红外报警器电子工艺设计设计

-华清学院课程设计论文课程名称：电子工艺技术课程设计题 目：红外传感报警器院 系：机械电子工程系 专业班级：通信工程1001班 姓 名：磊 王鹏举 田龙飞 学 号： 202106020218 ,202106020210 202106020211 指导教师： 要 趁 红 . z-建筑科技大学华清学院课程设计论文任务书专业班级：通信工程1001 学生：磊 王鹏举 田龙飞 指导教师签名：一、课程设计论文题目红外传感报警器二、本次课程设计论文应到达的目的使学生了解电子产品生产化的过程，掌握电子产品设计的流程，学习使用Protel 99SE/Altium Designer来设计电路原理图及印制电路板图。三、本次课程设计论文任务的主要容和要求包括原始数据、技术参数、设计要求等1自拟设计题目并由指导教师审核通过。2确定设计方案，画出组成方框图，简述每局部功能和根本实现方法。3进展单元电路分析，选择适宜的逻辑部件。4进展必要的计算，以确定主要元件参数值。5绘制完整的电路原理图及印制电路板图，列出元件清单。6实现局部调试。7列出产品的技术指标，如产品工作的数据围温度围、压力围、电源电压、电流、功率、频率等。8对设计电路进展讨论，提出改良意见。四、应收集的资料及主要参考文献：1 高歌?Altium Dedigner电子设计应用教程?清华大学2021年6月2 朱定华?Protel 99SE原理图和印制板设计?清华大学2021年1月3伟等?Protel 99SE根底教程?人民邮电2007年2月4立毅?电子工艺学教程?大学2006年8月5胡斌?图表细说电子元器件?电子工业2005年6月6 .dzdiy.7.scienvep.五、审核批准意见教研室主任签字. z-摘 要报警器这时正为人们解决了不少问题.但是市场上的报警器大局部都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以承受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产平安方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和性，因此在防盗、戒备等安保装置中得到了广泛的应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广阔用户和专业人士的欢送。利用红外线传感器可以制作报警器，能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比拟重要场合防盗报警。 关键词：Protel 99se，PCB设计工具，原理图设计，红外线报警，传感技术. z-目 录1 设计任务与要求41.1 设计任务41.2 设计要求42 软件及原理介绍52.1 Protel 99SE简介52.2 红外报警器电路分析53 Protel 99SE绘图93.1 Protel 99SE绘制电路原理图93.1.1建立原理图文件93.1.2载入元器件原理图符号库93.1.3原理图放置元件93.1.4 连接电路103.2 Protel 99SE绘制PCB图113.2.1 生成网络表113.2.2 加载网络表113.2.3 PCB板的排版123.2.4 PCB板的布线124 元器件清单145 心得体会15参考文献161 设计任务与要求1.1 设计任务设计一个设计一个红外线报警器，其由红外线传感器、信号放大电路、电压比拟器、延时电路和音响报警电路等组成，以实现当人进入报警器的监视区域，即可发出报警声。1.2 设计要求1绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图。2绘制电路原理图相应的双面印刷幅员。1.3 产品特点红外防盗报警器是防盗报警系统中最关键的组成局部，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障，红外防盗报警器又称红外探测器。中防厂商在这些年来，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这得归功于中国厂商不断吸收外商的产品设计和生产技术，并致力于降低本钱，使中防产品开场得到工程商们的认同，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得国产品在市场上成长迅速。虽然国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中防产品仍极具竞争优势。许多外国厂商也成认，以前外商大幅依靠技术优势来应对中国国产品的本钱优势，但近年来差距已经缩小，优势渐减，可见中国厂商在技术上已经逐步赶上国外厂商，局部厂商更具有创新能力，推出具特色的产品，使得中防产品的水准大幅提高。