红外线报警的工作原理是什么?

红外线报警的工作原理是什么?

红外线警报器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而把光信号遮住，有光电效应则无电流通过，红外线警报器则通过另外的装置联系采取一定的动作，是将光信号转化为电信号的过程。

1 电路设计方案 　　红外线探测报警器电路是由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。下面是该电路的一个总的系统框图，概括了这次设计的主要思路。 　　图1 红外线探测报警器系统框图 　　红外线探测报警器通过探测人体的红外线辐射信号，并经过放大、延时和发射等环节，将人体的移动信号转为电信号，再利用幅度调制将信号发射到红外防盗报警器；当有信号发生时，接收报警部分则是利用短波调幅收音机（扬声器）进行接收，当它接收到有信号的时候即会发出报警声。而遥控部分则是对红外防盗报警器这一报警器进行开与关的选择。 　　红外发射电路（报警器）由单结晶体管，晶体管和红外发射二极管等组成。 　　红外接收电路（扬声器）由红外接收光敏二极管，集成运算放大电路和有关外围元件组成。 　　接通电源开关后，红外发射电路（报警器）按一定频率振荡工作，通过红外发射二极管产生的红外线辐射脉冲。在红外接收光电二极管前方无障碍物时，集成运算放大电路的输出端无信号输出。 　　当晶体管距障碍物5m以内时，红外发射二极管发射的红外线信号经障碍物反射后被红外接收光敏二极管接收，它将该红外线信号转换成电信号后，送入集成运算放大电路进行放大。集成运算放大电路放大后的电信号，再经二极管和电容器等倍压整流后，使音频振荡器工作，驱动扬声器发出警示。 　　2 各单元电路的设计 　　2.1 信号放大电路 　　图2 信号放大电路 　　在此单元电路中，当红外线探测传感器j1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由c1的②脚输出微弱的电信号，经三极管q1等组成第一级放大电路放大，再通过c2输入到运算放大器u1中进行高增益、低噪声放大，此时由u1①脚输出的信号已足够强，能够对信号进行放大。 　　2.2 电压比较电路 　　图3 电压比较电路 　　在本单元电路中，u1b作为电压比较器，它的第⑤脚由r10、vd1提供基准电压，当u1b①脚输出的信号电压到达u1b的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，查看u1b的⑦脚是高电平还是低电平。 　　2.3音响报警电路 　　图4 音响报警电路 　　在此电路中，若在电平比较电路中u1b的⑦脚变为低电平时，c6通过vd2放电，此时u3的②脚变为低电平，它与u3的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，u3的①脚变为高电平，q2导通，讯响器bl通电发出警报声。 　　2.4 延时电路 　　图5 延时电路图 　　在此电路中，u3为报警延时电路，r14和c6组成延时电路，其时间约为1分钟。由q2、r20、c8组成开机延时电路，在u3的控制端连接一个晶体三极管u2，来控制u3的控制端与电路的通断，在u2基极连接一个电阻，u2的发射极连接一个电容c6，电容c6与电阻r14连接，电容通过触发开关接通充电电路。延时的时间，即电容放电的时间，由于三极管基极与发射极放电回路存在，所以集电极与发射极接通，继电器电路接通进入延时工作。 　　3 红外线探测报警器系统的调试 　　3.1红外线探测报警器的总原理图 　　红外线探测报警器总原理图如图6。 　　图6 红外线探测报警器总原理图 　　红外线探测报警器电路由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器j1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由j1的②脚输出微弱的电信号，经三极管q1等组成第一级放大电路放大，再通过c2输入到运算放大器u1中进行高增益、低噪声放大，此时由u1①脚输出的信号已足够强。u1b作电压比较器，它的第⑤脚由r10、vd1提供基准电压，当u1①脚输出的信号电压到达u1b的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时u1b的⑦脚由原来的高电平变为低电平。u3为报警延时电路，r14和c6组成延时电路，其时间约为1分钟。当u1b的⑦脚变为低电平时，c6通过vd2放电，此时u3的②脚变为低电平，它与u3的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，u3的①脚变为高电平，q2导通，讯响器bl通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，u1b的⑦脚又恢复高电平输出，此时vd2截止。由于c6两端的电压不能突变，故通过r14向c6缓慢充电，当c6两端的电压高于其基准电压时，u3的①脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。 　　由q2、r20、c8组成开机延时电路，时间也约为1分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。 　　3.2元器件的清单 　　该红外线探测报警器的元器件的清单，见附件3。 　　3.3元器件功能介绍 　　lm393的作用：lm393,lm393a，lm393d由两个独立的电压比较器构成。它的电源可以由宽范围的单个正电压供电，也可以由正负两个电压供电。由于输出是集电极开路，它可以和另外一个集电极开路的输出构成与(and)逻辑关系。 lm393和lm393a的工作温度范围是0°c到 70°c。工作电压2v ~ 36v 或者±1 v ~ ±18 v 。 　　lm358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 　　3.4调试 　　本次设计中，调试是十分重要的过程，调试的好坏就直接关系了作品的成功与否。本次设计中用到得工具很简单主要应用了数字示波器，数字电压表等工具作为调试工具。在设计整个报警系统的过程中，我们不断的调试，不断的改进，从一个发现问题到解决问题的过程。从调试来看，要做到分模块调试，最后整机调试。 　　把各个电路连接在一起接上电源，观测电源的稳定性，在次重复上述调过程。若没问题就可以测试了。 　　将整个系统通电观察指示灯，当系统刚开运行时只有红色指示灯亮，此时可以在发射管与接收管放个障碍物，这时系统是不会报警的。等绿色指示灯也亮起时，再在发射管与接收管放个障碍物，系统发出响亮的报警声，这时拿走障碍物可以发现系统还在报警，报警声大约持续了一分钟左右，这样这个测试就完成了。 　　3.5 产生误报的原因及解决方法 　　报警器安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如：将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护(有遮阳罩的最好也作防护)，势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。 　　用户使用不当引起的误报警：用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。例如：打开报警器后20秒内没离开探测区等 　　环境噪扰引起的误报警：环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的，从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。例如：热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。随着传感技术、计算机技术的发展，大规模集成电路的推广应用，报警系统智能化程度将不断提高，环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。