部结构、外型和特性参数基本相同，使用时绝大部分可互换。
（a）热释传感器外形（b）热释传感器电路符号
图3.14热释传感器外形及符号
热释红外传感器是一种新型高灵敏度红外线探测元件。
他以非接触形式检测出物体辐射出红外线能量的强弱变化，并转换成放大的电压信号输出，驱动各种控制电路，如电源开关控制电路、防盗防火报警电路、车流计数器电路、自动门控制电路等。
其主要工作参数有：
电源电压:
2.2～15V， 源极电压:
0.3～2.0V，检测距离:
6～10m，水平角度:
约为120°；
知识2.BISS0001传感信号处理集成电路简介
BISS0001是一款高性能的传感信号处理集成电路，该集成电路采用采用16脚DIP和SOP两种封装，外外围元器件少，静态电流小，工作可靠。
其外形及管脚如图3.15所示.各引脚功能如表3-5所示。
（a）BISS0001集成电路外形（b）BISS0001集成电路引脚
图3.15集成电路BISS0001外形及引脚
表3-5BISS0001集成电路各引脚的功能
引脚
名称
I/O
功能
1
A
I
工作方式选择：
当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发
2
V0
O
控制信号输出端。
3
RR1
--
输出延迟时间Tx的调节端。
4
RC1
--
5
RC2
--
触发封锁时间Ti的调节端。
6
RR2
--
7
VSS
--
工作电源负端。
一般接地
8
VRF/RESET
I
参考电压及复位输入端。
通常接VDD，当接“0”时可使定时器复位。
9
VC
I
触发禁止端。
当VC＜VR时禁止触发；当VC＞VR时允许触发。
VR≈0.2VDD
10
IB
--
运算放大器偏置电流设置端。
11
VDD
--
工作电源正端。
范围为3～5V
12
2OUT
O
第二级运算放大器的输出端。
13
2IN-
I
第二级运算放大器的反相输入端。
14
1IN+
I
第一级运算放大器的同相输入端。
15
1IN-
I
第一级运算放大器的反相输入端。
16
1OUT
O
第一级运算放大器的输出端。
BISS0001集成电路的工作参数有：
电源电压是：
2V～6V，各引脚最大电流：
±10mA（VDD=5V），2脚输出电压为2.5V～3V。
知识3.C002报警音乐芯片集成
报警音乐芯片集成是一种比较简单的语音电路，其内部由逻辑控制电路、振荡器、地址计数器、音符节拍存贮器（ROM）、音阶发生器、输出驱动器等组成；内部的振荡电路通过外接几个分立元件，就能产生各种音乐信号，被广泛用于音乐卡、电子玩具、电子钟、电子门铃、家用电器、报警等装置。
C002报警音乐芯片采用COB封装，工作电压为2.5V-4.5V，带有选声控制端。
其外形与典型应用接线如图3.16所示。
C002音乐芯片的三种报警声音连接方法如表3-6所示
（a）C002音乐芯片外形（b）C002音乐芯片典型应用接线图
图3.16C002音乐芯片外形与典型应用电路
表3-6C002音乐芯片的三种报警声音连接方法
选声端
悬空
接VCC
接GND
声音效果
110声
119声
120声
Rf
改变Rf的大小，就可改变声音的速度
知识4.菲涅尔透镜简介
1菲涅尔透镜简介
菲涅尔透镜（Fresnellens）一般由聚烯烃材料注压而成的薄片，菲涅尔透镜的一面做成平整、光洁，另一面做成由小到大的同心圆和纹理；要求透镜表面光洁，纹理清晰，侦测距离远，厚度在1mm左右。
其外形和安装效果如图3.17所示。
（a）菲涅尔透镜外形（b）菲涅尔透镜安装效果图
图3.17菲涅尔透镜外形及安装效果
步骤三安装与焊接元器件
（a）元件面（b）焊接面
图3.18热释红外线电子狗产品
1.热释红外线电子狗整机装接工艺
（1）电子元器件的安装
本电路元器件安装焊接顺序为：
插件电阻器→瓷介电容→集成电路→三极管→电解电容器→热释传感器→电感→音乐集成→开关。
