紅外報警電路的工作原理

紅外光發(fā)射二極管，它發(fā)射lμm～3μm的紅外光，通常單只該二極管發(fā)射功率只有數(shù)毫瓦，正向壓降一般為1.3V～2.5V。此次采用的紅外光發(fā)射二極管是PH303．外形與發(fā)光二極管相似，紅外波長為0．93μm，壓降為1.4V，工作電流小于20mA。回路中常串有限流電阻。紅外接收管是對紅外線具有較高靈敏度的光敏二極管，它與普通半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是相似的。光敏二極管管殼上有一個能射人光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好射在管芯上。光敏二極管的管芯是一個具有光敏特性的PN結(jié)，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，因此光敏二極管工作時應(yīng)加上反相電壓。當無光照時光敏二極管的阻值很大，相當于二極管截止，當有光照射時光敏二極管的阻值很小，光敏二極管就相當于普通二極管的導(dǎo)通。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式是指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射裝置與接收裝置上，反射式是指發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外線才能工作。此次采用的是直射式。

工作原理圖如下圖所示。

它是將紅外線接收的信號經(jīng)放大后，對各個裝置進行控制，當人走到VD1和VD2之間，擋住紅外線的時候，VD2的電阻急劇上升，R2兩端的電壓分壓小于2V，比較器LM393輸出為低電平，觸發(fā)時基電路NE555，使得單穩(wěn)電路輸出為高電平，從而控制D2發(fā)光報警，實現(xiàn)自動控制。調(diào)節(jié)Pl可以改變紅外發(fā)射功率，從而改變發(fā)射接收距離。下面介紹一下各元件及電路原理。

1．比較器LM393

LM393的引腳如右圖所示，由兩個偏移電壓指標低達2.0V的獨立精密電壓比較器構(gòu)成。采用單電源操作設(shè)計，且適用電壓范圍廣。

該產(chǎn)品也可采用分離式電源，低電耗不受電源電壓僮影響。在單電源操作系統(tǒng)時，其輸入共模電壓范圍也包括接地。LM393系列可直接與TTL及CMOS邏輯電路接口，其單電源操作：2.0V～36V。雙電源操作：±l.0V～±18V。

2．時基芯片NE555

555定時器是目前應(yīng)用十分廣泛的一種器件。555定時器有TTL型和CMOS型，他們的工作原理沒有本質(zhì)區(qū)別。NE555定時器的管腳功能為：PIN①接地端，Pin②(觸發(fā)端)，這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上沿電壓須大于2/3VCC，下沿須低于1/3VCC。Pin③輸出腳位。高電位時的最大輸出電流大約200mA。Pin④重置端，通常接到正電源才能使555正常工作。

Pin⑤控制端，這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當振蕩的運作方式下，該輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin⑥重置鎖定端，Pin⑥重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 Vcc電壓以下移至2/3 Vcc以上時啟動IC工作。Pin⑦放電端，這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin 8（V+），是555個IC的正電源電壓端。其電壓的范圍是+4.5V（最小值）至+16V（最大值）。

下圖是用NE555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，圖中Pl、Cl為外接定時元件，控制端C0不用時一般通過0.0lμF接地，以防干擾。下圖中由LM393輸出的信號電壓加至NE555的觸發(fā)端，使NE555的輸出由低電平變成高電平，繼電器吸合，發(fā)光二極管點亮。同時NE555第⑦腳放電引腳內(nèi)部截止，電源便通過R給C充電，這就是定時的開始。當電容C上的電壓上升至電源電壓的2/3時，第⑦腳導(dǎo)通使C放電，使第③腳輸出由高電平變回到低電平；定時結(jié)束，繼電器釋放，發(fā)光二極管熄滅。定時長短由R、C決定：T=l.l×R×C。

3．繼電器

電磁繼電器是一種利用電磁力來切換觸點的開關(guān)型電子器件，是自動控制電路中常用的一種元件。實際上它是用較小電流控制較大電流的一種自動開關(guān)。因此，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。電磁繼電器一般由一個線圈、鐵心、一組或幾組帶觸點的彈簧組成。觸點有動觸點和靜觸點之分，在工作過程中能夠動作的稱為動觸點，不能動作的稱為靜觸點。當線圈通電以后，鐵心被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動銜鐵并帶動彈簧片，使動觸點或靜觸點閉合或分開。應(yīng)用時只要把需要控制的電路接到觸點上，就可以用繼電器達到控制的目的。