激光反射式无线防盗报警装置

2019-03-09 版权声明 举报文章

激光反射式无线防盗报警装置

【摘要】利用激光[1]具有方向性好,亮度高的特点,可以通过反射的方式实现对目标的远距离监控,当反射光线被阻断时,激光信号消失,由此引起报警装置启动报警。通过反射的方式设计的报警器,发射和接收电路安装在一起,给生产、安装带来了方便,也为安防设备的使用提供了新的选择。

【关键词】激光;监控;报警;无线发射;无线接收

1.引言

在安防装置中,常用一种叫“红外对射器”的装置安装在小区或仓库的围墙边沿,当小偷靠近围墙试图翻越时,红外对射器会因为对射的红外光线被阻断而发出触发信号,启动报警装置发出报警信号。

受红外对射式报警装置的启发,本人设计制作了这款反射式无线激光防盗报警装置,由于采用激光作为发射光源,使报警器的可监控距离大大增加,还由于本报警器的激光发射和接收部分装在一块,使得报警器的安装维护都比较方便。整个装置由无线接收主机、激光反射式无线发射机、不锈钢反光片等几个部分组成,其中,激光反射式监控机内安装有激光发射、接收电路、无线发射电路等,工作时,激光监控机将激光束发射出去照射到远处的反射镜片上,反射镜片又将该激光束反射回这个装置的激光接收部件上,对监控区域实现监控。一旦该激光束被物体阻断,监控装置上的无线发射电路就会向外发射无线信号,该信号由对应的无线接收机接收,发出相应报警控制信号,无线接收机上的数码管同时显示出报警的区号,按本电路制作,一个接收器可以同时对十台发射机监控区域进行无线监控。本装置监控距离远,成本低,安装调试很方便,监控装置和报警装置互相分离,用无线传递的形式把监控装置发出的触发信号传递给报警控制装置,由此产生报警或其他控制效果,使用灵活方便。

2.电路及原理

图1是激光反射式无线发射机电路,它由激光检测电路、编码无线发射电路等几部分组成。

激光检测电路的核心元件由一枚音频解码器集成电路LM567[2]担任,其和激光头、光敏电阻及元件构成了一个典型的锁相环音频解码电路,当有信号从LM567的输入端3脚输入时,解码电路会对这个信号进行识别,当输入的信号和它内部的中心频率一致时,其8脚的电位会由高电平跳变为低电平,这个跳变的信号,可以作为触发信号提供给下一级电路。音频解码器的中心频率由接在LM567的5脚、6脚之间的阻容元件决定,频率的大小为:f0=1/1.1R9C7。如果用示波器观察锁相环的5脚,可以看到这个频率的方波信号,因此,我们可利用三极管把解码器的f0信号从这里取出来,提供给发光元件,那么,发光元件发出的光信号频率就是解码器自身的振荡频率。工作时,三极管VT1的基极接LM567的5脚,解码器的自身振荡信号被其放大,再由集电极提供给激光头,激光头就发出和解码器自身频率一致的激光信号,当该激光照射到光敏电阻Rd上时,光敏电阻将其转变为电信号,并被电路识别,锁相环的8脚输出低电平,接在该脚上的发光二极管发光,三极管VT2因无基极电流而截止。后级是一个NE555[3]延时电路,延时的时间为T=1.1R7C4,当NE555的2脚下跳为低电平时,NE555的3脚就输出高电平,并可输出100mA左右的驱动电流直接驱动继电器K工作,这个高电平延时T秒后,自动跳回低电平。平时,让激光信号一直照在光敏电阻上,三极管TV2为截止状态,NE555的2脚就一直为高电平,NE555的3脚一直为低电平,继电器K不工作。一但激光被阻断,LM567的8脚变为高电平,三极管VT2导通,NE555的2脚下跳为低电平,3脚输出高电平,NE555延时电路开始工作,继电器K被接通,其触头闭合,接通射频编码无线发射电路,由此向远方传递报警信号。

图中的插座CN1可用来连接一些辅助电路,如开启照明灯、打开摄像机进行摄像等。

图2是无线接收电路,它由射频无线接收电路、解码电路、报警电路、LED数码显示电路等组成。无线射频接收电路将载有编码信号的高频无线信号接收后送入解码接电路PT2272解码,此时,其VT端(17脚)将输出高电平,与之连接的报警音乐片被触发工作,喇叭发出警报声音。在没有收到信号时,PT2272[4]的17脚为低电平,音乐IC片不工作。电路中,PT2272和发射机中的PT2262是一对无线遥控编码、解码器,其A0~A7为地址端,与电路的连接有三种方式,接正,接负或悬空,发射接收电路配对工作,当编码器和编解码器的地址一致时,PT2262发送过来的D0~D3数据信号会被PT2272解码并由相应的D0-D3数据端表现出来,电路每发送一次信号,编码器就把数据端口的状态用无线传递的方式传递给解码器,这样,我们就可以通过接收装置了解报警发生的位置情况。

