電子裝置設計報告

Ⅰ 直流穩壓電源設計

一、設計目的. 1
二、設計任務及要求. 1
三、設計步驟. 1
四、總體設計思路. 2
五、實驗設備及元器件. 5
六、測試要求. 5
七、設計報告要求. 6
八、注意事項. 6

直流穩壓電源的設計
一、設計目的
1．學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養綜合設計與調試能力。
2．學會直流穩壓電源的設計方法和性能指標測試方法。
3．培養實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。
二、設計任務及要求
1．設計並製作一個連續可調直流穩壓電源，主要技術指標要求：
① 輸出電壓可調：Uo=+3V～+9V
② 最大輸出電流：Iomax=800mA
③ 輸出電壓變化量：ΔUo≤15mV
④ 穩壓系數：SV≤0.003
2．設計電路結構，選擇電路元件，計算確定元件參數，畫出實用原理電路圖。
3．自擬實驗方法、步驟及數據表格，提出測試所需儀器及元器件的規格、數量，交指導教師審核。
4.批准後，進實驗室進行組裝、調試，並測試其主要性能參數。
三、設計步驟
1．電路圖設計
（1）確定目標：設計整個系統是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，並畫出直流穩壓電源方框圖。
（2）系統分析：根據系統功能，選擇各模塊所用電路形式。
（3）參數選擇：根據系統指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數。
（4）總電路圖：連接各模塊電路。
2．電路安裝、調試
（1）為提高學生的動手能力，學生自行設計印刷電路板，並焊接。
（2）在每個模塊電路的輸入端加一信號，測試輸出端信號，以驗證每個模塊能否達到所規定的指標。
（3）重點測試穩壓電路的穩壓系數。
（4）將各模塊電路連起來，整機調試，並測量該系統的各項指標。
四、總體設計思路
1．直流穩壓電源設計思路
（1）電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須採用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。
（2）降壓後的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。
（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。
（4）濾波後的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。
2．直流穩壓電源原理
直流穩壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成，見圖1。
圖1直流穩壓電源方框圖

其中：
（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，並送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。
（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電
（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。
（4）穩壓電路：穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。
整流電路常採用二極體單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內，二極體D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。
圖2整流電路
圖3輸出波形圖

在橋式整流電路中，每個二極體都只在半個周期內導電，所以流過每個二極體的平均電流等於輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每隻二極體承受的最大反向電壓為 (U2是變壓器副邊電壓有效值)。
在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容並聯或電容器與負載電阻串聯，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路後，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩壓電路可選集成三端穩壓器電路。
總體原理電路見圖4。
圖4 穩壓電路原理圖
3．設計方法簡介
（1）根據設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩壓器。
因為要求輸出電壓可調，所以選擇三端可調式集成穩壓器。可調式集成穩壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩壓器輸出連續可調的正電壓，337系列穩壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為1.2V~37V，最大輸出電流 為1.5A。穩壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優良、不易損壞、使用方便等優點。其電壓調整率和電流調整率均優於固定式集成穩壓構成的可調電壓穩壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4和圖5.

圖4管 腳圖 圖5典型電路
輸出電壓表達式為:
式中，1.25是集成穩壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加於給定電阻 兩端，將產生一個恆定電流通過輸出電壓調節電位器 ，電阻 常取值 ， 一般使用精密電位器，與其並聯的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極體D，用於防止輸出端短路時10μF大電容放電倒灌入三端穩壓器而被損壞。
LM317其特性參數：
輸出電壓可調范圍：1.2V～37V
輸出負載電流：1.5A
輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V
能滿足設計要求,故選用LM317組成穩壓電路。
（2）選擇電源變壓器
1）確定副邊電壓U2:
根據性能指標要求：Uomin=3V Uomax=9V
又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max
其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V
∴ 12V≤Ui≤43V
此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1
根據 Uo1=(1.1～1.2)U2
可得變壓的副邊電壓：
2）確定變壓器副邊電流I2
∵ Io1=Io
又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA
則I2=1.5＊0.8A=1.2A
3）選擇變壓器的功率
變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W
（3）選擇整流電路中的二極體
∵ 變壓器的副邊電壓U2=12V
∴ 橋式整流電路中的二極體承受的最高反向電壓為：
橋式整流電路中二極體承受的最高平均電流為：
查手冊選整流二極體IN4001，其參數為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V
最大整流電流IF=1A>0.4A
（4）濾波電路中濾波電容的選擇
濾波電容的大小可用式 求得。
1）求ΔUi:
根據穩壓電路的的穩壓系數的定義：
設計要求ΔUo≤15mV ，SV≤0.003
Uo=+3V～+9V
Ui=14V
代入上式，則可求得ΔUi
2）濾波電容C
設定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S
則可求得C。
電路中濾波電容承受的最高電壓為 ，所以所選電容器的耐壓應大於17V。
注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振盪，形成高頻干擾，所以穩壓器的輸入、輸出端常 並入瓷介質小容量電容用來抵消電感效應，抑制高頻干擾。
五、實驗設備及元器件
1.萬用表 2.示波器
3.交流毫伏表 4.三端可調的穩壓器 LM317一片
六、測試要求
1．測試並記錄電路中各環節的輸出波形。
2．測量穩壓電源輸出電壓的調整范圍及最大輸出電流。
3．測量輸出電阻Ro。
4．測量穩壓系數。
用改變輸入交流電壓的方法，模擬Ui的變化，測出對應的輸出直流電壓的變化，則可算出穩壓系數SV.（注意： 用調壓器使220V交流改變±10％。即ΔUi=44V）
5．用毫伏表可測量輸出直流電壓中的交流紋波電壓大小，並用示波器觀察、記錄其波形。
6．分析測量結果，並討論提出改進意見。
七、設計報告要求
1．設計目的。
2．設計指標。
3．總體設計框圖，並說明每個模塊所實現的功能。
4．功能模塊，可有多個方案，並進行方案論證與比較，要有詳細的原理說明。
5．總電路圖設計，有原理說明。
6．實現儀器，工具。
7．分析測量結果，並討論提出改進意見。
8．總結：遇到的問題和解決辦法、體會、意見、建議等。
八、注意事項
1．焊接時要對各個功能模塊電路進行單個測試，需要時可設計一些臨時電路用於調試。
2．測試電路時，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。
3．注意LM317晶元的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極體的極性，不應反接。
4. 按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。

Ⅱ 急求：數字電子鍾設計報告

我們剛剛做完的課程設計..給你啦~~

數字鍾設計報告

設計者： 20062073
20062046

目錄
1 設計目的 3
2 設計要求指標 3
2.1 基本功能 3
2.2 擴展功能 4
3．方案論證與比較 4
4 總體框圖設計 4
5 電亂答路原理分析 4
5.1數字鍾的構成 4
5.1.1 分頻器電路 5
5.1.2 時間計數器電路 5
5.1.3分頻器電路 6
5.1.4振盪器電路 6
5.1.5數字時鍾的計數顯示電路 6
5.2 校時電路 7
5.3 整點報時電路 8
6系統模擬與調試 8
7.結論 8
參考文獻 9
實驗作品附圖 10

