传感器原理及应用
报告名称：双技术压电式玻璃破碎报警器
院系：机械与电子控制工程学院
专业：测控技术与仪器
班级：测控0801班
姓名：金文涛张树伟李建迎
学号： 08222010 08222028 09222069 教师：邱成
目录
1、基本原理 (3)
2、双技术原理 (3)
3、传感器选型 (3)
4、软件流程图 (4)
5、单片机选型 (5)
6、电磁继电器选型 (5)
7、信号放大滤波电路 (6)
8、报警电路 (7)
9、电源选择 (8)
10、安装方式 (8)
11、材料报价 (8)
双技术压电式玻璃破碎报警器
摘要：我们所设计的是以压电式传感器为基础的双技术压电式玻璃破碎报警器，通过玻璃破碎以及玻璃收到冲击两种信号来判断玻璃是否破碎，从而达到精确报警的目的。
关键字：双技术玻璃破碎报警器、压电式传感器、频率
很多贵重物品柜台如珠宝店、展览橱窗、博物馆等场合为防盗和防抢劫，希望安装一种玻璃破碎能自动报警的装置。
1、基本原理
利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器。
对高频的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（如说话、走路声）有较强的抑制作用。
振动传感器对10-500Hz的频率有较强的选择，可以判断玻璃是否受冲击。
玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。
2、双技术原理
当物体撞击玻璃时，会发生一个由玻璃传出的冲击波，同时在玻璃破碎时有一个声响信号传出。
如果这两种信号达到某一时帧时，便可以发生报警。
这样，可以极大地降低误报警，并能很好的探测玻璃的破碎。
3、传感器选型
因为玻璃破碎所发出的频率处于10-15KHz之间，而LC01系列压电加速度传感器，是内装微型IC-集成电路放大器的压电加速度传感器，它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与记录和显示仪器连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性。
其突出特点如下：低阻抗输出，抗干扰，噪声小性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气体。
而且它的线性度<1%，输出阻抗小，温度适应范围大等特点非常符合设计要求。
LC01系列传感器参数
ZCC-200系列的振动传感器能将振动物体的机械能转化为电量，可以广泛应于于各种行业，它的技术参数也复合系统的设计要求。
ZCC-200系列传感器参数
ZCC-201传感器实物图
4、软件流程图
5、单片机选型
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
6、电磁继电器选型
电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流.较低的电压去控制较大电流.较高的电压的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
在我们所涉及的这个系统中运用的是小型电磁继电器JQC-3F(T73)。
7、小型电磁继电器JQC-3F(T73)参数
8、
小型电磁继电器JQC-3F(T73)实物图
电磁继电器(Electromagnetic relay)的工作原理和特性：
电磁继电器一般由电磁铁,衔铁,弹簧片,触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
7、信号放大滤波电路
系统放大滤波电路
来自传感器的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压）。
一般采用差动输入集成运算放大器来抑制它，但是必须要求外接电阻完全平衡对称，运算放大器具有理想特性，所以本系统采用的是三运放差摸高抑制比放大电路。
将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后，使其输入端的共模电压是1:1的输出，并通过输出端各自电阻加到传感器的两个电缆屏蔽层上，即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动，而不是接地，电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零，这种电路经常使用于差动式传感器，如电容传感器、压阻传感器和电感传感器等组成的高精度测控系统中。
本系统所采用的LC01系列的传感器输出电压为8-12V，而单片机所接受的电压信号为0-5v，所以利用三端集成稳压7805将输出电压降低。
同时ZCC-200系列的传感器输出电压
为0.012-0.036V，所以我们设计的放大增益为95，也能满足系统要求。
8、报警电路
报警电路
正常状态，电磁继电器常闭，只有当单片机接受到分别来自两个传感器的信号都是1时，输出高电平1，此时电磁继电器导通，从而报警器报警。
9、电源选择
该装置的电源是由电源变压器T将220V市电降压为12V，经QD全桥整流、C5滤波后供给整机工作。
为了防备交流电中断，还增加了12V电池组。
这样，当电网停止供电时，G自动续接供电，当电网复电后，G自动停止供电，始终让报警电路处于准备状态，十分实用可靠。
10、安装方式
在具体安装时，为了迷惑外人，可在玻璃橱窗内帖上一些装饰画或字，将B用强力胶粘贴在装饰画或字上，使人从外面看不出里面安有报警装置，然后用两根细导线将B接至主机上去。
调整RP阻值，可以微调信号放大器的增益，使报警器的灵敏度合乎使用环境要求。
玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。
11、材料报价
电磁继电器JQC-3F(T73） 1.2元
压电加速度传感器 500元
ZCC-200振动传感器 15元
AT89C51 8元
LM324 0.6元
变压器 40元
总计：564.8元。