人体感应式防盗报警装置设计.docx

1、人体感应式防盗报警装置设计 评分： 电工课程设计设计课题：人体感应式防盗报警装置姓 名：学 ： 设计日期：年 月 日目录（1）人体感应式防盗报警装置设计的目的（2）人体感应式防盗报警装置（3）各部分电路的设计、元件选择、元件计算、电路说明（4）人体感应式防盗报警装置设计的总体思路（5）人体感应式防盗报警装置工作原理（6）人体感应式防盗报警装置制作与使用（7）设计中存在的问题（8）人体感应式防盗报警装置各个元件的介绍（9）各种感应器的比较（10）具体分析人体感应式防盗报警装置的优缺点分析（11）人体感应式防盗报警装置仿真平面图（12）课程设计心得体会（13）参考文献人体感应式防盗报警装置人体感应

2、式防盗报警装置设计的目的人体感应式防盗报警装置是用来防止入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。人体感应式防盗报警装置由传感器和信号处理器组成。在人体感应式防盗报警装置中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。随着科技的发展，人们生后水平的提高，越来越多的贵重东西需要得到安全的防护，从而各种各样的防盗装置就应运而生了。纵观各式各样的防盗装置中人体感应式防

3、盗报警装置是比较优秀的，它让人们有一个更加安全的生活环境，同时达到不让人犯罪的效果 ,它就像是核武器,不一定要用,但是一定要有。这种防盗器比那种“触动即响”的防盗器性能更好、用途更广泛。只要作案者一接近受保护物的金属部分，警铃就会长鸣，同时，电灯同步点亮，可使黑暗的小偷原形毕露。同时设计这个人体感应式防盗报警装置让我更加了解电工这一门课程，而且懂得了运用EWB元件，进一步提高了自己的知识。人体感应式防盗报警装置各部分电路的设计、元件选择、元件计算、电路说明VS选用MCR100-8（额定正向平均电流1A、额定工作电压600V）或BT169D（1A、400V）、CR1AM-6（1A、400）型小型

4、塑封单向晶闸管，要求控制极触发电流，其外形及引脚排列如下图（1）所示。VT用3DJ6或3DJ7型N沟道结型场效应晶体管，要求饱和漏源电流，其外形及引脚排列如下图（2）所示用1N4148型硅开关二极管；用6.8V、0.25W普通硅稳压二极管，如2CW55或1N4099型等；用绿色高亮度发光二极管；均用1N4007型硅整流二极管。RP用WH7-A型立式微调电位器。均用RTX-1/8W型碳膜电阻器，用RTX-1/4W型碳膜电阻器。用CT4D型独石电容器，亦可用两只0.1瓷介电容器并联后代替；均用CD11-10V型电解电容器。SB可用LA20-11或KAX-4型按钮开关，亦可用交流门铃按钮开关来代替。

5、HA为220V交流电铃。HL为220V、15W40W钨丝灯泡。XP为交流电器专用二极电源插头。人体感应式防盗报警装置元件清单表元件名称数量小型塑封单向晶闸管1个N沟道结型场效应晶体管1个1N4148型硅开关二极管1个6.8V、0.25W普通硅稳压二极管1个绿色高亮度发光二极管1个1N4007型硅整流二极管4个WH7-A型立式微调电位器1个RTX-1/8W型碳膜电阻器2个RTX-1/4W型碳膜电阻器1个CT4D型独石电容器1个CD11-10V型电解电容器2个LA20-11或KAX-4型按钮开关1个220V交流电铃1个220V、15W40W钨丝灯泡1个交流电器专用二极电源插头1个人体感应式防盗报警

6、装置设计的总体思路人体感应式防盗报警装置主要是通过感应来工作的，当有人接近感应板时，人体和感应板间就会形成一个空间耦合电容，从而改变了感应器周围的环境，就是当你靠近感应器的感应范围，感应器马上产生感应信号，从而传到电灯和电铃，就会发出警报，从而达到防盗的作用。同时设计这个人体感应式防盗报警装置还要防止盗贼先破坏装置在进行盗窃，所以一切都要先做好防护工作。在装设装置的时候，将防盗器电路盒放置在隐蔽处，一定不能让盗贼发现，最好安装在墙壁内。电铃就用双股电线引至能良好传播声音的高处固定，这样就会使警报声传播得更广，以致更快地捉到盗贼。电灯也用双股电线引至放到现场，如果盗贼是晚上作案的话，电灯就可以马

