光电报警器设计与制备一、设计目的1、练习设计简单的光电系统；2、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力；3、熟悉和掌握运用多谐振荡器、跟随器、有源滤波器及放大等电路。二、设计内容用砷化镓发光管组成发射系统，在发射和接收系统之间有红外光束警戒线，光警戒级被阻时，接收系统发出报警信号。要求系统在一定器件的条件下作用距离尽可能远。三、设计原理1、原理方框图本光电系统有以下几部分构成，如下框图所示：调制电源给GaAs发光管提供确定变化规律的调制电压，使发光管发出红外调制光；在一定距离以外用光电二极管接收调制光，转换后的信号经放大、检波后控制报警器。2、用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电器NE555多谐振荡器原理如图一，其中R9=R10=10K,C4=39PF,输出端(OUT端)的输出频率f≈1/（1.7R9C4）≈1.5×106Hz，其占空比约为0.5。采用脉冲信号去驱动红外发射管有利于提高发射机管的发射距离，因为脉冲的峰值是比较大的，另外这有利于提高发射管器的寿命。GaAs发光管光电二级管跟随器有源滤波器调制电路图一放大器报警电路3、发光管的限流电阻的选取与计算用NE555组成振荡器来驱动发光管时，要注意发光管上一定要串联一个限流电阻，使输出电流小于或等于发光管的最大正向电流IF，若振荡器输出电压为U0，则限流电阻R取值为：R≥（Ｕ０－ＵＦ）／IF＝（Ｕ０－１．５）／３０如果限流电阻取值低于上述公式所得数值，或未加限流电阻，则会造成发光管定时器烧坏。4、同相比例运算放大器电路原理以运算放大器LM386为核心构成的同相运算放大器如图二所示，它的放大倍数Au=（1+R4/R3）=(1+100/10)=11,其主要作用是放大输入端的电压值。5、单稳态触发器原理单稳态触发电路（如图三）主要靠芯片NE555来实现，当端口2（TRIG端）为高电平时，3端（out端）输出的是低电平；当2端受低电平触发单稳态电路立即翻转进入置位状态，3端输出高电平，高电平维持的时间约为T=1.1R5C2=1.1×2×105×0.01×10-3S≈22S，我们做出实物后测得实际值为26s，这因为电阻电容的实际值偏差做成的。图二图三6、报警电路如图四，这部分电路很简单，主要靠三极管的放大作用和信号控制端来实现光声报警。由于本电路采用的蜂鸣器阻值较大，故其限流电阻R6取20，其中其额定电压为5v。7、总电路的工作原理图四K1闭合后，工作指示灯DS4亮，表示电路开始工作，NE555构成的多谢振荡器不断向发射管输送频率约为1.5×106Hz的方波脉冲信号让发射管DS1高速间断地发射红外线；①当没有物体介入挡住红外发射接收对管之间的红外线传递时，R2左端的电压大概为1.32V,这个电压经过同相比例运算放大电路放大后约变为3.84（高电平），故此时单稳态触发器的触发端为高电平，则输出端位低电平，报警电路不工作。②当有物体介入挡住了红外线时，接收管DS2电阻变得很大，接收管相当于断开，故R2左端的电压为0，放大后还是0，故此时单稳态触发器的触发端为低电平，则输出端位高电平，三极管导通，报警电路工作，蜂鸣器发出报警声音，DS3亮，而且时间约为23S。当电路工作在有太阳光的环境时，接收管应该加上保护套以隔绝太阳光里面跟发射管所发出的红外线有相同频率的红外光。四、元器件清单芯片：NE555两片LM386一片八脚芯片插槽：3个普通电阻：202个2002个1K1个10K3个100K1个200K1个瓷介电容：10nF2个电解电容：100uF1个三极管：9014一个蜂鸣器：5v12A一个普通开关：一个LED灯：两个普通红外发射接收对管：一对附录：一、实物图二、