家用防盜報警器設計

2022-10-13 18:06:10 字數 5040 閱讀 8797

1.1選題依據與意義

近年來,隨著改革開放的深入發展,電子電器的飛速發展.人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產品和貴重物品為許多家庭所擁有。

然而一些不法分子也是越來越多。這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強,造成偷盜現象屢見不鮮。因此,越來越多的居民家庭對財產安全問題十分擔憂。

報警器這時正為人們解決了不少問題。但是市場上的報警器大部分都是用於一些大公司及財政機構。**高昂,一般人們難以接受。

如果設計和生產一種價廉、效能靈敏可靠的防盜報警器,必將在防盜和保證財產安全方面發揮更加有效的作用。最主要的感應器為紅外線感測器和門磁感測器。紅外感測器利用紅外線的物理性質來進行測量的感測器。

紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質,只要它本身具有一定的溫度(高於絕對零度),都能輻射紅外線。紅外線感測器測量時不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,並且有靈敏度高,響應快等優點。

門磁感測器由兩部分組成:較小的部件為永磁體,內部有一塊永久磁鐵,用來產生恆定的磁場,較大的是門磁主體,它內部有乙個常開型的幹簧管,當永磁體和幹簧管靠得很近時(小於5公釐),門磁感測器處於工作守候狀態,當永磁體離開幹簧管一定距離後,處於常開狀態。傳統的防盜網、防盜窗在實際使用中暴露了很多隱患,國家下達了《關於在住宅小區禁止安裝防盜網的建議》中指出,防盜網帶來了很多問題,例如市容的美觀,火災以後的逃生以及為犯罪分子提供翻越條件等等,所以家庭安防必須有新的系統、新的方法能夠提供相應的解決方法。

在這樣的大背景下,各式各樣的防盜技術和防盜系統不斷湧現,智慧型化小區在人們對美好生活的呼聲中迅速崛起,使得家庭安防產品的發展出現了前所未有的變化。小區安保系統已經從本地向遠端發展,從小區的周邊向核心——家庭逐漸靠攏。但是,運用最新科技和複雜工藝製作的防盜報警系統依然存在一些不可忽視的不足,功能強大的系統,不僅安裝複雜,家庭硬體要求高,而且存在體積大、**昂貴,操作複雜等缺點。

面對這樣的高科技產品,目前在我國城鎮化和現代化程度還不夠高的省份和地區,特別是相對落後的農村,人們生活環境的安全感依然得不到應有的保障。這就需要一套經濟實惠、操作方便、效能顯著實用的防盜報警系統來切實滿足這些地區人們的防盜需求。

1.2 紅外報警分類及原理

紅外報警器分為主動紅外報警和被動紅外報警,主動紅外入侵報警器是由發射機和接收機組成,發射機是由電源、發光源和光學系統組成,接收機是由光學系統、光電感測器、放大器、訊號處理器等部分組成。主動紅外報警器是一種紅外線光束遮擋型報警器,發射機中的紅外發光二極體在電源的激發下,發出一束經過調製的紅外光束(此光束的波長約在0.8~0.

95微公尺之間),經過光學系統的作用變成平行光發射出去。此光束被接收機接收,由接收機中的紅外光電感測器把光訊號轉換成訊號,經過電路處理後傳給報警控制器。由發射機發射出的紅外線經過防範區到達接收機,構成了一條警戒線。

正常情況下,接收機收到的是乙個穩定的光訊號,當有人入侵該警戒線時,紅外光束被遮擋,接收機收到的紅外訊號發生變化,提取這一變化,經放大和適當處理,控制器發出的報警訊號。目前此類報警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應用在周界防範居多,最大的優點就是防範距離遠,能達到被動紅外的十倍以上探測距離。

被動紅外報警器主要是根據外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環境有差別,當人通過探測區域時,報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化,進而通過分析發出報警。人體都有恆定的體溫,一般在37度左右,會發出特定波長10μm左右的紅外線,被動紅外報警器就是靠探測人體發射的10μm左右的紅外線而進行工作的。

