1、分类号编号烟台大学文经学院毕业论文（设计）申请学位工学学士系别电子信息与计算机科学系专业自动化班级文自1022姓名学号201090519202指导老师（实验师）2014年6月1日烟台大学文经学院宠物粪便处理机姓名导师2014年6月1日烟台大学文经学院烟台大学文经学院毕业论文（设计）任务书院（系）电子信息与计算机科学系姓名学号201090519202毕业届别2014专业自动化毕业论文（设计）题目宠物粪便自动处理机指导教师学历职称实验师所学专业具体要求主要内容、基本要求、主要参考资料等1严格按照烟台大学文经学院毕业论文写作规范细则的具体规范要求撰写毕业论文；2认真搜集、整理与论文选题有关的大量文献
2、资料，定期与指导教师交流观点、意见；3在论文写作过程中，能正确、熟练运用所学专业知识，理论联系实际；4文章结构合理，层次清楚、论点明确、论证充分、重点突出；5严禁弄虚作假，杜绝抄袭，文责自负。进度安排第1周召开分组会议，确定论文选题，下达任务书；第3周提交开题报告，确定论文提纲；第47周撰写论文初稿；第8周上交论文初稿，由指导教师审阅指导；第14周论文定稿，交指导教师及评阅人审阅并签署意见；第15周答辩；第16周评定毕业论文综合成绩。指导教师（签字）年月日院（系）意见教学院长（主任）（签字）年月日备注摘要本文研究基于西门子LOGO的宠物粪便自动处理技术。经过红外传感触动,通过电机带动筛选器前后
3、运动,通过位置开关换向运动,将宠物粪便推进到可回收的盒子,方便搜集和清理。整个过程全自动运行，实现了自动清理干净卫生，减少了人为的劳动。本系统使用西门子LOGO控制系统，模型是基于电机带动小车实行运动，借助位置开关，红外传感器控制，实现功能。本设计通过实训进行演示。经过方案论证、模型改进、电子元器件多样化选择、软件编程与调试，最终实现了全自动无人操作运行，使粪便自动处理干净基本的功能。所完成设计的特点是系统简单、操作简单、演示方便、功能完整，满足了设计的要求。关键词西门子LOGO；红外传感器；宠物粪便自动处理；ABSTRACTTHISPASSAGEISSHOWBASEDONTHETECHNOL
4、OGYOFTHEAUTOMATICPROCESSINGSIEMENSLOGOPETFECESTHROUGHTHEINFRAREDSENSINGTOUCH,THEMOTORDRIVESTHEFILTERBEFOREANDAFTEREXERCISE,THEPOSITIONSWITCHREVERSINGMOTION,THEPETEXCREMENTINTORECYCLABLEBOX,CONVENIENTTOCOLLECTANDCLEANUPFULLAUTOMATICOPERATIONOFTHEWHOLEPROCESS,REALIZESAUTOMATICCLEANHEALTH,REDUCETHEHUMA
5、NLABORTHESYSTEMUSESSIEMENSLOGOCONTROLSYSTEM,MODELISDRIVENBYTHEMOTORCAR“BASEDON,WITHTHEPOSITIONSWITCH,INFRAREDSENSORCONTROL,REALIZETHEFUNCTIONTHEDESIGNISDEMONSTRATEDTHROUGHTHETRAININGAFTERDISCUSSION,MODELIMPROVEMENT,ELECTRONICCOMPONENTSCHOICE,SOFTWAREPROGRAMMINGANDDEBUGGING,FINALLYREALIZESTHEFULLAUTO
6、MATICUNMANNEDOPERATION,SOTHATSTOOLAUTOMATICALLYCLEANTHEBASICFUNCTIONSTHEDESIGNFEATURESOFTHESYSTEMARESIMPLE,SIMPLEOPERATION,CONVENIENTDEMONSTRATION,COMPLETEFUNCTION,MEETTHEDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSIEMENSLOGOPETEXCREMENTINFRAREDSENSORAUTOMATICPROCESSING目录1绪论111课题研究的意义1111为什么要对宠物粪便进行处理1112什么是宠物粪便自动处理技
