红外现场报警器

哈尔滨工业大学（威海）信息科学与工程学院家用红外现场报警器设计论文作者：张晋升（070220307）刘武（070220219）李俊英（070220303）目录1.综述1.1引言 (3)1.2 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状 (3)1.3 热释电红外无线防盗报警系统技术的研究背景及意义 (4)2.方案论证2.1设计任务及要求2.1.1设计任务 (4)2.1.2设计要求 (4)2.2方案一：主动式 (4)2.3方案二：被动式 (5)2.4比较结果 (5)3．热释电红外传感器3.1热释电红外传感器原理 (5)3.1.1普通型红外人体感应模块 (6)3.1.2红外热释电处理芯片BISS000 (7)3.2热释电红外传感器系统的工作参数 (9)3.3热释电红外传感器系统的安装要求 (9)4．设计4.1系统结构图 (9)4.2各单元电路的设计4.2.1整体电路图 (10)4.2.2第一级放大 (10)4.2.3运算放大器部分 (10)4.2.4比较电路 (11)4.2.5控制模块 (11)4.2.6报警电路 (12)4.2.7遥控电路 (13)5. 测试方案与测试结果 (14)6. 参考文献 (14)1．综述1.1 引言随着人们生活水平的不断提高和电子技术的发展，“安全防范”电子保安系统——防盗报警系统及闭路监控系统越来越广泛地应用于教育、银行、交通、电力、酒店、超市等公共场合，维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等，而为了达到防入侵、防被盗、防破坏等目的我们采用了以电子技术、传感器技术和计算机等技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统。

由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的公安技术学科，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安全防范技术，满足人们对保安系统日益提高的要求和期望，就显得更为重要。

防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。

防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。

一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。

防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。

防盗报警系统通常由报警探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。

其中报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况，报警探测器一般是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由包括电子和机械两种处理部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。

采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。

报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。

传输通道是报警探测器电子信号对外传输的通道。

目前传输的方式有三种，即有线，无线，借用线三种不同的通信方式。

报警控制器是能将报警探测器发出来的报警信息变成声光报警信号，并加以显示和记录、存储的装置。

常用的有台式、柜式、箱式和壁挂式几种。

但产生报警声音，显示报警部位，存储记录报警信息是必须具备的基本功能。

1.2 热释电红外无线防盗报警系统的发展现状目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，如：早期的美国安定保、C&K、日本艾礼富、以色列EL等，近几年进入中国市场的加拿大枫叶、德国博世、美国GE等，这些厂商无论是在资金和技术上，都具备很强的优势，对国内厂商的发展形成巨大的竞争压力；国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。

但是与国外厂商相比还有很大差距。

现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。

这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。

现阶段国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射和接收以及微波等技术为基础。

而这里所涉及的被动式报警器则采用了美国的传感元件—热释电传感器。

这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。

随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。

利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。

采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。

1.3 热释电红外无线防盗报警系统技术的研究背景及意义随着时代的不断进步，人们对自己所处的环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面不得不时刻留意那些不速之客。

现在很多小区都安装了智能报警系统，有效的保证了居民的人身和财产的安全。

但是由于大部分报警系统采用的是有线信道，这给系统安装、维护和抗干扰都带来了不利的一面。

而采用无线信道的报警系统，可以做到安装和维护变得更为方便，隐蔽性更好，不易被发现而被破坏，且抗干扰能力更强。

由于红外线是不可见光，所以有很好的隐蔽性。

因此红外无线用在防盗报警系统中将使报警系统更隐蔽，更可靠，更安全。

2.方案论证2.1设计任务及要求2.1.1设计任务(1)红外现场防盗报警器由红外探测电路及报警电路组成，是一种实用的自卫性威慑报警工具。

在防范的区域装上报警器后，一旦有盗贼进入红外探测电路的防防范区域，报警器立即周期性发出刺耳的警报声，起威慑及警示作用。

2.1.2设计要求1.基本要求(1)工作电压：DC6V，即4节7号干电池；工作电流：静态<0.072mA；报警电流：10mA；使用环境：相对温度-20～＋38度；相对湿度<80%；输出音警电流频功率 >85db。

(2) 报警器装上4节7号干电池，将它挂在离地面约2米处（室内），使透镜对准监视场所，打开开关，延时一分钟后，立即进入工作状态。

这时如有人进入，红色指示灯亮，并周期性发出刺耳的警报声10秒，间歇6秒。

2.发挥部分可使用手动遥控器打开、关闭报警装置2.2方案一：主动式主动红外入侵探测器是由发射机和接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成，接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。

主动红外探测器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约在0.8～0.95微米之间），经过光学系统的作用变成平行光发射出去。

此光束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。

由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。

正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。

目前此类探测器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。

一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。

2.3方案二：被动式被动式红外探测无线报警系统，总体设计思路是由探测发射电路和接收报警电路两部分组成。

探测发射电路通过热释电红外探测器探测人体的红外辐射信号，并经过放大、编码和发射等环节，将人体的移动信号转为电信号应用无线电技术发射出去；而接收报警电路则是通过对电信解调、译码和声光报警等环节，将电信号转为声音、光源信号，从而达到无线报警的目的。

人体有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长为10μm左右的红外线。

被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。

人体发射的10μm左右的红外线，通过菲涅尔滤光片增强后，聚集到红外感应源上。

红外感应源泉通常采用热释电元件。

其中热释电传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变成电压信号,同时他还能鉴别出生物和其他非生物.热释电红外传感器可用于防盗报警装置,与其他防盗器材相比,具有以下特点:⊙不需要红外线和电磁波的发射源⊙灵敏度高,控制范围大⊙隐蔽性好,可流动安装2.4比较结果：经过比较，要实现相同的功能，被动式比主动式有更高的性价比，更易于设计和实现。

因此选择被动式红外报警。

3．热释电红外传感器3.1热释电红外传感器原理热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。

在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大7 0分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。

菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。

当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。

在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

3.1.1普通型红外人体感应模块采用普通型红外人体感应模块：模块采用低功耗稳压器件7133A-1，可以保证在很宽的输入电压下稳定提供3.3 V的工作电压，确保模块能正常工作。

模块有三个输出脚，由红、黄、黑三色线插座引出，红线和黑线分别接DC6～24V电源的“+”、“－”，标有“OUT”的黄线是输出脚，有人输出约3V高电平，无人输出0V低电平。