CN104680693A - 一种太阳能红外报警器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能红外报警器，包括依次连接的太阳能电池板、充电稳压电路和蓄电池，与蓄电池连接的蜂鸣器，以及相互匹配并均由蓄电池供电的红外发射电路和红外接收电路，其中，红外接收电路还与蜂鸣器连接。本发明利用太阳能电池板供电，不受电气布线和电力问题的限制，有效地保证了报警器长期工作的可靠性和安装布局的灵活性，同时采用红外方式进行传感感应并对其电路进行优化，降低了电路复杂性和提高了电路运行稳定性，降低了元器件成本和延长了使用寿命，并且其结构相对简单，使用方便，易于生产制造，成本低廉，具有广泛的应用前景，适合推广应用。

Description

一种太阳能红外报警器
技术领域
本发明涉及安防报警技术领域，具体地讲，是涉及一种太阳能红外报警器。
背景技术
随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。
全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展急需解决的问题。每年照明消耗电能约占全部电能消耗的12%～15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。据我国国家绿色照明工程促进项目办公室的专项调查显示，我国照明用电每年在3000亿度以上，道路照明用电量占1/3如用太阳能取代，这相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。
中国光伏发电产业起步于20世纪70年代，经过30多年的努力，迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”和“送电到乡”等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，2008年太阳能电池的产量达到了200万千瓦。2008下半年以来，金融风暴危及到中国，光伏企业深受影响：订单减少，多晶硅价格下降。这次金融危机的影响是深远的，但太阳能以其独特的优势，决定了它的发展趋势并没有也不可能改变。此次金融危机，对正处于行业洗牌阶段的太阳能产业来说，并不一定是件坏事，反而对促进产业的快速升级具有现实意义。另外中央实行的一些措施都着眼于拉动内需、拉动农村经济发展、拉动中小企业发展，对太阳能热利用行业发展非常有益。在金融危机形势下，2009年3月中国出台了“太阳能屋顶计划”，2009年7月21日财政部、科技部、国家能源局联合宣布在我国正式启动“金太阳”示范工程。这些政策将推动国内太阳能发电市场的发展，在我国政府强有力的政策引导下，光伏产业不仅让国内企业看到了机遇，而且已经吸引了世界的目光。中国科学院党组已正式批准启动实施太阳能行动计划，该计划以2050年前后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，太阳能产业在中国市场发展前景广阔。在如此深刻背景之下，对于各种建筑电器设施、市政电器设施采用太阳能供电为大众所需。
近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。防盗就成了一项重要的课题。
现目前市面上也出现一些报警器，但还存在一些问题，比如采用普通电池供电，容易出现电力不足影响器件工作性能的问题；也有采用市电供电，则容易受到电力线布设的局限；另外现有的报警器的内部设计不太合理，元器件搭配成本较高，装置体积较大，检测性能不太好。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题，本发明提供一种能够较好地保证太阳能供电稳定性和防盗感应性能的太阳能红外报警器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能红外报警器，包括依次连接的太阳能电池板、充电稳压电路和蓄电池，与蓄电池连接的蜂鸣器，以及相互匹配并均由蓄电池供电的红外发射电路和红外接收电路，其中，红外接收电路还与蜂鸣器连接。
具体地，所述红外发射电路包括LMC555芯片，输入端与LMC555芯片的7号脚连接且输出端与其2号脚连接的二极管D1，输入端与LMC555芯片的2号脚连接且输出端与其6号脚连接的二极管D2，与LMC555芯片的6号脚连接的电阻R3，与电阻R3连接的滑动变阻器R2，与滑动变阻器全球R2连接并接入供电VCC的电阻R1，与LMC555芯片的3号脚连接的电阻R4，以及输入端与电阻R4连接且输出端接地的红外发光二极管D3，其中，LMC555芯片的7号脚还与滑动变阻器的滑动端连接，其4号脚和8号脚接入供电VCC，其1号脚接地，其2号脚通过电容C2接地，其5号脚通过电容C3接地，其8号脚还通过电容C1接地。
进一步地，所述红外接收电路包括运算放大器U1，输入端与运算放大器U1同相输入端连接且输出端接入供电VCC的光电二极管D4，分别与光电二极管D4的输入端连接并接地的电阻R6和电阻R7，与运算放大器U1反相输入端连接并接地的电阻R8，两端分别连接运算放大器U1反相输入端和输出端的电阻R9，同相输入端与运算放大器U1的输出端连接的比较器U2，与比较器U2反相输入端连接并接入供电VCC的电阻R10，与比较器U2反相输入端连接并接地的滑动变阻器R11，以及基极与比较器U2输出端连接且集电极接入供电且发射极与蜂鸣器LS连接的NPN型三极管Q1，其中，运算放大器U1的供电端还通过相互并联的电容C4和电解电容C5接地。
