电子警犬的制作

F题电子警犬的制作

一、目的要求

1，通过这一制作使学生更加了解红外线传感的结构原理，开清各种红外传感器的型号的表示方法，了解它的应用范围和适用场合，学会正确选用这类传感器；

2，复习热释电红外线传感器、温度电阻及热电偶等常用温度传感器的结构原理，弄清楚各类传感器的性能特点和适用场合，会看温度传感器的型号意义，会正确选用温度传感器，为具体制作作好准备；

3，按提供的电路原理图和整机装配图进行部件和整机的安装，一定要先看懂图纸后再做，有问题一定要先搞懂后再操作，以免损坏元件而无法完成制作；

4，制作完成后仔细地进行调试，在调试中碰到问题可在老师的指导下逐步解决，如最后实在达不到所要求的效果，应查找原因，在总结中加以认真分析其中的经验教训；

二、原理及所需器件

利用热释电红外传感器和模拟声集成电路制作的电子警犬，当在其前方警戒范围内有人走动时，它就会发出逼真的狗吠声。

1．工作原理

电子警犬电路如图1所示。当有人在传感器警戒范围内走动时，由人体发出的微量红外线通过菲涅尔透镜F聚焦后，在热释电传感器BH1的内部敏感元件上引起温度变化而产生电极化，从而在传感器的外接电阻R1两端输出传感信号。此传感信号相当微弱，将它送至信号处理器IC l的lIN+输入端(14脚)，经2级放大、双向鉴幅、延时处理后，最终从IC l 的输出端U0(2脚)输出高电平延时脉冲信号。因为IC1的控制端A选定为不可重触发工作方式(1脚接地)，所以输出脉冲信号的延迟时间T x。与重复触发无关，T x完全由外接元件R7、C6的数值决定，即：

T x=49 R7C6×l03(s)

而触发封锁时间T I由IC l的5脚、6脚的外接元件R8、C7所决定，即：

T I=24 R8C7(s)

IC1(2脚)输出的高电平脉冲信号经电阻R9接至三极管VT l的基极，VT1与发光二极管LED及电阻R10组成射极跟随器，于是当有控制信号输出时LED发光，否则不发光。VT1射极跟随器输出直接与模拟声音集成电路IC2的触发输入端(TRIG)相接。因此当IC1有控制

信号输出时，将触发IC2工作，使IC2输出狗吠模拟声的电信号，驱动扬声器B发出“汪一汪、汪、汪”的狗吠声，重复3次，然后自动停止，等待下一次触发。

试验表明，虽然IC1输出控制信号经R9后也能直接触发IC2工作，但有时会使IC1受到IC2干扰而产生自激，引入VT l构成射极跟随器，能有效地排除这种干扰的影响。

另外，如图所示，BISS0001的触发禁止端U C(9脚)接高电平(电源正端)为允许触发状态。

图1 电子警犬原理电路图

2．元器件选择

所用的元器件见表1。

表1 电子警犬

BH1用LHl958型热释电红外传感器，其外形如图2所示。菲涅尔透镜用市售SNS型，也可用CE—024或Q—1A等型号。

图2 LHl958型热释电红外传感器外形

IC1用BISS0001型传感信号处理集成电路。IC2用FK—53型模拟狗吠声集成电路，该集成电路模拟声逼真，且无需外接功放三极管就能直接驱动外接扬声器工作，使用极为方便。

IC2也可采用KD—5608或HFC5201。它们的应用电路如图3所示。其中，外接振荡电阻R可用来改变发声频率，阻值大时频率低，可模拟老狗叫声；阻值小时频率高，可模拟小狗叫声。实际使用时应通过试听来选定R的阻值。

T9014

R C =1–4M, R=330K

C=100μF, C

1

=220μF

图3 H28N语音芯片的应用电路

VT l用9013型小功率NPN型硅三极管，h FE≥180。LED用Φ5 mm或Φ3 rnm红色发光二极管。R1～R11用1/8W金属膜或碳膜电阻。C2、C5、C8、C9用耐压≥16 V的普通铝电解电容器，C1、C3、C4、C6、C7均可用瓷介、涤纶或玻璃釉电容器。B用0.25—0.5 W、Φ50～Φ70 的内磁式电动扬声器。电源用4节1．5V的5号电池串联，或者用9 V叠层电池(6F22型)经78L05型集成稳压器输出稳定的5 V电压作为BH1及IC l的电源。4.5 V电源用3节5号电池。这两组电源相互独立，有利于防止电路产生自激。

三、制作

首先在集成电路实验插板(如市售的SYB-130型面包板)上对电路进行试验，再着手设计印刷电路板，或采用市售通用实验印刷电路板作元器件布局设计。

IC l的输入端(14脚)悬空或接触不良、R l接触不良、R4及R5阻值过大等都会引起电路自激而影响正常工作，找到原因后即可排除故障。BISS0001集成电路不得直接焊在电路板上，必须通过插座接插完成连接。

如果买不到菲涅尔透镜，可拿一张文摘卡或明信片用小刀刻一排宽度和间隔约为 1.5 mm的狭缝，作为菲涅尔透镜的代用品，如图4所示。实验表明，其效果虽不及菲涅尔透镜

好，但它可使热释电传感器的探测距离成倍地增加。

外形:75×30狭缝:1.5×20

图4 自制菲涅尔透镜替代品

四、调试

装在热释电传感器前面的菲涅尔透镜或其代用品应弯曲成圆柱面，传感器位于菲涅尔透镜焦距附近，通过多次探测试验对比后确定它们之间的最佳相对位置。一般警戒距离可达

4 m以上。

五、应用

电子警犬的安装位置应选择能让走动的人进人红外探测器的可靠视场范围之内且不易被发现之处。根据实际需要，探测器和扬声器也可以相距较远分别安装。

六、思考题

1，热释电红外线传感器是如何工作的？为什么要用菲涅尔透镜来导光？

2，自制的菲涅尔透镜替代品为什么要弯成圆柱形？