基于光电传感器的防盗报警系统设计

西安曲江圣境商务服务有限公司 石 江

基于光电传感器的防盗报警系统设计

西安曲江圣境商务服务有限公司 石 江

随着科学技术的进步，一些不法人员的盗窃技术越来越“高明”。目前，市场中的防警报系统主要是接触式的，只有当人或物接触到报警系统才会产生报警，很难满足人们的需要。基于人们对报警系统提出的更高要求，本文，笔者设计了一种光电传感器防盗报警系统，该防盗报警系统通过光电传感器监测光量变化完成光信号向电信号的转换，然后通过无线编码器和解码器进行编码、解码触发警报系统，达到报警的目的，具有非接触式、体积小、功能可靠、安装简单、防误报、误触等优点，在生活中应用广泛，前景可观。

人们社会生活的方方面面都需要安全防范技术，它是保护私有和集体财产的重要手段。本文中，笔者所设计的光电传感器防盗报警系统的报警区域是由红外激光器和光电传感器搭建而成，通过监测光量的变化将光信号转换成电信号，经无线编码器编码后再通过解码器译码触发音乐芯片或蜂鸣器而产生警报，具有测参数多、反应快、结构简单、防误报、非接触等优点，能很好地应用于商场、仓库和教室等各种不同的场合。

一、光电传感器及光电效应

1.光电传感器。光电传感器是一种光电效应的传感器，主要由光源、光电器件、光学通路组成，它能将检测到的细微变化转变成光信号，再由光信号转化成电信号。光电传感器可以用来检测引起光量变化的非电量（光照强度、分析气体等）和转化成光量变化的非电量（形状、速度等），而且具有精度高、反应灵活、非接触式的优点，已经在人们的生活中得到了广泛地应用。

2.光电效应。根据爱因斯坦的光电子效应原理，光子的能量E＝hγ（h为普朗克常数，γ为光波频率），光波频率越高，能量就越大。如果光子的全部能量被电子吸收，电子能量就会增加，增加的能量一部分用于摆脱正离子的束缚，另一部分则转换成电子的动能。由能量守恒定律 mv2＝2（hγ－A）（m为电子质量，v为电子逸出的初速度，A为电子所做的功）公式可知，要使光电子逸出阴极表面，则必须满足hγ＞A，而对于每一种阴极材料都有一个确定的频率极限，如果入射光的频率小于极限频率，无论光多强都不会有光电子发射出去的。此外，光电效应又分为外光电效应、光导效应和光生伏特效应3种。

（1）外光电效应。当入射光频率大于极限频率时，光照射在材料上，靠近外层的电子会由于吸收到足够的能量而脱离材料表面进入外界，材料的导电性减弱形成外光电效应。

（2）光导效应。如果光照在半导体上，当电子的能量大于半导体禁带的能级宽度时，电子就从价带移动到导带并在价带留下空穴，留在半导体内的电子和空穴在外电场作用下形成的电流，使其电阻率降低，这种导电现象就叫做光导效应，也叫内光电效应。大多数的绝缘体和半导体材料都有光电效应，但金属除外。其中，半导体的光电效应最为明显，基于光导效应制造出来的光电材料都有各自的入射光频率，光在光电阻上照射时，其电阻值就会下降，导电性就会增强，而且光的强度愈强，其电阻值就愈小；如果停止光照，就会恢复到原来的电阻值。

（3）光在照射物体时如果产生电动势那么就称作光生伏特效应。目前基于光生伏特效应制造出的器件主要有光敏二极管、管控晶闸管以及光耦合器等。

二、光电传感器的防盗报警系统的工作原理及电路分析和仿真

1.系统的工作原理。该系统的报警区域由650 nm左右波长的红外激光器和光电式传感器组成，如果有人或物体经过测试区域，就会遮挡一部分光，使光电探测器接受到的光量减少，从而使光强变弱；光量的变化经过电路处理变成模拟信号，由无线编码器接收，再通过解码器在有效的工作范围内进行译码，从而触发音乐芯片或者蜂鸣器产生警报。在实际应用中，为了增加报警系统的面积并提高其稳定性、可靠性，可以配合使用一对共轭菲涅尔透镜，使“一”字线光源激光器发射的激光束变成矩形的光幕。此外，同时使用无线编码译码芯片VD5026与VD5027还能实现“一对多”的远程监控。

2.电路分析和仿真。光电传感器的防盗报警系统的工作原理是通过电路将光信号转换成电信号和传输编码译码。工作的第一步是将光电传感器调至光伏模式后接入前置放大电路中，再在无光的条件下设置，使放大器接近零伏，然后把电路连接到无线编码芯片VD5026的片选上，使输出的信号到引脚NE。当有人或物体入侵时，会挡住会挡住部分光线，使光量发生变化，信号变弱使伏值降低。此时，为了保证正确译码，选用芯片发出与无线解码芯片VD5027的预置编码一致的编码，与此同时，译码芯片输出引脚并持续地输出高电平，使音乐芯片/蜂鸣器被触发从而起到报警的作用。

三、光电传感器的防盗报警系统在教室、办公室等场所保安系统中的应用

光电传感器防盗报警系统采用非接触式光电技术，具有易安装、体积小、准确性高、可靠性强且能实现大面积监控及“一对多”的远程监控等优点，使其在教室、办公室、居民区、商场、仓库等不同场所有着广泛的应用。

当偷窃者入侵监测区时，会引起光量变化。光电探测器检测到光量变化后经过电路处理光信号转化成电信号，再经过编码译码触发报警系统，从而实现防盗报警。

综上所述，该系统在人或者外物入侵时，能够准确快速地触发报警系统，可靠性高、监测面积大、能够实现“一对多”的远程监控。如果再在主监测区域后面另设一矩形光幕作为辅助检测区，能进一步有效地提高警报器报警的成功率。