人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強後聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常採用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,後續電路經檢測處理後就能產生報警訊號。被動紅外報警器是以探測人體輻射為目標的,所以熱釋電元件對波長為10μm左右的紅外輻射必須非常敏感。

為了僅僅對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爾濾光片,使環境的干擾受到明顯的控制作用。其感測器包含兩個互相串聯或併聯的熱釋電元件。而且製成的兩個電極化方向正好相反,環境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用,使其產生釋電效應相互抵消,於是報警器無訊號輸出。

一旦人侵入探測區域內,人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦,並被熱釋電元接收,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,經訊號處理而報警。用它製作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比,具有如下特點:

1. 不需要用紅外線或電磁波等發射源。

2. 靈敏度高、控制範圍大。

3. 隱蔽性好,可流動安裝。

此外,紅外探頭按接收訊號的方式又分為有線和無線,無線紅外探頭安裝方便但不穩定,需更換電池:有線探頭長期電源供電,不易被破壞,比較穩定。門磁同樣也有有線無線之分。

此處,考慮家庭用有線的影響美觀,故用無線。

1.3 門磁報警原理

門磁主要分類是玻璃門磁與捲簾門磁。玻璃門磁的磁鐵和幹簧管分別安裝在門框(窗框)和門扇(窗扇)裡,基本上都是嵌入式安裝(也有表面式安裝的),所以不是行業人士一般不太能夠注意到這些。大家可以把分戶門和外窗開啟,看一下分戶門門框頂部和外窗的窗框,就可以看到圓形的、一般是白色的元氣件,其實這就是所謂的門磁(窗磁)!

捲閘門有專用的門磁,可以方便地安裝在捲閘門上。首先將「磁鐵」(最重的鐵製部件)安裝固定在捲閘門的內側上(一般靠近側面),在其相應的下方地上安裝固定「幹簧管感測器」(較輕的鐵製部件),在捲閘門閉合狀態時,「磁鐵」與「幹簧管感測器」之間的距離不大於2厘公尺。與「幹簧管感測器」通過鋼製軟護套連線的叫「無線訊號發射器」。

「無線訊號發射器」必須安裝在主機能夠接收到無線訊號的地方。如果主機離「無線訊號發射器」距離太遠或它們之間有遮蔽,可以將「無線訊號發射器」與「幹簧管感測器」之間的連線加長,如某使用者家住8樓,車庫在一樓,則可以將連線延伸到8樓住戶家,將「無線訊號發射器」安裝在使用者家裡,這樣主機

就能夠接收到無線訊號了。與紅外探頭一樣,門磁也有無線有線之分,有線門磁不需要電池,相對來說更加穩定可靠。

2系統組成與工作原理

2.1系統設計

隨著電子技術的飛速發展和日益普及,電子報警器已經在各企業事業單位和人們的日常生活中得到廣泛的應用,紅外線報警可監視幾公尺到幾十公尺範圍內移動的人體,當有人在該範圍內走動時,發出報警。而門磁報警可通過門窗開關產生相對移動使磁場產生變化發出報警。

系統整體由紅外探測器、門磁探測器、編碼器、無線電發射器、無線接收電路、解碼器、報警器、電源電路、警號組成。整個電路除電源開關、報警解除開關、電源指示燈、報警指示燈安裝在面板上外,使用非常方便,其它元件均安裝製作在小塊電路板上,所佔空間小,操作簡單。

