使用光電二極管制作的紅外入侵者報警電路

使用紅外發(fā)射器和紅外接收器模塊的簡單紅外入侵者報警電路。兩個模塊中使用的發(fā)射器和接收器光電二極管在限制區(qū)域內(nèi)以大約 2

米的距離對齊。當(dāng)入侵者試圖侵入限制區(qū)域時，入侵者在不知不覺中越過發(fā)射器和接收器之間傳輸鏈路的紅外光束切割，從而激活連接的繼電器警報聲。

該電路旨在安裝在現(xiàn)有的防盜安全系統(tǒng)內(nèi)。對于大約2米或更短的距離，該系統(tǒng)非常簡單，不需要任何額外的鏡頭或濾光片。如此小的范圍通常足以覆蓋房間門、走廊和其他區(qū)域。

該設(shè)備由兩個電路組成：一個產(chǎn)生紅外光束，另一個檢測它并在信號中斷時發(fā)出警報。采用脈沖紅外光束，就像許多此類技術(shù)一樣。調(diào)制光束可以很容易地確定對環(huán)境紅外輻射的影響，便于使用低功率光束。

方框圖

下圖顯示了紅外發(fā)射器/接收器鏈路的框圖。兩個設(shè)備之間的任何實體都會破壞紅外光束，導(dǎo)致繼電器和連接到它的報警系統(tǒng)打開。

入侵者報警IR（紅外）發(fā)射器電路

發(fā)射器圍繞眾所周知的 555 定時器 IC 構(gòu)建，并在非穩(wěn)定模式下工作。定時元件為R1、R2和C2，提供5.25kHz的工作頻率。

當(dāng)C2通過相對較高的R1+R2電阻充電時，輸出變?yōu)楦唠娖剑?dāng)C2通過R2的較低電阻和IC1的內(nèi)部晶體管放電時，輸出變?yōu)榈碗娖健Ｓ捎诖瞬僮?，傳統(tǒng)的555振蕩器并不能真正產(chǎn)生真正的方波輸出，因為輸出處于高電平狀態(tài)的時間比低電平狀態(tài)長得多。

此示例中使用的參數(shù)導(dǎo)致輸出只能在大約 10%

的時間段內(nèi)保持在低狀態(tài)。Q1通過基極電流導(dǎo)通，通過R3獲得的基極電流在這些短的負(fù)輸出突發(fā)期間導(dǎo)通。

然后，通過限流電阻R4，將約500 mA的電流傳輸?shù)郊t外LED1。然而，通過LED1的凈電流幾乎不到50

mA。因此，該系統(tǒng)產(chǎn)生相當(dāng)強大的紅外脈沖，同時消耗相對適中的總電流。LED1不使用可見光譜來產(chǎn)生預(yù)期的紅外線。

入侵報警紅外接收電路

紅外脈沖由接收器端的光電二極管LED1截獲。這是通過負(fù)載電阻R1通過電源軌施加的。由于紅外脈沖，通過LED1的泄漏電流暫時增加，在R1和LED1的交叉處產(chǎn)生一系列微小的電壓脈沖。

C2將這些脈沖饋送到基本高增益放大器的輸入端，該放大器在兩級直接耦合配置中采用Q1和Q2。C2和C4被有意設(shè)置為低電平，以確保電路獲得較差的低頻響應(yīng)。

這可確保有效抑制LED1由于主電源供電燈的紅外輻射泄漏而產(chǎn)生的50赫茲信號。然而，在發(fā)射器電路的工作頻率明顯較高時，該電路似乎提供了更大的增益。

C5將放大器的輸出連接到由D1、D2、C6和R6組成的整流器和平滑電路。該電路的正偏置被饋送到運算放大器IC1的一個輸入端。

R7和R8為另一輸入提供偏置電壓。在大多數(shù)情況下，反相輸入的固定偏置將大于提供給同相輸入的偏置。IC1的配置類似于比較器，其輸出在緊急情況下切換為高電平，激活繼電器線圈。

