工程師電子制作:對射式紅外線電子柵欄報警器 - 全文

紅外線電子柵欄報警器已經(jīng)被廣泛應用于各類安保場合，它具備結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性好等優(yōu)點。根據(jù)家庭需要，特設計制作成功了一款簡單、實用的對射式紅外線電子柵欄報警器，現(xiàn)介紹如下。

一、基本原理?
該電子柵欄報警器主要分發(fā)射機和接收機兩部分。發(fā)射機主要負責紅外線的發(fā)射，接收機主要負責紅外線的接收、判斷、警報觸發(fā)。在使用中，發(fā)射機和接收機拉開一定距離安裝，且發(fā)射管與接收頭垂直對正，當發(fā)射機開機后，即形成一束紅外線柵欄。當有人穿越柵欄時，會瞬間阻斷紅外線，警報裝置立即啟動報警，達到防盜竊、防入侵等目的。

原理圖如下：

發(fā)射機部分主要是NE555與外圍元件構(gòu)成頻率為38K，占空比約為30%的振蕩器，振蕩信號經(jīng)3腳輸出加載至VT1基極，由VT1驅(qū)動紅外線發(fā)光二極管LED1。接收部分主要由一體化紅外線接收頭和一枚單運放組成，運放結(jié)成比較器的形式。紅外接收頭IC3接收到正確信號時，輸出腳為低電平，IC4正向輸入端（3腳）電位低于反向輸出端（2腳），比較器輸出端（6腳）輸出低電平。一旦有人阻斷紅外線，則接收頭IC3無信號輸入，輸出端立即變?yōu)楦唠娖剑s4.91V），比較器翻轉(zhuǎn)，IC4輸出高電平，通過LED2觸發(fā)BCR，給外接高響度報警喇叭提供電源，達到報警的目的。LED2在此充當觸發(fā)管和觸發(fā)指示的雙重作用。只要切斷并復位報警喇叭的電源后，紅外線電子柵欄就能報警器進入新一輪的警戒狀態(tài)。

二、元件的選擇與制作?
該電子柵欄報警器均由易購元件組成。IC1選用NE555、HA17555等通用555型號均可。LED1選用φ5mm的紅外線發(fā)射管。C2建議選擇穩(wěn)定性相對較好的電容，如高頻瓷介電容（CC），CBB等。RP1建議選用精密微調(diào)電阻。IC3選用一體化紅外線接收頭，型號為HRM380017，其余通用代用型號也同樣適合，管腳排列見下圖：

IC4選用LM741等型號單運放，LED2選用高亮度的紅色發(fā)光二極管。BCR選用2A左右的可控硅。其余元件沒有特殊要求，按圖示標注選取即可。CZ3為外接報警器預留插孔，外接報警器可以另購高響度的報警喇叭，也可以接一盞燈，作為警示。

電路的PCB布線如下：

元件布局如下：

為方便業(yè)余條件下熱轉(zhuǎn)印制作，布線全部采用0.5mm寬度，發(fā)射與接收部分可等PCB腐蝕完畢后再裁剪開。

三、調(diào)試與注意事項?
該電子柵欄報警器元件裝好無誤后，需要作基本調(diào)整。首先要調(diào)整的是發(fā)射機頻率。紅外線接收頭對38K左右的紅外線敏感，發(fā)射機發(fā)射頻率必須為38K。由于元件的誤差，導致555的定時電阻和電容實際數(shù)值與計算數(shù)據(jù)會有稍許差異，最好是借助頻率計（數(shù)字表的頻率檔就夠用）或者示波器來調(diào)試，將發(fā)射機發(fā)射頻率調(diào)整到38K（根據(jù)筆者提供原理圖的標注數(shù)據(jù)取值，當RP1調(diào)整到20.5K的時候，輸出頻率恰好符合要求，經(jīng)驗數(shù)據(jù)僅供參考）。其次要調(diào)整的是IC4的零漂移電壓。在電路設計合理，且沒有外部調(diào)整電壓的情況下，IC4輸出有零點幾至近兩伏的零漂電壓，只要零漂電壓不超過發(fā)光二極管的發(fā)光門限電壓，就無需調(diào)整。具體調(diào)整方法是：接通發(fā)射和接收機電源，將發(fā)射管近距離正對接收頭，此時LED2應該為熄滅狀態(tài)。如果有微亮，說明IC4零漂移電壓過大，可以通過調(diào)換壓降更大的發(fā)光二極管，比如白色、藍色的來解決問題，如若問題依舊，多半是IC4性能太差，需要換芯片?；蛘吒纱嗤饨诱{(diào)整電路來調(diào)節(jié)零點電壓，但電路變得復雜，不符合”簡潔”的宗旨。電源部分可以采用蓄電池和交流電復合供電方式。接收機電源電壓根據(jù)報警喇叭的電壓選取，超過6V即可。

電路調(diào)整好后，將發(fā)射機和接收機分開安裝在需要警戒的窗口或者陽臺兩側(cè)墻壁，接通電源后，人為阻斷紅外線，LED2點亮，BCR被觸發(fā)導通，報警器能正常報警，說明電路進入正常工作狀態(tài)。該電子柵欄報警器調(diào)整好后，警戒距離可達3米。具備了一定實用價值。如需增加距離，可以在發(fā)射機側(cè)加裝透鏡聚光，并增加發(fā)光管數(shù)量。