2.2系統組成框圖

1.電源:通過交流電經變壓器的變壓、橋式二極體的整流、電容的濾波、穩壓器的穩壓得到12v的直流電壓。

2.感測器:感測器主要是用來採集人體的紅外線訊號和門窗開閉型號並將該訊號轉換成電訊號的器件。

3.放大濾波:是由整合運算放大器lm324和電容構成對感測器的訊號進行放大和濾波供下一級電路使用。

4.比較器:這裡採用的是雙限電壓比較器,把電路中的基準電壓u1和u2作為參考電壓(u1>u2)與比較器輸出的電壓作比較控制指示電路指示是否有人進入的情況。

3方案論證與選擇

3.1方案一:採用at89c51微控制器設計的無線防盜報警器

採用at89c51微控制器設計的無線防盜報警器的原理框圖如圖

這款無線報警主機對任何發射頻率為315m,主要由無限發射、無線接收、資料處理、報警電路、輸出顯示、斷電報警和電源電路組成。整機接收頻率315m,資料處理採用市面上用得較多的pt2272專用晶元,可靠性及穩定性較好;資料處理的任務由微控制器完成,用於區分報警訊號,同時接受各種操作指令,完成相應的操作,當接收到報警訊號後一方面驅動報警電路,發出響亮的警車報警聲,另一方面輸出具體的位址資訊,確定是哪一路傳送了報警訊號;斷電報警功能則實時電源狀況,當市電斷電後,能發出嘟嘟的報警聲,提配使用者注意,外供電已被切斷,若為不法分子破壞所致,可提早進行防範。

3.2方案二:基於門磁與被動紅外技術設計的無線防盜報警系統報警器

基於門磁與被動紅外技術設計的無線防盜報警系統框圖如圖

系統整體由門磁探測器、編碼器、無線電發射器、無線接收電路、解碼器、報警器、電源電路組成。整個電路除電源開關、報警解除開關、電源指示燈、報警指示燈安裝在面板上外,使用非常方便,其它元件均安裝製作在小塊電路板上,所佔空間小,操作簡單。

3.3方案選擇

對於方案一,不僅需要複雜的硬體線路連線,而且需要用到微控制器,程式設計軟體,而方案二只需要硬體電路,所以通過對方案

一、二的比較,選擇方案二。

4系統整體設計

4.1主要技術設計

4.1.1系統運用的主要技術

(1)門磁探測技術

其本質就是乙個門磁開關,由永磁體和門磁主體兩大部分組成。當兩部分靠得近時,處於報警守候狀態,當拉開一定距離後,便觸發報警系統。

(2)被動紅外探測技術

其原理為探測器內有個紅外感應元件,通過捕捉室內生物移動散發出的紅外短波來觸發報警系統。

(3)數字晶元編/解碼技術

編碼晶元採用專用整合晶元vd5026,解碼處理器則採用與之配套生產的整合晶元vd5027,它們都是cmos大規模數字積體電路。它們組合應用起來就可構成乙個發射、—接收的數字編譯碼系統。

(4)無線發射接收技術

無線發射電路部分主要運用高頻功率放大器的原理製成,以lc諧振網路作為負載構成諧振功率放大器。無線接收電路由超再生接收、放大、整形、解碼電路組成,經過一系列處理,可以產生直接驅動報警電路的電訊號。

(5)交直流雙重供電技術

無線報警接收控制器具有防停電功能,採用交、直流兩種方式供電,當交流電停供時,電路自動轉換為直流供電,無需人工切換。

(6)智慧型報警技術

在報警電路部分,結合單向可控矽和數字整合**晶元的功能,使報警功能更趨智慧型化,隨時準確把握防盜情況。

4.1.2元器件選擇

(1)發射模組:

①入侵探測方式選擇由永磁體和門磁主體兩大部分組成的門磁探測器。

②編碼電路選擇專用數字整合編碼晶元vd5026。

③無線發射電路則採用自製方式,以高頻諧振功率放大電路為核心電路。

(2)接收模組:

①接收電路採用自製方式,具備超再生接收、放大、整形等的功能。

②解碼電路選擇配套使用的數字整合解碼晶元vd5027

③報警電路選用單向可控矽(scr)實施觸發訊號控制,選用數字整合**晶元9561作為報警控制晶元,並用乙個普通小型號揚聲器作為發聲器件。

④電源電路主要部件選用變壓線圈和數字晶元brdce2組成的變壓電路和7809穩壓整合晶元電路。並連線上直流供電電路。

多路防盜報警器設計報告

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