數字鍾

摘要：
數字鍾是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鍾相比具有更高的准確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。
數字鍾從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數字鍾的老陪橋功能越來越強，並且有多種專門的大規模集成電路可供選擇。
從有利於學習的角度考慮，這里主要介紹以中小規模集成電路設計數字鍾的方法。
經過了數字電路設計這門課程的系統學習，特別經過了關於組合邏輯電路與時序邏輯電路部分的學習，我們已經具備了設計小規模集成電路的能力，藉由本次設計的機會，充分將所學的知識運用到實際中去。
本次課程設計要求設計一個數字鍾，基本要求為數字鍾的時間周期為24小時，數字鍾顯示時、分、秒，數字鍾的時間基準一秒對應現實生活中的時鍾的一秒。供擴展的方面涉及到定時自動報警、按侍猛時自動打鈴、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數字鍾及擴大其應用，有著非常現實的意義。
1 設計目的
1．掌握數字鍾的設計、組裝與調試方法。
2．熟悉集成元器件的選擇和集成電路晶元的邏輯功能及使用方法。
3．掌握麵包板結構及其接線方法
4．熟悉模擬軟體的使用。
2 設計要求及指標
2．1基本功能
1）時鍾顯示功能，能夠正確顯示「時」、「分」、「秒」。
2）具有快速校準時、分、秒的功能。
3）用555定時器與RC組成的多諧振盪器產生一個標准頻率（1Hz）的方波脈沖信號。
2．2擴展功能
1）用晶體振盪器產生一個標准頻率（1Hz）的脈沖信號。
2）具有整點報時的功能。
3）具有鬧鍾的功能。
4）……

3、方案論證與比較
本設計方案使用555多諧振盪器來產生1HZ的信號。通過改變相應的電阻電容值可使頻率微調，不必使用分頻器來對高頻信號進行分頻使電路繁復。雖然此振盪器沒有石英晶體穩定度和精確性高，由於設計方便，操作簡單，成為了設計時的首選，但是由於與實驗中使用的555晶元產生的脈沖相比較，利用晶振產生的脈沖信號更加的穩定，同過電壓表的測量能很好的觀察到這一點，同時在顯示上能夠更加接進預定的值，受外界環境的干擾較少，一定程度上優於使用555晶元產生信號方式。我們組依然同時設計了555和晶振兩個信號產生電路。（本實驗報告中著重按照原方案設計的555電路進行說明）
4、 系統設計框圖
數字式計時器一般由振盪器、分頻器、計數器、解碼器、顯示器等幾部分組成。在本設計中555振盪器及其相應外部電路組成標准秒信號發生器，由不同進制的計數器、解碼器和顯示器組成計時系統。秒信號送入計數器進行計數，把累計的結果以『時』、『分』、『秒』的數字顯示出來。『時』顯示由二十四進制計數器、解碼器、顯示器構成，『分』、『秒』顯示分別由六十進制計數器、解碼器、顯示器構成。其原理框圖如圖1.1所示。

5、電路原理分析

5.1數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率(1HZ)進行計數的計數電路.由於計數的起始時間不可能與標准時間一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定.在此使用555振盪器組成1Hz的信號。

數字鍾原理框圖（1.1）

5．1.1振盪器電路
555定時器組成的振盪器電路給數字鍾提供一個頻率為1Hz的方波信號。其中OUT為輸出。

5.1.2時間計數器電路
時間計數電路由秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成,其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器,而根據設計要求,時個位和時十位計數器為24進制計數器.

5.1.3分頻器電路
通常，數字鍾的晶體振盪器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振盪器的輸出信號進行分頻。
通常實現分頻器的電路是計數器電路，一般採用多級2進制計數器來實現。例如，將32768Hz的振盪信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768（ ），即實現該分頻功能的計數器相當於15級2進制計數器。

5.1.4振盪器電路
利用555定時器組成的多諧振盪器接通電源後，電容C1被充電，當電壓上升到一定數值時裡面集成的三極體導通，然後通過電阻和三極體放電，不斷的充放電從而產生一定周期的脈沖，通過改變電路上器件的值可以微調脈沖周期。

5.1.5數字時鍾的計數顯示控制
在設計中，我們使用的是74**160十進制計數器，來實現計數的功能，實驗中主要用到了160的置數清零功能（特點：消耗一個時鍾脈沖），清零功能（特點：不耗時鍾脈沖），在上級160控制下級160時候通過組合電路（主要利用與非門）實現，在連接電路的時候要注意並且強調使能端的連接，其將影響到整一個電路的是否工作。

電路的控制原理如下：
秒鍾由個位向十位進位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001實現個位的計數，採用的是置數的方式（利用RCO埠），當電路計數到1001的時候採用一個二輸入與非門接上級輸入的高位和低位輸出作為下級的信號，實現了秒區的個位和十位的顯示與控制。設計中注意到接的是一個與非門而不是與門，目標在產生一個時鍾脈沖。實現正確的顯示。
由秒區向分區的顯示控制：
基本原理同上，在秒區十位向時區個位顯示的時：0000—0001—0010—0011—0100—0101產生了六個脈沖的時候向下級輸出一個時鍾脈沖，利用的還是與非門，目標仍是實現正確的計時顯示。
分區的顯示及整體電路反饋清零：
當數值顯示達到：23：59的時候要實現清零的工作，採用CLR清零的方式反饋清零。具體設計接出控制端的9，5，3，2用十六進製表示後高電平對應引腳接與非，將非門輸出信號的值反饋給各個160晶元的清零端（CLR）既可以實現清零了。

5.2 校時功能的實現
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正.通常,校正時間的方法是:首先截斷正常的計數通路,然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端,校正好後,再轉入正常計時狀態即可.
根據要求,數字鍾應具有分校正功能,因此,應截斷分個位的直接計數通路,並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中.
在實驗實現過程中使用的是通過開關（普通開關）來實現高低電平的切換，手動賦予需要的高低電平來實現脈沖的供給，將脈沖提供到所需要的輸入（CLK）埠，實現校時，模擬過程中能夠正常校時並且在校時的時候達到了預定的效果；而在我們進入實際電路連接的時候，利用開關（手控導線點觸實現）來實現校時再不像模擬那樣的精確了，原因分析是由於使用的是普通的開關同時利用的是手動的對CLK埠賦予脈沖信號，在實現手動生成脈沖信號的過程中產生了擾動，即相當於產生了多個的脈沖信號對需要的數碼管進行校時，如此，並沒有達到模擬的精確效果，但是在實驗中通過改進電路的校時方式，不是用手觸開關產生脈沖信號（如若需用手觸則需要使用一個鎖存器實現去抖動，才能夠在脈沖生成時候不產生干擾的脈沖，實現正常的校時），而是使用信號發生器實現信號的提供，對需要校時的數碼管在相對應的CLK埠提供脈沖信號實現校時，利用此方式實現校時則比手觸開關方式效果要好。

