CN204360499U - 红外探测报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外探测报警电路，其特征在于：包括依次连接的红外传感器电路、信号放大电路、电压比较电路、延时电路、报警输出驱动电路和电源供电电路。本实用新型通过创新的电路设计，以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，将其转换成电压信号输出，并将这个电压信号通过运放电路加以放大、整形，通过电压比较器运放进行电压比较、输出延时及驱动继电器输入报警信号。本实用新型的红外探测报警电路具有电路结构简单、节省硬件资源、性能稳定、灵敏度高、误报率低、故障率低、实现成本低等优点。

Description

红外探测报警电路

技术领域

本实用新型涉及家居安防报警技术领域，特别是涉及一种红外探测报警电路。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，社会治安状况也变得日趋复杂，人们的安全防范意识也随之不断增强，诸如家庭、学校、工厂、办公室等场所都应该健全自身的防盗系统。红外探测技术是一种检测物体自身发射的红外线的无源探测技术，具有极强的抗干扰能力，不产生辐射，隐蔽性好。红外探测器是红外探测技术的关键部件，可探测0.1～0.05℃的温度，长波红外影像可穿透烟雾，分辨率高，空间分辨能力更可达0.1毫弧度。由于红外探测的这些特点就使得红外线报警器以其独特的优势被人们广泛应用于家居、商铺、办公室、工厂、仓库、银行、学校、医院等领域。

由于红外探测报警器是红外探测防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障，因此需要研发出性能更加稳定、可靠、更加节省硬件资源的红外探测报警技术。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种红外探测报警电路，通过创新的电路设计，以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，将其转换成电压信号输出，并将这个电压信号通过运放电路加以放大、整形，通过电压比较器运放进行电压比较、输出延时及驱动继电器输入报警信号。本实用新型的红外探测报警电路具有电路结构简单、节省硬件资源、性能稳定、灵敏度高、误报率低、故障率低、实现成本低等优点。

为实现上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案为：一种红外探测报警电路，其特征在于：包括依次连接的红外传感器电路、信号放大电路、电压比较电路、延时电路、报警输出驱动电路和电源供电电路，其中，所述红外传感器电路用于检测人体自身发射的红外线辐射值并将其转换成电信号，然后经信号放大电路、电压比较电路和延时电路分别进行放大、比较运算和延时处理后输出，报警输出驱动电路输出断开或闭合报警信号。

作为优选，所述红外传感器电路采用被动式热释电红外线传感器及其外围电路组成。

具体地，所述被动式热释电红外线传感器具有3个管脚，外围电路中包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第五电容、第八电容和第十五电容，其中，被动式热释电红外线传感器PIR的管脚1为电源供电脚、管脚3接地，管脚2与管脚3 之间串联第八电阻，第九电阻的一端连接管脚2、另一端连接信号放大电路的输入端并且同时经第八电容接地，电源正极经相串联的第十电阻和第十一电阻连接到管脚1，第十电阻与第十一电阻的中间连接点与地之间并联第五电容和第十五电容。

作为优选，所述信号放大电路采用型号为LM358的运算放大器U1及其外围电路组成。

具体地，所述运算放大器U1具有8个管脚，外围电路中包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第九电容、第十电容、第十一电容、第十四电解电容和第十六电解电容，其中，运算放大器的管脚3连接红外传感器电路的信号输出端，管脚8为电源供电脚，管脚4接地，第七电阻与第十四电解电容串联后再与第十一电容并联，第十一电容同时并联在管脚2与地之间，管脚2与管脚1之间连接相并联的第二电阻和第十电容，管脚1依次经相串联的第十六电解电容和第四电阻将放大后的信号连接到管脚6，管脚6与管脚7之间连接相并联的第三电阻和第九电容，电源正极依次经相串联的第六电阻和第五电阻后接地，第六电阻与第五电阻的中间连接点连接到管脚5，第五电阻的两端并联第三电容，管脚7输出经信号放大电路放大、叠加处理后的信号。