这个现象主要来自许多厂商对于品牌意识与产品质量的重视，加大了投资与研发力度。2 软件及原理介绍2.1 Protel 99SE简介Protel99SE是应用于Windows9*/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进展联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作。2.2 红外报警器电路分析首先介绍一下红外线传感器。被动式热释电红外探头的工作原理及特性： 一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进展工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有一样的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 一旦人侵入探测区域，人体红外辐射通过局部镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 整个电路由供电电路、红外线传感器、信号放大电路和音响报警电路等组成。总体电路原理设计图：图1 电路原理图1供电电路图2 变压电源该装置采用912V直流电源供电，由T降压，全桥U整流，C10滤波，检测电路采用IC5 78L06供电。本装置交直流两用，自动无连续转换。2红外线传感器图3 红外传感器红外线探测传感器探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成放大电路放大。3信号放大电路图4 信号放大电路红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC02中进展高增益、低噪声放大，此时由IC0脚输出的信号已足够强。4音响报警电路图5 音响报警电路C4的脚变为高电平，VT2导通，BELL通电发出报警声。本机静态工作电流约10mA，接通电源约1分钟后进入守候状态，只要有人进入监视区便会报警，人离开后约1分钟停顿报警。如果将讯响器改为继电器驱动其它装置即作为其它控制用。3 Protel 99SE绘图3.1 Protel 99SE绘制电路原理图建立原理图文件进入Protel 99SE后，依次点击工具栏上的File/New design，新建一个后缀名为prjPCB的工程文件。新建一个*.DDB，我所做的所有容就都会存在里面。接着点开documents文件夹，新建一个*.SCH文件，便可以开场设计原理图。载入元器件原理图符号库(1)在设计浏览器管理中单击Browse标签，即可翻开原理图编辑管理窗口。(2)装入所需要的元器件原理图符号库。单击管理窗口中的Add/Remove按钮，系统弹出【Change Library File List】对话框。(3)在图中鼠标单击【查找围】，选择Protel 99SE自带的元器件原理图符号库的存放路径。(4)在元器件原理图符号库列表框中单击所需要的库文件，例如“my.ddb，然后单击Add按钮，被选中的文件就会出现在【Selected Files】列表框中。(5)重复上述操作，将所需要的库文件都加到列表框中，然后单击OK。(6)假设想移除*个已装入的元件库，只要在【Selected Files】列表框中选中该文件，单击Remove按钮即可。原理图放置元件(1) 电容、电阻等常用元件也在Miscellaneous Devices.Lib库里，应该已经在 Libraries面板中被选择。(2) 在Libraries面板的元件过滤器栏键入cap或res。(3) 在元件列表中点击元件选择它，然后点击Place按钮。现在在你的光标上悬浮着一个电容符号。(4)按TAB键编辑电容的属性。在ponent Properties对话框的Properties单元，设置Designator，检查PCB封装模型。(5)规则栏的设置将显示在原理图中。点击规则列表中的Add显示Parameter Properties对话框，进展相应的设置。 连接电路 连线起着在你的电路中的各种元件之间建立连接的作用。(1)从菜单项选择择Place Wire或从Wiring Tools工具栏点击Wire工具进入连线模式。光标将变为十字形状。(2)将光标放在元件一端。当你放对位置时，一个红色的连接标记会出现在光标处。这表示光标在元件的一个电气连接点上。(3)左击或按ENTER固定第一个导线点。移动光标你会看见一根导线从光标处延伸到固定点。(4)将光标称到Q1的基极上，你会看见光标变为一个红色连接标记。左击或按ENTER连接到Q1的基极。(5)完成这局部导线的放置。注意光标仍然为十字形状，表示你准备放置其它导线。