精品資料（2021-2022年收藏）紅外報警電路110

1、紅外報警電路設(shè)計一 實驗?zāi)康?. 了解紅外收、發(fā)對管的工作特點(diǎn)，并掌握其使用方法；2. 掌握運(yùn)算放大器在信號檢測中的應(yīng)用；3. 了解穩(wěn)壓管的工作特性；4. 掌握蜂鳴器的使用。二 實驗條件1. 穩(wěn)壓電源；2. 數(shù)字萬用表；圖1紅外報警電路框圖3. 模擬電路實驗箱。三 實驗原理實驗電路原理框圖如圖1所示，紅外報警電路圖主要包含兩部分：光檢測部分（如圖2所示）和警鈴驅(qū)動部分（如圖3所示）。圖2 光檢測電路圖3 警鈴驅(qū)動電路光檢測電路原理如下：1當(dāng)無人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)，即紅外對管間無障礙物時，D2接收到D1發(fā)出的紅外光，如圖2。RD2（D2等效電阻）很小，所以U1i+很小。由于R2=R1=5.1K，則U1i

2、-=5 V/2=2.5V。運(yùn)放U1滿足U1i+> U1i-，則U1o=-UOM，穩(wěn)壓管D3正向?qū)?，U2i+=-0.8V。在圖3中，U2為電壓跟隨器，則U2O= U2i+=-0.8V，三極管Q1發(fā)射結(jié)反偏截止，蜂鳴器無電不響。2當(dāng)有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)時，紅外線被遮擋，D2沒有接收到D1發(fā)出的紅外光，RD2很大，U1i+約為4V，運(yùn)放U1滿足U1i+> U1i-,則U1o=+UOM ，穩(wěn)壓管D3工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，U2i+=4.4V。在圖3中，U2為電壓跟隨器，則U2O= U2i+=4.4V，三極管Q1飽和導(dǎo)通，蜂鳴器得電發(fā)聲。四.實驗器件原理及其特性1.紅外收發(fā)對管紅外發(fā)光管：發(fā)出波長約為9

3、40mm的紅外光。它在正向電壓下工作，正向特性與普通二極管一樣。正向壓降一般為1V-2V，最大電流不超過20mA,最小工作電流一般為0.5mA，正常工作時通常需要接限流電阻，則根據(jù)計算：因此實驗中選擇1k的電阻。紅外接收管：接收紅外發(fā)光管產(chǎn)生的紅外線光波,并將其轉(zhuǎn)化為電信號。通常采用黑色樹脂封裝。管體頂端有一個小斜切平面，帶有這個斜切平面的一側(cè)引腳為負(fù)極。接收管應(yīng)反相連接在電路中，它在接受和不接受紅外線時電阻發(fā)生明顯的變化。2.運(yùn)算放大器 LM741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用運(yùn)算放大器，本實驗應(yīng)用集成運(yùn)放的非線性特性，集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓不再隨輸入電壓線性增長，而是達(dá)到飽和。LM7

4、41引腳圖如圖4所示：圖4 LM741的引腳圖 3穩(wěn)壓二極管一般二極管都是正向?qū)ǎ聪蚪刂?；加在二極管上的反向電壓、如果超過二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊：當(dāng)反向電壓加到 一定程度時，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn)象的重復(fù)性很好；反過來，只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡管流過管子的電在變化很大， 而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫穩(wěn)壓管。電路符號如圖5所示：圖5 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管是利用反向擊穿區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的，因此穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓稱為穩(wěn)定電壓

5、，不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣，某一型號的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值固定在口定范圍。例如：本實驗使用4.7V的穩(wěn)壓管1N4732。 在實際應(yīng)用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管，然后串聯(lián)一辦或幾只硅二極管“枕墊”，把穩(wěn)定電壓提高到所需數(shù)值。這是利用硅二極管的正向壓降為0607伏的特點(diǎn) 來進(jìn)行穩(wěn)壓的。因此，二極管在電路中必須正向連接，這是與穩(wěn)壓管不同的。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞，可以用它的動態(tài)電阻r來表示：r=U/I顯然，對于同樣的電流變化量I，穩(wěn)壓管兩端的電壓變化量U越小，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管性能就越好。穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻是隨工作電流變化而變化的，工作電流越大，動態(tài)電阻越小

6、。因此，為使穩(wěn)壓效果好，工作電流要選得合適。工作電流選得大些，可以減小動態(tài)電阻，但不能超過管子的最大允許電流（或最大耗散功率）。試驗中使用的是IN4732A穩(wěn)壓管：最大功耗為1W，穩(wěn)定電壓為4.7V，最大電流為193mA，最小穩(wěn)定電流1mA。限流電阻的選擇：因此實驗中選擇470的電阻。4. 蜂鳴器及其驅(qū)動電路該實驗使用的是有源蜂鳴器，接通一個大約5V的直流電源就可以鳴響。三極管起開關(guān)作用，基極高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。實驗使用的是9013三極管，9013是一種NPN型硅小功率的三極管它是非常常見的晶體三極管，蜂鳴器驅(qū)動電路圖如圖6所示：圖

7、6 蜂鳴器驅(qū)動電路試驗中用的三極管為C9013，當(dāng)檢測電路輸出正向電壓，使三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置，三極管工作在飽和狀態(tài)，蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)檢測電路輸出負(fù)向電壓時，三極管發(fā)射結(jié)反偏，蜂鳴器不發(fā)聲。五實驗內(nèi)容1.學(xué)習(xí)穩(wěn)壓管的作用和比較器的工作原理；2.如圖2、3所示連接電路圖，檢查電路是否出現(xiàn)錯誤；連接電路注意事項：（1）紅外發(fā)射掛正向接入電路，紅外接收管反向接入電路（長引腳為正，短引腳為負(fù)）；（2）光檢測電路的電壓接+5V,比較器工作電壓分別是+12V（7引腳）和-12V（4引腳）；（3）穩(wěn)壓管反向接入電路；（4）應(yīng)先電路連接完整，檢查無誤后再接通電源，以免發(fā)生短路；（5）拆線、改線時應(yīng)該先斷開電源；（6）三極管各個管腳連接要正確;(判斷e、b、c:將9013的引腳指向地面，平面部分朝向自己，則從左往右三個引腳分別為e、b、c。)3. 記錄實驗電路各個節(jié)點(diǎn)的工作電壓：包括報警狀態(tài)和非報警狀態(tài)；記錄表格如下；表1 光檢測部分電路測試工作電壓U1i+U1i-U1OU2i+報警狀態(tài)非報警狀態(tài)表