红外报警系统的研究与应用设计(毕业设计论文样本)(5)

2019-08-31 19:43

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相应的电信号。RD627工作电源电压为12V;有效发射面积大于100m2

;静态时第6脚的输出电压为6V;在有效发射区内,当有目标移动时,第6脚动态输出电压变化不小于±50mV;移动目标离天线越近,输出电压变化幅度越大,最大时可达±5V以上。

VCCR7C2100uFR31K10KVD1A3R21N4148A110KA2412R6R1OUTPUTRD6276RP12V2KRD6271K15KA453C30.01uFVD2C11N414847uFR5R415K10K

图2.12 微波多普勒探测电路

图2.12中,RD627产生的微波信号经外接环状天线发射到空间后形成一个立体微波警戒网。当有人在网内走动时,从人体反射回天线的微波信号与原发射信号就会产生频移。此频移经RD627内部检测放大后,从6脚输出超低频信号经A2缓冲送至A3 , A4组成的比较器进行鉴别。如果信号电压在两指定的比较电压中间。则A3, A4均无电压输出。当信号高于A3的2脚电平或低于A4的3脚电平时,A3或A4输出高电平,经VD1或VD2隔离、R6.限流输出,Rp用来调节电压比较器的阀值电平,以调整报警器的警戒范围。

微波发射天线可用Φ3mm的金属线弯成Φ120mm~150mm的圆环状。A2~A4用F006高增益集成运算放大器。

图2.13 RD627集成管脚排列和内部框图

2.6 报警发射和接收电路

经过热释电和微波探测电路处理过的信号通过门电路判断后,输出至报

警发射电路。报警发射电路如图2.14。

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图中IC3采用时基集成电路555,它与R10、C6等组成单稳态触发定时电路。当有低电平信号加至其触发端②脚(低电平触发有效)时,则555的输出转呈高电平。高电平维持时间(即暂稳态时间)为

td?1.1R10C6 (2.22)

计算得出其暂稳态时间约为2min.

在555输出高电平期间,继电器K1通电、吸合,其常开触点K1-1接通,IC4, VT3和VT4;得电并工作。

IC4采用四模拟声集成电路KD-9561,将其选声端SEL1, SEL2悬空,则KD-9561一旦得电便迅速发出警报信号,并由其输出端(O/P)输出,然后经VT3自偏置放大器放大后,作为调制音频信号加至VT4的基极。

VT4采用超高频小功率管3DA3866A[8],它和L1、C12等组成高频振荡器,其振荡频率主要由L1、C12决定。当警车声信号经C10耦合至VT4基极时,音频信号改变其振荡频率,产生88~108MHz的调频信号,并经天线WT发射至空中。

9VWTR10R11R12R13R16R17C12L11.1M2.2M51020K10K22K47pFR15C101M0.01uF8C9VT3C14K10.1uF76IC30.01uFVT4INPUT25554901430C13IC4891555IC415890R1418pFVDW121240KR184.5V11C11470KD-95611000pFC6C7C821100uF0.01uF330uF11 图2.14 报警无线发射电路

图2.15所示电路为FM收音机电路。它是以一只微型收音器件TDA7010T为核心组装而成的。该器件已把外部要调试的元器件(包括中频滤波器)几乎都容纳在芯片上,并采用了频率锁相环(PLL)和特殊静噪控制电路,使整个FM收音机只需通过C11单联选台,避免对中频进行调试,也无需统调,制作和调试都很简单。解调后的信号由②脚输出。图中IC2采用优质双声道小功率音频放大集成电路TDA2822M,外接元件极少,将其接成BTL型单声道音频功放电路,其放大增益达46dB(约200倍),且性能稳定。IC2输出的音频警车声信号经IC2放大后,驱动扬声器发出响亮的警车声,提醒值守人员由警情发生。IC1采用菲利浦公司生产的TDA7010T,也可使用市售的普通收音机监听,但无信号时,杂音较大,常有“喀啦”声,值守人员长时间监听时难以忍受。C1、C4、C6、C8、C9、C14及C19采用CT1型瓷介电容器;C2、C3、C5、C7、

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C10、C12及C13采用CC1型高频瓷介电容器;C11采用140/80pF差容双联可变电容器,用容量大的一联,另一联可短路不用;L1用Φ0.71mm漆包线在Φ4mm钻头圆棒上密绕5匝后脱胎即成;天线WR使用700~1000mm软线即可。