要完全退出放置模式恢复箭头光标，你应该再一次右击或按ESC。当原理图做好后，首先要进展电气规则检查，检查无误后，得到得到完整的原理图。 图6 最终的电路原理图3.2 Protel 99SE绘制PCB图 生成网络表下面显示局部网络表，这里不全部列出。SIP3Q74BT?RAD0.3BATTERYC1RB.4/.847uC2RB.4/.847uC3RB.4/.8 加载网络表生成网络表之后，就进入了PCB板绘制的阶段。选择File/New/PCB生成一个后缀为PcbDoc的文件。按步骤设置PCB板的Mechanical物理边界以及Keep-Out Layer电气边界。先执行Design/Board Sharp/Redefine Board Sharp命令，此时光变变成十字形。然后在Mechanical层面上划定PCB板的物理边界，最后在制止布线层Keep-Out Layer上面划定电器边界。在正确设置完成PCB板之后，在PcbDoc文件下选择Design/Import Changes From命令加载网络表，对话框显示详细的网络连接信息。3.2.3 PCB板的排版选定所有的元件拖至PCB板上，执行Tools/Auto Place命令， 开场自动排版。一般来说 99SE的自动排版后的PCB板已经比拟理想，但是在美观角度仍然需要手动排版进展进一步美化。下列图即为线自动布局，然后手工布局，感觉比纯手工布局好一些。图7 自动布局后手工完善图3.2.4 PCB板的布线在元件排版完毕之后，就可以进入到最后的布线阶段。Protel 99SE具有强大的自动布线功能，不仅布线快速而且合理，通过率很高。99SE在完成自动布线之后显示一共布线83条，并且全部成功，至此基于 99SE的PCB板设计全部制作完成。下面是我的最终确定的PCB图：图8 最终pcb图4 元器件清单编 号名 称型 号数 量编 号名 称型 号数量R1电阻47K1C10电解电容470u/25V1R2电阻1M1C11涤纶电容0.1u1R3电阻1K1VD1VD5整流二极管IN40015R4电阻4.7K1U全桥2A/50V1R5、R6、R9、R12、R13、R15、电阻100K (R12为线性微调电阻)6VT1晶体三极管90141R7、R10、R11、R17电阻10K4VT2晶体三极管MPSA13 0.5A 30V1R8、R16电阻300K2VT3晶体三极管80501R14电阻470K1IC1红外线传感器Q741R18电阻2.4K1IC2运算放大器LM3581R19电阻2201IC3比拟器LM3931R20电阻560K1IC4三端稳压器78L061C1、C2、C6、C8、C9电解，电容47u/16V (C2、C5用钽电解5BL电磁，讯响器U=12V1C3、C5电解，电容22u/16V2T电源，变压器12V 5W1C4涤纶电容0.01u1S钮子开关1C7电解电容220u/16V15 心得体会作为电路设计必须使用的软件，Protel99se被现代电子设计者们广泛的使用，我们作为电子信息工程专业的学习者，理应熟练掌握这种实用性好、专业性强的软件。经过对Protel99se一周的学习和应用，从开场的无法上手，到现在的马马虎虎，虽然不能说做的很好，但是我们看到了自己的进步，从这点上还是很快乐的。开场是按设计图布线，第一次做用的汉化版，所以熟悉的也要快点，最开场不知道要封装，所以第一次没有封装，然后进展ERC电气检查，有很多错误，然后返回SCH制作页面，发现是有2个网络标号标记错误和一条总线断掉，修改错误后再检查就没问题了。然后是制作网络表，再是创立PCB电路板，这时就发现有很多错误，这时我们才知道元件需要仔细设置Footprint，即元件的封装，我上网搜了一个封装表，里面有很多封装形式，电阻电容都有它各自的封装形式，进展了封装后，再制作网络表导入PCB，发现还是有问题，后来才发现，我们Protel99se软件本身就有一个PCB封装库，一些常用元件就有它自己的封装，如果没有封装形式，就需要按照元件实际大小进展封装设计。导入PCB的制作，PCB的制作有很多规则，首先要满足可行性，再是要节省，画出板的大小后，就可以将元件添加进去了，第一次手动布线，花了很长时间还是做不好，最后采用了自动布线，一块好的PCB需要人的手动布线，好的手动布线需要人长时间的训练磨出来的。如果有时机我们希望能更一步的学习和使用Protel。参考文献1. 王彦平：?Protel99电路设计指南? 清华大学2000版；2. 朱定华：?Protel 99 SE原理图和印制板设计? 清华大学2007版；3. 万华清：?Protel 99 SE电路设计? 人民邮电2007版4. ?无线电2006年合订本下? 无线电杂志社2007版5肖玲妮：?PROTEL 99 SE印刷电路板设计教程? 清华大学2006版. z