为了便于调节蜂鸣器响应时间，所述比较器U2和蜂鸣器LS之间还设有RC延时电路，该RC延时电路由相互并联后一端与比较器U2输出端连接且另一端接地的电容C6和滑动变阻器R12构成，其中，滑动变阻器R12的滑动端也接地。
作为优选，所述运算放大器U1采用型号为LM358的双运算放大器，所述比较器U2采用型号为LM393的双电压比较器。
更具体地，所述充电稳压电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接的电阻R18，一端与电阻R18连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R19，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R14，依次串联后与电阻R14并联的电阻R13和电容C15，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R15，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R16，相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C13和电容C14，其栅极与电阻R18另一端连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q2的漏极连接的电解电容C8和电解电容C9，一端与MOS管Q2的漏极连接且另一端接入供电VDD的电感L1，其输入端与电解电容C8另一端连接的二极管D5，与二极管D5依次串接的二极管D6，一端与二极管D5的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D5的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C10、电容C11和电容C12，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与TL494芯片的1号脚连接的电阻R20，与电阻R20连接的电阻R21，输入端与二极管D5的输出端连接的发光二极管D7，以及与发光二极管D7的输出端连接的电阻R22，其中，TL494芯片的4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C17接地，其6号脚通过电阻R17接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入供电VDD，二极管D6的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C7接地，MOS管Q2的源极、电感L2、电阻R21和电阻R22均保护接地；所述供电VDD来自于太阳能电池板。
并且，所述保护接地通过电阻R23接地。该电阻R23通常为机壳电阻。
作为优选，所述二极管D5和二极管D6均为肖特基二极管，其正向降压低，可进一步地提高输出电流的稳定性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明利用太阳能电池板供电，不受电气布线和电力问题的限制，有效地保证了报警器长期工作的可靠性和安装布局的灵活性，同时采用红外方式进行传感感应并对其电路进行优化，降低了电路复杂性和提高了电路运行稳定性，降低了元器件成本和延长了使用寿命，并且其结构相对简单，使用方便，易于生产制造，成本低廉，具有广泛的应用前景，适合推广应用。
（2）本发明的红外发射电路巧妙地通过LMC555芯片构建多谐振荡器，以低功耗、低电压驱动红外发光二极管发出红外线进行防盗侦测，并且其振荡延时范围极广，可由几微秒至几小时之间，保证了红外线侦测的稳定性，同时其计时精度高、温度稳定度好，具有优良的工作性能，而且价格低廉。
（3）本发明的红外接收电路中利用光电二极管对红外线进行检测，并利用LM358双运构成同相放大器，使其能够将红外线微弱的变化检测出来，同时利用LM393电压比较器对红外线的变化进行高灵敏度比较，保证了红外接收电路的检测灵敏度，还设置滑动变阻器R11用于调整检测比较的门限值，方便使用者调节，可操作性强。
（4）本发明还针对太阳能电池板的光伏反应输出电压不稳定的问题专门设计充电稳压电路，使太阳能转化的电能能够对蓄电池稳定输入充电，一方面保证蓄电池的充电稳定性，另一方面也延长了蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明中红外发射电路的电路原理图。
图3为本发明中红外接收电路的电路原理图。
图4为本发明中充电稳压电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1至图4所示，该太阳能红外报警器，包括依次连接的太阳能电池板、充电稳压电路和蓄电池，与蓄电池连接的蜂鸣器，以及相互匹配并均由蓄电池供电的红外发射电路和红外接收电路，其中，红外接收电路还与蜂鸣器连接。