7、上照亮现场，让盗贼无所遁形。另一方面也可根据情况将电路盒连同电灯和电铃一起安装在值班室内，以便于值班人员及时地发现情况，从而制服盗贼。另外，安装这个人体感应式防盗报警装置时也要考虑到安全问题，特别是屏蔽线一定要用包有塑料外皮的那种，并且接感应板的一头金属网丝不得外漏（可用绝缘胶布包严），以免人体碰到后触电！人体感应式防盗报警装置工作原理人体感应式防盗报警装置其原理是感应人体或热源发出的热量（红外线）进行工作，一旦被感测体温度高于环境温度3度以上就会发出报警信号，从而达到防盗的作用。它是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能

8、自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。人体感应式防盗报警装置的防盗电路如上图所示，它由声光报警电路和人体感应开关电路两大部分组成。220V交流经晶体二极管桥式整流、电阻器限流、稳压二极管稳压和电容器滤波后，输入约6.8V直流电压，供人体感应开关控制回路工作。人体感应电路组要利用了结型场效应晶体管VT的高输入阻抗及电压放大特性。平时，感应板无接收信号，VT处于零偏状态，其漏极与极源之间电流较大，漏极输出低电平（0.7V的直流电压。VS一旦导通，其控制

9、极便会产生一个幅值约0.75V的直流脉冲电压，此电压经滤波，使得VS的控制极电压始终“自保”在触发阀值以上，实现了VS导通状态“锁定”。这是，惟有按动一下解警按钮开关SB或切断电源（拔掉电源插头XP），才会终止警报。电路中人体安保电阻器，它能确保人体接触到感应板时不触电。RP为报警灵敏度调节器，改变其阻值可以改变VT静态时漏极输出电压，从而是人体感应报警灵敏度（作用距离）在一定范围内连续可调。发光二极管感应开关低压供电回路，主要起报警器通电指示灯作用。人体感应式防盗报警装置制作与使用按照电路图焊好电路板，大约尺寸为50mm x 30mm。把焊好的电路板装入一个体积合适的绝缘密闭小盒内，电源插头

10、XP、电铃HA和电灯HL分别用双股软塑电线引出盒外，发光二极管和解警按钮开关SB则在盒面板开孔固定。实际应用时，将防盗器电路盒放置在隐蔽处，电铃HA用双股电线引至能良好传播声音的高处固定，电灯HL用双股电线引至放到现场；也可根据情况将电路盒连同HA和HL一起安装在值班室内。防盗器电路盒与感应板通过单芯金属屏蔽线接通。屏蔽线一定要用包有塑料外皮的那种，并且接感应板的一头金属网丝不得外漏（可用绝缘胶布包严），以免人体碰到后触电！感应板实质是被保护物上的金属部分（如弹子门锁、抽屉锁等），也可用一块15cm x 15cm以内的金属板，要求安装时远离各种家用电器和220V交流电网线，并保持大地良好的绝缘

11、。电路安装后，将电源插头XP接入220V市电插座，在无人接近感应板时，由大往小缓慢调节电位器RP阻值（注意电路板带有220V交流电！）使电灯HL刚好发光（电铃HA易发声）；然后再反方向稍微增大RP阻值，即获最佳人体感应灵敏度。该防盗器受使用环境、感应板表面大小和RP阻值等因素影响，人体距感应板最远的报警距离在0.1m-1.5m间不等。设计中存在的问题设计中问题及解决方案：（1）在元件使用中是否合适？例如：警报器用电灯和电铃。警报器中用到电灯和电铃是非常保险的，如果单独使用电灯根本没有什么防盗可言，完全达不到防盗的效果；如果单独使用电铃效果就没那么好了，当盗贼在晚上作案的话不能及时更好地发现。如

12、果电灯和电铃一起安装就可以电铃响的同时电灯马上亮起来，这样就使盗贼无所遁形，达到了和好的防盗作用。（2）感应器安装的隐蔽性问题：感应器一定要安装在一个比较隐蔽的地方，同时也要达到防盗的功效。另外导线的安装也要隐蔽，以免先遭到盗贼的破坏，使防盗报警装置失去作用。（3）控制开关一定要安装在很隐蔽的地方，发出报警信号后一定要按动开关后才能停止，这样才能使整个防盗装置更好地发挥作用，防止了盗贼先破坏发到装置才进行盗窃。人体感应式防盗报警装置各个元件的介绍一、MCR100-8小型塑封单向晶闸管元件介绍：晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向

13、晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如

14、果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=1ib1=12ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具

15、有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化 。二、3DJ6或3DJ7型N沟道结型场效应晶体管元件介绍：结型场效应晶体管利用场效应原理工作的晶体管，简称FET。场效应就是改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层（沟道）中的多数载流子的密度或类型。这种晶体管的工作原理与双极型晶体管不同，它是由电压调制沟道中的电流，其工作电流是由半导体中的多数载流子输运，少数载流子实际上没有作用。这类只有一种极性载流子参加导电的晶体管又称单极晶体管。与双极型晶体管相比，FET的特点是输入阻抗高，噪声小，极限频率高，功耗小，温度性能好，抗辐照能力强，多功能，制造工艺简单等。由于电荷存储效应小、反