7、术1113自动智能处理和手工处理的比较1114宠物粪便自动处理机的发展趋势212本章小结22方案设计321方案设计思路322方案设计原则3221首要原则3222创新方法3223当前宠物粪便自动处理的技术和本设计的不同323方案设计的原理4231控制系统稳定性原理4232小车的直线运行控制原理4233电机的正反转原理4234导轨设计传动424方案设计的困难及解决方案4241模型的设计4242控制系统的连接及解决办法4243电机的转动角度难点及解决办法425本章小结53模型设计631模型的选择6311小车带动筛选器6312传送带带动模型6313机械臂带动模型7314导轨传动设计模型732模型的定型
8、733工艺流程分析834本章小结104本设计控制系统的分析1041控制硬件部分系统的控制器的选择10411LOGO的硬件10412LOGO系统配置11413人体红外感应模块1142本章小结135实施效果1451室内环境下实施效果14511导轨模型15512小车模型1552室外环境下实施效果1553本章小结156设计价值和意义1661设计的作品面对的人群客户以及如何使用1662经济效益和产品缺点1763本章小结17总结17致谢18参考文献19烟台大学文经学院毕业论文11绪论11课题研究的意义几年来，大家所养得宠物成了许多市民生活的一个内容，大家养宠物是为了乐趣和喜爱，但是在城市在随着宠物数量的不
9、断增加的情况中，宠物所排的粪成了一件令人头痛的事情，大量的宠物粪便出现在街头巷尾，严重影响了城市环境。反而给大家带来了麻烦。111为什么要对宠物粪便进行处理在宠物的粪便里含有大量的细菌，寄生虫并且同时还有异味，容易传播疾病，随着宠物饲养数量的激增，由宠物带来的环境污染日见严重，现在早已成为一个新的社会问题。宠物数量基数变大，无论就是在市区街头巷尾、公园草坪还是社区花园等场所多处可见宠物粪便，显得十分的肮脏和凌乱。这不仅极易导致了细菌和寄生虫的生长和传播，尿液还会加速草坪绿草的死亡，严重威胁社区和城市的环境卫生，同时干扰绝大数市民的出行和正常生活，更加使没有养宠物的市民感到反感。降低了市民生活的
10、舒适度和满意度。112什么是宠物粪便自动处理技术宠物粪便自动处理技术顾名思义就是能在宠物在排便以后机器可以实现自动处理的技术，不需要人为的看护和操作，实现方便、快捷、卫生的无污染的快速处理。113自动智能处理和手工处理的比较目前我们社会中对于宠物粪便的处理几乎是没有自觉性的，在户外粪便到处都有影响大家的日常，并且人工处理也有不干净传播细菌的危险。所以人为对粪便的处理不是所提倡的。同时人工清理的器具也是有很高的成本和价格，所以更加使人工清理和干净的清理氛围变得不可能。因此设计无需人工的宠物粪便处理机是十分重要的。自动处理粪便可以在宠物方便后第一时间处理完成不需要人工看护，消除粪便处理不及时带来的
11、异味和细菌的传播，而手工的要求人为处理，时间上不及时而且消耗人力，浪费时间。而且人工处理应用在室外并不能有效的清理还是造成宠物粪便到处都有，影响社区生活。烟台大学文经学院毕业论文2114宠物粪便自动处理机的发展趋势本设计在国内外的研究鲜有研究，目前所得设计大部分为手动处理适用仅仅限于室内，成本高，消耗的劳动量大，还会出现处理不及时，清理过程不卫生的情况。少部分的自动处理设计运行过程中噪声大，仍然需要人为操作和看护。适用的宠物单一仅限于宠物猫，价格成本高，不适合全方位推广。12本章小结本章主要将了为何选择本设计和设计新方案的原因，同时也说明了设计方案的新特烟台大学文经学院毕业论文3点。宠物粪便自
12、动处理技术定义，对宠物粪便进行处理原因，自动智能处理和手工处理的比较，宠物粪便自动处理机的发展趋势，选择自动智能处理的原因，设计的作品面对的人群客户等多方位进行了介绍和总结。总体来说我对本设计的前景是十分看好，因为本着创新的原则和对自己挑战的心理，相信我在以后的设计里有很大的成就2方案设计21方案设计思路基于国内情况，宠物粪便自动处理技术应该适用于广大客户，应该应用于每家每户适用于猫狗设计。应该成本低，模型占地大小可调，无需人为长期看护，工作效率高，性能稳定。在长时间工作后不需要人为高频率修理，安装操作简单。适用于各类人群老年人儿童都可独立操作，甚至不需要操作。实行处理完全自动化。22方案设计
