CN2058026U - 主动式红外防盗报警器 - Google Patents

Abstract

一种主动式红外防盗报警器的产品，是一种利用近红外线发射及接收技术作防盗报警的电子报警器。此报警器采用了低耗电设计和新的相关解调技术，使每路静态守候电流小于3.5毫安，警戒距离最大为5米。该报警器由基本电子元件组成。

Description

本实用新型涉及一种电子报警器的产品，更具体地说，是一种利用近红外光线发射及接收技术达到防盗报警的主动式红外防盗报警器。

主动式红外防盗报警器由红外发光头，红外接收头及相应电路构成。红外发光头发出一束调制脉冲光，经一定的距离后由红外接收探头接收，进行放大处理。在发光头与接收头之间形成光路。光路畅通时，接收电路有输出。光路受阻时，接收电路无输出。通过判断接收电路有无输出，即可判断光路是否受阻。用这样的光路去封锁一个要道口或某个空间，当有盗贼通过时，即可检出，电路进入报警状态。近红外光波，肉眼不能看到，所以隐蔽性好。因要求有较远的报警距离，要求电路有足够高的灵敏度。为避免其它灯光和光线的干扰，要求接收电路只响应发射管发出的光波。

本报警器的防盗报警原理如下：

图6为简化后的单路报警器原理框图，脉冲产生器产生低占空比的脉冲推动红外发光管D₁发光，光敏管BG₄接收D₁的发光，对于收到的信号，进行放大及相关解调。正常情况下，光路畅通，放大及相关解调电路有输出，由D₂、C₇、R₂₄构成的检波电路有输出，C₇上的电压波形如图7所示。波形近似锯齿波，周期与脉冲产生器产生的脉冲周期相同，锯齿波低谷电平在阈电平以上，单稳及双稳电路输出低电平，不报警。图6中虚线标示报警阈电平。

当贼盗侵入时，光路瞬间受阻，波形如图8所示，单稳及双稳电路被触发，如选择单稳状态，报警约1秒钟。如选择双稳状态，被触发后，则长时间报警。直到手动复位为止，报警时，音频振荡器发出声响，发光管指示报警路数。图8中虚线为报警阈电平值。

C₇与R₂₄时间常数的选择很重要。如常数太小，则在一个周期内保持不住电压，如常数太大，则对快速移动的贼盗响应变差，综合考虑选择时间常数为0.1秒。

在《电子技术》1988年第一期中题为“实用红外光电开关电路”的文章中公开了一种产品电路。它的目的是无损伤地检测各种光不透明体或光反射体的存在与否，从而用作产品计数、物位检测、防盗防火报警等。它由脉冲驱动器、同步检测器、输出驱动器、输出电路等构成。发射脉冲由一块555时基电路产生，推动红外发光二极管，红外线由接收管接收，一块LM311比较器作相关解调，再由两块555时基电路作逻辑控制。此电路的不足之处一是耗电量大，555时基电路的静态功耗较大，一般静态电流为8－10mA，电路中仅555时基电路就用了三块，所以耗电不小于25mA。二是灵敏度不能满足较远距离报警的要求，因光敏管接收到的信号直接进入比较器，故灵敏度低。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种耗电少、灵敏度高的并具有声光报警能力的主动式红外防盗报警器。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：为了使报警器耗电少，进行了整体的低耗电设计，主要技术措施有：1、供给红外发光二极管的脉冲为低占空比的脉冲，尽管发射时峰值电流大约为60mA，但发射用的平均电流小于1.5mA。2、报警器用作放大、振荡及相关解调电路的主要器件采用低耗电的通用四运放LM324N，单电源6伏供电时，单片静态电流为0.8mA左右。

为了使报警器抗干扰性能好、灵敏度高，采用了新的相关解调的方法，即运用运算放大器和晶体管形成的直流恢复电路与相关直流放大电路相配合，来达到相关解调的目的，电路灵敏度高，抗干扰性能好，成本低。

新的相关解调电路的基本原理如下：

红外发光二极管发射如图1所示波形的光脉冲。相关解调的目的，就是最终取出与发射光脉冲相对应的接收脉冲信号，以此作为是否报警的判据。

设想光敏管接收到的信号波形，经交流反相放大后得到有一定干扰信号叠加的波形如图2。因发光脉冲的占空比较小，约为1：50，大致可以认为干扰信号即为有用信号的底线，只要将底线钳平，就基本上排除了干扰信号，排除干扰的程度，最好情况为占空比的值，即干扰程度最好为原来的1／50。光敏管的接收干扰主要是由于工频交流灯光引起的干扰以及低于工频的其它光线干扰；对于高瓶干扰，因光敏管对其响应很差，所以基本上可以不考虑，只要滤除低频干扰就能很好地克服干扰的影响。