5.3 報時的實現
報時功能的實現原理較為簡單，即對所需要報時的輸出量進行控制，並對控制產生的信號作為LED顯示的信號源，電路連接中要注意到的是在實現LED顯示的時候最好連接上一個保護電阻對LED燈器到保護的作用。例如我們的校時時間是 23：59，0010—0011—0101—1001；利用相應的門電路實現滿足埠輸出是上述條件的時候進行報時即可。

6、系統模擬與調試

7、結論
學貴以致用，通過幾天的數字鍾設計過程，將從書本上學到的知識應用於實踐，學會了初步的電子電路模擬設計,雖然過程中遇到了一些困難，但是在解決這些問題的過程無疑也是對自己自身專業素質的一種提高。當最終調試成功的時候也是對自己的一種肯定。在當前金融危機大的社會背景下，能夠增加自身砝碼的不僅僅是一紙文憑證書，更為重要的是畢業生是否能夠適應社會大潮流的需要，契合企業的要求即又較硬的動手操作及設計能力。此次的設計作業不僅增強了自己在專業設計方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養，為自己以後的學習方向的明確了重點。
另外在這次實驗中我們遇到了不少的問題針對不同的問題我們採取不同的解決方法，最終一一解決設計中遇到的問題。還有在實驗設計中我們曾遇到多塊晶元以及數碼管損壞的情況造成了數字鍾的顯示沒有達到預期的效果，或是根本不顯示，通過錯誤排除最終確認是元件問題，並向老師咨詢跟換元件最終的到解決。在我們曾經遇到不懂的問題時，利用網上的資源，搜索查找得到需要的信息。

參考文獻：
李慶武 《電子技術基礎實驗 數字電子技術及其EDA》 機械工業出版社 2006年7月P32及P78
康華光 《電子技術基礎 數字部分》（第五版） 高等教育出版社 2007年11月 P421
范愛平.Multisim 2001在電力電子模擬技術中的應用[J].實驗室研究與探索
CSDN軟體網下載文件

Ⅲ 全國電子設計大賽，K題，單相用電器分析監測裝置，求大神給一份報告的大概思路，第一次參加，多謝了

電源類來電源類題目分析電源類源題目有簡易數控直流電源（第一屆,1994年）和直流穩壓電源（第三屆,1997年）.簡易數控直流電源（第一屆,1994年）要求設計製作一個輸出電壓數控可調直流穩壓電源.涉及到的基礎知識與製作能力包含：交流電源降壓和整流,直流電壓穩壓和調節,單片機,數字顯示與控制等.直流穩壓電源（第三屆,1997年）要求設計製作一個交流變換為直流的穩定電源.涉及到的基礎知識與製作能力包含：交流電源降壓和整流,直流電壓穩壓和調節,恆流電流源,DC-DC變換器,單片機,數字顯示與控制等.

Ⅳ 電梯plc的開題報告

電梯plc的開題報告

所有控制功能及信號處理均由硬體實現，線路直觀，易於理解和掌握，適合於一般技術人員和技術工人所掌握是PLC控制電梯的優點之一，那麼知道優點之後又該怎樣去寫電梯plc開題報告的開題報告呢?下面是我帶來的電梯plc的開題報告，希望對你有幫助。

電梯plc開題報告

一、 課題來源

老師命題

二、 選題的國內外研究現狀及水平、研究目標及意義(包括應用前景、科學意義、理論價值)以及主要參考文獻

1、國內外研究現狀及水平：

在經濟不斷發展，科學技術R新月異的今天，樓的高度已和經濟發展同樣的速度成長起來。作為建築的中樞神經，電梯起著不可或缺的作用，電梯作為建築物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活中一個不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經濟增長速度、城市化水平、人口密度及數量、在全球經濟持續低迷的情況下，我國國民經濟仍然以較高的速度持續增長，城市化水平不斷提高。這從客觀上導致了我國電梯行業的空前繁榮景象，我國已經成為全球最大的電梯市場.。上世紀80年代以來，隨著經濟建設的持續高速發展，我國電梯需求量越來越大。總趨勢是上升的，已經進入了「第三次浪潮」，而且目前還沒有減速的跡象。從1949年建國以來全國共生產安裝了6l萬多台電梯。盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均1000人有l台電梯，我國如果要達到這個水準，還需要增加70萬台。到那時候，全國在用電梯將達到130萬台，每年僅報廢更新就需要6萬台。到2005年，中國電梯的年產量達到13.5萬台，與1980年相比，25年增長了59倍，產量每年平均增長17.8%。2005年安裝驗收電梯124465台，截至05年底，我國的在用電梯總數已達651794台.。如此龐大的市場需求為我國電梯行業的發展創造了廣闊的舞台!我國電梯行業已經具備了很強的生產能力。興旺的電梯市場吸引了全世界所有的知名電梯公司，美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、同本三菱、東芝、富士達等13家大型外商投資公司在國內的市場份額達到了 74%」.

(1)先進技術和先進管理的引進對國內電梯企業產生了強大的推動作用。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海華立、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍和東南液壓電梯等一批優秀的電梯品牌看清了自己的定位與出路。目前國內市場需要的電梯產品，我國電梯行業幾乎全部可以生產，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產電梯的技術水平和產品質量正在穩步提高。自1985年我國參加了國際標准化組織ISO/TCl78以來，先後等同或等效採用了一批國際標准和先進國家的標准。標準的高起點使我國電梯行業在技術上居於有利地位。許多新技術和新產品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步拖動技術、遠程監控技術等，國際上也是剛剛出現，我國就有多企業可以生產了。國產電梯以其高質量，低成本的優勢贏得了越來越多的國內外客戶，為逐步進入國際市場創造了有利條件。隨著計算機技術的發展，微型計算機在工業控制系統中得到了廣泛的應用，在電梯控制上採用微型計算機，取代傳統的繼電器控制方式越來越受到人們的重視。使用微型計算機控制，它成本低，體積小，可靠性高，使用壽命長，簡化了安裝調試工作，使得電梯控制系統體積減小，節省能源、可靠性提高。可編程使靈活性增大。更突出的優點是微型計算機具有算術運算功能和靈活的邏輯運算功能，因此可以實現更完善的自動控制，例如對於電梯平層可以實現自適應控制，便平層情況達到最佳狀態」微機控制電梯是電梯技術的方向，～些生產企業與科研單位相結合，相繼推出了微機控制的電梯新機型，使控制功能得到增強，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業外，也有其他廠家開發出了變頻調速電梯新產品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統的機型對單梯進行控制還是有前途的。有些生產企業開發了緊急供電裝置、防火廳門、自檢測以及語言合成等電梯新功能;對機械繫統採用了新結構、新材料、新技術和新工藝」