具体地，所述红外发射电路包括LMC555芯片，输入端与LMC555芯片的7号脚连接且输出端与其2号脚连接的二极管D1，输入端与LMC555芯片的2号脚连接且输出端与其6号脚连接的二极管D2，与LMC555芯片的6号脚连接的电阻R3，与电阻R3连接的滑动变阻器R2，与滑动变阻器全球R2连接并接入供电VCC的电阻R1，与LMC555芯片的3号脚连接的电阻R4，以及输入端与电阻R4连接且输出端接地的红外发光二极管D3，其中，LMC555芯片的7号脚还与滑动变阻器的滑动端连接，其4号脚和8号脚接入供电VCC，其1号脚接地，其2号脚通过电容C2接地，其5号脚通过电容C3接地，其8号脚还通过电容C1接地。
进一步地，所述红外接收电路包括运算放大器U1，输入端与运算放大器U1同相输入端连接且输出端接入供电VCC的光电二极管D4，分别与光电二极管D4的输入端连接并接地的电阻R6和电阻R7，与运算放大器U1反相输入端连接并接地的电阻R8，两端分别连接运算放大器U1反相输入端和输出端的电阻R9，同相输入端与运算放大器U1的输出端连接的比较器U2，与比较器U2反相输入端连接并接入供电VCC的电阻R10，与比较器U2反相输入端连接并接地的滑动变阻器R11，以及基极与比较器U2输出端连接且集电极接入供电且发射极与蜂鸣器LS连接的NPN型三极管Q1，其中，运算放大器U1的供电端还通过相互并联的电容C4和电解电容C5接地。
为了便于调节蜂鸣器响应时间，所述比较器U2和蜂鸣器LS之间还设有RC延时电路，该RC延时电路由相互并联后一端与比较器U2输出端连接且另一端接地的电容C6和滑动变阻器R12构成，其中，滑动变阻器R12的滑动端也接地。
作为优选，所述运算放大器U1采用型号为LM358的双运算放大器，所述比较器U2采用型号为LM393的双电压比较器。
更具体地，所述充电稳压电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接的电阻R18，一端与电阻R18连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R19，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R14，依次串联后与电阻R14并联的电阻R13和电容C15，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R15，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R16，相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C13和电容C14，其栅极与电阻R18另一端连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q2的漏极连接的电解电容C8和电解电容C9，一端与MOS管Q2的漏极连接且另一端接入供电VDD的电感L1，其输入端与电解电容C8另一端连接的二极管D5，与二极管D5依次串接的二极管D6，一端与二极管D5的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D5的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C10、电容C11和电容C12，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与TL494芯片的1号脚连接的电阻R20，与电阻R20连接的电阻R21，输入端与二极管D5的输出端连接的发光二极管D7，以及与发光二极管D7的输出端连接的电阻R22，其中，TL494芯片的4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C17接地，其6号脚通过电阻R17接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入供电VDD，二极管D6的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C7接地，MOS管Q2的源极、电感L2、电阻R21和电阻R22均保护接地；所述供电VDD来自于太阳能电池板。
并且，所述保护接地通过电阻R23接地。该电阻R23通常为机壳电阻。
作为优选，所述二极管D5和二极管D6均为肖特基二极管，其正向降压低，可进一步地提高输出电流的稳定性。
通过上述设置，该太阳能红外报警器能够通过太阳光为蓄电池稳定地充电，提高了太阳能的利用率，节约了电能并保持电力供给充足，为其正常运行提供了可靠保证，而且该报警器个体独立，能够单独安设，不受电气布局的限制，使用十分方便。该太阳能红外报警器在用于室内防盗时，只需将其安设于房间门窗附近能够接受太阳光照射的隐蔽处，即可保障房间室内的安全，只要有人经过其旁边，该报警器便会发出警报，提示主人注意。
另外，该太阳能红外报警器还能应用于其他场所，如水位报警，即在水面放置一块不透明浮漂，固定其左右相对位置，当水位涨到警戒位置时，便触发报警；如越界报警，当物体越过安全位置时，触发报警，该种方式可应用于机床危险位置或运动员起跑。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能红外报警器，其特征在于，包括依次连接的太阳能电池板、充电稳压电路和蓄电池，与蓄电池连接的蜂鸣器，以及相互匹配并均由蓄电池供电的红外发射电路和红外接收电路，其中，红外接收电路还与蜂鸣器连接。