13、原则221首要原则可以实现现在市场上广泛流行宠物粪便的处理机的功能，并且在此基础上使机器的器材消耗降低。消耗的降低就是对成本的降低，并且符合节约型低碳的倡导。同时就是操作系统应该简单，可以做到常年无需修理的效果。最重要的一点是要尽可能的降低人为的操作，实现真正的自动化处理效果。这就是首要原则。其它项目比如自动除臭，自动装沙的放置不应该违背首要设计的原则。222创新方法目前的自动处理机是人为操控的，为了降低劳动量，应该对此加以改进。使人为操作降为最低。同时应该对运行原理进行优化，使本设计占地面积小，产生的不良效果缩减，比如运行的噪声。所以基于以上两点，本设计加入了人体红外控制模块，使宠物方便后自
14、动进行处理，人为的操作改为机器操作，可以避免人为操作失误和人为的看护。对于运行过程中，传送带处理筛选器改为电机的运行，可以加大运行力度，是清理更加干净。同时密闭性增加降低运行噪声，是用户的生活环境更加舒适。223当前宠物粪便自动处理的技术和本设计的不同最大不同就是人为的干预降到最低，几乎无需人为的看护和清理。同时对于各种情况增加许多全新的功能，比如自动除臭和自动装沙。在不违背首要原则的情况下要做到器件维护简单，操作系统简单，耗电量低。整体上讲本设计各方面实施都比目前市面上的设计更优秀，更加适合于市场。烟台大学文经学院毕业论文423方案设计的原理231控制系统稳定性原理本设计系统采用LOGO控制
15、，传统的继电器采用了大量的中间继电器和时间继电器。在设计和安装过程中增加了大量的触点和导线。应用LOGO可以让软件代替时间继电器和中间继电器，留下了少量的器件，使器件少，导线少。有效的降低维护和干扰的影响。232小车的直线运行控制原理本设计中动力部分的选择采用了直流电机供能的模式，选择直流电机的原因有2点1在本模型中直流电机造价便宜，相对交流更加的可控。2直流电机调速性能优越，易平滑调速，这个是交流电机无法取代的直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。用电机控制小车，在导轨上进行直线运动，在小车底座上加载筛选器放进猫砂中对粪便进行清理。当小车到达合适地点后位置开关给系统信号，小车返回。23
16、3电机的正反转原理小车返回时需要电机反转，但是本设计为了降低成本使用了单电机运行，所以将电机两个导线每个再分成两个导线。分别供电实现电机反转。在设计中自动开关装置也是本原理实现的。234导轨设计传动在有限的材料中选择多种可做导轨的方案中选择最优的导轨，应该具备稳定，可靠地优点。本着降低不稳定的因素，应该使导轨变得结实和耐用。对安装工艺要求高。24方案设计的困难及解决方案241模型的设计设计过程中为了实现适合多种情况的运行分别按不同的操作模式进行了4种选择，分别为传送带性模型，4轮小车模型，机械臂模型和同轴两轮小车模型。不同的模型有不同的优点，但是缺点也非常的多。所以设计模型是本设计最大的难点。
17、242控制系统的连接及解决办法由于小车电机需要4个端口，在安装过程中安装端口和系统程序不太一致。同时在本设计模型在运行时导线的运动有时会使小车的运动进行干扰。甚至会出现导线限制了小车直线运动。所以合理安排小车工作方式和导线的设置是对本设计最大帮助。243电机的转动角度难点及解决办法直流电机相关说明直流电机是指能将直流的电能转换成机械能同理还有将机械能转换成直流电能耗电或供电的电机。直流电机能实现直流和转子的运动的器械装置。直流电烟台大学文经学院毕业论文5动机当它作电动机运行时是，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，反而就是将将机械能转换为电能的机械。基本结构由直流电动机和发电机工作
18、原理示意图可以看到，直流电机由定子和转子两个部分组合而成。当直流电机在运行时依然保持静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，主要的结构就是机座、换向极、轴承和电刷装置等等来组成的。它在运行时转动的部分称为转子，转子的作用是产生电磁转矩和感应电动势，它是电机运行的来改变能量转换的核心部分，所以通常又称为电枢，由转轴、铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。工作原理在直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈通过运行来产生安培力，当转子上的线圈与磁场一致时，同时继续受到其中的磁场方向的改变，因此此时转子后端的电刷跟转换片进行一定的交替接触，使它本身的线圈上的电流方向也作了改变，产生的