(2)總之，與國外先進技術水平相比，雖然還存在一定差距，但國內電梯技術正以迅猛的發展速度趕超世界先進水平。中國電梯在亞洲市場佔有越來越重要的位置，每年銷售量己達l萬台左右，約占亞洲市場的1/50，一些合資企業在出口創匯方面也做出了貢獻「。當今世界，電梯的生產情況與使用數量已經成為衡量一個國家工業現代化程度的標志之一。

(3)隨著時代的發展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內用鏡面不銹鋼裝潢、在觀光電梯井道設置宇宙空間或深海景象：進而主張電梯、扶梯應與大自然相協調，在扶梯的周圍種植花草;在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，並且在色彩調配上要令人賞心悅目;在轎廂內播放優美的音樂，用以減少煩躁;在轎廂內播放電視節目，乘客可收看天氣預報、新聞等，同時綠色電梯也是將來發展的一個放心方向，要求電梯的智能化、安全水平、視覺協調、消除電磁輻射、舒適感等都要達到一定的要求。

2、研究的目的及意義：

電梯是垂直運行的電梯，通常簡稱電梯;傾斜方向運行的自動扶梯;傾斜或水平方向運行的自動人行道德總稱。電梯已成為現代生活中廣泛使用的運輸工具，對電梯的安全性，舒適性，高效性等的不斷追求推動了電梯技術的進步。目前，有可編程序控制器和微機組成的電梯運行邏輯控制系統，正以很快的速度發展著。採用PLC 控制的電梯可靠性高，維護方便，開發周期短，這種電梯運行更加可靠，並且有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，已成為電梯控制的發展方向，，其許多功能是傳統的繼電器控制系統無法實現的。

可編程式控制制(Progremmable Controller)系統是專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統，它採用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令。通過數字式或模擬式的輸入輸出控制各種類型的機械設備或生產過程，通過可編程式控制制器可以實現由繼電器實現的邏輯控制功能，而且最主要的是可編程式控制制器「可編程」功能，使得當改變電梯的控制功能時，只要更改程序即可，而不需要像繼電器一樣需要更改硬體和接線。

3、主要參考文獻：

(1)何衍慶，《可編程序控制器原理及應用技巧》[M].北京：北京工業出版社，1998、皮壯行，《可編程序控制器的系統設計與應用實例》[M].機械工業出

(2)版社，2000

(3)陳家盛，《電梯結構原理及安裝維修》，北京：機械工業出版社，2000

、《電梯維修與操作》，中國勞動社會保障出版社 (4)

三、 研究的主要內容、研究方案及准備採取的技術路線、擬解決的關鍵問題(註：本部分內容必須詳細填寫)

主要研究內容：

本課題的目的是在全面了解國內外電梯發展現狀的基礎之上，以江西長林電梯公司的一個三層電梯本體為控制對象，開發出以EMERSON公司

EC20.2012BRA型PLC為電梯控制器、採用TDl000-4T01 lOP型通用變頻器的電梯控制系統，重點解決目前VVVF電梯發展過程中所存在的控制器性價比低、速度曲線實現難的問題，圍繞這一主題，所開展的工作如下：

(1)根據長林公司提出的三層梯的控制的性能指標，確定一種新型的、以通用變頻器、光電編碼器組成的實現大閉環調速的控制方案，按該種方案 組建的控制系統價格將大幅下降。

(2)採用EMERsON公司EC20.2012BRA型PLc的編程開發軟體Controlst開發出本控制器軟體，實現了本電梯邏輯信號的控制、速度的PID大閉環的控制，滿足所要求的性能的控制。

(3)採用國內使用最廣的工業控制組態軟體組態王6.51，開發出本電梯的上位機組態程序，實現了上位機對電梯系統的監測控制，可以使用該組態程序對電梯進行調試運行和實時監控。

(4)對電梯系統進行數學分析，實現控制機理的建模，在此基礎上，從而對曳引電梯系統特性進行了分析，為控制策略實現和改進提供理論依據。

研究方案及准備採取的技術路線：

1、 查閱資料，選定設計方案;

2、 確定設計方案;

3、 確定工藝流程;

4、 PLC的選擇;

5、 繪製程序圖;

6、 實驗室調製程序;

7、 比較得出結論;

8、 撰寫設計論文。

擬解決主要研究內容：

(1)原有的電梯控制系統工作不穩定，故障率高，日常保養和故障檢修工作十分繁重。

(2)原有的電梯依靠井道內的位置感測器獲取樓層的信息，控制精度不高，平層精確度無法達到國家標準的相關規定。

(3)原有的電梯為雙速電梯，起動和制動時的加速度和減速度比較大，乘客乘坐時不舒服，舒適感差。

四、 已進行的科研工作基礎和已具備的科學研究條件(包括已經

取得的科研成果、已經完成的科學實驗及調查研究、具備的主要儀器設備及資料與數據等)，以及可行性分析

五、 課題研究起止年限、任務安排、分階段要求和預期結果

六、指導教師審查意見

指導老師簽字：

年 月 日

電梯plc論文範文

摘要：電梯作為垂直運輸的工具，其作用在建築物中至關重要。為了保證電梯運行既高效節能又安全可靠、操作方便，可採用可編程式控制制器(PLC)來控制電梯系統。本文介紹了基於PLC的電梯控制系統的研究和設計。主要涉及兩台11層住宅區居民樓電梯的PLC控制系統的基本結構、工作原理以及總體設計方案，並且分析了採用PLC在電梯控制系統中應用的優勢。

關鍵詞：PLC，電梯，控制系統，基本結構

1 文獻綜述

隨著現代經濟的發展，人們的物質文化生活水平的逐步提高，建築業得以迅速發展，大批的高樓大廈拔地而起[1]。電梯是服務於三分之一樓層的固定式升降設備，建築的發展必然帶來了電梯行業的快速發展[2]。如今電梯已和人們的日常生活密不可分，是機械電氣相組合的機電一體化產品。電梯的應用日益廣泛和普及，保證電梯的運行既高效節能又安全可靠，已越來越多地引起了電梯業界人士的關注[3]。

自 1889 年美國奧梯斯升降機公司推出世界第一部以電動機為動力的升降機以來，已經歷了一百多年，現在電梯已成為人們進出高層建築不可或缺的代步工具，而且作為載人工具[4]，人們對電梯在可靠性、舒適性、低噪音、低能耗、操作方便性等性能方面的要求也愈來愈高，電梯群控系統應運而生，兩台電梯的並聯優化控制又是電梯群控較簡單、也是最常見的情況[5]。兩台電梯並聯控制或是多台電梯群控，其最直觀的感覺是兩台或多台電梯並排設置並且共享各個樓層的廳外呼梯信號，並能按預定的規律進行各電梯的自動調度工作。目前電梯的控制普遍採用了兩種方式，一是採用微機作為信號控制單元，第二種控制方式用可編程式控制制器取代微機實現信號控制[6]。微機控制系統雖然在智能控制方面有較強大的功能，但也存在抗干擾性差、系統設計較復雜、一般維修人員難以掌控其維修技術等缺陷;而PLC控制系統由於運行可靠，使用維修方便，抗干擾性強等優點[7]，使得系統可靠性大大提高[8]，從而PLC控制系統已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式。

