DIY对射式红外线电子栅栏报警器

红外线电子栅栏报警器已经被广泛应用于各类安保场合,它具备结构简单、造价低廉、可靠性好等优点。根据家庭需要,特设计制作成功了一款简单、实用的对射式红外线电子栅栏报警器,现介绍如下。

红外线报警器可以检测到人体发出的红外线,它是通过红外传感器,信号放大电路,延迟电路,电压比较器和报警指示电路组成。当人员进入警报监视区域时,可以发出警报信号,它适用的范围有:家居、办公区域、仓库管理和实验室等等重要场合。

一、红外报警功能

1、红外警报器具有100个独立的无线防御区域,可以分别分布。方便实用;

2、红外报警探测器可以与主机无线匹配。学习编码使系统扩展更容易,更快。

3、可以自由选择红外报警器的报警声音和音量,以增强防御系统的警觉性;

4、主机具有设定开关时间,提示启动和关闭状态的功能。

5、可以显示报警信息,方便提醒防御人员报警的具体位置和时间;

6、可查询报警记录并具有存储功能;

7、具有内置的备用电源,以防止在断电后继续执行防御功能;

8、报警时可自动拨打电话,实现紧急报警电话功能。

二、基本原理

1、红外线报警器它有两种类型:主动和被动。

主动:红外线报警器是通过设备主动发出的红外线,当有障碍物触碰了红外线后,它将反弹回警报的探针设备接收。探头如果检测到红外光线是静止的,那么说明,它是连续发出红线并且连续反弹,则该报警器将不会发出警报。当移动的物体穿过此不可见的红线时,探头将检测到异常则发出警报。

被动:热释电红外线传感器的主要构成是钽酸锂,硫酸三甘氨酸酯和锆钛酸铅。它位于钛酸钡的压电晶体上,上下表面均带有电极,表面上有黑色薄膜。当间歇地照射红外线时,表面温度升高,导致晶体内部原子的排列发生变化,从而导致自发极化电荷。

这种现象称为热电效应,是一种热电效应。由热电效应产生的表面电荷是暂时的,并且一旦出现,就会被空气中的离子迅速中和。

因此,在制造具有热电效应的红外传感器时,大多数传感器在其组件之前都配备有机械周期性的遮光装置,因此自发极化的电荷会周期性地出现。

因为热释电传感器的输出阻抗性是非常大的,并且输出的电压信号非常的微弱,所以在传感器内部添加了场效应管和薄膜电阻器Rg来改变其阻抗。Rs是负载电阻。一些热释电传感器没有Rs,需要从外部连接。为了实现不同的检测目的,在红外窗口中提供了一个滤光器,以滤除不必要的光谱。

2、作为用于人体检测的热释电红外传感器,它主要由双重元素组成。对偶元素的特征之一是,当人发出的信号依次击中两个元素时,这两个元素的输出会比一个元素的输出翻倍,因为这两个元素是串联连接的。同时,同时输入的信号会互相抵消,例如由太阳光中的红外线干扰和环境温度变化引起的误差。热释电红外传感器的应用电路,可防止外界入侵。假如,有人潜入要保护的视野范围时,传感器就会产生一个交流感应电压,频率与人体的速度有关,通常为5到6Hz。它可以控制10-12m的移动人体,视野约为70度。

3、红外报警器是使用红外传感器检测异物的存在。当有物体移动的痕迹时,红外警报器会立即发出警报。红外报警器是相对高科技的产品。许多用于存放贵重物品的地方将配备这种红外警报器。有了这个红外线警报器,每个人都会更加放松。

 

下面的电子栅栏报警器主要分发射机和接收机两部分。发射机主要负责红外线的发射,接收机主要负责红外线的接收、判断、警报触发。在使用中,发射机和接收机拉开一定距离安装,且发射管与接收头垂直对正,当发射机开机后,即形成一束红外线栅栏。当有人穿越栅栏时,会瞬间阻断红外线,警报装置立即启动报警,达到防盗窃、防入侵等目的。

原理图如下:

发射机部分主要是NE555与外围元件构成频率为38K,占空比约为30%的振荡器,振荡信号经3脚输出加载至VT1基极,由VT1驱动红外线发光二极管LED1。接收部分主要由一体化红外线接收头和一枚单运放组成,运放结成比较器的形式。红外接收头IC3接收到正确信号时,输出脚为低电平,IC4正向输入端(3脚)电位低于反向输出端(2脚),比较器输出端(6脚)输出低电平。一旦有人阻断红外线,则接收头IC3无信号输入,输出端立即变为高电平(约4.91V),比较器翻转,IC4输出高电平,通过LED2触发BCR,给外接高响度报警喇叭提供电源,达到报警的目的。LED2在此充当触发管和触发指示的双重作用。只要切断并复位报警喇叭的电源后,红外线电子栅栏就能报警器进入新一轮的警戒状态。