作为优选，所述电压比较电路和延时电路采用型号为LM339的四电压比较运算放大器U2及其外围电路组成。

具体地，所述四电压比较运算放大器U2具有14个管脚，外围电路中包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、可调电阻、第七电容、第十七电解电容、第三二极管、发光二极管和拨码开关，拨码开关包括NC脚、NO脚和第二脚；

其中，所述四电压比较运算放大器的管脚3为电源供电输入端，管脚12接地，管脚4和管脚7连接信号放大电路的信号输出端，电源正极依次经相串联的第十五电阻、第十四电阻和第十三电阻后接地，第十五电阻和第十四电阻的中间连接点连接管脚5、管脚8和管脚11，第十四电阻和第十三电阻的中间连接点连接管脚6，电源正极依次经相串联的第十七电解电容、第三二极管和第七电容后接地，第三二极管的负极与第十七电解电容的负极连接，电源正极经第十二电阻分别连接到管脚1和管脚2，管脚步1经可调电阻连接管脚9，即输出经过比较运算后的信号到延时电路，管脚与电源极之间连接第十六电阻，第十六电阻的两端连接相串联的第十七电阻和发光二极管，管脚步14和管脚11相连接并其同连接至拨码开关的NO脚，管脚13连接拨码开关的NC脚，拨码开关的第二脚连接报警输出驱动电路。

优选地，所述报警输出驱动电路包括相并联的干簧管继电器和第二二极管，第二二极管的负极接电源正极，第二二极管的正极连接延时电路的信号输出端。

由上述技术方案可知，本实用新型的特点叙述如下：红外传感器电路中采用了被动型热释电红外线传感器控制器；采用了一个高性能双运算放大器IC对红外传感器电路输出的信号进行放大、信号叠加；用一个四电压比较运算放大器IC中的2个电压比较器组成比较电路，对放大后的红外传感器信号进行电压比较，如该信号超过正常范围，输出变为低阻；用一个四电压比较运算放大器IC中的1个电压比较器组成输出延时电路，如上级电压比较器输出变为低阻延时一段时间后，输出报警信号，报警指示灯亮；用一个四电压比较运算放大器IC中的1个电压比较器组成输出信号反向电路，通过拨码开关，可实现报警信号的常开输出或常闭输出，以适应不同报警系统的接入要求。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

1、本实用新型提出的红外探测报警电路中，采用热释电红外线传感器，本身不发出任何类型的辐射，器件功耗小，隐蔽性好，价格低廉。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用，防止误报。

2、本实用新型提出的红外探测报警电路中，信号放大电路中，信号经一级放大后，再用1个参考信号进行调制，红外传感器信号转变为参考电压为中心点变化的交变电压信号，提高了红外探测报警器的灵敏度。

3、本实用新型提出的红外探测报警电路中，使用1个四电压比较运算放大器完成红外探测信号的比较、延时及输出控制电路。具有结构简单、实现成本低，探测器报警灵敏度可调的优点，提高了系统的可靠性、安全性。

4、本实用新型提出的红外探测报警电路中，采用干簧管继电器无源输出，通过拨码开关，可选取择断开报警或闭合报警，适应不同报警系统的接入要求。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型中红外传感器电路及信号放大电路的电子线路图；

图3是电压比较电路、延时电路和报警输出驱动电路的电子线路图；

图4是电源供电电路的电子线路图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示为本实用新型提出的一种红外探测报警电路的结构框图，该红外探测报警电路包括依次连接的红外线传感器电路、信号放大电路、信号电压比较电路、延时电路、报警输出驱动电路和电源供电电路。

如图2~4所示为本实用新型的一个优选实施例，本实施例中，红外传感器电路采用TO-5封装的被动式热释电红外线传感器PIR及其外围电路组成，被动式热释电红外线传感器PIR具有3个管脚，外围电路中包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第五电容C5、第八电容C8和第十五电容C15，其中，被动式热释电红外线传感器PIR的管脚1为电源供电脚、管脚3接地，电源正极经第十电阻R10限流，第五电容C5、第十五电容C15滤波后，再经第十一电阻R11限流给管脚1供电，管脚2输出的红外传感器信号输入高增益、低噪声的同相比运算放大电路放大后由LM358即U1的管脚1输出。