2 選題背景及其意義

隨著科學技術的發展、城市現代化進程的突飛猛進，電梯作為高層建築主要的垂直交通運輸工具[9],必然要做到高效、安全、可靠、方便等。現代高層建築中各辦公大樓、住宅、賓館、醫院、倉庫、碼頭、甚至是大型的貨輪等都離不開它。電梯已完全融入我們的生活、生產中，滿足人們生活、工作以及學習上的需要[10]。

據統計，我國在用電梯已達40多萬台，每年還以約5萬～6萬台的速度增長[11]。並

且在實現電梯群控系統後，據一些資料數據顯示，電梯並聯後的運送能力提高了20%-30%左右，減少了電梯因停層而帶來的加減速、開門、關門及等待的時間，因而在上、下班客流量的高峰時段，乘員候梯和乘梯的時間大大減短。電梯運行實際能量消耗的50%是在減速、加速這段運行過程中。電梯並聯後，電梯停層數量的減少很大程度減少電梯運行的電力消耗[12]。如果兩電梯各自獨立運行，容易發生電梯響應呼梯信號而運行到站後，乘客已被另一台電梯接走而空運行的現象，長期這樣必然造成很大的能源浪費，給電梯的集中管理造成較大的困難[13]，而且使得電梯系統處於非最佳運行狀態，難以提高運行效率，乘客的需求也不能得到最好的響應和最好的滿足。

可編程式控制制器(PLC: Programmable Logic Controller)是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置[14]。在電梯控制系統中，PLC控制可以降低因專門設計和製造微機控制裝置的成本，且 PLC 具有編程簡單、控制運行可靠性高、抗干擾能力強、通用性好、功能強大、開發周期短、體積小、使用方便、可擴展性強、成本低、維護方便以及強大的網路通訊功能等優點，因此成為現代樓宇電梯控制系統的主流[15]，同時在我國電梯行業有著廣泛運用。這種電梯控制系統較原有電梯控制系統可以更容易的完成更為復雜的控制任務,其許多功能是傳統的繼電器控制系統無法實現的。

現有的電梯控制技術仍存在缺點和不足之處，如何把更為先進的技術應用於電梯群控之中，以進一步改善運輸的效果、提高運行的效率、滿足乘客的需求[17]，仍然需要更深入的探索和研究。因此運用可編程式控制制器(PLC)對電梯控制系統、特別是電梯群控系統進行研究與設計具有十分重大的意義。

[16]

3 研究內容

3.1 電梯的主要組成部分

電梯是由機械繫統和電氣系統兩部分組成。

電梯的機械繫統部分由曳引系統、轎廂和門機系統、平衡系統、導向系統以及機械安全保護裝置等部分組成，如圖3-1所示。

電氣系統又由電力驅動系統、電氣控制系統和安全保護系統三部分組成。

1一減速箱

2一曳引輪

3一曳引機底座

4一導向輪

5一限速器

6一機座

7一導軌架

8一曳引鋼絲繩

9一開關碰鐵

10一緊急終端開關

11一導靴

12一轎架

13一轎門

14一安全鉗

15一導軌

16一繩頭組合

17一對重

18一補償鏈

19一補償鏈導輪

20一張緊裝置

21一緩沖器

22一底坑

23一層門

24一呼梯盒

25一層樓指示燈

26一隨行電纜

27一轎壁

28一轎內操縱箱

29一開門機

30一井道感測器

31一電源開關

32一控制櫃

33一曳引電機

34一制動器

圖3-1 電梯機械部分結構示意圖

3.2 系統整體方案設計

本次設計對象是某住宅區內居民樓的兩台11層並聯電梯，電梯轎廂可上下運行，轎廂門具有開關和限位等保護功能。轎廂內可提供上行信號、下行信號、平層檢測信號、開關門限位信號、門安全信號等。

2.系統整體設計框圖

3.3 PLC電梯控制系統的硬體設計

在設計中兩台電梯的硬體完全相同，在設計程序之前，首先通過進行PLC的I/O點的估算，進行PLC選型，在綜合考慮各方面的因素後，本課題採用西門子公司生產的S7-200型號的PLC作為電梯的控制器。

3.4 PLC電梯控制系統的軟體設計。

圖3-3 電梯運行流程圖

3.4.1 電梯的啟、停控制 3.4.2 電梯的開、關門控制

圖3-4 開關門流程圖

3.4.3 雙電梯的並聯調度

正常情況下，1台梯在底層待命，另1台梯停留在最後停靠層，稱自由梯或忙梯。某層有召喚信號，則忙梯立即定向運行去接某層的客人。

2台梯因轎內指令而到達基站後關門待命時，則應執行「先到先行」原則。如A梯先於B梯到基站，則A梯立即起動運行至事先指定的中間層樓待命，並成為自由梯而B梯則成為基站梯。

當A梯上行時，如上方出現任何方向的召喚信號，或下方出現向下的召喚信號，均在A梯的一周行程中完成，而B梯留在基站不予應答運行。但如在A梯下方出現向上召喚信號，則在基站的B梯應答信號而發車上行接客，此時B梯為忙梯。

如果當A梯正在向下運行時，其上方出現任何向上或向下的召喚信號，則在基站的B梯應答信號而發車上行接客，但如A梯下方出現任何方向的召喚信號，則B梯不予應答而由A梯去完成。

如當A梯正在運行，其他各層樓的廳外召喚信號又很多，但在基站的B梯又不具備發車條件，而在30～60s後，召喚信號仍存在，尚未消除，則通過延誤時間繼電器，令B梯發車運行。同理，如本應A梯應答廳外召喚信號而運行的，但由於電梯門鎖等故障而不能運行時，則也經30～60s的延誤時間後，令B梯(基站梯)發車運行。

3.4.4 召梯信號的登記和響應 3.4.5 電梯運行的方向

3.4.6 識別井道層間距離，實現准確的平層 3.4.7 故障報警控制

通過這幾個程序模塊以及其他控製程序的模塊組成電梯運行時所需功能的總框架。 3.5 對系統進行模擬。

這次的設計中，由於要對電梯控制系統進行模擬，所以我選用了北京亞控公司的King-view6.5組態王軟體，並且結合計算機以及S7-200型的PLC對系統進行模擬。組態軟體是指一些數據採集與過程式控制制的專用軟體，它們是在自動控制系統監控層一級的軟體平台和開發環境，使用靈活的`組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟體工具。PLC為控制裝置，在組態軟體的畫面中生成的虛擬電梯為被控對象，可以通過計算機屏幕觀察虛擬電梯的運行情況。PLC的輸入信號可以從PLC的開關量輸入端輸入，也可以在組態軟體的畫面中用滑鼠點擊按鈕來產生。

