简易光控防盗报警电路.docx
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简易光控防盗报警电路
摘要
红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。
红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。
声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。
时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压，该电路也可采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。
◆简易光控防盗报警电路的功能要求
◆电路原理图
◆简易光控防盗报警电路的基本组成及工作原理
◆所用元件清单列表
◆集成电路引脚图和功能表
关键词：
红外线，防盗报警，NE555定时器，LM567锁相环频率解码器，继电器，麻醉剂
第一章报警电路的应用
随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。
所以作为新一代的智能家居安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。
另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。
因此小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中了。
以深圳为例，几乎所有新建的住宅楼盘都预装了防盗系统，并禁止安装防盗网，而上海、广州、温州、南昌等地更是花费重金拆除了防盗网，其防盗功能则必须由电子防盗系统来完成。
因此，家庭安防系统必将有很大的发展，并且也将从北京、上海、广东等发达城市向内地蔓延开来，形成一个全新的朝阳产业。
第二章电路的组成与工作原理
第一节设计要求
1.要求电路能够通过感应装置，检测出是有物体接近所要保护的财产。
2.要求电路当判定有物体接近时，能过通过声光形式报警。
3.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出麻醉剂。
4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。
第二节电路方案的选择
一、方案一
其原理图如下：
方案一
该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。
该装置由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。
红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2①脚输出的信号已足够强。
IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供基准电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平。
IC4为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。
当IC3的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的①脚变为高电平，VT2导通，讯响器BL通电发出报警声。
人体的红外线信号消失后，IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。
由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其基准电压时，IC4的①脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。
由VT3、R20、C8组成开机延时电路，时间也约为1分钟，它的设置主要是防止使用者开机后立即报警，好让使用者有足够的时间离开监视现场，同时可防止停电后又来电时产生误报。
该装置采用9－12V直流电源供电，由T降压，全桥U整流，C10滤波，检测电路采用IC578L06供电。
本装置交直流两用，自动无间断转换。
二、方案二
方案二
该报警器包括红外脉冲发射器和红外接收、及报警音响电路，并将发射头和接收头装配在一个金属基座上。
发射器是由具有4个2输入的与非门CD4011组成的多谐振荡器，其振荡频率取决于W1、C1，图示参数对应的频率约为1～15kHz，振荡信号经BG驱动后发出红外光脉冲信号。
红外接收、包括红外光一电转换头、放大器、译码器及功率开关控制的音响报警电路等。
红外接收管DU须与发射管配对，当DU接收到因人体阻挡而反射回的红外光脉冲信号后，进行光电转换，并经阻容耦合放大器BG1、BG2、BG3后加至IC2译码器。
译码器IC2采用锁相环音频译码集成电路LM567，它要求输入信号不小于25mV，当调节W2使其调谐中心频率与发射的高频频率步调一致时，LM567的输出端⑧脚将产生一低电平跃变信号。
LM567的中心频率为f0=
1/1.1Rw2C1，图中所示参数对应的频率约为l～15kHz。
IC2的低跳变电平使BG4截止，电压经电容C7、R9、D1充电后使功率开关IC3导通，音响电路接通（得电），并立即响起变音调的报警声。
此后C7的放电作用使音响发出约定10秒钟的报警声。
IC4、IC5均为多谐振荡器，其中IC4的振荡频率为f=1.44／（R11+2R12）C9，约为1Hz，它控制IC5，相应IC5的振荡频率约在1kHz左右。
三、方案三
方案三
本实验选用的是此电路图，与以上两个方案相比此方案具有反应灵敏，可靠性高，操作简便，误差小等优点，所以选择此图，其工作原理见下文。
第三节简易光控防盗报警电路的组成框图
简易光控防盗报警电路的总体框架图如图1所示。
它由红外线发射电路、红外线接收电路，选频及声光报警电路、时间延迟电路，自动喷洒麻醉剂电路和电源电路6部分构成的。
选频及声光报警电路