在接收电路中,CD4511[5]是一只7段BCD译码驱动电路,可直接驱动LED共阴数码管发光显示。A、B、C、D是它的BCD编码输入端,当4个输出端都为低电平0000时,显示为0,当输出为0011时,显示为3,由于它们直接与解码电路PT2272的D0~D3连接,我们可通过对发射机的数据端进行BCD编码,接收电路解码后就会从D0~D3端输出对应的BCD码,由CD4511译码驱动LED数码管,实现从0-9十个区号的显示。

3.元件选用与制作

电路中所用元件基本上都是常用的电子元器件,按图中要求选用即可,为方便制作,电路中的无线发射和接收电路可直接购买发射、接收模块成品,现在市面上这种模块品种很多,大都用贴片元件制作,声表面元件稳频,体积很小,工作也很可靠。选用时,注意发射、接收模块的频率要匹配,还要根据实际情况选用合适的发射接收距离,发射距离远的模块,成本要高一些。激光反射镜片建议采用不锈钢镜片,经久耐用。

本装置可以对十个监控发射机进行监控,每个监控发射机要根据不同的监控区域事先进行编号,然后按照编号所对应的BCD码,对PT2262的D0-D3数据端进行连接,具体连接时,实际只把接0的端接电源负极即可。如对3号机,BCD码是0011,只把D0、D1接负极就可以了,原理图中,闭合S1、S2即可。

电路中特别要注意激光头的选用,目前,市面上激光头售价已非常低廉,但质量参差不齐,质量差的激光头发出的激光亮点是扁的,也不够均匀,开始使用时还过得去,可用不了多久,激光头的亮度就会大幅度的下降,最后完全失效。好的激光头发出的激光亮度高,亮点均匀、圆润。选用时,应该选用质量好的激光头。在安装制作时,要根据制作情况对激光头做一些处理,先把激光头用不透光的套管套一下,再和电路连接,尽量避免红光外泄。

笔者所用外壳是一个高9CM直径6.5CM的圆筒,电路板轴向放置在筒里,激光头要穿过电路板水平安装在筒内,如图3。为了让激光束能射出和进入,还在筒上打一个?10mm和一个?8mm的通孔,孔的位置要和电路板上激光接收元件及激光头安装的位置一致。最后,在焊装电路元件时,要先对元件作认真的检测,弄清元件的好坏和极性,对用导线与PCB板连接的器件,建议不要直接焊在电路板上,最好用插座、插针进行连接,便于安装、检测。图4是无线接收主机的示意图。

4.电路的调试、安装与使用

先调试激光发射接收电路,在对电路检查确认焊装无误后,接通电源,此时,激光头应该有激光束射出,发光二极管LED2、LED3应发光,表明电路工作基本正常,这时,把手放在激光头前几厘米处,照射在手掌上的激光束会反射一部分到光敏电阻Rd上,电路板上的LED1应该被点亮,而LED2、LED3等发光二极管应该熄灭,没有看到这个结果也没关系,调整电路中的可调电阻RP1,得到一个合适的信号接收灵敏度,LDE1就会亮起来,然后,用一片反光镜在较远的地方将反射光投向电路板的光敏电阻,应该有相同的效果。

激光的发射与接收调试好后,接下来调试无线发射和接收电路,注意别让激光头的光束照到光敏电阻上,此时,电路处于报警信号发射状态,继电器K触头吸合,发射电路得电工作,LED3被点亮。收到信号后,接收电路的LED5应发光,喇叭LB应发出报警讯号,同时,接收电路板上的LED数码管应显示数字,该数字应该和编码电路的编码一致。调试全部完成后,分别把电路板用胶枪固定在合适位置。

另外,电路安装时,也可根据实际情况,把光敏电阻用屏蔽线接出来放入周围避光的物件内,这样或许会给监控报警器的安装调试带来一些方便。

在使用时,根据监控情况,先固定激光发射装置,然后在适当的位置安装反光镜片,调整反光镜的角度,位置,使发射的激光正好回射到光敏电阻上,发光片也可由几片组成,以形成一个监控区域,让从监控主机发射出去的激光束经多片反光镜片反射后,重新回到监控机。回来后激光束的方向,可能在主机的正面,也可能在侧面,还可能在背面,这时,外接光敏电阻的方法,就很有用了,它可放置在其任何方位,因而可接受任何方向反射回的激光。图5给出了两个用本装置布防安装的应用实例,使用时可作参考。相对与发射机,无线接收机的处置非常简单,把它放在值守人员身边即可。

参考文献

[1]李湘银,姚敏玉,李卓等.激光原理技术及应用[M].哈尔滨:哈工大出版社,2004.

[2]刘大健,夏哲雷,卫力.集成锁相环解码器LM567及其在检测电路中的应用[J].国外电子元件,2000(1).

[3]浦国荣.NE555时基电路的几种应用[J].集成电路应用,1986(03).

[4]吴文佳.PT2262/2272编解码IC在无线智能报警系统中的应用[J].世界电子元器件,2004(12).

[5]黄军文.四路抢答器的设计与验证[J].电子世界,2011(09).

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