主动式红外防盗警电路的设计.doc

主动式红外防盗报警电路的设计指导师： 作者：郭 摘 要：本文主要介绍了主动式红外防盗报警电路的设计与实现，该电路主要包括报警信号的产生、处理以及输出等三个方面的具体实现电路，通过分析得出这个报警电路具有很好的稳定性。另外，因该电路有较强的实用性，适用于较多的场合，实际运用方便，故设计意义很重要。 ：红外;报警;主动;防盗 当前，防盗，安全等话题已成为我们越来越关注的一个话题。红外光电报警是一种重要的监视系统，可应用于机场、库房、军事重地以及高温、高寒、高危等恶劣环境下，同时也适用于农村场院、畜禽棚舍的警戒，以及其它需要设防的场合。 红外光电报警分为主动式和被动式两种。其中，主动式红外光电报警器采用了红外调制，所以不受白天黑夜及气候的限制，无论何时何地都有其特有的使用价值，并且因具有造价低廉、性能稳定可靠及可携带等特点，颇受人们喜爱。该方式报警器组合了红外发射器、接收器和放大电路三大主要部分。红外发射器和接收器相互对射，即在两者之间，利用光电原理形成一束红外线“路障”，当人体或移动目标通过时，红外线被遮挡，引起光电探测器件信号的突然变化，产生一个不同的电信号，系统将这个电信号经过放大电路部分除去燥声并放大处理后开启报警装置，发出报警信号。该装置通常安装在大门的两侧，或者安装于一座大楼的防盗系统中，其作用距离较大，通用性强。 一、总体介绍 本文设计的红外光电报警器是一种红外直射式主动报警器，它主要由发射、接收和报警等三部分组成，其方框图如图1所示。D1 , D2分别为红外发射和接收二极管。整个的电路由以下图示几个部分构成。其中第一个模块的供电电压为5v，其余各个模块的供电电压均为正负15v，发射部分安装在一块电路板上，后面的接收部分在另一块电路板上，但功放和报警装置为独立一个模块电路板。下面介绍各个模块的工作原理。 发射部分 接收部分及放大部分 图1 报警器总体方框图 二、发射板电路介绍 如图2所示，发射电路由多谐振荡器、射级跟随器、红外发光二极管等三个单元组成，多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳状态，而且无需外来脉冲触发，电路能自动交替翻转，使两个暂稳态轮流出现，输出矩形波或方波。由于输出的矩形脉冲波含有丰富的谐波，故称它为多谐振荡器。在本系统中，多谐振荡器为系统提供一个稳定的方波信号，它由集成电路NE555,R,C等器件构成，。其振荡频率由R,C决定，周期T=0.693(R1+2R2 )×C。用示波器观测a点的波形及电压，应为方波，占空比为50％，其静态电压Vpp10V。频率(1000 ±50 )Hz[1]。 中，R1=27K, R2== 2K, R3=24K, R4=2K, R5=5. 1K, R6=0. 5K, R7＝100Ω, C1=0.022uF, C2 = 0.01uF, C3 = 100uF，三极管3DG130及相关电阻组成射极跟随器，对方波信号进行电流放大，为红外发光二极管提供足够大的辐射能量。其工作电流iD在30 mA-40 mA之间。 图2 多谐振荡器驱动电路 三、接收板电路 主要由一个前置放大器组成，前置放大器由红外接收二极管D2、电阻及741集成电路组成如图3所示，前置放大器是一个反向比例放大电路，红外接收二极管将接收到的光信号转化为电信号，这个微弱的电信号U，经过电阻R1加到集成运放的反向输人端，反馈电阻R3，跨接在输出端与反向输人端之间，使电路处于闭环状态，它是反向输人运算电路的基本形式之一。 由于输人端接收的是微弱的红外光信号，要求前置放大器要有很低的噪声系数，但在实际中，噪声不可避免，而系统中，这一级放大器性能的优劣直接影响到整个系统的品质。所以尽管不同系统对放大器的技术指标的要求会各不相同，但对前置放大器的低噪声设计都必须是优先考虑的，该电路可满足此项要求。当有“光”照射时，红外接收二极管D2内阻减小，前置放大器有信号输入，集成电路741的6端有输出，输出电压Vpp10V[1]。 图3中:R1=15K, R2=100K, R3=1K，R4=4.7K, R5＝1K, R6=1.3K, R7=50K, R8=500Ω,C1＝10uF,C2=0.1uF，C3 = 47uF，三极管3DG130及相关电阻组成射极跟随器，对方波信号进行电流放大，为红外发光二极管提供足够大的辐射能量。其工作电流应在30mA-40mA之间。 图3 前置放大电路 四、功放及报警信号输出电路 功放及报警信号输出电路是一个合成的电路，这是一个利用LM324放大器组成的一个电路，里面集成了差分式放大电路，多级放大和电压比较器。差分式放大电路可以抑制电路中