LM324的紅外線報警電路設(shè)計及仿真

青島工程職業(yè)學(xué)院 宋兆霞

本文擬采用四通用運算放大器LM324進行電路設(shè)計，采用SD02型熱釋電人體紅外傳感器，對一定范圍進行監(jiān)視并報警。本文主要介紹電路硬件工作原理、Multisim電路仿真以及波形調(diào)試。

隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的需求也逐步提高到了一定的層次，報警電路的使用也逐步進入到普通家庭當(dāng)中。本文擬設(shè)計一種簡單報警電路，該報警電路可監(jiān)視周邊幾十米范圍內(nèi)的人體運動或者動物運動，運用SD02型熱釋電人體紅外傳感器對經(jīng)過指定范圍內(nèi)的人體或者動物采集電壓信息，發(fā)出報警信號，為家庭安全保駕護航，可以幫助電路愛好者提高電路制作使用水平。

根據(jù)電路功能的設(shè)計要求，本電路要完成的工作主要有三項：硬件電路設(shè)計、Multisim軟件仿真，以及仿真波形的調(diào)試。下文將對這三方面逐一進行介紹。

1 硬件工作原理

1.1 核心元件

LM324是四通用運算放大器，內(nèi)部包含四個相互獨立的運算放大器，加上共用電源和接地引腳，共14腳，采用雙列直插式塑料封裝。LM324集成運算放大器的特點是具有內(nèi)部頻率補償，直流電壓增益較高；而且對于電源電壓可選擇范圍較廣（單電源3-32V），比較適合家用小電路的電池供電；差摸輸入輸出電壓范圍較大，接近于電源電壓。

熱釋電人體紅外傳感器是一種專門探測人體輻射的傳感器，人的正常體溫一般在37℃左右，當(dāng)走動時可能會根據(jù)走動頻率略有波動，在這個過程中，人體會發(fā)出一個特定波長的紅外線，大約是10um左右，熱釋電人體紅外傳感器就是通過探頭探測到這個波長而進行工作的。紅外感應(yīng)裝置通過濾鏡探測到人體紅外波長，傳感器中的熱釋電元件就會失去電荷平衡，釋放出電荷形成電壓電流，發(fā)出信號。本電路采用得是SD02型熱釋電人體紅外傳感器。

1.2 工作原理

電路工作原理圖如圖1所示，LM324的3腳與SD02型熱釋電人體紅外傳感器相連，作為傳感器信號接收端，LM324的8腳和14腳則和LED指示燈相連，作為報警信號輸出端。當(dāng)傳感器前端探測到人體進入傳感器的監(jiān)視范圍內(nèi)時，傳感器就會產(chǎn)生一個人體交流電壓（該電壓幅值大約為1mV左右，該電壓的移動頻率決定于人體移動速度，當(dāng)人體正常行走時，該頻率大約是6Hz左右）。LM324芯片通過對3腳輸入電壓的與基準(zhǔn)電壓的比較運算后，進行放大，然后在信號輸出端輸出報警信號。電阻R13連接LED1，電阻R14連接LED2，分別構(gòu)成工作指示電路，當(dāng)監(jiān)視范圍內(nèi)監(jiān)測到人體進入時，LED1和LED2交替閃爍進行報警。

圖1

圖2

圖3

2 Multisim電路仿真調(diào)試

本電路可采用Multisim仿真軟件進行電路仿真調(diào)試，如圖2所示。在傳感器PY上給定電壓1mV、頻率6Hz的輸入信號，從仿真電路中可以看到仿真的輸入輸出波形，并且可以看到報警燈LED1和LED2交替發(fā)光。

3 波形調(diào)試

下面對雙蹤示波器仿真波形進行調(diào)試，仿真波形如圖3所示，雙蹤示波器分別接電路的3腳和14腳，從傳感器輸入一個正選交流波形，可以在示波器中看到，在輸出端得到了放大的波形。

結(jié)束語：本文是基于LM324的紅外線報警電路，本設(shè)計可以制作硬件電路實現(xiàn)，在制作硬件電路是現(xiàn)實請注意LM外配散熱器使用，本文采用Multisim電路仿真調(diào)試實現(xiàn)，本設(shè)計具有電路簡單，調(diào)試方便，報警探測準(zhǔn)確的特點。