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)專業(yè)：專業(yè)：姓名：姓名：學(xué)號：學(xué)號： 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 信號放大器信號放大器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 檢測電路檢測電路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)周圍環(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且不同的氣體對紅外線吸收程度的不同通過紅外傳感器來檢測氣體，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：信號放大電路、檢測處理程序流程圖等。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的收入和積蓄。因此，財(cái)產(chǎn)安全和人的生活安全問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，人們對安全防護(hù)的靈敏度、便捷度以及工作能

3、力也有了越來越高的要求。安全和舒適的生活條件是人們不斷最求的對象。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)換元件測量電路測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 紅外線傳感器可分為熱釋電紅外線傳感器和光子型紅外線傳感器兩大類。 紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(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、。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏檢測元件中最常見的就是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。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、信號放大器、信號放大器 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，經(jīng)三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過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。人體的紅外線信號消失后，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?，時(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模擬信號模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換器器待處理的待處理的數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號處理器處理器處理后的處理后的數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)模處理數(shù)模處理器器處理后的處理后的模擬信號模擬信號 紅外檢測器檢測到的信號會十分弱，測量現(xiàn)場會有各種干擾，如果干擾信號也進(jìn)入到采集卡，則數(shù)據(jù)的失真會非常大的。通常情況下干擾十分復(fù)雜，會包含各種頻率成分，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、檢測電路

7、、檢測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 氣體濃度測量一般會在復(fù)雜的環(huán)境中工作，為了使測量更加精準(zhǔn)，減少偶然誤差。見紅外氣體分析檢測器電路框圖，整個(gè)檢測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到的氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，輸出的電信號分別經(jīng)過濾波、放大處理，輸入到單片機(jī)系統(tǒng)，并經(jīng)過溫度、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，即通過微處理器送到脈動(dòng)式開和關(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) 檢測器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，生產(chǎn)和維修方便；