一、实训目的
通过对一个热释电红外报警器的安装、调试,了解电子产品的生产工艺流程,掌握常用元器件的识别和测试及电子产品生产基本操作技能。培养动手能力。
二、实训要求
1、能看懂热释电红外报警器的原理框图、原理图及装配图。
2、熟悉热释电红外报警器的装配工艺流程。
3、独立完成一个热释电红外报警器的安装、调试。
4、运用电路知识,分析、排除调试过程中所遇到的问题。
三、热释电红外报警器简介及其工作原理
1、热释电效应
当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这
种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。
2、热释电红外传感器
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。热释电红外传感
器通过目标与背景的温差来探测目标。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左右的红外线而进行工作的。 热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便。
红外传感器在生活中的应用举例有:1.“有电,危险”安全警示电路用于
有电的场合,当有人进入这些场合时,通过发出语音和声光提醒人们注意安全。
2.自动门主要用于银行宾馆。当有人来到时,大门自动打开,人离开后又自动
关闭。3.红外线防盗报警器用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警。4、高速公路车辆车流计数器。 5.自动开、关的照明灯等。
3、热释电红外传感器的工作原理
硬件加速器(1)光谱基础
红外线属于一种电磁射线,其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm,发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线。
(2)人体辐射
任何发热体都会产生红外线,辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高 ,辐射能量越强。最强波长和温度的关系满足λm*T=2989(um.k)。人体的正常体温为36~37.5。C ,其辐射的最强的红外线的波长为
9.67~9.64um,中心波长为9.65um。
(3)热释电核心探头
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。其内部的热电元由高热电系数的晶体材料(硫酸三苷肽)配合滤光镜片窗口组成,其极化产生正、负电荷,随温度的变化而变化。
其外观如下图所示:有三个引脚。
内部电路图为:
D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。该传感器将两个极
性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的
电弧发生器干扰。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分
组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电
压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。热释电红外传感器
在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达
104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成
阻抗变换。
(4)热释电红外报警器工作电路原理框图
被动式红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。热释电红外传感器是报警器设计中的核心
器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处
理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,为报警功
能的实现打下基础。
人体热释电红外感应IC电路 GC7780
特点:CMOS工艺,数模混合,具有独立的高输入阻抗运算放大器,内部的双向
鉴幅器可有效抑制干扰,内设延迟时间定时器和封锁时间定时器,采用16脚
DIP封装。
4、红外线报警器(电子狗)整体电路图
使用时将电子狗的探测窗口对准需要探测的场所或物体(根据实际情况调整安装角度),打开电源开关,开机指示响一下表示已进入工作状态,20秒后如果有人进入电子狗的探测范围,电子狗将发出刺
耳的报警声,五秒后结束,若又有人进入探测范围,它将再次报警,周而复始。三维激光扫描系统
四、元件识别
三极管
三极管在电子电路中组成震荡电路、放大电路等。
三极管电极的判别
(1)基极的判别
对于NPN管来说,用黑表笔接假定的基极,红表笔分别接另外两个极,若测得电阻都小(约为几百欧姆~几千欧姆)而将红、黑表笔对调,测得电阻值均为较大(几十千欧姆~几百千欧姆以上),则假定成立,电阻小时黑笔接的是基极。对于PNP管,情况正好相反。
(2)判集电极和发射极
用手捏住b极和c极、e极中的其中一极,(即用手的人体电阻代替基极电阻Rb),黑表笔接捏住的一极,红表笔接另一极,测出一个电阻值,然后手捏住b和另一极,黑表笔接另一极,红表笔接刚才黑
表笔接的那一极,再测出一个电阻值。两次阻值比较,对NPN管来说,阻值小的那一次黑表笔接的是集电极,红表笔接的是发射极。对于PNP管来说情况正好相反。
1、焊接
焊接注意事项
1)防止触电,勿要烫伤人、电源线及衣物等。音调电路
2)电烙铁的温度和焊接的时间要适当,焊锡量要适中,不要过多。
3)烙铁头要同时接触元件脚和线路板,使二者在短时间内同时受热达到焊
接温度,以防止虚焊。
4)不可将烙铁头在焊点上来回移动。也不能用烙铁头向焊接脚上刷锡。
5)焊接二极管、三极管等怕热元件时应用镊子夹住元件脚,使热量通过镊
子散热,不至于损坏元件。
6)焊接集成电路时,一定等技术熟练后方可进行,注意时间要短,同时在
焊接电路板的时候要断开烙铁电源。称重装置
焊接的时候一定要自习,那些细小的元件不要忘了焊,焊接三极管二极管
以及红外线传感器的时候要注意各引脚位置放置正确。采用焊接技术按照图纸
将各个元件焊接到焊板相应的位置,并时刻按照焊接的要求来并时刻按照焊接的要求来进行各部分的操作。
2、安装
按照各元件各部分的特点有针对性的一步一步的安装,把电路板装到外壳中,将电池正负极金属弹片插入正确位置,然后装入电池推上后盖即可。
六、调试及维修过程
按照上边的安装正确安装完成后进行调试,由于此是个红外报警器,其特
点是打开电源开关,开机指示响一下表示已进入工作状态,20秒后如果有人进
入电子狗的探测范围,电子狗将发出刺耳的报警声,五秒后结束,若又有人进
入探测范围,它将再次报警,所以进行调试的时候打开电源开关,让人进入探
测范围看其是否发出报警。我焊接完成的电子狗进行调试时,一打开开关它就
开始报警,我测试了芯片的9号引脚电压,将其接地,对其进行了维修,之后
调试成功。
七、故障分析与解决
焊好电子狗后,并安装完成,进行调试,遇到的故障有:
(1)安装完成,打开电源开关,无论怎样调试,喇叭都不响。拆开外壳,检查电路板,发现喇叭焊接的其中一根导线掉了,重新进行焊接加固后,喇叭正常了。
(2)再此进行调试,发现一打开电源开关,喇叭一直响,不符合电子狗探测报警的特点。按照老师之前的讲解,我测试了9号引脚的电压,发现电压很大,将其与地短接,老师之前说若喇叭还响说明就是芯片的问题,所幸我的电子狗接地后不响了,说明芯片没问题,这一问题也得以解决了。
测绘工具
焊接过程总体来说自己还是很认真仔细的,所以调试时没遇到太多的问题。