红外线电子栅栏报警器

a282350757 · 发表于 2014-12-15 01:25

红外线电子栅栏报警器已经被广泛应用于各类安保场合，它具备结构简单、造价低廉、可靠性好等优点。根据家庭需要，特设计制作成功了一款简单、实用的对射式红外线电子栅栏报警器，现介绍如下。
　　一、基本原理
　　该电子栅栏报警器主要分发射机和接收机两部分。发射机主要负责红外线的发射，接收机主要负责红外线的接收、判断、警报触发。在使用中，发射机和接收机拉开一定距离安装，且发射管与接收头垂直对正，当发射机开机后，即形成一束红外线栅栏。当有人穿越栅栏时，会瞬间阻断红外线，警报装置立即启动报警，达到防盗窃、防入侵等目的。

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　　原理图如下：

　　发射机部分主要是NE555与外围元件构成频率为38K，占空比约为30%的振荡器，振荡信号经3脚输出加载至VT1基极，由VT1驱动红外线发光二极管LED1。接收部分主要由一体化红外线接收头和一枚单运放组成，运放结成比较器的形式。红外接收头IC3接收到正确信号时，输出脚为低电平，IC4正向输入端（3脚）电位低于反向输出端（2脚），比较器输出端（6脚）输出低电平。一旦有人阻断红外线，则接收头IC3无信号输入，输出端立即变为高电平（约4.91V），比较器翻转，IC4输出高电平，通过LED2触发BCR，给外接高响度报警喇叭提供电源，达到报警的目的。LED2在此充当触发管和触发指示的双重作用。只要切断并复位报警喇叭的电源后，红外线电子栅栏就能报警器进入新一轮的警戒状态。
　　二、元件的选择与制作
　　该电子栅栏报警器均由易购元件组成。IC1选用NE555、HA17555等通用555型号均可。LED1选用φ5mm的红外线发射管。C2建议选择稳定性相对较好的电容，如高频瓷介电容（CC），CBB等。RP1建议选用精密微调电阻。IC3选用一体化红外线接收头，型号为HRM380017，其余通用代用型号也同样适合，管脚排列见下图：

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　　IC4选用LM741等型号单运放，LED2选用高亮度的红色发光二极管。BCR选用2A左右的可控硅。其余元件没有特殊要求，按图示标注选取即可。CZ3为外接报警器预留插孔，外接报警器可以另购高响度的报警喇叭，也可以接一盏灯，作为警示。
　　电路的PCB布线如下：

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　　元件布局如下：

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　　为方便业余条件下热转印制作，布线全部采用0.5mm宽度，发射与接收部分可等PCB腐蚀完毕后再裁剪开。

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　　三、调试与注意事项
　　该电子栅栏报警器元件装好无误后，需要作基本调整。首先要调整的是发射机频率。红外线接收头对38K左右的红外线敏感，发射机发射频率必须为38K。由于元件的误差，导致555的定时电阻和电容实际数值与计算数据会有稍许差异，最好是借助频率计（数字表的频率档就够用）或者示波器来调试，将发射机发射频率调整到38K（根据笔者提供原理图的标注数据取值，当RP1调整到20.5K的时候，输出频率恰好符合要求，经验数据仅供参考）。其次要调整的是IC4的零漂移电压。在电路设计合理，且没有外部调整电压的情况下，IC4输出有零点几至近两伏的零漂电压，只要零漂电压不超过发光二极管的发光门限电压，就无需调整。具体调整方法是：接通发射和接收机电源，将发射管近距离正对接收头，此时LED2应该为熄灭状态。如果有微亮，说明IC4零漂移电压过大，可以通过调换压降更大的发光二极管，比如白色、蓝色的来解决问题，如若问题依旧，多半是IC4性能太差，需要换芯片。或者干脆外接调整电路来调节零点电压，但电路变得复杂，不符合”简洁”的宗旨。电源部分可以采用蓄电池和交流电复合供电方式。接收机电源电压根据报警喇叭的电压选取，超过6V即可。

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　　电路调整好后，将发射机和接收机分开安装在需要警戒的窗口或者阳台两侧墙壁，接通电源后，人为阻断红外线，LED2点亮，BCR被触发导通，报警器能正常报警，说明电路进入正常工作状态。该电子栅栏报警器调整好后，警戒距离可达3米。具备了一定实用价值。如需增加距离，可以在发射机侧加装透镜聚光，并增加发光管数量。抛砖引玉之作，供大家参考。

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