光电报警

光电报警
摘要：与传统的报警器相比较，光电报警器可应用的范围更加地广泛,它可应用于传统报警器不能应用的范围，如防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、交流电流越限报警、玻璃破碎探测等。

由于盗窃率的不断提高，故设计了一个用于防盗光电报警器，但它有一些缺点，本文接下来先介绍这种用于防盗的光电报警电路及系统，再说一下下我对此的一些改进。

关键词：光电报警器防盗报警器系统555定时器发光电路接收电路3140运算放大器自动化改进
1、综述
报警器分为机械式报警器和电子报警器。

经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域。

随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。

这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。

而且安全性能也不是很好。

光电报警就很好的改善了这些方面。

如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。

电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。

在当今高速发展的社会中，入室盗窃率的不断提高。

家，学校宿舍，办公室的财产安全存在很多的隐患，当家中无人或仅有老人孩子在家或者在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的安全。

众多住宅小区，学校宿舍，办公室的安防主要是依靠安装防盗门、防盗窗以及人工防范来实现的。

这样不仅有碍美观，而且还不能有效地防止小偷的侵入，而光电报警器就可很好解决这个问题。

并且本人在高中时目睹了教师办公室的防盗网被锯开，电脑及贵重物品丢失的情况，所以从这件事切身地认识到了传统防盗措施是远远不够的，现在可以在窗户和门上安上这种光电报警器，这样可以更有效地防盗，并且还可以通过无线主机，实现远程监控，减少不少物力和财力，它可广泛地应用于智能化小区,宿舍，办公室，金融部门的储蓄网点,写字楼,仓库,企事业单位等分散营业场所的安全防范中。

2、光电报警原理
光电报警器的主要部分是光电传感器。

传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器的原理有各种各样，其中光电式传感器，是将光通量转化为电量的一种传感器，光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。

由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下具有非接触、高精度、高变率、高可靠性和反应快等特点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器的内容及其丰富，在检测和控制领域中得到广泛的应用。

光电报警是利用基于光电效应的传感器（即光电传感器）。

光电传感器在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。

利用它能测量光线的遮挡，组成报警电路。

防盗报警电路是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成的。

发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用的装置，再通过一发光二极管和蜂鸣器发出警告。

利用光敏二极管来代替开关，它衔接报警电路。

要求在正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管接收不到光，光敏二极管不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

3、光电报警电路
3.1内容与要求
本课程设计就是用发光电器件发光二极管和光敏二极管组成防盗电路。

发光二极管和光敏二极管组成一类似开关作用的装置，再通过一发光二极管和蜂鸣器来发出警告。

电路又包括：发光电路，接收电路，放大电路和报警电路。

如下：调制光发光电路接收电路放大电路报警电路
要求：
根据光电式传感器的工作原理，设计一种防盗电路装置。

利用光敏二极管代替开关，衔接报警电路。

要求正常情况下，三极管不导通；小偷侵入时，光敏二极管
接收不到光，不导通，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

总电路应包括与传感器元件相接的调制电路、放大电路和报
警电路。

发光电路和接收电路都用同一个调制电路来启动，可以通过
延长导线来使发光二极管和光敏二极管的距离延长，可以保证系统在一定器件的条件下作用距离较远。

3.2元件清单元件
3.3电路设计
发射电路
用NE555组成的多谐振荡器作为调制电源组成如下的调制电源电路，再接上发光二极管和限流电阻，组成发射电路，原理图
红外发光二极管没给出，这是我找到的红外发光二极管，型号SE303，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。

管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。

为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。

发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。

为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。

要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。

用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极管，光电三极管等。

接收电路
接收电路跟发射电路类似，用光敏二极管代替发光二极管并充当开关的作用。

正常情况下，发光二极管和光敏二极管对应，光敏二极管接到光线导通，输出高电平。

当有小偷经过时，光敏管接收不到光，不导通，输出低电平。

放大电路
以前用的是是一般的放大电路，现在我把它改为3140运算放大器。

因为3140运算放大器只对照射到光敏二极管上的光的突然变化作出反应，而忽略掉环境光线的缓慢变化。

利用3140运算放大器对光敏管的信号进行放大。

如下图所示：
放大电路
当光束突然断开时，运算放大器在延迟时间之内保持正输出。

3接信号输入，5是信号输出后接报警电路报警电路
报警电路用一个三极管来导通。

正常情况下，三极管不导通，报警电路不同。

当接到检测低电平信号，即有小偷侵入时，三极管导通驱动报警电路，二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

其电路图如下：
5.自己的想法及改进
5.1
通过上述原理可做出光电报警器，用于防盗。

但它有缺陷，小偷一般通过窗户或门进入实行盗窃活动，可安在窗户及仓库门上，并且可通过GSM无线传输实现自动化，直接与110报警中心连接，当蜂鸣器报警时可一边报警，一边连到报警中心。

5.2本来想可用激光代替红外发光二极管改进光源，但因为它发出
的光有颜色，可以被小偷发现，不利于防盗，故还用红外发光二极管。

但人家没给出型号，我在网上找到了SE303红外发光二极管。

因为其外形和发光二极管LED相似，发出红外光，在电路中更容易实现。

5.3我改用了对电压变化敏感的3140运算放大器。

因为它只对照
射到光敏二极管上的光的突然变化作出反应。

5.4
后边设想：当用3140运算放大器把电压放大后，把输出电压，可接到单片机上，通过AD 转换，光线变化时，电压变化，来控制蜂鸣器间歇式地响及LED灯闪烁，还可以借此实现自动化控制。

5.5
问题是容易误判，这样一方面从应用范围上来缩小，只用于库房及别墅等闲人少去的地方，这些地方闲人很少去，可减少些误报。

另一方面可从光路上来解决，光线发射仓库门上：
光线1可对小偷趴着进仓库作用；光线2可对小偷俯着身进仓库作用；
光线3，光线3可对小偷跳跃着进入仓库作用；窗户上：
窗户上只要一条光线就可实现，因为小偷爬窗户进要开窗或打破窗
户要遮红外光。

通过这次的课程设计，使我更进一步的了解了光电传感器原理及相关知识，加深了对光电整体的认识。

提升了自己的实际思考能力。

明白了设计一个关于传感器报警方面的课题应怎么入手。

此外也加强了我搜集资料和整理资料的能力，提高了自己分析问题、解决问题的能力。

参考文献
1.陶红艳.传感器及现代检测技术.清华大学出版社.2009.3
2.江学文等.光电技术.科学出版社.2009.1
3.(日)高桥清,(日)小长井诚.传感器电子学.宇航出版社.1987.11
4.黄贤武、曲波、郑筱霞、刘文杰.传感器实际应用电路设计.电子科技大学出版社1997.6。