结合图2所示，本实施例中，信号放大电路采用型号为LM358的运算放大器U1及其外围电路组成，该运算放大器U1具有8个管脚，U1在图中示意为U1A和U1B两个部分，外围电路中包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十四电解电容C14和第十六电解电容C16，该信号放大电路具有共模输入电压高、输入电阻高、输出电阻低的特点，放大后的红外探测器信号经第十六电解电容C16耦合，输入运算放大器U1B的反相输入端，U1B的同相输入端输入参考电压，参考电压的值由第六电阻R6和第五电阻R5对恒定电压5V分压所得。前级信号经反相比例运算放大电路放大、叠加后由U1A的管脚7输出围绕参考电压值上下波动的交变电压信号。

结合图3所示，本实施例中，电压比较电路和延时电路采用型号为LM339的四电压比较运算放大器U2及其外围电路组成，四电压比较运算放大器U2具有14个管脚，外围电路中包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、可调电阻R18、第七电容C7、第十七电解电容C17、第三二极管D3、发光二极管LED和拨码开关S1，拨码开关S1包括NC脚、NO脚和第二脚，分别对应图3 中S1管脚标号1、3和2。报警输出驱动电路包括相并联的干簧管继电器K1和第二二极管D2，第二二极管D2的负极接电源正极，第二二极管D2的正极连接延时电路的信号输出端。

结合图3所示，四电压比较运算放大器U2的管脚6反相输入脚接参考电压1V，管脚7正相输入脚接信号放大电路输出的交变电压信号，U2的管脚5正相输入脚接参考电压3V，管脚4反相输入脚步接信号放大电路的输出电压。如红外探测器感应到人体的红外辐射，红外传感器输出的放大后的信号振幅超过1V以上，电压值低于1V或高于3V，则四电压比较运算放大器U2的管脚1或管脚2由高阻变为低阻，输出电压由高电平变为低电平，图中第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15分压出的参考电压为1V和3V，第十二电阻R12是四电压比较运算放大器U2的管脚1和管脚2的上拉电阻。

结合图3所示，当红外传感器信号经放大、比较后，四电压比较运算放大器U2的管脚1和管脚2输出脚变为低电平，第十七电解电容C17经过可调电阻R18限流后充电，电容C17负极的电压值开始降低，当电压值低于3V时，U2的14脚电压由高电平变为低电平，报警发光二极管LED指示灯亮。该延时电路的延时时间通过可调电阻R18调整，以适应不同的环境下探测器的报警灵敏度，在提高电路灵敏度的同时，降低了误报率，提高了产品的可靠性。

结合图3所示，本实施例中，报警输出驱动电路包括相并联的干簧管继电器K1和第二二极管D2，第二二极管D2的负极接电源正极，第二二极管D2的正极连接延时电路的信号输出端。报警信号采用干簧管继电器无源触点输出，防止防盗报警系统中的干扰。采用拨码开关设置触点输出是断开报警或闭合报警，如拨码开关的管脚1、2相联，报警指示灯亮，四电压比较运算放大器U2的管脚10上的电压低于管脚11的参考电压，输出管脚13由低阻变为高阻，干簧管继电器线圈失电，继电器触点断开，输出断开报警信号。如拨码开关2、3相联，报警指示灯LED灯亮，干簧管继电器线圈通电，继电器触点闭合，输出闭合报警信号。

结合图4所示，+5V电源电路供该红外探测报警电路中的各电路的工作电源，其作用是把输入的9V~15V不稳定的电压转换为恒定的5V直流电压，保证红外探测器能稳定工作。该电路包括三端稳压器U3、保护二极管D1、降压电阻R1、滤波电容C1、C2、C12和C13。其工作原理是：输入的不稳定电压经电阻R1降压、保护二极管D1导通，电容C1、C12滤波后，从三端稳压器U3的管脚1输入，通过三端稳压器U3的管脚3输出+5V的电压，经电容C2、C13滤波后作为电源正极给红外探测报警电路供电。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种红外探测报警电路，其特征在于：包括依次连接的红外传感器电路、信号放大电路、电压比较电路、延时电路、报警输出驱动电路和电源供电电路，其中，所述红外传感器电路用于检测人体自身发射的红外线辐射值并将其转换成电信号，然后经信号放大电路、电压比较电路和延时电路分别进行放大、比较运算和延时处理后输出，报警输出驱动电路输出断开或闭合报警信号。