下面结合具体电路简述一下原理：

图3为相关解调电路图；图4为A、D、B、E各点波形图。

D点为光敏管接收到的信号经JC1倒相放大器的输出点；A点输入与发发射脉冲反相的脉冲信号。

在t₁至t₂时间内，BG2截止，D点与B点由c₅连通作交流耦合，JC4构成直流放大器作正常放大。t₂至t₃时间内，BG2饱和，B点电位被强迫拉至近地电位，如D点电位变化只是给C₅充放电而已，基本上不改变B点电位，同时，由于R₂₃的作用，JC4的输出点为低电位。R₁₉、C₆形成低通滤波器滤除由于BG2开关状态变化而引起的瞬态干扰，R₂₂的作用是给JC4在正常工作状态时，建立一个合适的工作点。R₂₁与R₂₀的比值决定直流放大器的放大倍数。

附图说明

图1是红外二极管发射的脉冲波形图

图2是假定光敏管接收到的带有干扰的信号波形图

图3是相关解调电路

图4是A、D、B、E各点的波形图    图6是报警原理框图

图5是电路原理图    图7是光路畅通时，C7上的波形图

图8是光路受阻时，C7上的波形图

本实用新型下面将结合图5实施例电路原理图作进一步详述：

JC1、JC2、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、C₁构成低占空比脉冲振荡器，R₁₁、BG1、R₁₂、D₁构成红外发光二极管驱动电路，D₁为发射用红外发光二极管。

R₈、R₉、R₁₀、JC7构成发射脉冲倒相输出电路，去相关解调电路。

BG4为接收红外线用的光敏三极管，R₄₄、C₃、R₁₃给BG4设置直流偏置；C₂作交流耦合用；JC3、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、C₄构成交流反相放大电路，作接收到信号的前置放大。C₅为耦合电容；BG2、C₅、R₁₈构成脉冲直流恢复电路。R₁₉、R₂₀、R₂₁、R₂₂、R₂₃、JC4、C₆构成相关直流放大器。在直流恢复电路中，C₅的取值条件是：当BG2饱和时，C₅与BG2的饱和内阻形成的时间常数要足够小，当BG2截止时，C₅与从R₁₉看进去的放大器输入电阻形成的时间常数要足够大。根据估算和实验，C₅的值取在0.047微法至0.22微法之间较合适，实际取0.1微法。电路中要求BG2的β值大于350，如此值太小，将引起BG2饱和不好。R₂₃将与发射脉冲反相的脉冲信号耦合至JC4的反相端，使JC4在发射脉冲之外的时间段内输出为低电平，即输出近地电位。其取值在51K与220K之间较为合适，实际取100KΩ。

D₂、C₇、R₂₄构成检波电路。R₂₆、R₂₇、R₂₈、R₂₉、R₃₀、C₈、C₉、D₃、D₄、K₂构成控制电路。K₂断开时，作瞬响报警，K₂闭合时，作连续报警。JC6、R₃₁、D₅构成报警发光显示驱动电路。

D₆、D₇、D₈、D₉、D₁₀、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、JC8构成五路复合用或逻辑电路，只要任一信道有高电平输出，JC8则输出高电平。

R₃₆、R₃₇、R₃₈、R₃₉、R₄₀、R₄₁、R₄₂、R₄₃、C₁₀、JC9、JC10构成音频报警振荡器，R₄₃、BG3、Y₁构成扬声器功率推动电路。

报警器由6伏干电池供电。K₁为电源开关，C₁₁、C₁₂、C₁₃为电源滤波电容。信道2－信道5与信道1相同。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、静态守候电流小。实测小于3.5mA／信道。

2、灵敏度高。警戒距离最大为5米。

3、成本低。

Claims (4)

1、一种由脉冲驱动器驱动红外发光管发出光束，由光敏三极管接收形成光路，接收的脉冲信号送入同步相关检测器放大处理，当光路受阻时，输出驱动器及输出电路产生声光报警的主动式红外报警器，其特征在于由JC1、JC2、R_1-7、C₁等构成低占空比脉冲产生器，产生的脉冲分别经R₁₁送BG₁基极，和经R₁₀送JC₇的反相输入端，BG₁发射极输出脉冲经R₁₂限流后推动红外发光管D₁发光。JC₇将脉冲倒相后送BG₂基极和JC₄反相输入端。BG₄接收由D₁发出的红外光，产生的脉冲电压经C₂藕合至JC₃作倒相放大后进入由C₅、BG₂、R₁₈构成的脉冲直流恢复电路，送至由C₆、R_19-23、JC₄等构成的相关直流放大器放大，再由D₂、C₇作检波，完成相关脉冲的解调。

2、根据权利要求1所述的警报器中的相关解调电路中的直流恢复电路的特征是：0.047uF≤C₅≤0.22u，BG2的β值大于350。

3、根据权利要求1所述的警报器的相关解调电路的相关直流放大器，其特征是：R₂₃将与发射脉冲反相的脉冲信号耦合至JC4的反相端，其取值范围为：51KΩ≤R₂₃≤220KΩ。

4、根据权利要求1所述的警报器的相关解调电路中主要器件的选取的特征是：选LM324N低功耗通用四运放，运放各输出端的上偏置电阻≥100KΩ。

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