19、洛伦兹力但是方向不变，因此这就是电机能保持一个方向转动原因。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势。靠换向器配合电刷的换向作用，可以让电刷端输出电流变为直流电动势的原理。感应电动势的方向靠本身就可知道，右手定则。导体受力的方向可以应用用左手定则来得到确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩存在在旋转电机里被称作为电磁转矩，转矩转动的方向逆时针的，同时产生力使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩产生的力能够克服电枢上的阻转矩。同时就是克服由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转，电枢就可以按逆时针的方向转动。设计在对粪便进行处理时，是筛选器对粪便进行推卸到可清理的小盒中，但是由于
20、粪便有异味，所以小盒要时常关闭，只有在清理时才开启。本模型只用了直流电机，所以由于电机本身的局限性使电机转动的角度是很大的问题。为了解决此问题，在调试过程中对电机进行同电压下的转速测量，在系统中加入了时间计时器进行关断延时。考虑到电机在电压不稳情况下转速不一定的问题，对电机的结构进行调试，使最大最小的转动角度进行限制，使在其可控范围内。25本章小结主要说明了方案设计的原则，同时为了创新不是一味的模仿，首先就应该实现主流设计的功能。同时对首要原则进行实现，顾模型的设计和运行要按照一定的范围和计划进行实施。对于以后遇到的问题要在工艺要求中，不要出现了不合理的现象。通过计划和预算来使本设计更加的有意
21、义。烟台大学文经学院毕业论文63模型设计31模型的选择当前已有的设计模型功能单一，运行方式噪声大，不适合设计要求。所以经过和老师的探讨决定重新设计新模型来适用于新功能。为此我前后共设计了4种模型。311小车带动筛选器这是最开始的设计，用小车下面焊上筛选器使小车前进和后退，通过小车在宠物处理模型上面前后运行达到清理分辨的效果。刚开始本模型运行良好，通过控制系统是小车直线运动，并且在控制开关的作用下达到小车前后运行。但是本模型开发有很多弊端1小车下面的筛选器放置由于小车前后过长导致清理无法接触粪便，导致无法推进粪便到预定的位置。2由于小车的体积大，只能使筛选器的与下车的连杆距离增大，导致小车前后推
22、进力量小无法使粪便得到干净的处理。3小车的直线运动不如直接设计导轨来控制运动，因为在实际生产和运行中控制系统过多容易损坏，结构复杂不利于长期运行和维护。所以本模型的设计在尝试几次后淘汰。312传送带带动模型根据小车模型的缺点我进行了改进，为了使筛选器运行的力量的增加将连接杆的位置降低。然互为了满足筛选器的前后运动避免运行距离过短所以采取了传送带的方式进行运行。通过运行发现了在前后距离控制上与小车运行的对比可以良好的控制前后距离的控制，可以使筛选器达到预定的地点。对于运行距离的控制无法使用位置开关所以采用了时间计时器。解决了上述的办法后发现了本设计的优秀之处，占地小，几乎没有噪声。但是正准备在后
23、续的试验中打定此设计是却发现了重大的缺陷。首先无法解决的是力量依然过小，虽然在传送时运行顺畅但是在有物体需要推进时传送带过软导致运行无法清理，甚至出现了卡带的现象。后来也通过传送带改进，比如将齿轮换为有卡槽的，将传送带换为同步传送带和硬塑料的工艺都无法有效的解决此问题。其次，同时由于单一的传送带会导致筛选器受力的不均匀，无法使筛选器直线运动。如果再加上一个传送带来两边带动同步问题也无法得到解决，所以本设计运行方式也被否决了。所以设计出运行稳定，方便，同步问题是一个重大的问题。因此我想到了单一机械臂带动筛选器来解决。烟台大学文经学院毕业论文7313机械臂带动模型通过对模型的调试和积累的经验，决定
