红外入侵报警器设计

红外入侵报警器 航天学院 电子科学与技术专业 杨威 一 背景和意义一 背景和意义 近年来 随着社会和科技的进步 电子电器飞速发展 人民的生活水平有了很大提高 各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有 然而不法分子也是越来越多 这点就是 看到了大部分人防盗意识还不够强 造成偷盗现象屡见不鲜 因此 越来越多的居民家庭 对财产安全问题十分担忧 报警器为人们解决了不少问题 但是市场上的报警器大部分都 是用于一些大公司财政机构 价格高昂 一般人们难以接受 如果再设计和生产一种价廉 性能灵敏可靠的防盗报警器 必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用 由于 红外线是不见光 有很强的隐蔽性和保密性 因此在防盗 警戒等安保装置中得到了广泛 的应用 此外 在电子防盗 人体探测等领域中 被动式热释电红外探测器也以其价格低 廉 技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎 这里要设计的红外入侵报警 器就是用热释电当探测器的 二 国内外现状和发展趋势 二 国内外现状和发展趋势 从入侵探测器这个大范围来看 从 2005 年起 一种基于视频运动分析检测技术的入 侵探测器技术开始在我国出现 但基本上都是属于国外的品牌或产品 暂时还没有国内的 成熟技术所转化出的产品 但国内有很多研究单位或机构都对此技术进行了研究 并取得 了很好的研究成果 相信不久的将来 以国内的视频运动分析检测技术为核心的入侵探测 产品便可以出现在市场上 与此同时 对于入侵探测技术的需求也越来越大 监控系统发 展了 摄像头越来越多 监管人员不可能随时盯着每一个摄像头 这就需要采用一种自动 报警的技术代替监控人员对目标区域或目标周界实现监测 一旦发现入侵则及时报警 提 醒监管人员注意 以加强安全防范 目前来说 红外对射 激光对射 震动电缆等入侵探 测技术是较为成熟的技术 应用也非常广泛 并且在短时间内仍将是市场的主流 但随着 基于视频运动分析检测技术的入侵探测技术的发展 这一新的技术将越来越受到人们的关 注 其应用也会越来越广 适应性也会越来越强 也必将成为未来入侵探测技术市场的主 角 而我们要设计的是被动式红外入侵报警器 从技术和行业发展来看 它的发展前景不 是很好 它终将被新技术所取代 但在未来很长一段时间内会占据足够大的市场份额 这 是因为它的制作工艺较为简单 制作成本较低 价格就能较低 未来一般家庭就能有能力 使用上它 三 技术要求 三 技术要求 一 菲涅耳透镜 一 菲涅耳透镜 设计中要用到菲涅耳透镜 用于将人体发出的红外线聚焦到红外感应源上 二 红外感应源 二 红外感应源 由于人体发出的红外线波长大约为 10um 红外感应源通常采用热释电元件 这种元件 接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡 向外释放电荷 经后续电路检测 处理后就能产生报警信号了 三 检测和报警电路系统 三 检测和报警电路系统 热释电感应到人体红外辐射后 向外释放电荷 这时要设计一个放大和滤波电路 将 得到的电信号传至电压比较器 与基准电压进行比较后 将处理后的电信号传至驱动电路 由驱动电路驱动报警器报警 报警器可以是一个扬声器 四 方案设计 四 方案设计 一 原理介绍 一 原理介绍 一般人体体温是 37 所以会发出波长 10um 左右的红外线 被动式红外传感器探头 就是靠探测人体发射的 10um 左右的红外线进行工作的 人体发射的 10um 左右的红外线通 过菲涅耳透镜增强后聚集到红外感应源上 红外感应源通常采用热释电元件 这种元件接 收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡 向外释放电荷 经后续电路检测处 理后就能产生报警信号了 要注意以下几点 1 被动红外报警器是以探测人体辐射为目标 的 所以热释电元件对波长为 10um 左右的红外辐射必须非常敏感 2 为了仅仅对人体的红 外辐射敏感 在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片 使环境的干扰受到明显的 控制作用 3 其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件 而且制成的两个电极化方 向正好相反 环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用 使其产生释电效应相互 抵消 于是报警器无信号输出 一旦人侵入探测区域内 人体红外辐射通过部分镜面聚焦 并被热释电元接收 但是两片热释电元接收到的热量不同 热释电也不同不能抵消 经信 号处理而报警 二 总体结构设计 二 总体结构设计 如上图所示 被动式红外报警器主要有菲涅耳光学系统 热释电红外传感器 信号滤 波和放大电路 信号处理和报警电路等几部分组成 当人体射出的红外线通过菲涅耳透镜 后 传到热释电红外探测器 这时热释电红外探测器将输出脉冲信号 脉冲信号经放大和 滤波后 由电压比较器将其与基准值进行比较 当输出信号达到一定值时 报警电路发出 警报 三 热释电红外传感器的电路系统 三 热释电红外传感器的电路系统 本设计所用的热释感器采用双探测元的结构 其工作电路原理及设计电路如下图所示 在 VCC 电源端利用 C1 和 R2 来稳定工作电压 同样输出端也多加了稳压元件稳定信号 当 检测到人体移动信号时 电荷信号经过 FET 放大后 经过 C2 R1 的稳压后使输出变为高电 位 再经过 NPN 的转化 输出