2.根据权利要求1所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述红外传感器电路采用被动式热释电红外线传感器及其外围电路组成。

3.根据权利要求2所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述被动式热释电红外线传感器具有3个管脚，外围电路中包括第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第五电容(C5)、第八电容(C8)和第十五电容(C15)，其中，被动式热释电红外线传感器的管脚1为电源供电脚、管脚3接地，管脚2与管脚3 之间串联第八电阻(R8)，第九电阻(R9)的一端连接管脚2、另一端连接信号放大电路的输入端并且同时经第八电容(C8)接地，电源正极经相串联的第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)连接到管脚1，第十电阻(R10)与第十一电阻(R11)的中间连接点与地之间并联第五电容(C5)和第十五电容(C15)。

4.根据权利要求1所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述信号放大电路采用型号为LM358的运算放大器(U1)及其外围电路组成。

5.根据权利要求4所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述运算放大器(U1)具有8个管脚，外围电路中包括第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十四电解电容(C14)和第十六电解电容(C16)，其中，运算放大器的管脚3连接红外传感器电路的信号输出端，管脚8为电源供电脚，管脚4接地，第七电阻(R7)与第十四电解电容(C14)串联后再与第十一电容(C11)并联，第十一电容(C11)同时并联在管脚2与地之间，管脚2与管脚1之间连接相并联的第二电阻(R2)和第十电容(C10)，管脚1依次经相串联的第十六电解电容(C16)和第四电阻(R4)将放大后的信号连接到管脚6，管脚6与管脚7之间连接相并联的第三电阻(R3)和第九电容(C9)，电源正极依次经相串联的第六电阻(R6)和第五电阻(R5)后接地，第六电阻(R6)与第五电阻(R5)的中间连接点连接到管脚5，第五电阻(R5)的两端并联第三电容(C3)，管脚7输出经信号放大电路放大、叠加处理后的信号。

6.根据权利要求1所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述电压比较电路和延时电路采用型号为LM339的四电压比较运算放大器(U2)及其外围电路组成。

7.根据权利要求6所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述四电压比较运算放大器(U2)具有14个管脚，外围电路中包括第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、可调电阻(R18)、第七电容(C7)、第十七电解电容(C17)、第三二极管(D3)、发光二极管(LED)和拨码开关(S1)，拨码开关(S1)包括NC脚、NO脚和第二脚；

其中，所述四电压比较运算放大器(U2)的管脚3为电源供电输入端，管脚12接地，管脚4和管脚7连接信号放大电路的信号输出端，电源正极依次经相串联的第十五电阻(R15)、第十四电阻(R14)和第十三电阻(R13)后接地，第十五电阻(R15)和第十四电阻(R14)的中间连接点连接管脚5、管脚8和管脚11，第十四电阻(R14)和第十三电阻(R13)的中间连接点连接管脚6，电源正极依次经相串联的第十七电解电容(C17)、第三二极管(D3)和第七电容(C7)后接地，第三二极管(D3)的负极与第十七电解电容(C17)的负极连接，电源正极经第十二电阻(R12)分别连接到管脚1和管脚2，管脚步1经可调电阻(R18)连接管脚9，即输出经过比较运算后的信号到延时电路，管脚14与电源极之间连接第十六电阻(R16)，第十六电阻(R16)的两端连接相串联的第十七电阻(R17)和发光二极管(LED)，管脚步14和管脚11相连接并其同连接至拨码开关(S1)的NO脚，管脚13连接拨码开关(S1)的NC脚，拨码开关(S1)的第二脚连接报警输出驱动电路。

8.根据权利要求1所述的红外探测报警电路，其特征在于：所述报警输出驱动电路包括相并联的干簧管继电器(K1)和第二二极管(D2)，第二二极管(D2)的负极接电源正极，第二二极管(D2)的正极连接延时电路的信号输出端。