紅外入侵報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、紅外入侵報(bào)警器航天學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)楊威一、背景和意義:近年來(lái)，隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，電子電器飛速發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而不法分子也是越來(lái)越多。這點(diǎn)就是看到了大部分人防盜意識(shí)還不夠強(qiáng)。造成偷盜現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。因此，越來(lái)越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題十分擔(dān)憂，報(bào)警器為人們解決了不少問(wèn)題。但是市場(chǎng)上的報(bào)警器大部分都是用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu)，價(jià)格高昂,一般人們難以接受。如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的防盜報(bào)警器，必將在防盜和保證財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。由于紅外線是不見(jiàn)光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到

2、了廣泛的應(yīng)用，此外，在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。這里要設(shè)計(jì)的紅外入侵報(bào)警器就是用熱釋電當(dāng)探測(cè)器的。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)： 從入侵探測(cè)器這個(gè)大范圍來(lái)看：從2005年起，一種基于視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)的入侵探測(cè)器技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)出現(xiàn)，但基本上都是屬于國(guó)外的品牌或產(chǎn)品，暫時(shí)還沒(méi)有國(guó)內(nèi)的成熟技術(shù)所轉(zhuǎn)化出的產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)有很多研究單位或機(jī)構(gòu)都對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了研究，并取得了很好的研究成果，相信不久的將來(lái)，以國(guó)內(nèi)的視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)為核心的入侵探測(cè)產(chǎn)品便可以出現(xiàn)在市場(chǎng)上。與此同時(shí)，對(duì)于入侵探測(cè)技術(shù)的需求也越來(lái)越大。監(jiān)控系

3、統(tǒng)發(fā)展了，攝像頭越來(lái)越多，監(jiān)管人員不可能隨時(shí)盯著每一個(gè)攝像頭，這就需要采用一種自動(dòng)報(bào)警的技術(shù)代替監(jiān)控人員對(duì)目標(biāo)區(qū)域或目標(biāo)周界實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)入侵則及時(shí)報(bào)警，提醒監(jiān)管人員注意，以加強(qiáng)安全防范。目前來(lái)說(shuō)，紅外對(duì)射、激光對(duì)射、震動(dòng)電纜等入侵探測(cè)技術(shù)是較為成熟的技術(shù)，應(yīng)用也非常廣泛，并且在短時(shí)間內(nèi)仍將是市場(chǎng)的主流。但隨著基于視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)的入侵探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，這一新的技術(shù)將越來(lái)越受到人們的關(guān)注，其應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣，適應(yīng)性也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，也必將成為未來(lái)入侵探測(cè)技術(shù)市場(chǎng)的主角。 而我們要設(shè)計(jì)的是被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器，從技術(shù)和行業(yè)發(fā)展來(lái)看，它的發(fā)展前景不是很好，它終將被新技術(shù)所取代，但在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)

4、間內(nèi)會(huì)占據(jù)足夠大的市場(chǎng)份額。這是因?yàn)樗闹谱鞴に囕^為簡(jiǎn)單，制作成本較低，價(jià)格就能較低，未來(lái)一般家庭就能有能力使用上它。三、技術(shù)要求：一、菲涅耳透鏡：設(shè)計(jì)中要用到菲涅耳透鏡，用于將人體發(fā)出的紅外線聚焦到紅外感應(yīng)源上。二、紅外感應(yīng)源： 由于人體發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)大約為10um，紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)了。三、檢測(cè)和報(bào)警電路系統(tǒng)： 熱釋電感應(yīng)到人體紅外輻射后，向外釋放電荷，這時(shí)要設(shè)計(jì)一個(gè)放大和濾波電路，將得到的電信號(hào)傳至電壓比較器，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，將處理后的電信號(hào)傳至驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)

5、電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警，報(bào)警器可以是一個(gè)揚(yáng)聲器。四、方案設(shè)計(jì)： 一、原理介紹：一般人體體溫是37，所以會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)10um左右的紅外線，被動(dòng)式紅外傳感器探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10um左右的紅外線進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過(guò)菲涅耳透鏡增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上，紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)了。要注意以下幾點(diǎn)：1.被動(dòng)紅外報(bào)警器是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。2.為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅

6、爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。3.其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是報(bào)警器無(wú)信號(hào)輸出。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如上圖所示，被動(dòng)式紅外報(bào)警器主要有菲涅耳光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào)濾波和放大電路、信號(hào)處理和報(bào)警電路等幾部分組成。當(dāng)人體射出的紅外線通過(guò)菲涅耳透鏡后，傳到熱釋電紅外探測(cè)器，這時(shí)熱釋電紅外探測(cè)器將輸出脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)放大和濾波后，由電壓比較器將其與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)輸出信號(hào)達(dá)到一定值時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。三、熱釋電紅外傳感器的電路系統(tǒng)： 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器采用雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如下圖所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