安装要求：
根据印制板上电阻引脚间距不同，插装方式有：
立式、卧式之分，安装时，色环电阻标向要一致，卧式安装时，离电路板不高于1mm；瓷介电容器和电解电容器均采用立式插装，插装时，要求紧贴电路板；跳线J1用剪下电阻的金属引脚线代替；三极管离电路板3～5mm安装。
（2）菲涅尔透镜的安装处理
用剪刀剪掉菲涅尔透镜（白色塑料片）四周无纹路的白色框边后，把他安放在面壳里呈圆弧型的位置，同时用塑料镜框固定好，然后用电烙铁烫塑料支柱，使之与前壳固定。
如图3.19所示。
（a）用剪刀剪掉四周白色框（b）剪后的透镜（c）塑料镜框固定后的透镜
图3.19菲涅尔透镜的处理与安装
（3）热释红外线电子狗整机总装
2.装配评价
装配完毕后，检查元器件数量，看是否遗漏，检查元器件位置、极性、是否安装正确，检查元器件焊点质量以及元器件之间的连线是否符合要求。
装配结束按表4-7进行评分。
装配结束的热释红外线电子狗报警器如图4.18所示。
表3-7焊接与装配评价表（30分）
内容
技术要求
配分
等级
标准
得分
绘制装
配图
设计合理、美观
3
A
设计合理、美观
3分
B
不美观
2分
C
设计合理
1
元器件引脚加工成形及导线加工
引脚加工尺寸及成形应符合装配工艺要求。
导线长度、剥头长度符合工艺要求，芯线完好，捻头镀锡。
8分
A
引脚加工尺寸及成形符合工艺要求，导线长度、剥头长度符合工艺要求，芯线完好，捻头镀锡。
焊点光亮、圆润、干净，无毛刺现象。
8分
B
引脚加工尺寸及成形不符合工艺要求，导线长度、剥头长度不符合工艺要求。
5分
C
芯线损坏，捻头没镀锡，焊点不光亮、圆润、干净，有毛刺现象。
2分
元器件的安装
元器件装配在印制板上相应元器件位置、极性安装正确，元器件、导线安装及元器件字标方向符合工艺要求；接插件、紧固件安装可靠牢固，印制板安装对位；整机无烫伤、划伤、污物。
8分
A
所有元器件、导线安装符合工艺要求。
元器件位置、极性安装正确。
接插件、紧固件安装可靠牢固，印制板安装对位。
整机无烫伤、划伤、污物。
8分
B
漏装1～2个元器件；或1～2个元器件位置、极性安装不正确；或元器件、导线安装不符合工艺要求；或出现1～2处烫伤、划伤、污物。
5分
C
漏装3～5个元器件；或3～5个元器件位置、极性安装不正确；或元器件、导线安装及字标方向不符合工艺要求；或出现3～5处出现烫伤、划伤、污物。
2分
焊接
元器件焊点光亮、圆润、干净，无毛刺。
焊点基本一致、大小适中。
无漏、假、虚、连、歪焊、无毛刺等现象。
6分
A
元器件焊点光亮、圆润、干净，无毛刺。
焊点基本一致、大小适中。
无漏、假、虚、连、歪焊、无毛刺等现象。
6分
B
元器件焊点不光亮、不圆润、不干净，有毛刺。
4分
C
焊点大小差异大，有漏、假、虚、连、歪焊、毛刺等现象。
2分
安全与文明生产
电烙铁的正确使用、万用表的正确使用与维护、能安全文明生产。
5分
A
电烙铁的正确使用、万用表的正确使用与维护、能安全文明生产。
5分
B
电烙铁使用不规范、万用表不能正确使用与维护
1分
C
能安全文明生产。
2分
步骤四调试与测试
1、热释红外线电子狗调测
刚组装完毕的热释红外线电子狗报警器，经检查无误后，接通6V的直流电压，把拨动开关K1打到“ON”位置上，即产生“报警声”，延时一段时间后自动停止，当人体靠近时即可产生报警声，若无报警声，需要对电路进行调测才能实现报警功能。
（1）通电前检查
通电前，先检查热释红外报警器线路板上有无错装漏装元器件，有无虚焊、连焊、焊渣等；然后用电阻法检测电源的正、反向电阻值，判断电路是否短路、断路，若有短路、断路现象，必须排除故障后再通电调试。
（2）通电观查
将热释红外报警器接入6V的直流电压，观察有无冒烟、异味、元器件发热发烫等异常现象，若有应立即断电检查。
（3）通电测试
