| 一種基于紅外探測(cè)轉(zhuǎn)無(wú)線報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng) |
摘 要：介紹了一種用紅外線探測(cè)轉(zhuǎn)無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的組成、電路的設(shè)計(jì)、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(wú)線報(bào)警；監(jiān)控系統(tǒng)
紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。由于他是不可見(jiàn)光，因此用他作防盜監(jiān)控報(bào)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(qiáng)。這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用于博物館、單位要害部門(mén)和家庭的防護(hù)。
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(wú)線接收?qǐng)?bào)警等3個(gè)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(hào)并進(jìn)行放大和解調(diào)出用于無(wú)線發(fā)射電路的調(diào)制信號(hào)。當(dāng)無(wú)人遮擋紅外光時(shí)，鎖相環(huán)輸出低電平，報(bào)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(dòng)繼電器接通無(wú)線發(fā)射電路，監(jiān)控室便可接收到無(wú)線報(bào)警信號(hào)，并可區(qū)分報(bào)警地點(diǎn)。
2 電路設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)基電路組成的多諧振蕩器比較常見(jiàn)，故這里紅外發(fā)射電路從略。
2.2 紅外接收及無(wú)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(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),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(jìn)一步提高抗干擾性，再經(jīng)過(guò)積分器、施密特觸發(fā)器，最后輸出端C點(diǎn)解調(diào)出頻率為1.5 kHz的原調(diào)制信號(hào)波形電路中使用了LM567鎖相環(huán)音頻譯碼電路進(jìn)行選頻，只有當(dāng)輸入信號(hào)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(shí)，電路輸出低電平，否則輸出高電平[1]。LM567的基本功能是：當(dāng)器件第3腳輸入的信號(hào)幅度＞25 mV，并且頻率在器件帶寬內(nèi)時(shí)，第8腳由高電平變?yōu)榈碗娖阶鳛檫壿嬢敵觥?/span>
因?yàn)?/span>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(jìn)行波形變換才能滿(mǎn)足要求。本電路在HS0038和LM567鎖相環(huán)之間增加一級(jí)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(diǎn))。
2.3 無(wú)線報(bào)警電路
無(wú)線報(bào)警這一部分采用成品發(fā)射/接收組件ZSF9909B和ZSF9910B，使整個(gè)電路的設(shè)計(jì)和制作變得更為方便、可靠，達(dá)到事半功倍的效果。
無(wú)線發(fā)射電路由PT2262專(zhuān)用編碼集成片芯片和ZSF9909B無(wú)線發(fā)射模塊組成，如圖3所示。無(wú)線接收?qǐng)?bào)警電路由ZSF9910B無(wú)線接收模塊、PT2272專(zhuān)用譯碼集成芯片以及驅(qū)動(dòng)報(bào)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(wú)線遙控發(fā)射/接收組件。發(fā)射機(jī)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(wú)須調(diào)整頻點(diǎn)，特別適合在“多發(fā)一收”無(wú)線遙控中使用。
PT2262和PT2272是COMS專(zhuān)用編、譯碼電路，振蕩頻率通過(guò)外接電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)與編碼地址一致后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)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(huì)連續(xù)發(fā)射。只有PT2262和PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)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(gè)地址碼）；D0~D3為數(shù)據(jù)端（內(nèi)部下拉，編碼時(shí)當(dāng)有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出）；TE′為編碼啟動(dòng)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(kāi)觸點(diǎn)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(kāi)觸點(diǎn)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(yīng)完全一致，僅數(shù)據(jù)端接法不同，如圖4中虛線所示）。則當(dāng)區(qū)域1報(bào)警時(shí)，解碼器的D3 輸出為“1”，區(qū)域2報(bào)警時(shí)，解碼器的D2 輸出為“1”，由此實(shí)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(bào)警地點(diǎn)。
3 監(jiān)控過(guò)程綜述
當(dāng)監(jiān)控區(qū)無(wú)人時(shí)，高靈敏紅外接收電路HS0038能接收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的紅外信號(hào)，在他的輸出端C點(diǎn)產(chǎn)生B點(diǎn)的解調(diào)信號(hào)。再經(jīng)CD4013輸出一個(gè)頻率為750 Hz、占空比1/2的矩形脈沖信號(hào)(D點(diǎn))。并將其送入鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567，使輸出端8腳E點(diǎn)為低電平。這時(shí)三極管VT截止，無(wú)線報(bào)警裝置不工作。
當(dāng)有人闖入監(jiān)控區(qū)時(shí)，HS0038不能收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的紅外信號(hào)，此時(shí)在輸出端輸出高電平信號(hào)，因?yàn)檫@時(shí)的信號(hào)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(shí)三極管VT導(dǎo)通，繼電器J1常開(kāi)端閉合，則發(fā)射機(jī)得電工作。接收機(jī)收到信號(hào)，PT2272數(shù)據(jù)端D3輸出高電平，使三極管VT導(dǎo)通，繼電器J常開(kāi)端閉合，發(fā)出聲、光報(bào)警。
4 結(jié)論
本電路紅外監(jiān)控距離為7～8 m，無(wú)線報(bào)警距離為200 m。通常希望增大紅外監(jiān)控范圍和無(wú)線報(bào)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(dòng)電流；②加聚光透鏡。增大無(wú)線報(bào)警的距離可采用大功率遠(yuǎn)距離無(wú)線發(fā)射/接收模塊。另外可加紅色有機(jī)玻璃或紅色膠片，裝在接收窗口上，可以濾掉日光燈等可見(jiàn)光的干擾。
本電路實(shí)用、工作可靠，可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用于各種多對(duì)一的紅外監(jiān)控場(chǎng)所。
參考文獻(xiàn)
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