24、在模型上方的空隙中加机械臂来带动筛选器。考虑到机械臂的工作模式和运行原理，无法将机械臂运行装置放置在过低的地方，不然就造成了宠物没有足够的空间来进行方便，然后由于机械臂有力量大，占地小的特点，将筛选器的连接杆加长，得到了代替小车模型的新方式。它解决了小车的前后距离长，带动位置短，运行复杂占地大的缺点。同时机械臂本身控制简单所以模型的设计要求达到了稳定和维护简单的优点。不过在后续的设计和安装过程中出现了重大的缺陷第一，机械臂的运行模式为弧形，无法清除所有位置的粪便。第二，机械臂与连接杆的安放也使模型内部空间的变小。无法使宠物利用的空间变大，导致宠物不会来本设计中使用。所以本次模型机构的设计无法实
25、施。314导轨传动设计模型在老师的帮助和鼓励下，后来添加了减速电机带动模块，应用于导轨传动。导轨传动的好处是使与运行稳定。加上同步传送带的改进，使机器具有了传送带模型应该的优点，同时可以去除了大部分的缺点。在设计安装中，本模型还是处于理论状态。不过在后续有限度的时间里进行了全方位的实验，是目前模型中，发现的问题最少，工作更安全的模型。控制系统在这里也是最简单的模型。32模型的定型所以找到一个运行稳定，可以实现全部功能的设计要实现处理干净，运行力量大，占烟台大学文经学院毕业论文8地小是十分困难的。不过在查阅各种资料后，我决定对当前的模型进行改进。汲取了小车模型和传送带模型的原理，将同轴双轮小车代
26、替4轮小车。原因是双轮小车占地小，筛选器放置的位置好控制。采用传送带位置原理低放置小车的位置的方法是运行时的力量增加。为了使小车的控制得到良好的提升，应用导轨的方式是最好的办法。为了可以实现2轮小车的前后运行加上了位置开关来控制限位。本模型为最终敲定的模型。改进所具有优点使控制系统简化，机械效果控制代替了电子控制效果，使内部简化。方便运行和维护。33工艺流程分析本设计模型选择同时还要符合工艺要求，工艺流程是指工业品生产中，从原料到制成各项工序安排的程序。在设计之初所设想的模型都是按照可以有简单结构的框架，方便后续系统安装的结构。原料为了方便寻找和更加符合本设计，后来都采用了自己动手的方式进行安
27、装，所以实现了模型本身简单，明了方便演示。烟台大学文经学院毕业论文9首先是根据宠物的习性和降低工业材料对人体和宠物的危害，因此在材料的选择上要选择密闭的材料和结实的无化学污染的木材。在导轨的选择上，我选择了铝合金的材料，为了方便材料大小和轨道的长短后来经过前期的测量和计算使模型后期的改进十分少。由此可以总结出提前的预算和图纸测量是十分重要的，对于后来的工作也有很大的意义。在安装的过程中，老师提供我许多的工具，在固定材料的选择上本次设计出的模型我大部分用胶带固定，在受力大的部分用钉子进行固定。保证电机带动筛选器时的力量足够支持。在后期的调试中为了设计出可以自动开启和自动关闭的小盒，达到小盒可以自
28、动存放粪便目的采用了盒子和盒盖分离的结构，用电机拉动盒盖的运行。同时使盒盖部分与整体相连，在安装过程中采用了铁管搭出框架。实现了小盒可以单独的回收和利用,同时实现了。便利的开盒方式在动力系统的选择上，启用了两个电机进行动力的提供动力，采用了直流电机方式，为了使电机的转动角度得到很好的控制，在模型的设计上也采取了物理方式限制，同时为了延长电机使用时间和寿命，在软件系统采取了时间计算，在合理的时间内达到预计运行。在自动盒盖设计时，操作中发现由于直流电机运行过快力量过大导致控制范围不稳定，在经过筛选后将直流电机换为直流减速电机。直流减速电机，也就是齿轮减速电机，其原理本身就是是在普通直流电机的基础上
29、，再加上配套齿轮减速箱。其中齿轮减速箱的作用是，应用齿轮来控制力的改变，为了给外界提供较低的转速，应有较大的力矩。同时，在调节不同的齿轮在齿轮箱中可以获得不同烟台大学文经学院毕业论文10的减速比。因此，可以提供不同的转速和力矩。这个方法提高了，直流电机在自动化行业中的使用率。减速电机是指减速机和电机的组合装置。这种机器通常也可称为齿轮电机。一般由专业的减速机生产厂进行集成组装好后，再一一进行供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业和设计方案。使用减速电机的优点是简单方便、节省空间。34本章小结本章对机器模型进行了筛选，通过各种的测试和制作。过程进行时间也是最长的，通过对多种的模型进行筛选，最
