一种简单红外报警器的设计

摘 要：本文介绍了被动式红外线传感器的结构、组成以及工作原理，在同类被动传感器基础上有限的提高了其抗干扰性以及灵敏度，并将此被动红外传感器有效的与报警电路结合起来，在这基础上实现了红外报警这个目标。该报警器把红外线的隐蔽性、抗干扰性和稳定性应用于报警器中，从而实现了防盗报警功能，达到了安全防护之目的。

关键词：被动红外线报传感器；LM324；单稳态触发器

随着人们对自己所处环境安全性的提出了更高的要求，尤其是家庭安全方面，不得不留意些不速之客，所以现在很多居民区都安装了智能报警系统，大大提高了整个区的安全，保证了居民的生命财产安全。被动式红外报警器价格也比较低廉，所以很适合现代人们的需要。它的特点是不需要用红外线发射源、控制范围大、隐蔽性好，而且具有比较好的抗干扰性。

1 设计任务

本设计总体上所需要解决的主要任务是要把人体的红外辐射能量能转化为电信号以供信号处理部分使用，用处理过的电压信号触发报警，转化为使得人体五官可识别的信号。设计主要任务过程如图1：

由直流稳压电源提供整个设计电路中使用的能源，设计中要实现的主要任务就是红外信号的接收转化和处理，以及触发信号的输出并把信号利用在报警电路中，达到自动生成报警这个设计目的。

2 设计实现

2.1 报警信号流程

利用被动红外传感器把人体红外辐射信号转化为电路可以识别的电压脉冲信号，并经过过滤以及放大后，从而触发电铃响起，LED灯自动亮起来达到报警目的，实现本设计。

2.2 材料器件

从被动红外传感元件转化所得微弱电信号很微弱的，所以要利用通用四运算放大器（LM324）来实现放大功能。LM324是采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此用于本设计中用到该芯片是非常适宜的。

2.3 被动红外传感器结构及工作原理

本设计最根本原理就是利用热敏元件捕捉人体所发出红外辐射能量，进而转化为电信号，经过过滤、放大、比较，然后输出电平信号来控制报警电路报警。

当有人体辐射通过透镜聚焦在探头上时，将产生微弱的电信号。为了回避噪声引发误动作在这里通过利用R1、R2、C1、C2来构成的带通滤波器来过滤掉无用的噪声信息，在设计中该带通滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz。

前面一级是低频信号放大，放大倍数大约在100倍，放大后的信号通过R5、C5再次选出0.1～10Hz的信号，最后送到下一级运算放大器进行再次放大，运放的5、13脚是1/2VCC电压脚，在静态时，6脚的电压也是1/2VCC，当有信号后，6脚就会有一个在1/2VCC电压附近上下摆动的电压值，这个电压通过运放进一步放大后，输入到后面的门限比较电路，该门限电路不管你输入信号是在1/2VCC电压上偏还是下偏，都将在超过门限值后在二极管VD1、VD2的负极输出一个高电平信号。其中R10是可以调节的，不过在此设计用10千欧的电阻代替。其中C5 的左端是1.5V以下的，右端是1/2VCC，因为一般感应头的输出会低于1.5V。这就是电路的中的信号放大过程。

2.4 报警电路设计

报警电路自动控制的实现是以被动红外传感器所发出的电压脉冲信号为触发源来触发单稳态触发器，使得出发器从原先稳态跳转到暂稳态，由Q端发出一个连续高平电压信号（此信号可以通过调整R跟C的值来得到设计所需要的时间），使得报警电路触发导通，用三极管（9013NPN低频放大）再一次对电压信号进行放大，以便有足够大的电流来驱动喇叭发出报警以及LED亮起。

当接通电源开关SA后，交流220V电压经T1降压，然后由VD1～VD4桥式整流、C1～ C3滤波后，由7805稳压为5V直流电压。

2.5 被动红外报警器主电路

被动红外报警器由被动红外传感器与报警电路共同构成，此电路把被动红外传感器的许多特性都包涵其中，为设计的实现提供了可能，通过热敏元件捕捉人体红外辐射，并将其转化为脉冲电压信号，经过带通滤波器、放大电路、窗口比较器，把脉冲电压信号作为触发器的触发信号，利用触发器控制报警电路。

3 结论

本设计中有限的完善了被动红外报警器的隐蔽性、抗干扰性，展示了设计后的被动红外报警器的特点、性质，为设计的实现打下基础。本设计通过被动红外传感器、滤波器、运算放大器以及单稳态出发器解决了这些困难，虽然有很多需要改进和完善的地方，但设计的目标已经基本达到。

参考文献：

[1] 黄贤武等 .传感器原理与应用.第二版[M].成都 ： 电子科技大学出版社，2004.

[2] 康华光，邹寿彬 .数字技术基础数字部分.第四版[M].北京：高等教育出版社，2003 .

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