光電報警系統(tǒng)設(shè)計實驗

設(shè)計性實驗

一、實驗?zāi)康?/span>

1、練習(xí)自擬簡單的光電報警系統(tǒng)設(shè)計實驗；

2、對影響光電探測性能的各種參數(shù)進(jìn)行探討，以求較大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的探測能力。

二、實驗內(nèi)容

自擬簡單的紅外光電報警系統(tǒng)。

三、預(yù)備知識

光電報警系統(tǒng)設(shè)計模塊備有+5V，-5V直流穩(wěn)壓電源，為光電報警系統(tǒng)設(shè)計提供電壓。本實驗?zāi)K還配有各類參數(shù)的電阻、電容，以及100K的電位器和設(shè)計過程中可能用到的元器件放在面板上，供設(shè)計者選用，可供學(xué)生配合其它元件自己動手搭建實驗之用，提高學(xué)生動手動腦能力。

光電報警系統(tǒng)設(shè)計模塊操作示意圖如圖1所示：

光電報警系統(tǒng)設(shè)計實驗

圖1 光電報警系統(tǒng)設(shè)計模塊操作示意圖

四、實驗儀器

1、紅外發(fā)射二極管 BT401 1只

2、光敏二極管 2CU2B 1只

3、光電報警系統(tǒng)設(shè)計模塊 1套

4、連接導(dǎo)線 60 根

5、直流穩(wěn)壓電源 1個

五、實驗原理

光電報警系統(tǒng)是一種重要的監(jiān)視系統(tǒng)，目前其種類已經(jīng)日益增多。有對飛機、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)入侵進(jìn)行的報警系統(tǒng)，也有對機場、重要設(shè)施或危禁區(qū)域防范進(jìn)行報警的系統(tǒng)。一般說來，被動報警系統(tǒng)的保密性好，但是設(shè)備比較復(fù)雜；而主動報警系統(tǒng)可以利用特定的調(diào)制編碼規(guī)律，達(dá)到一定的保密效果，設(shè)備比較簡單。

本系統(tǒng)可由圖2所示的五個部分組成。調(diào)制電源提供紅外發(fā)射二極管確定規(guī)律變化的調(diào)制電流，使發(fā)光管發(fā)出紅外調(diào)制光，在一定距離以外用光電二極管接收調(diào)制光。轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)放大，檢波后控制報警器，全部實驗電路自擬。下面對調(diào)制電源和檢波、報警電路各舉一個簡單的例子，也可選用于系統(tǒng)中。

1、用NE555定時器構(gòu)成多諧振蕩器作調(diào)制電源。

NE555集成電路用它構(gòu)成占空比為50%的多諧振蕩器原理圖如圖3所示。下面對照電路圖簡述其工作原理及參數(shù)選擇。

圖3 多諧振蕩器原理圖

在前半周期，V1通過R2、D對C1充電，由于二極管D的作用，電流不經(jīng)過R1，因此其充電時間T1為：

而在后半周期，電容放電時，二極管反向電阻無窮大，555內(nèi)部的三極導(dǎo)通，電流通過R1至7腳直接放電，此時其放電時間T2為：

當(dāng)A點電壓上升到上限閾值電壓（約）時，定時器輸出翻轉(zhuǎn)成低電平。這時，A點電壓將隨放電而按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)A點下降到下限閾值電壓（約）時，定時器輸出又變成高電平，調(diào)整、的電阻值得到嚴(yán)格的方波輸出。當(dāng)R1=R2時，輸出為方波信號。其輸出頻率為：

參考值：=0.1µF，

。

用NE555組成振蕩器來作紅外發(fā)光管BT401時，由于紅外發(fā)光管BT401的工作電流在30mA以上，因此一定加一個三極管驅(qū)動電路。使輸出電流大于或等于紅外發(fā)光管的最小工作電流。其驅(qū)動電路的參考電路圖如下圖4：

圖4 驅(qū)動電路

2、信號放大及報警用參考電路原理

電路如圖所示，先用構(gòu)成一個放大電路，將光敏二極管所接收的電流信號放大。再用構(gòu)成一個比較器，放大器的正端加2V左右偏壓，負(fù)端加信號電壓。當(dāng)光線未阻斷時，從放大器來的交流信號經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)低通濾波器后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于或等于正輸入端電位。則放大器輸出電壓近似為零，LED管截止，當(dāng)光線被阻斷時，信號消失。放大器只有正端加正電壓，輸出為正電壓，LED指示管導(dǎo)通發(fā)出紅色光（或發(fā)聲）以示報警。電阻是LED限流電阻。