30、终确定了双模型但系统演示。作为本实验时间最长的制作过程，费力最多。不过收获很多，器件考虑了多种因数的，考虑了外因和内因。在制作，拆卸到重做周而复始。在最后确定模型进行设计时很有成就感。同时对于电子器件的学习，在这过程中对于直流减速电机，位置开关，接近开关都有了详细的了解。相信在过后的实践中有很大帮助。4本设计控制系统的分析41控制硬件部分系统的控制器的选择411LOGO的硬件西门子LOGO是当初的设计就是继电器的代替方案，本质上和PLC控制原理相同，不过还是属于PLC的一种。但是本身有更加优越的优点。因为本身的LOGO内部有丰富大量的的烟台大学文经学院毕业论文11可替换的的定时器装置，继电器，
31、时钟和接触器。LOGO的本身不需要太多的附件，所以本身也不需要大量的空间，因此也使本设计放置的空间减少，更加的适合家居工业的使用。产品优势和成本优势西门子LOGO的使用可以使制作的成本减少一半。LOGO的使用替代许多传统开关设备，缩小了控制柜的占地的空间，也使使用应用了更少的附件。当使用更少的放置空间也获得了不易于磨损的优点，甚至可以减少成本，节省了大量的维护费用。更加的适合小型化，模块化，自动化的普及。LOGO本身的模块化分为本机模块，数字量模块，模拟量模块和通信模块。本身的性价比高，LOGO的内部集成了大量的继电器使用的功能。同时在工业上很多的特殊功能在操作要求达到时都可以进行控制，如模拟
32、量的计算，PWM输出以及PID功能等都可以得到实现。LOGO也作为一种卫星的控制器开关深入到了家庭，商业和工业的各个领域。比如家庭领域LOGO所控制的橱窗控制系统，闪烁照明的控制，室外灯光控制比如说楼梯之间的照明、室外户外的照明控制明暗、遮阳蓬的开启和关闭、百叶窗的伸展和闭合、商店橱窗自动照明等技术，自动门的控制定时等等。商业的部分控制建筑的水泵的控制，压力调节控制大小等。比如门控制系统自动门禁系统、中央空调调节系统、雨水泵。工业用处有电机控制，叉车的控制，搬运系统，变数调节，计数控制时间控制等等。LOGO本身与西门子PLC在控制方式上相似,但是实际上为开关系统,本身不会对外提供电源,它只是相
33、当于一个开关。所以本设计控制硬件选择了西门子LOGO。总体来说LOGO都可在家庭,商业和工业安装工程中使用，同时也可在开关柜和机电设备中使用LOGO还能用于暖房温室专用控制的系统，用于控制操作信号，以及通过连接一个通讯模块用于机器或过程的分布式的就地控制，实现快速控制。基本型的LOGO还提供有操作面板和显示单元的特殊型号，可用于小型机械设备、电气装置、控制柜以及安装工程等一系列应用和推广。412LOGO系统配置每个LOGO基本型提供用于建立线路程序的以下连接，这与被连接模块的数量无关数字量输入I1到I24模拟量输入AI1到AI8数字量输出Q1到Q16模拟量输出AQ1和AQ2数字量标志块M1到M
34、24，M8启动标志4个光标键413人体红外感应模块热释电传感器又称人体红外传感器，被广泛应用于报警，信息告知及非接触开关等红外传感的领域。释电红外传感器是基于热电效应原理而设计出的热电型红外传感器，顾名思义是可以检测人体发射的红外线的高灵敏度红外探测的电子元器件，同时也可以应用在动物身上的烟台大学文经学院毕业论文12检测。能以非接触形式检测出人或动物辐射出来的红外线频谱的的变化，同时通过电路将其转换成电压信号输出。再将输出的电压信号放大再输出后，便可以实现驱动各种的控制电路的工作。基于本原理，因此可以用热释电红外传感器用于做电源开关控制器或者防盗防火报警器等。作为报警器时其主要采用被动红外报警
35、的结构原理，不需要发出任何形式外供能量电源，只需要接收自然的能量来达到探测的目的的工作方式。红外传感器工作原理是所采用的压电陶瓷类电介质，当放在位置电极化后能保持极化的状态从而达到自发极化。如果当红外传感器自发极化随温度升高而减小，导致同时在居里点温度降为零。因此，当这种材料受到红外辐射而温度升高时，其表面的电荷将减少，等同于释放了一大部分的电荷，所以称为热释电。将释放的电荷经放大器可转换为电压的输出，这就是热释电传感器的工作原理。在过后的工作中当辐射继续作用于热释电元件时，使其表面电荷可以达到平衡，便不再释放电荷。因此，热释电传感器就不能探测外界存在的红外辐射。在1938年的时候就有人提出过