在系統模擬過程中，運用到的一些參數可能會有所偏差，所以要通過多次模擬調試才能更接近實際，做到更完善。

4 工作特色及其難點，擬採取的解決措施

4.1 工作特色及其難點

工作特色：隨著電梯事業的快速發展，人們對電梯在運行中的可靠性、平滑性、高效性、准確性等都有了更為嚴格的要求，從而使電梯從故障率高、可靠性差、接線復雜等的繼電器控制方式發展為如今安全高效的PLC控制方式。因此PLC電梯控制已然成為電梯行業中互相競爭的資本，所以想要突破現有的技術有一定的成就是十分困難的。

難點：

(1)了解電梯的全部運作方式，以及充分理解並且能運用PLC基本及功能的指令。 (2)通過PLC設計電梯的電梯的廳呼叫控制、電梯的到站指示控制以為電梯的自動平層控制、停留時間等功能，並實現。

(3)用PLC程序設計來實現電梯的並聯控制系統。

(4)本次的設計電梯是通過系統模擬，雖然基本結構與實際的電梯能做到完全一樣，但是設計中運用到的參數總會與現實稍有偏差，導致最終模擬的結果會有些不符合實際。

4.2 擬採取的解決措施

在進行設計之前，必須先將所學的可編程式控制制器(PLC)的基本知識、功能指令熟悉掌握，再通過圖書館、上網等方式認真查閱有關技術資料、並且分析此類資料的內容，和所學PLC知識相結合。

熟悉並聯電梯的運行過程，並記錄，了解其中兩條電梯運作的規律以及電梯自動開關門、到站指示、顯示電路等。之後選擇恰當的可編程式控制制器的型號，以滿足電梯並聯控制系統的要求。參考關於電梯並聯控制的書籍，對電梯運行過程更進一步的了解和掌握，通過自己的研究以及老師給出的資料進行設計，減少誤差，成功完成最後電梯控制系統的模擬。本文中的電梯並聯系統模擬較簡單，還需要不斷的改進和加強。 5 論文工作量及預期進度

2011年12月根據所選課題，完成畢業設計的資料收集工作，並進行匯總整理,研究所收集的資料，定出設計大綱，並撰寫開題報告，在指導老師審閱通過後上交，進行開題答辯。

2012年1-3月：完成科技論文翻譯工作;進一步了解系統工作原理，確定系統設計方案，完成系統硬體電路設計;准備中期檢查。

2012年4月：完成系統各功能部分的軟體設計。

2012年5月：寫畢業論文，檢查全部內容，進行排版整理、定稿，准備答辯。 6 預期成果及其可能的創新點

預期成果：使用可編程式控制制器(PLC)實現對兩台11層住宅區內的民居電梯的並聯控制，准確無誤的實現電梯的運行過程，並通過組態軟體做出模擬。最終完成一篇關於PLC電梯控制系統的論文。

參考文獻

[1] 張聚麗.PLC在電梯控制中的應用[J].科技資訊,2009,(36):3.

[2] 周亞軍.電氣控制與PLC原理及應用[M].西安電子科技大學出版社,2008.

[3] 魏偉.PLC控制技術與應用[M].中國輕工業出版社,2010.

[4] 丁鑌.PLC控制四層電梯教學模型的設計[J].現代製造技術與裝備,2010,(4):33-35.

[5] 李柏樹.PLC在雙電梯並聯控制系統中的應用[J].機電產品開發與創新,2007，(6):173-175.

[6] 李曉霞.PLC在電梯控制系統的應用設計[J]. 數字技術與應用,2010,(3):21.

[7] 唐勇奇,趙葵銀.PLC在變頻調速電梯控制系統中的應用[J].工業自動控制，2001,(9):26-27.

[8] 滕慧絨.PLC在電梯控制系統中的應用[J].太原城市職業技術學院學報,2007,(5):139-140.

[9] 張學鋒,蘇蘭濤,李相榮.電梯限速器檢測[J].中國電梯,2003,(22):15-16.

[10] 芮靜康.電梯電氣控制技術[M].中國建築工業出版社,2005.

[11] 劉培堯.電梯原理與維修[M].電子工業出版社,1999.

[12] 王鳳傑.電梯並聯控制的研究[D].青島大學,2007.

[13] 鍾肇新.可編程式控制制器原理及應用[M].華南理工大學出版社,2004.

[14] 陳美謙.基於PLC/MCGS的電梯系統研究[D].廈門大學,2007.

[15] 胡國良.基於PLC網路的雙電梯並聯控制技術[J].機械製造與自動化,2010,(3):177-186.

[16] 李濤.基於PLC的電梯控制系統的設計與實現[J].儀器儀表用戶,2010,(3):74-75.

[17] 周萬珍，高鴻斌.PLC分析與設計應用[M].電子工業出版社，2004.

[18] 於慶廣.可編程式控制制器原理及系統設計[M].電子工業出版社，2004.

[19] Siemens AG.Hardware and Installation:CPU 312 IFM-318-2DP,2003.

[20] Siemens AG.Configuring Hardware and Communication Connections STEP 7V5.2 Manual,2002.

Ⅳ 求一個感測器設計報告，比如簡易電阻，電容和電感測試儀此類的

感測器課程設計報告論文雜集 2009-03-15 12:42:55 閱讀2482 評論24 字型大小：大中小 訂閱

一、綜述

隨著時代的不斷進步，人們對自己所處環境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客。現在現在很多小區都安裝了智能報警系統，因而大大提高了小區的安全程度，有效保證了居民的人身財產安全。由於紅外線是不見光很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。此外，在電子防盜、人體探測等領域中，被動式熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術性能穩定等特點而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。

1、基於紅外技術報警器的種類

目前國內使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發射／接收以及微波等技術為基礎。與被動式紅外入侵報警器比較，主動式具有靈敏度高，探測距離遠，對氣候與氣象變化有良好的適應能力等優點，比較適合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之處是視場角小，警戒區狹窄，安裝比較復雜，價格稍貴。主動式紅外入侵報警器也由探測器和監控器兩部分組成。將一台紅外發射機和接收機組合在一起就可以構成一種簡單的非可見光束入侵物探測器或報警系統DJ。上述的主動和被動入侵報警器是利用一種感測或探測方式，即單探測技術進行報警的。雖然其結構簡單，價格低廉，但由於易受各種因素的影響，如環境溫度、震動、光強變化、電磁干擾、小動物活動等的影響，在某些情況下的誤報，漏報率會相當高，所以只有採用多種探測技術，才能較好的解決誤報率高這一難題。多技術復合入侵報警器是將兩種或兩種以上的探測技術結合在一起，以「相與」的關系來觸發報警裝置，即只有當兩種或兩種以上探測器