采用獨立的緩沖級Q3來提供必要的相對較高的驅(qū)動電流。

如果入侵者短暫破壞光束，C6上的電荷會迅速衰減，使IC1的同相輸入電位降至反相輸入以下。因此，IC1的輸出變?yōu)榈碗娖?，?dǎo)致繼電器關(guān)閉，從而打開繼電器RLA1的觸點，中央安全系統(tǒng)被激活。

如何設(shè)置入侵者警報

要設(shè)置上述紅外入侵者報警電路，您只需將發(fā)射器紅外光束與接收器光電二極管對齊，以便接收器光電二極管能夠保持發(fā)射器紅外信號的激活狀態(tài)。

上述設(shè)置可以安裝在門、窗、花園或任何需要監(jiān)控以防止入侵的地方。

在這種情況下，如果入侵者試圖穿過路徑，它會暫時破壞紅外光束，進(jìn)而導(dǎo)致接收器停用片刻。

這會立即導(dǎo)致接收器繼電器激活并發(fā)出連接的警報。

另一種設(shè)計

紅外入侵者報警電路的下一個設(shè)計如下圖所示。這個想法是由這個博客的一位狂熱讀者Amit先生貢獻(xiàn)的。

就像上述概念一樣，該設(shè)計還具有發(fā)射器和接收器單元，只需對齊即可，以便來自發(fā)射器電路的紅外波到達(dá)接收器的光電二極管并保持其繼電器激活。

一旦潛在的入侵者試圖穿過路徑，它最終會破壞紅外光束，從而導(dǎo)致接收器單元停用片刻并發(fā)出連接的警報。

變送器電路

下面描述了變送器的實際電路圖。它建立在NE555定時器上，該定時器已設(shè)置為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。這表明紅外發(fā)射器 LED1 每秒打開和關(guān)閉幾次 -

對于給定的值，振蕩頻率約為 5KHz。

與連續(xù)發(fā)射相比，使用脈沖束有幾個好處。首先，它以發(fā)射器可以理解和區(qū)分信號與其他發(fā)射的影響的方式對紅外脈沖進(jìn)行編碼，例如來自附近環(huán)境中的 LED、CFL

燈。

此外，通過選擇高頻，可以交流耦合發(fā)射器電路，使其能夠抵抗環(huán)境光水平的逐漸變化，例如從白天過渡到黑夜。

第三，脈沖發(fā)射器可以節(jié)省功率，這在發(fā)射器由電池供電時是有益的。

可以使用RV1預(yù)設(shè)電位計改變傳輸頻率，從而可以根據(jù)發(fā)射器和接收器的實際位置進(jìn)行一些調(diào)整。

接收電路

下圖描述了接收器的電路。LED 1 是一個紅外接收器二極管，已被 R1

反向偏置。當(dāng)紅外光照射到二極管時，它會導(dǎo)致少數(shù)載流子的增加和二極管電導(dǎo)率的相應(yīng)提高。

這會導(dǎo)致R1和LED1結(jié)處的壓降。然后，C1將AC輸出耦合到運算放大器。這有助于為接收器提供對環(huán)境光水平波動以及白熾燈、CFL

燈泡和熒光燈影響的高度耐受性。IC1作為同相交流放大器連接，而R2和R3將輸入偏置至50%電源范圍。

R4、R5和C2的組合決定了放大器的增益。放大器的增益在較低頻率下接近單位，但隨著輸入信號頻率的增加，C2的阻抗降低，從而提高放大器的平均增益，使得在5KHz左右的發(fā)射器信號處，放大器固定為數(shù)千個增益。

每當(dāng)接收器檢測到發(fā)射信號時，IC1的輸出將變?yōu)榇蠹s5KHz的交流信號。隨后，交流C3將該輸出信號耦合到D1、D2的倍壓器電路，為濾波電容C4充分充電，以接通晶體管Q1和繼電器。

C4 通過 R7 放電，當(dāng)傳輸被切斷或干擾時，繼電器關(guān)閉。R6 和 C5

為放大器提供進(jìn)一步的電源去耦，消除了繼電器打開和關(guān)閉時產(chǎn)生的任何尖峰。反電動勢屏蔽由二極管D3提供。