财务室防盗系统传感器课程设计.

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1、赣南师院物理与电子信息学院传感器课程设计报告书姓名：陈祯祯 赵娟 李宏 沈佳 陈如意 胡兴根 学号：48 71 20 37 03 09班级：电子信息工程09级 时间： 2012年 12月 3 日 财务室防盗系统一、设计任务与要求财务室的门口安装该系统，当有人带入枪支弹药或刀具等危险物品进入财务室时，系统马上发出声光报警。报警声一直持续到警务人员手动关闭。选择的传感器应当是非接触式测量，危险物品的性质及形状信息最好同时获得。修改：不显示危险物品的形状，只判断有没有进行偷盗， 在进行声光报警。二、电路组成及原理1.电路组成：该防盗系统由两部分组成：金属探测器和敲击式防盗报警器:2.电路原理：（1）

2、金属探测器：金属探测器中的主要部分是一个处于临界状态下的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于震荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边的发光二极管的亮灭。 在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成一个电容三点式振荡器。它的交流等效电路（不考虑RP和R2的作用）如图1所示，当图1中的三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用，使它的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性如图1所示，通过电容器的反馈，三

3、极管基极上的信号与原来同向，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡RP和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，是电路处于刚刚起振的状态下。金属探测器的振荡频率约为40KHZ，主要由电感L，电容C1、C2决定。调节电位器RP减小反馈信号，是电路处在刚刚起振状态，电阻器R2是三极管VT1的基极偏置电阻.微弱的振荡信号通过电容器C4，电阻器送到由三极管VT2、电阻器R4、R5及电容器C5组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行整流电容器C6进行滤波。整流滤波后的直流电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮， 在金属探测器的电感探头L接近金属时，振荡电路停振，没有信

4、号通过电容器C4，三极管VT4的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二级管熄火。（2）敲击式防盗报警器:压电传感器-单稳态电路-驱动电路-报警电路当有人敲击保险箱时，传感器将输出一串脉冲信号，该信号送入555集成电路2脚触发其翻转，其3脚输出高电平使继电器KA工作，其动合触发点KA-1吸合，接通报警电路。与此同时，R和C组成延时电路开始工作，延时的长短取决于R和C的数值。电路的灵敏度可通过R1调整，R1的阻值小时灵敏度低，阻值大时灵敏度高。 T=RCln3=1.1RC 报警电路是通过蜂鸣器以及LED进行声光报警3.电路原理图（1）电容三点式振荡器图一图二（2）金属探测器原理图图三3.

5、敲击式防盗报警器原理图图四三、传感器的选择1电感式传感器：电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。财务室防盗第一步是判断有没有携带金属利器。通过电路的频率改变而触发报警电路。电感式传感器具有以下特点： （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.

6、05%0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。 电感线圈：是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。利用电磁感应的原理进行工作的，当有电流流过一根导线时,就会在这根导线的周围产生一定的电磁场,而这个电磁场的导线本身会对处在这个电磁场范围内的导线发生感应作用.对产生电磁场的导线本身发生的作用,叫做“自感”，即导线自己产生的变化电流产生变化磁场，这个磁场又进一

7、步影响了导线中的电流;对处在这个电磁场范围的其他导线产生的作用,叫做“互感”。 金属探测器就是应用电感线圈的调谐与选频的作用，电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向，回路总电流的感抗最小，电流量最大（指 f=f0的交流信号），LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 2.压电式传感器：压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非变量电测的目的。基于压

8、电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等财务室防盗的第二部是判断有没有进行偷盗。通过电路的脉冲输入从而触发报警电路。 压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方 压电式传感器向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电

9、荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型 5种基本形式（见图）。压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这 5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 压电材料它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。