使用光电二极管制作的红外入侵者报警电路

　　使用红外发射器和红外接收器模块的简单红外入侵者报警电路。两个模块中使用的发射器和接收器光电二极管在限制区域内以大约 2

米的距离对齐。当入侵者试图侵入限制区域时，入侵者在不知不觉中越过发射器和接收器之间传输链路的红外光束切割，从而激活连接的继电器警报声。

　　该电路旨在安装在现有的防盗安全系统内。对于大约2米或更短的距离，该系统非常简单，不需要任何额外的镜头或滤光片。如此小的范围通常足以覆盖房间门、走廊和其他区域。

　　该设备由两个电路组成：一个产生红外光束，另一个检测它并在信号中断时发出警报。采用脉冲红外光束，就像许多此类技术一样。调制光束可以很容易地确定对环境红外辐射的影响，便于使用低功率光束。

　　方框图

　　下图显示了红外发射器/接收器链路的框图。两个设备之间的任何实体都会破坏红外光束，导致继电器和连接到它的报警系统打开。

　　

　　

　　入侵者报警IR（红外）发射器电路

　　发射器围绕众所周知的 555 定时器 IC 构建，并在非稳定模式下工作。定时元件为R1、R2和C2，提供5.25kHz的工作频率。

　　

　　当C2通过相对较高的R1+R2电阻充电时，输出变为高电平，当C2通过R2的较低电阻和IC1的内部晶体管放电时，输出变为低电平。由于此操作，传统的555振荡器并不能真正产生真正的方波输出，因为输出处于高电平状态的时间比低电平状态长得多。

　　此示例中使用的参数导致输出只能在大约 10%

的时间段内保持在低状态。Q1通过基极电流导通，通过R3获得的基极电流在这些短的负输出突发期间导通。

　　然后，通过限流电阻R4，将约500 mA的电流传输到红外LED1。然而，通过LED1的净电流几乎不到50

mA。因此，该系统产生相当强大的红外脉冲，同时消耗相对适中的总电流。LED1不使用可见光谱来产生预期的红外线。

　　入侵报警红外接收电路

　　红外脉冲由接收器端的光电二极管LED1截获。这是通过负载电阻R1通过电源轨施加的。由于红外脉冲，通过LED1的泄漏电流暂时增加，在R1和LED1的交叉处产生一系列微小的电压脉冲。

　　

　　C2将这些脉冲馈送到基本高增益放大器的输入端，该放大器在两级直接耦合配置中采用Q1和Q2。C2和C4被有意设置为低电平，以确保电路获得较差的低频响应。

　　这可确保有效抑制LED1由于主电源供电灯的红外辐射泄漏而产生的50赫兹信号。然而，在发射器电路的工作频率明显较高时，该电路似乎提供了更大的增益。

　　C5将放大器的输出连接到由D1、D2、C6和R6组成的整流器和平滑电路。该电路的正偏置被馈送到运算放大器IC1的一个输入端。

　　R7和R8为另一输入提供偏置电压。在大多数情况下，反相输入的固定偏置将大于提供给同相输入的偏置。IC1的配置类似于比较器，其输出在紧急情况下切换为高电平，激活继电器线圈。

　　采用独立的缓冲级Q3来提供必要的相对较高的驱动电流。

　　如果入侵者短暂破坏光束，C6上的电荷会迅速衰减，使IC1的同相输入电位降至反相输入以下。因此，IC1的输出变为低电平，导致继电器关闭，从而打开继电器RLA1的触点，中央安全系统被激活。

　　如何设置入侵者警报

　　要设置上述红外入侵者报警电路，您只需将发射器红外光束与接收器光电二极管对齐，以便接收器光电二极管能够保持发射器红外信号的激活状态。

　　上述设置可以安装在门、窗、花园或任何需要监控以防止入侵的地方。

　　在这种情况下，如果入侵者试图穿过路径，它会暂时破坏红外光束，进而导致接收器停用片刻。

　　这会立即导致接收器继电器激活并发出连接的警报。

　　另一种设计

　　红外入侵者报警电路的下一个设计如下图所示。这个想法是由这个博客的一位狂热读者Amit先生贡献的。

　　就像上述概念一样，该设计还具有发射器和接收器单元，只需对齐即可，以便来自发射器电路的红外波到达接收器的光电二极管并保持其继电器激活。

　　一旦潜在的入侵者试图穿过路径，它最终会破坏红外光束，从而导致接收器单元停用片刻并发出连接的警报。

　　变送器电路

　　下面描述了变送器的实际电路图。它建立在NE555定时器上，该定时器已设置为非稳态多谐振荡器。这表明红外发射器 LED1 每秒打开和关闭几次 -

对于给定的值，振荡频率约为 5KHz。

　　与连续发射相比，使用脉冲束有几个好处。首先，它以发射器可以理解和区分信号与其他发射的影响的方式对红外脉冲进行编码，例如来自附近环境中的 LED、CFL

灯。

　　此外，通过选择高频，可以交流耦合发射器电路，使其能够抵抗环境光水平的逐渐变化，例如从白天过渡到黑夜。

　　第三，脉冲发射器可以节省功率，这在发射器由电池供电时是有益的。

　　可以使用RV1预设电位计改变传输频率，从而可以根据发射器和接收器的实际位置进行一些调整。

　　

　　接收电路

　　下图描述了接收器的电路。LED 1 是一个红外接收器二极管，已被 R1

反向偏置。当红外光照射到二极管时，它会导致少数载流子的增加和二极管电导率的相应提高。

　　这会导致R1和LED1结处的压降。然后，C1将AC输出耦合到运算放大器。这有助于为接收器提供对环境光水平波动以及白炽灯、CFL

灯泡和荧光灯影响的高度耐受性。IC1作为同相交流放大器连接，而R2和R3将输入偏置至50%电源范围。

　　R4、R5和C2的组合决定了放大器的增益。放大器的增益在较低频率下接近单位，但随着输入信号频率的增加，C2的阻抗降低，从而提高放大器的平均增益，使得在5KHz左右的发射器信号处，放大器固定为数千个增益。

　　每当接收器检测到发射信号时，IC1的输出将变为大约5KHz的交流信号。随后，交流C3将该输出信号耦合到D1、D2的倍压器电路，为滤波电容C4充分充电，以接通晶体管Q1和继电器。

　　C4 通过 R7 放电，当传输被切断或干扰时，继电器关闭。R6 和 C5

为放大器提供进一步的电源去耦，消除了继电器打开和关闭时产生的任何尖峰。反电动势屏蔽由二极管D3提供。