2. 根据权利要求1所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述红外发射电路包括LMC555芯片，输入端与LMC555芯片的7号脚连接且输出端与其2号脚连接的二极管D1，输入端与LMC555芯片的2号脚连接且输出端与其6号脚连接的二极管D2，与LMC555芯片的6号脚连接的电阻R3，与电阻R3连接的滑动变阻器R2，与滑动变阻器全球R2连接并接入供电VCC的电阻R1，与LMC555芯片的3号脚连接的电阻R4，以及输入端与电阻R4连接且输出端接地的红外发光二极管D3，其中，LMC555芯片的7号脚还与滑动变阻器的滑动端连接，其4号脚和8号脚接入供电VCC，其1号脚接地，其2号脚通过电容C2接地，其5号脚通过电容C3接地，其8号脚还通过电容C1接地。
3. 根据权利要求2所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述红外接收电路包括运算放大器U1，输入端与运算放大器U1同相输入端连接且输出端接入供电VCC的光电二极管D4，分别与光电二极管D4的输入端连接并接地的电阻R6和电阻R7，与运算放大器U1反相输入端连接并接地的电阻R8，两端分别连接运算放大器U1反相输入端和输出端的电阻R9，同相输入端与运算放大器U1的输出端连接的比较器U2，与比较器U2反相输入端连接并接入供电VCC的电阻R10，与比较器U2反相输入端连接并接地的滑动变阻器R11，以及基极与比较器U2输出端连接且集电极接入供电且发射极与蜂鸣器LS连接的NPN型三极管Q1，其中，运算放大器U1的供电端还通过相互并联的电容C4和电解电容C5接地。
4. 根据权利要求3所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述比较器U2和蜂鸣器LS之间还设有RC延时电路，该RC延时电路由相互并联后一端与比较器U2输出端连接且另一端接地的电容C6和滑动变阻器R12构成，其中，滑动变阻器R12的滑动端也接地。
5. 根据权利要求4所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述运算放大器U1采用型号为LM358的双运算放大器。
6. 根据权利要求4所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述比较器U2采用型号为LM393的双电压比较器。
7. 根据权利要求1~6任一项所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述充电稳压电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接的电阻R18，一端与电阻R18连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R19，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R14，依次串联后与电阻R14并联的电阻R13和电容C15，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R15，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R16，相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C13和电容C14，其栅极与电阻R18另一端连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q2的漏极连接的电解电容C8和电解电容C9，一端与MOS管Q2的漏极连接且另一端接入供电VDD的电感L1，其输入端与电解电容C8另一端连接的二极管D5，与二极管D5依次串接的二极管D6，一端与二极管D5的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D5的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C10、电容C11和电容C12，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与TL494芯片的1号脚连接的电阻R20，与电阻R20连接的电阻R21，输入端与二极管D5的输出端连接的发光二极管D7，以及与发光二极管D7的输出端连接的电阻R22，其中，TL494芯片的4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C17接地，其6号脚通过电阻R17接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入供电VDD，二极管D6的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C7接地，MOS管Q2的源极、电感L2、电阻R21和电阻R22均保护接地；所述供电VDD来自于太阳能电池板。
8. 根据权利要求7所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述保护接地通过电阻R23接地。
9. 根据权利要求7所述的一种太阳能红外报警器，其特征在于，所述二极管D5和二极管D6均为肖特基二极管。
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