| 一種基于紅外探測轉(zhuǎn)無線報警監(jiān)控系統(tǒng) |
摘 要：介紹了一種用紅外線探測轉(zhuǎn)無線報警系統(tǒng)的組成、電路的設(shè)計、功能以及提高技術(shù)性能的方法和途徑。
關(guān)鍵詞：紅外發(fā)射；紅外接收；無線報警；監(jiān)控系統(tǒng)
紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進科學技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應用。由于他是不可見光，因此用他作防盜監(jiān)控報警器，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜均能使用，而且抗干擾能力強。這種監(jiān)控報警裝置廣泛應用于博物館、單位要害部門和家庭的防護。
1 系統(tǒng)組成及工作原理
本系統(tǒng)由紅外發(fā)射、紅外接收、無線接收報警等3個部分組成，其系統(tǒng)方框圖如圖1所示。
通常紅外發(fā)射電路都是采用脈沖調(diào)制方式。紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號并進行放大和解調(diào)出用于無線發(fā)射電路的調(diào)制信號。當無人遮擋紅外光時，鎖相環(huán)輸出低電平，報警器處于監(jiān)控狀態(tài)；一旦有人闖入便遮擋了紅外光，則鎖相環(huán)失鎖，輸出為高電平，驅(qū)動繼電器接通無線發(fā)射電路，監(jiān)控室便可接收到無線報警信號，并可區(qū)分報警地點。
2 電路設(shè)計及芯片介紹
2.1 紅外線發(fā)射電路
紅外線發(fā)射電路采用了2只555時基電路及外圍元件分別組成頻率為1.5 kHz的調(diào)制脈沖振蕩器和頻率為38 kHz的載波脈沖振蕩器，由于555時基電路組成的多諧振蕩器比較常見，故這里紅外發(fā)射電路從略。
2.2 紅外接收及無線發(fā)射電路
紅外接收電路原理如圖2所示。
如圖2所示。紅外接收采用了高靈敏紅外接收頭HS0038［2］作為紅外接收器件。HS0038內(nèi)部高度集成了紅外接收輸入電路、傳輸阻抗放大器、自動增益控制(AGC)電路、帶通濾波器、比較器以及施密特觸發(fā)器等。他將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,經(jīng)AGC放大、干擾抑制、帶通濾波器選頻（其中心頻率為38 kHz）,改善信噪比，在比較器中進一步提高抗干擾性，再經(jīng)過積分器、施密特觸發(fā)器，最后輸出端C點解調(diào)出頻率為1.5 kHz的原調(diào)制信號波形電路中使用了LM567鎖相環(huán)音頻譯碼電路進行選頻，只有當輸入信號的頻率和電路內(nèi)部自身的中心頻率（本電路設(shè)為750 Hz）一致時，電路輸出低電平，否則輸出高電平[1]。LM567的基本功能是：當器件第3腳輸入的信號幅度＞25 mV，并且頻率在器件帶寬內(nèi)時，第8腳由高電平變?yōu)榈碗娖阶鳛檫壿嬢敵觥?/span>
因為LM567輸入端要求是正弦波或占空比為1/2的方波脈沖，而從HS0038輸出的是一占空比為1/4的脈沖，所以必須進行波形變換才能滿足要求。本電路在HS0038和LM567鎖相環(huán)之間增加一級D觸發(fā)器（CD4013），使得LM567的輸入端得到頻率為750 Hz、占空比為1/2的方波(D點)。
2.3 無線報警電路
無線報警這一部分采用成品發(fā)射/接收組件ZSF9909B和ZSF9910B，使整個電路的設(shè)計和制作變得更為方便、可靠，達到事半功倍的效果。
無線發(fā)射電路由PT2262專用編碼集成片芯片和ZSF9909B無線發(fā)射模塊組成，如圖3所示。無線接收報警電路由ZSF9910B無線接收模塊、PT2272專用譯碼集成芯片以及驅(qū)動報警電路組成，電路如圖4所示。
ZSF9909B和ZSF9910B是微型化高穩(wěn)定度SMD（貼片工藝生產(chǎn)技術(shù)）無線遙控發(fā)射/接收組件。發(fā)射機采用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率一致性較好，穩(wěn)定度極高，使用中無須調(diào)整頻點，特別適合在“多發(fā)一收”無線遙控中使用。
PT2262和PT2272是COMS專用編、譯碼電路，振蕩頻率通過外接電阻進行調(diào)節(jié)，PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對與編碼地址一致后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。只有PT2262和PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用。
芯片中，A0~A7為地址端（可置為“0”、“1”、“f”(懸空)三種狀態(tài)，最多可有3.8=6561個地址碼）；D0~D3為數(shù)據(jù)端（內(nèi)部下拉，編碼時當有一個為“1”即有編碼發(fā)出）；TE′為編碼啟動端（用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效，內(nèi)部上拉）；OS1、OS2接振蕩器電阻；DOUT為編、譯碼輸出端。
若監(jiān)控區(qū)域1繼電器的常開觸點J1接到編碼器PT2262的D3數(shù)據(jù)端，監(jiān)控區(qū)域2繼電器的常開觸點J2接到編碼器PT2262的D2數(shù)據(jù)端（注：監(jiān)控區(qū)域2的電路及地址碼應完全一致，僅數(shù)據(jù)端接法不同，如圖4中虛線所示）。則當區(qū)域1報警時，解碼器的D3 輸出為“1”，區(qū)域2報警時，解碼器的D2 輸出為“1”，由此實現(xiàn)“多發(fā)一收”，并由解碼器不同的數(shù)據(jù)端區(qū)分不同的報警地點。
3 監(jiān)控過程綜述
當監(jiān)控區(qū)無人時，高靈敏紅外接收電路HS0038能接收到發(fā)射機發(fā)出的紅外信號，在他的輸出端C點產(chǎn)生B點的解調(diào)信號。再經(jīng)CD4013輸出一個頻率為750 Hz、占空比1/2的矩形脈沖信號(D點)。并將其送入鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567，使輸出端8腳E點為低電平。這時三極管VT截止，無線報警裝置不工作。
當有人闖入監(jiān)控區(qū)時，HS0038不能收到發(fā)射機發(fā)出的紅外信號，此時在輸出端輸出高電平信號，因為這時的信號頻率與LM567內(nèi)部壓控振蕩器中心頻率750 Hz不一致，所以LM567的8腳將輸出高電平。這時三極管VT導通，繼電器J1常開端閉合，則發(fā)射機得電工作。接收機收到信號，PT2272數(shù)據(jù)端D3輸出高電平，使三極管VT導通，繼電器J常開端閉合，發(fā)出聲、光報警。
4 結(jié)論
本電路紅外監(jiān)控距離為7～8 m，無線報警距離為200 m。通常希望增大紅外監(jiān)控范圍和無線報警距離。增大紅外監(jiān)控距離的方法有： ①使用大功率紅外發(fā)光二極管并增大驅(qū)動電流；②加聚光透鏡。增大無線報警的距離可采用大功率遠距離無線發(fā)射/接收模塊。另外可加紅色有機玻璃或紅色膠片，裝在接收窗口上，可以濾掉日光燈等可見光的干擾。
本電路實用、工作可靠，可進一步開發(fā)應用于各種多對一的紅外監(jiān)控場所。
參考文獻
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