同時或相繼在短暫時間內都探測到入侵日標時，才發出報警信號。在雙探測技術的報警器中，以熱釋電紅外一微波雙探測技術組合的誤報率最低。

而這里所設計的被動式紅外報警器則採用了美國的感測元件——熱釋電紅外感測器。這種熱釋電紅外感測器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，並將其轉變為電壓信號，同時，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。熱釋電紅外感測器既可用於防盜報警裝置，也可以用於自動控制、接近開關、遙測等領域。用它製作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點：

●不需要用紅外線或電磁波等發射源。

●靈敏度高、控制范圍大。

●隱蔽性好，可流動安裝。

2、熱釋電紅外感測器簡介

熱釋電紅外線感測器是20世紀80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量變化，並將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如用於電源開關控制、防盜防火報警、自動監測等。熱釋電紅外感測器不僅適用於防盜報警場所，亦適於對人體傷害極為嚴重的高壓電及×射線、 射線自動報警等。

熱釋電紅外線感測器主要部分是由一種高熱電系數的材料製成尺寸為2×lmm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，並將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由於自身溫度升高而產生的干擾。探測元件的作用是探測、接收紅外輻射並將其轉換成微弱的電壓信號。為了提高探測器的靈敏度及探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡或衍射光學型聚焦鏡等。菲涅爾透鏡是用透明塑料製成的一種具有特殊光學系數的透鏡。用它和放大電路相配合，可將信號放大70dB以上，可以測出10～20m內人的活動。同時利用透鏡的特殊原理，在探測器的前方產生一個交替變化的"盲區"和"高靈敏區"。 當有人從透鏡前走過時，人體發生的紅外線就不斷地在"盲區"和"高靈敏區"內切換，這樣就使接收到的信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,增強了能量幅度，從而提高了探測靈敏度。人體輻射的紅外線中心波長為9～10μm，而探測元件的波長靈敏度在0.2～20μm范圍內，可在感測器頂端開一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片只能通過波長范圍為7～10μm的光，這樣便可以製成專門探測人體輻射的紅外線感測器 。

3、熱釋電紅外感測器的原理

釋電紅外感測器和熱電偶都是基於熱電效應原理的熱電型紅外感測器。不同的是熱釋電紅外感測器的熱電系數遠遠高於熱電偶，其內部的熱電元由高熱電系數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產生的干擾，該感測器在工藝上將兩個特徵一致的熱電元反向串聯或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化，並將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外感測器在結構上引入場效應管的目的在於完成阻抗變換。由於熱電元輸出的是電荷信號，並不能直接使用，因而需要用電阻將其轉換為電壓形式，該電阻阻抗高達104MΩ，故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式，即源極跟隨器，來完成阻抗變換。熱釋電紅外感測器由感測探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料製成一定厚度的薄片，並在它的兩面鍍上金屬電極，然後加電對其進行極化，這樣便製成了熱釋電探測元。由於加電極化的電壓是有極性的，因此極化後的探測元也是有正、負極性的。

二、設計內容

設計課題：基於熱釋電紅外感測器的自動報警器

目前，紅外技術作為一種新的技術，它已越來越得到社會各界的重視和廣泛應用，已經成為先進科學技術的重要組成部分，它在各領域都得到廣泛應用。由於它不是可見光，因此用來製作防盜報警系統，具有良好的隱蔽性，白天和夜裡都能用，而且抗干擾能力強，這種報警裝置可廣泛用於博物館、單位要害部門和家庭的防護。本課題的目的是通過對現有的光電防盜報警裝置優缺點的研究，進行改進和優化，研製出一種新型的光電防盜報警系統，比傳統的光電防盜報警系統的誤報率低，抗干擾能力強

在綜合各類感測器的優劣特點和查閱一些相關的國內外文獻後，確定了基於熱釋電紅外感測器的防盜自動報警系統的可行性，設計了由熱釋電和光敏感測器構成的新的自動報警電路，適用於家庭、倉庫、商場的夜晚自動值守防盜保護。

熱釋電紅外感測器感應到入侵者的紅外熱輻射(人體體溫)，將其轉換成超低頻信號，經電路放大，輸出。同時由於微波探測器接收到的回波信號的頻率(或相位)發生變化，經過電路處理後轉變為電信號，輸出。兩組信號同時到達與「〕，經判斷，再將報警信號通過天線發射出，可以用接收電路或收音機接收報警信號。最後本文對熱釋電紅外探測器件性能、微波多普勒探測系統性能進行了檢測，分析了微波多普勒探測系統干擾的來源及進入機器的途徑，並對其脈沖干擾、電源干擾等提出了抑制辦法。

三、本課程設計要達到的技術指標

紅外感測頭為雙敏感元感測器P228，其晶元材料為擔酸鏗，上有雙探測元，具有響應度高(6500V/W)> 雜訊低，抗電磁干擾性能好，窗口譜響應(包括探測元和濾光片)為7-15μΜ。熱釋電紅外探測器對入侵者輻射出的紅外能量和移動速度兩個參數都能探測到，它對橫向切割(垂直方向)探測區方向的人體運動最敏感。因此安裝熱釋電紅外探測器時，應盡量使入侵者的活動有利於橫向穿越其視場，以提高其探測靈敏度。微波多普勒探測器，則對軸向移動(或徑向移動)的活動體最為敏感最大，因此，在一個有限的空間兩者的探測靈敏度需兼顧。探測最靈敏。安裝熱釋電紅外探測器和微波探測器時，具體布置和安裝時，應使探測器正前方的軸向方向與來犯者最有可能會穿越的主要方向約成45°角為宜，便使熱釋電紅外和微波兩種探測器皆處於較靈敏的狀態。

電路主要由熱釋電紅外感測器探測電路、光控電路、報警驅動電路等組成。在溫度為-20— +60度之間，電壓為3—15V時，熱釋電能有效探測進入探測區域的紅外發射體。

四、實驗原理

1、熱釋電效應

熱釋電紅外探測器最重要的部件是熱釋電紅外感測器。這種感測器的原理基

於熱釋電效應。某些強介電物質的表面接收了紅外線的輻射能量，其表面產生溫

度變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質表面就會產生電荷的變化，這種現

象稱為熱釋電效應，是熱電效應的一種。這種現象在欽酸鋇之類的強介電質材料

上表現得特別顯著。若在欽酸鋇一類的晶體的上下表面鍍膜形成電極，在上表面

加以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升乙T，其晶體內部的原子

排列將產生變化，引起自發極化電荷dP，設該元件的電容量為C，則該元件的電壓為乙只℃。需要指出的是，熱釋電效應產生的表面電荷不是永存的，只要它出現，很快便被空氣中的各離子所結合。因此，用熱釋電效應製成的紅外線感測器往往需要在元件的前面加機械式的周期遮光裝置，以使此表面電荷周期出現才能實現測量;或者只有當測移動物體時才可不用周期遮光裝置。因此紅外線探測器在探測靜止物體(包括人體)時需要加周期遮光裝置;只有檢測運動的人體時才無周期遮光裝置。