36、利用热释电效应探测红外辐射的原理，但当时并未受到足够的重视。直到六十年代，社会随着激光、红外的技术的快速的发展又推动了人们对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体装置已广泛用于红外的光谱仪、遥感以及热辐射的探测，同时它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目前正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。比如除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，还有在更多的领域应用。比如在房间无人时会自动停机的空调机，除湿机，自动饮水机。红外的使用能判断无人观看或观已经睡觉后电视机将实现自动关机的系统。改进后也可以开启监视器或自动门铃上的应用，结合了摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动
37、等等，应用广泛前景开阔。热释电效应同压电效应类似，本身由于温度的变化从而引起的晶体表面荷电改变的现象。同理热释电传感器也是对温度改变而敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面都做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于自身的输出阻抗极高，期间在传感器中有一个场效应管进行阻抗的变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，所以当环境温度稳定不变时，T0，则传感器无输出。当人体或动物进入检测区，人体温度与环境温度有差别红外探测收集信息后，产生T，则产生了T的输出；如果人体或动物进入检
38、测区后不动，温度没有变化，传感器也没有输出了，没有输出就没有反应。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。通过其它的实验证明，传感器在不加光学透镜的情况下，检测距离小于2M。加上光学透镜后，红外检测装置检测距离大于7M。应用的热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单，成本低，占地小的优点，而且该系统工作情况很稳定。热释电人体红外传感器比较灵敏，需要注意到一些问题，就是过于灵敏反而不合适控制，所以它比较适用于室内温度变化较小的地方。由于很多的装置其灵敏度较高，适用于电源开关控制和防盗防火控制等方面。现在要求条件虽然很多但其较高的灵敏度和使用的方便也使其具有较高的应用前景。烟台大学文经学院
39、毕业论文1342控制软件的编写开盒系统关盒系统小车前进小车后退烟台大学文经学院毕业论文1443本章小结对于系统控制的了解和调整，在这过程里我发现了LOGO的优点，简单稳定。不过对于控制系统LOGO的编程开始有很大的阻力。无法好好调整状态。不过在老师和同学的帮助下实现了程序的编写和控制。同时在对我、红外模块的调整中我发现了红外模块的灵敏度高，要针对进行处理，当人为的接近中有时也会出现触动。后来经过位置的调整解决了这个问题。整体实验结束后对整体也进行了测试，后续也对效果进行了一一记录。5实施效果51室内环境下实施效果本设计现在实现的是双控制模型，分别在长时间运行和不同环境下的运行都是不同的。为了体
40、现设计应用的各种性能，因此运用了以下几种方式进行测试。首先进行高频率的工作，测试来回运行的效果，对工作机器的可靠性进行测试。然后对机器进行工作时长烟台大学文经学院毕业论文15测试，由于考虑要缩短测试时间和本作品的工艺性不高，因此仅仅实施灰尘实验和振动实验，主要目的是为了系统精密性和稳定性。最后应该进行的是用物体堵塞筛选器，看看对机器的影响，因为在日常生活中，可能出现儿童接触或宠物接触时红外失灵的可能。所以从安全考虑上讲都是应该进行的。这就是安全性考虑，511导轨模型本设计在长时间运行后，无不良情况的出现，运行效果良好，反应时间和运行都没有明显的问题。可靠性总体来讲是十分优秀的，同时表明了此模型
