DIY对射式红外线电子栅栏报警器

文章目录[隐藏]

一、红外报警功能
二、基本原理
三、元件的选择与制作
四、调试与注意事项
五、红外报警器的应用领域
六、红外报警器的选择方法

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。