2、實驗原理圖

該自動防盜報警系統包括熱釋電紅外探測電路、光控電路、報警驅動電路和發射、接收電路。自動報警器在白天處於封鎖狀態；夜晚自動進入工作狀態，只要有人進入熱釋電紅外感測器探測的區域，揚聲器就發出報警聲。

其組成功能框圖如下圖所示。

報警

驅動

電路

光控

電路

熱釋電紅外探測器探測電路

報警

電路

該自動報警電路主要由熱釋電紅外感測器探測電路、光控電路（RG、RP2、R4）、報警驅動電路（四聲語音集成塊IC2等）等組成。白天，受光控感測器RG的控制，VT1處於導通狀態，封鎖了聲控電路；夜晚自動進入工作狀態。調節RP1可改變報警聲時間的長短。拆除RG及VT1、VT2，並在IC1的④腳與地間加接一隻47μF的電容進行開機復位，則自動報警系統就會進入全天候監控狀態。

五、實驗過程

1、選題

實驗小組最初的設計目的是想運用所學的感測器知識製作一個了「溫度報警器」，但是該電路比較簡單，根據老師的指導，我們准備進行改進和擴展，定為「數字溫度報警器」，就是對報警的溫度給予定性的表述。然而，在實驗的過程中發現缺少較多元器件。最後，我們查閱資料，依然選擇了報警器，只是這個課題是基於熱釋電紅外感測器的自動報警器。

2、設計電路

在復習了該類感測器的工作原理、工作特性等基礎知識後，我們又查閱了感測器應用電路製作知識以及相關的碩士學位論文，初步確定了實驗的電路構成，並經過分析最終設計出了「熱釋電紅外感測器自動報警器」電路。

3、實驗器材和實驗元器件的准備

設計好電路後最重要的一項工作就是要確定各個元器件的型號和規格。經過分析和計算，我們選定熱釋電紅外感測器的紅外感測頭為雙敏感元感測器P228，晶元為IC：NE5585，揚聲器為四聲片IC：9561；此外，在實驗室准備了其他的實驗器材和元器件。

4、在面板上搭接電路

在面板上搭接電路時應注意，搭接人員應先分析熟悉電路，如果不熟悉的人進行搭接會走很多彎路。我們搭接時基本上是先把電路分為四個版塊紅外探測部分、光控電路部分、驅動電路部分和報警電路部分，按照這四個部分的順序依次搭接。搭接好後再換一個同學進行檢測，主要是先檢查電路搭接是否准確無誤，然後就是用萬用表檢測各個原件是否導通完好。經過這么幾個步驟，實驗電路就基本上在面板上搭好了。

5、模擬調試

前面幾個步驟都順利完成後，我們就進行模擬調試。然而，此時才發現調試結果卻並沒有達到預期效果，報警器只是輕微鳴了一下。經過分析發現電路和元器件並沒有問題，而是在面板上的元器件因為振動等原因接觸不好，特別是部分電阻，有時壓根就沒有連接上。於是，我們採取把面板撐起，讓元器件引腳懸空的措施，經過調試達到了預期效果。

6、焊接電路板

焊接電路板看似簡單，實際操作起來才發現很困難。剛開始焊接時一點都不熟悉，手也發抖，導致各個引腳的焊錫過大，經常使部分電阻短路，更困難的是造成虛焊，因為很難檢查。經過焊接、檢查、焊接、再檢測，終於把電路板焊接好，再進行試驗，能完成任務，達到目的。

7、整理實驗器材

實驗結束，收拾整理實驗的器材，歸還器材管理人員。

8、驗收

最後，將做成的產品交給老師檢查、驗收。

六、討論

該自動報警器因具有檢測范圍寬、探測距離遠、可靠性高、隱蔽性好等優點，所以改裝後，基於紅外探測技術的自動報警器還可用於軍事等方面，如部隊的彈葯庫等，此外，軍用紅外技術的飛速發展和廣泛應用，表明紅外技術的地位己從以往的戰術地位向戰略地位發展，對未來戰爭將有重大的影響。在民用方面，光電防盜報警系統的應用就更廣泛了。美國用於飛機貨艙防火的熱監視系統就是基於這個道理，現在飛機貨艙配置的火災探測系統並不符合目前聯邦航空管理局的要求，其中有一條技術規定，即在火災發生後一分鍾內將其探測出來。聯邦航空管理局關於適航性的新規定要求改進由波音公司和麥克道耐爾道格拉斯公司生產的所有客貨飛機上的火災探測系統。人們研製了一種符合聯邦航空管理局新規定的熱監視/火災探測系統。它基於同菲涅爾掃描光學系統禍合起來的紅外探測技術，並且使用雙重的計其他方面:如銀行、庫房和家庭。隨著住宅智能化系統設計的不斷擴大和深入，安防系統工程的實施越來越普及。住宅用光電防盜報警系統可以利用電話的免提功能或號碼記憶功能，直接報警給監控中心，而監控中心一旦接到報警信號，可查出住戶姓名、地址、單元樓層，很快作出反應。

七、體會

課程設計是實培養學生綜合運用所學知識，發現、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。回顧起此次課程設計，我感慨頗多。我們在設計過程中，的確出現過一些問題，比如說課題的臨時更改，電阻不合適，電容缺少等，在解決這些問題時往往很費腦筋。這些事情說起來比較容易，但真是到了實驗時就不是那麼簡單了，有時電路焊得很密，想拆下來電阻都很難，更別說是在換上新電阻了。

總之，從選題到定稿，從理論到實踐，在整個過程里，可以說困難比想像的要難得多，但是確實也學到了很多的的東西。通過此次課程設計，我學到了關於感測器和電路設計方面的許多知識，學到了如何查閱科技論文，和很好的利用科技知識。當然，因為合作不夠協調的原因，此次課程設計也留下了很大的遺憾，沒能最終設計一個完整的產品出來，很是可惜。這也為今後的學習和工作得到了教訓和啟示！最後感謝老師的指導和組員的幫助！

八、參考文獻

《感測器應用電路300例》 孫余凱 吳鳴山 項綺明 編著

電子工業出版社

《感測器應用電路集萃》 卿太全 梁 淵 郭明瓊 編著

中國電力出版社

《單片機原理與應用》 楊恢先 黃輝先 等編著

國防科技大學出版社

張華.新型光電防盜報警系統的研製.

萬方資料庫.長春理工大學碩士學位論文.

曾宏博. 一種熱釋電紅外探測器專用控制晶元的設計.