时间延迟和自动喷洒电路
红外线
接收电路
红外线
发射电路
电源电路
简易光控报警防盗报警电路的总体框图
红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。
红外线接收电路的功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。
声光报警电路的功能是当有人体或物体接近防盗报警电路时，通过声音和显示信号提示主人。
时间延迟和自动喷洒电路的功能是当声光报警一段时间之后自动喷洒麻醉剂来保护财产。
电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压，该电路也可采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配。
第四节工作原理
一、红外线发射电路
图一红外线发射电路
双束红外线发射电路（如图）：
由一块时基集成电路NE555及其外围阻容元件构成一多谐振荡器，频率f＝1.443/〔（R1＋2R）×C1〕，本电路设在1400Hz左右。
合上开关SA，发射器就发射出两束相距10cm的调制红外线，照射在红外接收管上，作为报警的信号源。
二、红外线接收电路
图二红外线接收电路
信号接收处理上（如图）：
两只光电接收管分别接收一束红外光，并将其转化为相同频率的信号电压，经过红外线全频放大电路放大后送入锁相环频率解码集成电路LM567进行选频。
三、选频及接收电路
图三选频及接收电路
选频电路主要由锁相环频率解码器LM567及相关元件组成，其中心频率f＝1/1.1RNCN，改变RN或者CN的数值,可使中心频率改变.当外加在LM567第3引脚上的外来信号频率与选频电路的中心频率一致时,LM567第8引脚便呈低电平,VT3处于截止状态,则后面的电路都处于不工作状态。
四、声光报警电路
图四声光报警电路
声光报警电路（如图四），它主要由多谐振荡电路、音频振荡电路及稳压电路组成。
当红外发射电路发射出的两束红外线同时被遮断时，接收选频电路失去与中心频率相一致的外来信号，LM567第8引脚立即跳变为高电平，VT3导通，可控硅被触发导通，发光二极管LED点亮，扬声器发出类似警车笛声。
如果只有一束红外线被遮断或两束红外线非同时被遮断，则该报警电路不会报警，因此可防止小动物闯入警戒范围内而引起的误报警，提高了其可靠性。
五、时间延迟及麻醉剂电路
图五时间延迟及麻醉剂电路
图五中，由NE555组成的左半部电路为时间延迟电路。
该电路主要由两部分组成：
一是整流和滤波电路；二是由NE555集成电路构成的单稳态电路。
前端电路的输出电压V1首先经过二极管D5和D6整流，再经过电容C1滤波，则在NE555集成电路的TREG端产生了触发电平信号。
当接收到红外线脉冲时，前端电路输出电压V1经由整流和滤波在TRIG端产生一个高电平信号，由NE555集成电路构成的单稳态电路特性可知，输出端Q输出低电平；当由于人体或者物体的阻隔，没有接收到红外线脉冲时，前端电路没有输出电压V1，则TRIG端输入为零，单稳态电路接收到触发信号，输出端Q输出为高电平并保持一段时间。
延迟时间由可变电阻R2和电容C2的数值决定，通过调节可变电阻的大小，可以改变延迟时间的长短，以适合不同场合的应用。
该图的右半部分为麻醉剂开关电路。
由于电磁阀通过的是大电流、在功率，而直流电源一般无法提供很大的电流和功率，因此电磁阀需要交流供电，从而电路中的开关需要采用继电器电路。
而一般NE555集成电路的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。
由在极管构成的电流放大电路是一种比较典型和简单的电路，其中R19为限流电阻，防止输入电流过大烧毁在极管。
VT9为共发射极电路，当输出端Q为高电平时，三极管导通饱和，将输入电流放大倍；当输出端Q输出低电平时，三极管截止，无电流通过。
继电器连接VT9的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，麻醉剂喷洒出；当无电流驱动时，开关断开，电磁阀不通电，没有麻醉剂喷洒出，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。
同时电路中加入发光二极管D7作为显示电路，显示是否有麻醉剂喷洒出。
六、电源电路
图六电源电路
电源电路的设计可以采用两种方法来实现：
第一种方法是采用电池供电，但需要注意的问题是选择合适电池的指标参数与电路相匹配；第二种方法就是采用上图所示电路。
电路直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换为+12V的直流电压。
电路中的变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成电路来实现。
第三章元器件清单及其功能
第一节元器件清单
符号
类别
数目
R1、R12、R17、R18、R20、R21、R22
1K
7个
R2、R13
100K
2个
R3、R4
0．03K
2个
R5
200K
1个
R6
1M
1个
R7、R9、R11、R12
10K
4个
R8
47K
1个
R14、R15、R16
12K
3个
R19
56K
1个
C1、C10、C13、C16、C17
0．01uF
4个
C2、C4、C5、C6、C7、C9、C11、C12、C14、C15、C19、C21
0．1uF
12个
C3、C20
47uF
2个
C18
470uF
1个
D1、D2、D5、D9
LED
4个
D3、D4
PHOTO
2个
D6、D7、D8
DIDOE
3个
D
SCR
1个
VT1—VT7、VT9
NPN
8个
VT8
PNP
1个
U
NOT
1个
IC1、IC4
NE555
2个
IC2
LM567
1个
IC3、IC5
MC78L12CP
2个
T
TRANS1
1个
桥式整流器
BRIDGE
1个
直流电源
9V
1个
开关
SWSPST
1个
继电器
RELAY-SPST
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