将热释红外报警器接入6V的直流电压后，用万用表直流电压档检测热释传感器的漏极D与源极S的电压，再检测集成电路IC1、IC2各脚对地电位，将检测的结果填入表3-8和表3-9中，最后检测VT1、VT2各脚电位，并分析其工作状态。
表3-8热释传感器与IC2音乐芯片部分引脚电位
热释传感器
引脚
漏极D
源极S
栅极G
电位（V）
IC2音乐芯片
引脚
电源脚
信号输出脚
电位（V）
报警时
不报警时
表3-9BISS0001集成各引脚电压
引脚
1
2
3
4
5
6
7
8
电位（V）
引脚
9
10
11
12
13
14
15
16
电位（V）
2、热释红外线电子狗整机电路调试
认真检查无误后，将电路板装入壳中，用三颗螺钉固定，装入3节7号电池测试整机效果。
放在桌上并拨动开关K1打到“ON”一边，即可产生“报警声”，延时一段时间后自动停止，然后进行热释红外人体报警实验，当人体靠近时即可产生报警声。
完成整机装配后，将前、后盖紧扣在一起，在后盖上按自己要求插装好万向轮。
整机安装注意事项，探头远离冷热源、阳光、汽车灯光直射，以免引起误报；探头不能直对室外，以免引起闲人移动误报。
安装在墙角或者墙面上，安装高度离地面1.5～3米位置，这样防止小动物移动误报。
3、测量BISS0001集成的工作频率
电路在常温下正常工作时，用示波器、毫伏表及频率计测量BISS0001集成2脚的波形、频率及幅值，将测量的数据填入表3-10中。
表3-10BISS0001集成2脚的波形、周期及幅值（10分）
波形
示波器
频率计
毫伏表
使用档位：
μs/div
v/div
ms
V
ms
f=KHZ
有效值：
V
电压增益：
dB
知识窗
知识1热释红外线电子狗报警器组成方框图
如图4.20所示为热释红外线电子狗报警器组成框图。
知识2热释红外线电子狗报警器的工作原理
1．菲涅尔透镜的作用
菲涅尔透镜的作用：
一是聚焦，即把探测空间的热释红外线信号有效地折射到传感器上；二是将探测区域分为若干个明区和暗区，将进入探测区域的移动物体辐射最强的红外线在PIR上产生变化的热释红外信号。
因此，热释红外传感器与菲涅尔透镜配合使用，能发挥最大作用，若不使用菲涅尔透镜，传感器探测的半径不足2米，配上菲涅尔透镜时，传感器探测的半径可达到10ｍ～40ｍ，甚至更远。
2．热释传感器的作用
热释传感器的作用：
一是只允许人体辐射的红外线通过，滤除其他物体辐射的红外线干扰。
二是
把人体辐射的红外线信号转化为放大的电压信号，实现阻抗变换。
3．BISS0001传感信号处理集成电路工作原理
BISS0001内部是由运算放大器（OP）、电压比较器（COP3）、双向鉴幅器（COP1、COP2）、状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器等组成数模混合专用集成电路。
如图3.22所示。
图3.22BISS0001内部结构
BISS0001传感信号处理集成电路的工作方式有：
不可重复触发、可重复触发两种工作方式，为了加强各种干扰，使电路可靠工作，热释红外防盗报警器选用不可重复触发方式，即将集成电路的1脚接地，8、11脚接电源，7脚接地，10脚为运算放大器偏置电流设置端，外接较大的电阻。
3、4脚外接延迟电路R13、C10，输出信号延迟时间R13、C10的大小调整；5、6脚外接封锁电路R12、C11，触发封锁时间R12、C11的大小调整，9脚为触发禁止端。
当VcVR时允许触发。
热释红外传感器将接收的人体辐射的红外线信号转化为放大的电压信号输出，经R8送入到BISS0001的14脚，经OP1一级放大后由16脚输出，再由电阻R6、电容C5耦合至13脚，进入OP2二级放大，经COP1、COP2双向鉴幅，状态控制器后，信号从2脚输出控制报警音乐芯片集成电路工作。
4．C002报警音乐芯片集成电路的工作原理
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