周志成

（鹽城技師學院電氣系，江蘇 鹽城 224002）

一種簡單紅外報警器的設計

周志成

（鹽城技師學院電氣系，江蘇 鹽城 224002）

本文介紹了被動式紅外線傳感器的結構、組成以及工作原理，在同類被動傳感器基礎上有限的提高了其抗干擾性以及靈敏度，并將此被動紅外傳感器有效的與報警電路結合起來，在這基礎上實現了紅外報警這個目標。該報警器把紅外線的隱蔽性、抗干擾性和穩(wěn)定性應用于報警器中，從而實現了防盜報警功能，達到了安全防護之目的。

被動紅外線報傳感器；LM324；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

隨著人們對自己所處環(huán)境安全性的提出了更高的要求，尤其是家庭安全方面，不得不留意些不速之客，所以現在很多居民區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，大大提高了整個區(qū)的安全，保證了居民的生命財產安全。被動式紅外報警器價格也比較低廉，所以很適合現代人們的需要。它的特點是不需要用紅外線發(fā)射源、控制范圍大、隱蔽性好，而且具有比較好的抗干擾性。

1 設計任務

本設計總體上所需要解決的主要任務是要把人體的紅外輻射能量能轉化為電信號以供信號處理部分使用，用處理過的電壓信號觸發(fā)報警，轉化為使得人體五官可識別的信號。設計主要任務過程如圖1：

圖1 任務流程圖

由直流穩(wěn)壓電源提供整個設計電路中使用的能源，設計中要實現的主要任務就是紅外信號的接收轉化和處理，以及觸發(fā)信號的輸出并把信號利用在報警電路中，達到自動生成報警這個設計目的。

2 設計實現

2.1 報警信號流程

利用被動紅外傳感器把人體紅外輻射信號轉化為電路可以識別的電壓脈沖信號，并經過過濾以及放大后，從而觸發(fā)電鈴響起，LED燈自動亮起來達到報警目的，實現本設計。

圖2 目標流程

2.2 材料器件

從被動紅外傳感元件轉化所得微弱電信號很微弱的，所以要利用通用四運算放大器（LM324）來實現放大功能。LM324是采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此用于本設計中用到該芯片是非常適宜的。

2.3 被動紅外傳感器結構及工作原理

本設計最根本原理就是利用熱敏元件捕捉人體所發(fā)出紅外輻射能量，進而轉化為電信號，經過過濾、放大、比較，然后輸出電平信號來控制報警電路報警。

當有人體輻射通過透鏡聚焦在探頭上時，將產生微弱的電信號。為了回避噪聲引發(fā)誤動作在這里通過利用R1、R2、C1、C2來構成的帶通濾波器來過濾掉無用的噪聲信息，在設計中該帶通濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0.16Hz。

前面一級是低頻信號放大，放大倍數大約在100倍，放大后的信號通過R5、C5再次選出0.1～10Hz的信號，最后送到下一級運算放大器進行再次放大，運放的5、13腳是1/2VCC電壓腳，在靜態(tài)時，6腳的電壓也是1/2VCC，當有信號后，6腳就會有一個在1/2VCC電壓附近上下擺動的電壓值，這個電壓通過運放進一步放大后，輸入到后面的門限比較電路，該門限電路不管你輸入信號是在1/2VCC電壓上偏還是下偏，都將在超過門限值后在二極管VD1、VD2的負極輸出一個高電平信號。其中R10是可以調節(jié)的，不過在此設計用10千歐的電阻代替。其中C5 的左端是1.5V以下的，右端是1/2VCC，因為一般感應頭的輸出會低于1.5V。這就是電路的中的信號放大過程。

2.4 報警電路設計

報警電路自動控制的實現是以被動紅外傳感器所發(fā)出的電壓脈沖信號為觸發(fā)源來觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使得出發(fā)器從原先穩(wěn)態(tài)跳轉到暫穩(wěn)態(tài)，由Q端發(fā)出一個連續(xù)高平電壓信號（此信號可以通過調整R跟C的值來得到設計所需要的時間），使得報警電路觸發(fā)導通，用三極管（9013NPN低頻放大）再一次對電壓信號進行放大，以便有足夠大的電流來驅動喇叭發(fā)出報警以及LED亮起。

當接通電源開關SA后，交流220V電壓經T1降壓，然后由VD1～VD4橋式整流、C1～ C3濾波后，由7805穩(wěn)壓為5V直流電壓。

2.5 被動紅外報警器主電路

被動紅外報警器由被動紅外傳感器與報警電路共同構成，此電路把被動紅外傳感器的許多特性都包涵其中，為設計的實現提供了可能，通過熱敏元件捕捉人體紅外輻射，并將其轉化為脈沖電壓信號，經過帶通濾波器、放大電路、窗口比較器，把脈沖電壓信號作為觸發(fā)器的觸發(fā)信號，利用觸發(fā)器控制報警電路。

3 結論

本設計中有限的完善了被動紅外報警器的隱蔽性、抗干擾性，展示了設計后的被動紅外報警器的特點、性質，為設計的實現打下基礎。本設計通過被動紅外傳感器、濾波器、運算放大器以及單穩(wěn)態(tài)出發(fā)器解決了這些困難，雖然有很多需要改進和完善的地方，但設計的目標已經基本達到。

[1]黃賢武等 .傳感器原理與應用.第二版[M].成都：電子科技大學出版社，2004.

[2]康華光，鄒壽彬 .數字技術基礎數字部分.第四版[M].北京：高等教育出版社，2003 .

[3]秋關源 .電路 .第四版[M].北京：高等教育出版社，1999.