41、的设计同工艺要求紧密相连。导轨本身的运行畅通，并且对于LOGO本身进行了考验，控制稳定。在进行在导轨上防沙是要中出现了堵塞的情况，导致机器运行不稳。所以在以后的设计中应该保证机器的密闭性好。在撞击时同步传送带不稳，导致无法工作。在关闭红外模块时进行运行，当有异物堵塞时电机堵转，不会出现火花或力量过大的现象发生。512小车模型通过高频率的运行后，小车出现了跑偏的现象。造成的原因是由于小车的车轮两边不是同轴的，因此小车在颠簸中运行导致运行不稳，而且在改进后也发现了小车双轮的稳定性不如4轮，但是处于只是设计模型的本身，所以可以在以后的改进下有大的突破。在长时间的运行后，小车除了运行卡住的情况，下车本
42、身正常工作。处于当时的设计原理，本模型设计无复杂的结构。在堵塞异物的是要中，小车跑偏的现象更为严重，并且猫砂容易出现在导轨上。是系统不稳，不过维护方便简单，所以也是不错的模型。就安全性是最安全的，由于电机下车运行全过程自动处理，所以小车在大异物阻挡时停下运动。在过长时间后，小车的电机堵转，不过电压只有5V所以不会出现危险。52室外环境下实施效果在多重考虑下对室外实施进行理论的分析本设计主要针对的是内设计，不过在室外可以做成大型的宠物厕所。需要对系统的模型的加大来适合不同宠物，大型小型的宠物，习性都需要各种的考虑。如果在室外进行测试，应该在寒冷的情况下测试和高温情况下测试，根据地理位置的不同，考
43、虑温度，湿度，人口密集度对机器的影响。因此一旦应用在室外，模型考虑将会变得更复杂和更多的实验和测试。53本章小结测试作品的结果在多种的测试环境下进行了记录，同时对于不足的地方进行了改进。对于细节的处理也进行了处理。在实验中对电机产生了一定的损伤。不过没有对运行有很大的影响。对于模型的改进和其他的测试也可以发现很多的优缺点。每个模型都有不同的适应环境，所以对于工艺要求高，制作好的情况下，工艺是可以改进模型种类的。总体来说，测试的效果还是不错的，基本符合设计要求。烟台大学文经学院毕业论文166设计价值和意义61设计的作品面对的人群客户以及如何使用本作品的设计最初就是为了简化人为的劳动力,实现无人看
44、护的功能所以在设计和适用的过程中都是为了简化操作,不过为了在不同情况下的效果也安装了手动操作的,不光是操作更好的控制,也是机器本身很安全。使用的说明根据不同环境要有不同的工艺，如果在全自动的情况下，理论上来讲是无烟台大学文经学院毕业论文17需看护，只需持续供电即可。本作品维护也很简单，所以适用人群也很广泛。62经济效益和产品缺点宠物粪便处理机器的结构简单合理，使用的材料也是价格低廉的。不过控制系统LOGO的价格很高，因此在后续的研发中应该使用单片机或则其它的控制器。这样可以降低价格。本设计也有缺点，由于时间紧，因此没有实现单片机的控制。同时在设计上也有缺陷，结构焊接不合理，电压供电需要直流。不
45、过工艺上来讲应该可以弥补。63本章小结我通过实验对于以后作品改进的方向有了详细的记录和认识，也对本设计有了很好的认识，有了很深的理解。通过理论应该适用于目前的市场，同时作品的应用也有很大改进和进步空间。总结通过整个2个月的毕业设计，从开始茫然不知到计划方案，再到模型改进，虽然没有历经千辛万苦，但是也是破费财力和精力。通过了期间的学习获得了许多的新的知识和认识。感受颇多，感谢更多。真的是在大学生活中印象深刻的部分了。烟台大学文经学院毕业论文18致谢感谢孟老师张老师由老师和小组同学们的帮助，从工具的提供和模型设计的参考每个人都给了我很多的建议和意见。谢谢大家的帮助。其中最最感谢的就是老师对于我的耐
46、心教导，本来我成绩并不是很好，在开始还没有很大的信心。后来经过孟老师的谆谆教导，我对于本设计的理解也有了很深的理解。慢慢的也对设计有了信心对自己的实力也有了很深很实际的认识。明白了“世上无难事只怕有心人”。没有老师的鼓气和帮助就没有毕业设计完成。所以再次谢谢孟老师，祝老师越来越年轻。烟台大学文经学院毕业论文19参考文献1案例解说西门子LOGO与变频器综合应用2西门子（中国）有限公司深入浅出西门子S7200PLC（第三版）M北京北京航空航天大学出版社,20073陈建明电气控制与PLC应用M北京电子工业出版社,20094郑凤翼,金沙图解西门子S7200系列PLC应用88例J北京电子工业出版社,20095袁任光可编程序控制器选用手册M北京机械工业出版社,20026戴仙金西门子S7200系列PLC应用与开发M中国水利水电出版社,20077柳梁编程控制器（PLC）入门PLC及其硬件组成J8深入浅出西门子LOGO第二版北京航空大学出版社工业自动化与驱动技术集烟台大学文经学院毕业论文20团9LOGO手册2003年6月版本西门子