C11C2C4C6C8L1C16C17SC3C5C7C9100uF0.01uF220pF0.1uF3000pF0.02uF100p330pF180pF180pF0.1uF6530C1011119731451000pF611R110KC1IC183000pF7010GA16V242C13C51C131C14U?220pFC12100uF0.01uFB4700pFRP1A210V10uFC14R20.01uF10K 图2.15 报警接收电路

2.7 报警系统的安装

红外和微波探测器的合理布置和安装,对于探测和防范性能来说至关重

要。安装微波和热释电红外探测器时需注意以下事项:

安装时两种探测器的灵敏度采取折中的办法,即两者在防范区内保持均衡,二者兼顾。

热释电红外探测器对入侵者辐射出的红外能量和移动速度两个参数都能探测到,它对横向切割(垂直方向)探测区方向的人体运动最敏感。因此安装热释电红外探测器时,应尽量使入侵者的活动有利于横向穿越其视场,以提高其探测灵敏度。

微波多普勒探测器[9],则对轴向移动(或径向移动)的活动体最为敏感,此时的多普勒频率fd最大,探测最灵敏。

因此,在一个有限的空间内安装热释电红外探测器和微波探测器时,两者的探测灵敏度需兼顾。具体布置和安装时,应使探测器正前方的轴向方向与来犯者最有可能会穿越的主要方向约成45o角为宜,以便使热释电红外和微波两种探测器皆处于较灵敏的状态。

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第3章 防盗报警系统性能的实验检测

由于整个系统的运转都是基于两种传感器的探测,再通过电路的转换而实现的,对于电路部分的性能不作研究,主要对两种传感器的基本特性进行实验检测和研究。静态特性和动态特性是传感器的两种基本特性,它可以表征一个传感器性能的优劣。静态特性是指当被测量的各个值处于稳定状态(静态测量之下)时,传感器的输出值与输入值之间关系的数学表达式、曲线或数表。当一个传感器制成后,可用实际特性反映它在当时使用条件下实际具有的静态特性。借助实验方法确定传感器静态特性的过程称为静态校准,校准时获得的静态特性称为校准特性。所谓动态特性是指当被测量随时间变化时,传感器的输出值与输入值之间关系的数学表达式、曲线或数表。当测量某些随时间变化的参数时,只考虑静态特性指标是不够的,还得注意其动态性能指标。只有这样才能使检测、控制比较正确和可靠。

3.1 热释电红外探测器件性能的检测

1.热释电红外光敏器件特性

热释电红外光敏器件可以用灵敏度R、检测度D、噪声等效功率NEP以及特定检测度D*等来评价。

图3.1 灵敏度R和特定检测度D*与遮光频率f的关系

因为热释电式器件属于热型红外光敏器件,故应注意其响应速度。一般

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将器件输出信号达到峰值的60%的时间定义为其响应时间。

此外,热释电式器件比较特殊的问题是其灵敏度R和特定检测度D*与器件前方所置机械遮光装置的遮光周期T有关,如图3.1所示,灵敏度R和特定检测度D*随遮光频率f增加而降低,这就表明器件工作在电容状态。

器件本身在相当宽的温度变化范围内输出几乎不变(见图3.2 )。

图3.2 元件本身的温度特性

这说明利用热释电式红外光敏器件时可不必像利用热敏电阻那样来进行温度补偿。但是,实际运用中发现的器件用于低温时灵敏度有所降低。这其实并非器件本身受温度影响而改变了灵敏度,多数是器件光窗结露所致。此问题可以从器件的结构改善等因数考虑解决办法。 2.热释电红外传感器的噪声特性

由于热释电红外传感器是一种非接触方式检测人或物体等被测对象的热释红外线。由于检测温度范围大(-80~1500°C),在整个光波范围内频率响应均匀,灵敏度高,才得到广泛应用。一般说来,热释电红外传感器检测到的红外线信号极其微弱,加之传感器及电路会出现虚报信号。为了提高系统使用的可靠性,对热释电红外传感器的噪声性能进行比较全面的分析以便改进性能是很重要的。

热释电红外传感器由热释电元件、低噪声结型场效应晶体管[10](JFET ) 阻抗匹配器和滤波片组成。热释电体是一个具有强烈自发极化效应的电介质材料,如锆钛酸铅(PZT)陶瓷、钽酸锂( LiTaO3)单晶体等。

热释电元件的等效电阻高达1010,为了获得最佳噪声系数,必须进行阻抗匹配,前置级一般采用高输入阻抗、低噪声JFET与其匹配。其等效电路如

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