16、向恢复时间短，故开关速度快，工作频率高。器件特性基本呈线性或平方律，故互调和交调乘积远比双极型晶体管为小。FET已广泛用于各种放大电路、数字电路和微波电路等。FET是MOS大规模集成电路和MESFET超高速集成电路的基础器件。N沟道结型场效应管工作时，也需要外加偏置电压，即在栅-源极间加一负电压(vGS0)，使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流iG0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108左右)。在漏-源极间加一正电压(vDS0)，使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。iD的大小主要受栅-源电压vGS控制，同时也受漏-源电压vDS的影响。因此，讨论场效

17、应管的工作原理就是讨论栅-源电压vGS对漏极电流iD（或沟道电阻）的控制作用，以及漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响。三、发光二极管的介绍：发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，

18、在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。四、普通硅稳压二极管的介绍：稳压二极管又称齐纳二极管,是利用反向击穿区来工作的它的特性是反向电压达到某一值时，二极管将会击穿出现电流稳压二极管是一种特殊的二极管，所以它的伏安特性和普通二极管的伏安特性是相同的。但是在生活中，两者基本上不能互换使用，因为稳压二极管主要是被人们当做稳压器来使用，所以它基本上是工作在反向击穿状态下，一般二极管工作在反向击穿下的话就坏

19、掉了，所以不能用一般二极管替代稳压二极管。而用稳压二极管来代替一般二极管的话成本又会升高，所以生活中是很少互换使用的。二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，电路中常把它用在整流、 稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本 保持不变。而整流二极管反向击穿后就损坏了.这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动， 或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 稳压二极管用来稳压或在串联电路中作基准电压 整流二极管和稳压二极管都是PN半导

20、体器件.所不同的是整流二极管用的是单向导电性.稳压二极管是利用了其反向特性.在电路中反向联接.五、WH7-A型立式微调电位器的介绍：WH7-A型立式微调电位器是随意调节改变电阻值的元件，作用广泛，在电路中可以作为音量调节，调速调压电器作为调节器等。变压器的作用是将一定等级的交流电压变为降压或升压来适合使用要求的电压。六、3DJ6或3DJ7型N沟道结型场效应晶体管3DJ6或3DJ7型结型场效应晶体管可看作一只NPN型的晶体三极管，如上图（2）所示，栅极G对应基极b，漏极D对应集电极c，源极S对应发射极e。所以只要像测量晶体三极管那样测PN结的正、反向电阻既可。把万用表拨在R*100挡用黑表笔接场

21、效应管其中一个电极，红表笔分别接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是场效应管的栅极。红表笔接的就是漏极或源极。对结型场效应管而言，漏极和源极可以互换。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。七、碳膜电阻器的介绍： 碳膜电阻器是用有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体上，经加热聚合而成。气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，电性能和稳定性较差，一般不适于作通用电阻器。但由于它容易制成高阻值的膜，所以主要用作高阻高压电阻器。其用途同高压

22、电阻器。碳膜电阻器常用符号RT作标志，R代表电阻器，T代表材料是碳膜，例如，一只电子枪外壳上标有RT47kI的字样，就表示这是一只阻值为47k，允许偏差为5%的碳膜电阻器。碳膜电阻的额定功率不再电阻的外壳上标出，而以电子枪的长度和直径的大小来区别，长度大、直径大的电阻器功率大。碳膜电阻器有轴向引线、领带式引线以及不接引线等方式。碳膜电阻器的阻值范围为110M。额定功率有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、5W、10W等。普通碳膜电阻的体形较大，为了适应小体积的电阻装置的需要，又生产出小型碳膜电阻器RTX型，功率仅为0.125W，大多制成色码电阻。八、电容器的介绍：（1）独石电容器的

23、介绍：独石电容器主要用于电路板作电子存储元件。一块简单的电路板至少有几十个电容器。从简单的电子表到复杂先进的电子计算机和通信设备，独石电容器都有广泛的运用。随着电子工业日新月异的发展，电容器质量和性能均取得显著的进步。电容器结构叠层瓷介电容器（MLCC）为独石型陶瓷体，又称独石电容器，电极与介质错位，即电极伸入瓷质介电层正反正。（2）瓷介电容器的介绍：瓷介电容可分为低压低功率和高压高功率，在低压低功率中又可分为I型（CC型）和II型（CT型）。I型（CC型）特点是体积小， 损耗低，电容对频率，温度稳定性都较高，常用于高频电路。 II型（CT型）特点是体积小，损耗大，电容对温度频率，稳定性都较差