三、元件的选择与制作

该电子栅栏报警器均由易购元件组成。IC1选用NE555、HA17555等通用555型号均可。LED1选用φ5mm的红外线发射管。C2建议选择稳定性相对较好的电容,如高频瓷介电容(CC),CBB等。RP1建议选用精密微调电阻。IC3选用一体化红外线接收头,型号为HRM380017,其余通用代用型号也同样适合,管脚排列见下图:

IC4选用LM741等型号单运放,LED2选用高亮度的红色发光二极管。BCR选用2A左右的可控硅。其余元件没有特殊要求,按图示标注选取即可。CZ3为外接报警器预留插孔,外接报警器可以另购高响度的报警喇叭,也可以接一盏灯,作为警示。

电路的PCB布线如下:

元件布局如下:

为方便业余条件下热转印制作,布线全部采用0.5mm宽度,发射与接收部分可等PCB腐蚀完毕后再裁剪开。

四、调试与注意事项

该电子栅栏报警器元件装好无误后,需要作基本调整。首先要调整的是发射机频率。红外线接收头对38K左右的红外线敏感,发射机发射频率必须为38K。由于元件的误差,导致555的定时电阻和电容实际数值与计算数据会有稍许差异,最好是借助频率计(数字表的频率档就够用)或者示波器来调试,将发射机发射频率调整到38K(根据笔者提供原理图的标注数据取值,当RP1调整到20.5K的时候,输出频率恰好符合要求,经验数据仅供参考)。其次要调整的是IC4的零漂移电压。在电路设计合理,且没有外部调整电压的情况下,IC4输出有零点几至近两伏的零漂电压,只要零漂电压不超过发光二极管的发光门限电压,就无需调整。具体调整方法是:接通发射和接收机电源,将发射管近距离正对接收头,此时LED2应该为熄灭状态。如果有微亮,说明IC4零漂移电压过大,可以通过调换压降更大的发光二极管,比如白色、蓝色的来解决问题,如若问题依旧,多半是IC4性能太差,需要换芯片。或者干脆外接调整电路来调节零点电压,但电路变得复杂,不符合”简洁”的宗旨。电源部分可以采用蓄电池和交流电复合供电方式。接收机电源电压根据报警喇叭的电压选取,超过6V即可。

电路调整好后,将发射机和接收机分开安装在需要警戒的窗口或者阳台两侧墙壁,接通电源后,人为阻断红外线,LED2点亮,BCR被触发导通,报警器能正常报警,说明电路进入正常工作状态。该电子栅栏报警器调整好后,警戒距离可达3米。具备了一定实用价值。如需增加距离,可以在发射机侧加装透镜聚光,并增加发光管数量。抛砖引玉之作,供大家参考。

五、红外报警器的应用领域

1、家庭:它特别适合不太富裕的受欢迎家庭,有年纪较大的孩子或可能需要紧急帮助的患者,并且家庭中的某些成员需要安静并且不能打开大分贝警报器的声音;

2、防御区不明显的小区域商业场所的防御预防措施;

3、特别适合顽皮的孩子在家中随意按键盘的场合。机器面板上没有按钮,以防止孩子好奇地按下,从而导致错误的退出,错误的部署,错误的警报,错误的设置等;

4、对主机的功能要求不是特别高,但是要求有效、稳定地接收重要附件的警报;

5、办公场所,旅馆,饭店等。

六、红外报警器的选择方法

1、红外入侵警报严重受雾影响。在户外使用时,应选择具有自动增益功能的设备(这种设备的灵敏度会在气候变化时自动调整);另外,将所选设备的检测距离设置在实际警告距离A余量的20%以上,以减少由气候变化引起的误报。

2、尽可能的选择在户外使用双光束或三光束红外入侵报警器,以减少由于飞鸟和落叶等引起的误报。

3、红外入侵报警器所使用的红外LED的波长分别约为0.85μm和0.95μm。前者是由红色曝光引起的,其隐蔽性不如后者。

4、红外入侵检测仪不应在有雾的地区和环境肮脏多风的区域中使用。

5、在开放区域或墙壁和屋顶上使用红外入侵报警器时,应选择具有防雷功能的设备。

6、当有折叠墙且距离较近时,可以使用反射装置减少警报数量。

7、室外红外入侵报警器的光束距离应大于制造商规定的检测距离的6倍。

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