无线红外周界报警器的设计

赵立琼

（湄洲湾职业技术学院电子工程系，福建莆田351254）

随着社会的发展，安全问题越来越为人们所关注。入室盗窃等行为直接威胁了人们的生命财产安全，而安装安防报警装置是有效解决这一问题的主要途径。红外报警器是一种使用较为普遍的安防报警器。红外技术可分为主动与被动两种，被动红外技术基本应用于室内防范，而主动红外技术不仅可用于室内还可用于室外，并具有隐蔽性强、灵敏度高等特点。如采用无线收发方式则还具有安装方便、节约成本的优点，使一些已成型的建筑物省去了再次布线的麻烦。同时，还可针对不同的使用环境来进行相应的设置控制防范距离的远近和降低误报率。相对电缆、光纤等形式的周界报警方式来说，是一种安装和使用更为简便的安防技术。

1 无线红外报警系统整体方框图与工作原理

1.1 整机方框图

本设计是针对房屋周界安全的无线红外报警器，其整机电路主要包括红外对射电路、放大整形电路、编解码电路、无线收发模块、收发测试通道、信号锁存及报警电路。在此力求该报警器具备以下特点：（1）良好的扩展性，针对不同场合可进行相应的调整；（2）编解码灵敏度高，数据传输损耗小；（3）安装和使用简单。设计框图如下：

图1 红外无线报警器整机框图

1.2 工作原理

报警系统整体由红外对射和无线收发电路两部分组成。红外对射负责安防监控，无线收发组成信号传输。由于光线是直线传输，因此在发射端发射光束，中间如无遮挡，则接收端能收到正常的光束；当有人经过布防区域时，光束被遮挡，则接收端无法接收到正常光束，此时将产生的相应信号经过放大、编码等环节发射出去；而接收电路则通过解调、译码和声光报警等环节，将电信号转为声、光信号，从而达到无线报警的目的。

2 无线红外报警器电路设计

2.1 整机电路设计

整机电路的工作过程主要为红外对射和无线收发。如发射与接收编码电路的编码正确，且红外对射电路正常情况下，发射端发射光束，中间如无遮挡，则接收端就能收到正常的光束，经VT21、VT22两级放大，D21、D22倍压整流后形成一个直流控制电压，驱动VT23饱和导通后将使PT2262的数据脚D0为低电平，经编码后由无线发射模块发射出去。当PT2272接收到此信号经译码后数据脚D0也相应为低电平时，则不产生报警信号。而当红外线被物体遮挡时，VT23截止，这时送给PT2262的数据脚D0则为高电平，经编码后由无线发射模块发射出去，PT2272接收到此信号经译码后数据脚D0相应也为高电平，那么此时将产生报警信号驱动报警电路报警。

2.2 红外对射电路的设计

因热释电元件是被动式红外探测器的温度敏感元件，此种探测器在室内应用效果较好，在室外却会产生较高的误报率，所以采用主动红外对射作为探测器的监测部分。红外发射电路由多谐振荡器（VT1、VT2）作为红外线发射端的驱动电路，驱动红外发射管IR204，向布防区内发出红外线，接收端利用专用红外线接收管对发射的红外信号进行接收。

图2 红外对射电路

2.3 放大整形电路

放大整形电路主要由VT21、VT22、D21和D22等元件构成。当红外接收管接收到正常红外信号时，先经VT21、VT22两级放大，再由D21、D22倍压整流形成直流控制电压后，驱动VT23饱和导通，如红外接收管未接收到红外信号则VT23截止。

图3 放大整形电路

2.4 编解码电路及SP无线收发模块

2.4.1 编解码电路设计

编解码电路由PT2262／PT2272来实现。PT2262可用于无线遥控发射电路，同时具有传输距离远和能实现锁存的功能。编码PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地，地址编码不重复有6 561组［1］。在设计中先取出1脚接正电源，其他7脚悬空作为当前固定的编码，还可以进行6 560次不同的编码。

2.4.2 SP无线收发模块设计

SP无线数据收发模块采用调幅AM的通讯方式，工作频率为315MHZ／433MHZ。其中发射端工作电压为直流3～12V，接收端工作电压为直流5V，以TTL电平为输出方式。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压且具有较好的发射效果。SP数据模块采用ASK方式调制以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零。数据信号与DF发射模块输入端可用电阻或直接连接但不能用电容耦合，否则DF发射模块将不能正常工作。数据电平应接近DF数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。

图4 编码与发射电路

图5 编码与接收电路

2.5 收发测试通道

在此为了便于测试和扩展多条报警电路，所以发送端信号由PT2206的使能端控制，在发送模块电源端增加指示灯作为发射指示。而接收模块PT2272的17脚增加指示灯作为接收指示。由PT2262／2272的数据脚D1至D3组成三个测试通道，对无线发送和接收进行测试。当二者编码正确时按下发射电路A键此时接收电路A指示灯亮，说明接收正常。另外两个通道B、C与A通道一样，这三个通道可扩展为另外三条报警电路，与数据D0组成的报警电路相同（如图4、图5所示）。

2.6 信号锁存及报警电路

图6 信号锁存电路

信号锁存主要是由CD4011组成的RS触发器锁存电路。Q＼初态为1，所以当接通电源时就产生报警信号，此时可通过复位键S31复位停止报警。当PT2272的数据脚D0有送出报警信号时，经过RS锁存器锁存后，Q＼一直都为高电平以驱动VT31饱和导通使得报警电路工作。如要取消报警可通过复位键S31复位，则VT31截止，报警电路停止工作。此时，报警电路设有声、光同时报警功能。

图7 信号锁存及报警电路

2.7 电源电路

电源电路主要采用降压方式供电，220V交流市电接于进线端子上，经C33、R41、D37、D38、D39、 D40组成的降压整流电路后，在Z31上形成9V左右的直流电压，再经三端稳压集成电路U34稳压后，输出稳定的5V工作电压为整机电路提供电源。

图8 电源电路

3 设计应用说明

在安装使用过程中，发射端和接收端不能一直处于发送和接收数据的状态。否则将造成接收时间延迟、脉宽太长接收信号幅度太弱，以致无法接收到信号的结果。应把PT2262的发射启动端TE＼固定接地改为脉冲进给，使得发送与接收是以连续的形式进行，而且脉冲的进给频率要快才能达到最佳效果。此时如按下测试按键就能瞬间获得接收信号，灵敏度将达到理想效果。同时，还应根据周围环境来调整电压的大小以改变报警器的灵敏度。如电平足够控制PT2262的数据脚D0发射条件，就可以产生报警信号，使得报警电路工作。

4 结束语

本设计的无线红外周界报警器主要集中于红外接收与无线数据的传输上。由于采用了硬件编解码电路和专用的无线接收模块，因此可靠性较高，且能实现较高的报警灵敏度，可在瞬间报警。但同时在自动化控制方面还有待改进，使其数据的采集传送能由计算机实现自动控制一体化，进一步促进无线红外报警技术的发展。

［1］皇甫玉宛.一种新的红外线探测报警器的设计［J］.科技信息，2011（14）：337－379.