紅外氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、1 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院題目：紅外氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)題目：紅外氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：專(zhuān)業(yè)：姓名：姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：邢江勇指導(dǎo)老師：邢江勇2 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄u 摘要摘要 u 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的u 紅外氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)框圖紅外氣體報(bào)警器的設(shè)計(jì)框圖u 紅外傳感器紅外傳感器u 信號(hào)放大器信號(hào)放大器u 報(bào)警延時(shí)電路報(bào)警延時(shí)電路u 數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器u 檢測(cè)電路檢測(cè)電路u 光源調(diào)制電路光源調(diào)制電路u產(chǎn)品的性能特點(diǎn)產(chǎn)品的性能特點(diǎn)u 致謝致謝3 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要摘要 紅外氣體探測(cè)器和紅外光源是組成紅外氣體傳感器的主要部件。它是以紅外吸收為主，紅外傳感器作為器件的核心，有很高使用能力

2、，適應(yīng)周?chē)h(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且不同的氣體對(duì)紅外線(xiàn)吸收程度的不同通過(guò)紅外傳感器來(lái)檢測(cè)氣體，紅外傳感器具有良好抗毒能力，較高的反應(yīng)靈敏度，針對(duì)氣體的能力強(qiáng)等功能。本文首先介紹了傳感器以及紅外光譜吸收原理，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)了紅外探頭，以及一系列的電路圖如：信號(hào)放大電路、檢測(cè)處理程序流程圖等。4 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)目的 如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，人們的生活條件不斷的提高。人們對(duì)生活質(zhì)量也有所追求。許多家庭已經(jīng)擁有許多高檔次的家用電器和非常貴重的物品。許多人擁有了十分可觀(guān)的收入和積蓄。因此，財(cái)產(chǎn)安全和人的生活安全問(wèn)題也收到了人們的關(guān)注。安防產(chǎn)業(yè)也隨之發(fā)展起來(lái)，人們對(duì)安全防護(hù)的靈敏度、便捷度以及工作能

3、力也有了越來(lái)越高的要求。安全和舒適的生活條件是人們不斷最求的對(duì)象。紅外氣體報(bào)警器也隨之一步一步的邁向人們的生活中。 5 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紅外氣體報(bào)警的設(shè)計(jì)框圖 敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路測(cè)量電路顯示器顯示器記錄儀記錄儀數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器輔助電源輔助電源 紅外氣體報(bào)警器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)量電路、輔助電源組成。 紅外氣體報(bào)警器的顯示電路由顯示器、記錄儀、數(shù)據(jù)處理器組成。6 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1、紅外傳感器 紅外線(xiàn)傳感器可分為熱釋電紅外線(xiàn)傳感器和光子型紅外線(xiàn)傳感器兩大類(lèi)。 紅外線(xiàn)傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路三大部分。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式

4、。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏檢測(cè)元件中最常見(jiàn)的就是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線(xiàn)輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。7 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紅外氣體傳感器8 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2 2、信號(hào)放大器、信號(hào)放大器 VT1和運(yùn)算放大器LM358等組成放大電路，由IC1的腳輸出微弱的電信號(hào)，經(jīng)三極管VT1等組成第一級(jí)放大電路放大，再通過(guò)C2輸入到運(yùn)算放大器ICA中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時(shí)由 IC2A腳輸出的信號(hào)已足夠強(qiáng)，輸入電壓比較電路。9 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院3 3、報(bào)警延時(shí)電路、報(bào)警延時(shí)電路 R14和C6組成延時(shí)電路，其時(shí)間約為1分鐘。當(dāng)IC

5、2B的腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，C6通過(guò)VD2放電，此時(shí)IC4的腳變?yōu)榈碗娖剿cIC4的腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4的腳變?yōu)楦唠娖?，VT2 導(dǎo)通，訊響器BL通電發(fā)出報(bào)警聲。人體的紅外線(xiàn)信號(hào)消失后，IC2B的腳又恢復(fù)高電平輸出，此時(shí)VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變， 故通過(guò)R14向 C6緩慢充電，當(dāng)C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4的腳才變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報(bào)警。V D 21 N 4 0 0 14 7 u F /1 6 VC 61 0 0 KR 1 34 7 0 KR 1 41 0 0 KR 1 53 0 0 KR 1 6318421I C 4 AL M

6、3 9 310 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院4 4、數(shù)字濾波器、數(shù)字濾波器待處理的待處理的模擬信號(hào)模擬信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換器器待處理的待處理的數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理器處理器處理后的處理后的數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)模處理數(shù)模處理器器處理后的處理后的模擬信號(hào)模擬信號(hào) 紅外檢測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)會(huì)十分弱，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有各種干擾，如果干擾信號(hào)也進(jìn)入到采集卡，則數(shù)據(jù)的失真會(huì)非常大的。通常情況下干擾十分復(fù)雜，會(huì)包含各種頻率成分，因此導(dǎo)致濾波效果不明顯、而且電路參考很難調(diào)節(jié)，因此采用數(shù)字濾波。數(shù)字濾波依靠軟件程序，不需要任何硬件電路，不需要考慮阻抗匹配。 數(shù)字濾波器的框圖11 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院5 5、檢測(cè)電路

7、、檢測(cè)電路紅外氣體傳感器紅外氣體傳感器數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器放大電路放大電路單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)輸出輸出穩(wěn)流電路穩(wěn)流電路 氣體濃度測(cè)量一般會(huì)在復(fù)雜的環(huán)境中工作，為了使測(cè)量更加精準(zhǔn)，減少偶然誤差。見(jiàn)紅外氣體分析檢測(cè)器電路框圖，整個(gè)檢測(cè)電路由紅外氣體傳感器、數(shù)字濾波電路、放大電路、單片機(jī)系統(tǒng)等組成。電路設(shè)計(jì)的基本原理是紅外氣體傳感器將檢測(cè)到的氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，輸出的電信號(hào)分別經(jīng)過(guò)濾波、放大處理，輸入到單片機(jī)系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)溫度、氣壓補(bǔ)償?shù)忍幚砗?，然后由單片機(jī)系統(tǒng)輸出送顯示裝置顯示測(cè)量值。12 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院6 6、光源調(diào)制電路、光源調(diào)制電路 紅外輻射是不斷地變化的，可以大大提升熱電堆探測(cè)器的信噪比。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要調(diào)制紅外光源進(jìn)行，即通過(guò)微處理器送到脈動(dòng)式開(kāi)和關(guān)，在一定頻率下使紅外光源在亮、滅兩個(gè)狀態(tài)之間切換。 13 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院產(chǎn)產(chǎn)品品的的性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)(1)穩(wěn)定性好，非常適合在線(xiàn)使用；(2) 靈敏度比較高，可以分析常量氣體、微量氣體，量程范圍比較廣；(3) 檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)和維修方便；