24、，常用于低频电路。CC1型圆片高频瓷介电容。 适用于谐振回路及其他电路做温度补偿，耦合，隔直使用。（3）电解电容器的介绍：电解电容是电容的一种介质有电解液涂层有极性，分正负不可接错。电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。电解电容器特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。 电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万f甚至几f（但不能和双电层电容比）。 电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产

25、，成本相对比较低。常见的日系电解电容以Chemi-con、Nichicon、Rubycon、Matsishita、Hitachi为代表，台系电容则以OST、TAICON、TEAPO、CAPXON为代表。电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分），电解电容器因而得名。 电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中，其容量范围

26、较大，一般为11000F，额定工作电压范围为6.3450V。其缺点是介质损耗、容量误差较大（最大允许偏差为+100%、-20%），耐高温性较差，存放时间长容易失效。各种感应器的比较很多的产品都是经过不断地实践，不断地改进才会得出最好的结果，这个人体感应式防盗报警装置也不例外，它也是经过了不断的实验才能得出来的。首先，它是从“触动式报警装置”中得到启发的，其实它们的原理基本是一样的，只是接受感应的感应器不同而已，然而人体感应式防盗报警装置比触动式报警装置更先进，得到的效果更好，技术要求更高。在各种重要的安保工作中发挥了重要的作用。整个人体感应式防盗报警装置在保护区域形成稳定的交变电场，当入侵者干

27、扰（接近、触摸、剪断、翻越）该电场时，经探测处理器分析处理确认为其幅度、方向、速度均满足报警条件，立即往主机送出通或断信号进行报警，通常主机采用微处理分防区的报警主机。感应器现在常用的还有光感应和震动感应。光感应的只要有人影就会报警，震动感应必须是震动到一定程度才可以报警。 （1）震动感应器：震动感应器组要是由压电陶瓷片工作来完成报警的，当敲打挤压表面时，能产生一个微小的电压，防盗器上的震动感应器就是用这个原理做的，为了增加灵敏度，还在陶瓷片上焊一截弹簧，上有一个小锤，受到振动时，小锤摆动，引起陶瓷片表面振动，产生微小的电压通过导线输出，经放大给比较器，大于设定的电位时，输出一个正电位给防盗器

28、，防盗芯片相应的门打开，输出一个变量电压给驱动级，驱动级直接驱动继电器吸合，报警喇叭得电工作发出报警声。当有人经过报警器的时候，报警器马上就会因为震动而产生警报，然而，如果人走得很轻的时候就不能产生足以使报警器发出报警的震动时，报警器就没用了，不能达到报警防盗的作用，这与人体感应式防盗报警装置有着很大的差距，也突出了人体感应式防盗报警装置的优势所在。（2）光感应器光感应器的工作原理是利用人体反射光线，光敏电阻得到足够大变化的光线，电路产生变化电流触发电路，从而产生感应信号，进而发出报警。光感应器的传感核心是光敏电阻，光敏电阻对可见光大部分波长都反应变化，故光线变化就能会触发光感应器的反应。然而

29、光感应器与环境、光照度有关，在黑暗情况下是不能正常使用的。虽然光感器的价格比较便宜，但是误报率高，不能准确地完成报警工作，相比人体感应式防盗报警装置就明显存在不足。具体分析人体感应式防盗报警装置的优缺点分析纵观整个人体感应式防盗报警装置既有它的优势同时也存在不足之处，这是任何产品都存在的，这是在所难免的。优点：人体感应式防盗报警装置比由光感应器和震动感应器所制成的防盗报警装置更优秀，稳定性更高，而且警报效果更佳。同时，报警的时候有灯光照明，这样使得整个装置的报警效果更好。缺点：整个人体感应式防盗报警装置毕竟只是一个简单的防盗装置，还不能识别自己人还是盗贼，只要是有人接近就会发出警报，造成了一定

30、的不便。同时设计所需要花费的材料比较多，成本较高，从而限制了它的广泛使用。仿真平面图课程设计心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.一周的电工课程设计很快就进入了尾声，通过这次课程设计，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多，特别是运用EWB软件制作仿真图的时候更能体现着一点，一开始的时候我对这个软件简直是一窍不通的，很多东西都不会用，后来经过慢慢地实践，还有和同

31、学们的讨论，终于懂得了使用，而且顺利地完成了这次的课程设计。在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。另外，为了更好地完成这次的课程设计我特意去图书馆找了有关的书籍，通过这次的图书馆之旅让我了解到更多有关电工的知识，真是受益匪浅啊！生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过设计，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且在设计的时候我们形成了一个团队，一起找资料一起研究，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年半的相处还