传感器与检测技术课程设计---光电式传感器-光电报警电路.doc-资料库

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沈阳理工大学课程设计课程设计任务书分院（系）信息学院学生姓名武婷婷专业学号测控技术与仪器 0703020207 设计题目光电式传感器—报警电路设计内容及要求： 1）根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。 2）利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路； 3）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，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫。 4）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。要求在课程设计报告中给出： 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。进度安排： 2009 年 12 月 8 日—2009 年 12 月 30 日根据设计要求和内容查阅参考文献或资料，提出设计方案，进行原理设计。 2010 年 1 月 7 日—20010 年 1 月 30 日根据设计方案，进行调试，测试，撰写课程设计报告，答辩。 1

沈阳理工大学课程设计指导教师（签字）：分院院长（签字）：年月日年月日目录 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 2

沈阳理工大学课程设计 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。 3

沈阳理工大学课程设计 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。 4

沈阳理工大学课程设计 5 元件清单元件名称类别数目音频集成功放 LM386 LM386N-3 NE555P 200Ω 1KΩ 20Ω 10KΩ 500KΩ 200Ω 100nF 0.01µF 100µF 9014 BUZZER 定时器电阻 R0/R7 电阻 R1/R3 电阻 R2 电阻 R4 电阻 R5 电阻 R6 电容 C1 电容 C2 耦合电容 C3 发光二极管 DS1 光敏二极管 DS2 发光二极管 DS3 三极管蜂鸣器 LS1 直流电源 VCC 接地元件导线 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 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： 5

沈阳理工大学课程设计图 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： 6

沈阳理工大学课程设计 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。 7

沈阳理工大学课程设计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

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