利用紅外線反射式控制的工作原理與語言電路相結合

1、綜述利用紅外線反射式控制的工作原理與語言電路相結合，將紅外線接收器接收到的紅外反射探測信號進行處理后觸發(fā)語言電路，使其發(fā)出預定的警示語，可以實現對危險場所的無人值守式警戒。不僅節(jié)省人工值守，而且工作十分可靠。本文所描述的是紅外線探測報警電路，是由555電路組成的多諧振蕩器產生為40KHz的方波脈沖，輸出后直接驅動紅外發(fā)射管發(fā)出紅外脈沖信號，利用紅外接收專用集成電路接收反射信號，輸出解調后為100Hz脈沖信號，鎖相環(huán)音頻譯碼器把振蕩頻率設定為100Hz作為譯碼器的選頻頻率，經過譯碼輸出觸發(fā)語言發(fā)聲電路，使其發(fā)出“有電危險，請勿靠近”的警示語。該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線，當人進入報警器的監(jiān)視區(qū)

2、域內，即可發(fā)出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。1設計方案與分析1.1三種方案第一種方案：由NE555時基集成電路組成的多諧振蕩器，作為紅外反射管的驅動脈沖信號發(fā)生器，它和紅外發(fā)射管一同作為發(fā)射器電路；由專用集成電路和紅外接收管VD5組成紅外接收器；由LM386組成音頻功放電路驅動發(fā)聲。第二種方案：由LM555集成電路和紅外傳感模塊組成探測電路，信號比較觸發(fā)輸出音頻信號，利用功放驅動語言報警電路。第三種方案：使用探頭式紅外發(fā)射接收集成電路，輸出的是電平信號，利用三極管的通斷狀態(tài)，導通則發(fā)出報警，截止則不發(fā)聲。1.2方案分析第一種方案：主要的工作過程是由NE555時

3、基集成電路組成的多諧振蕩器發(fā)出方波驅動脈沖，驅動紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線遙控信號，接收光電管在接收到紅外線遙控信號后，輸出十分微弱的電信號，通過放大器放大后，對LS7232集成調光電路進行控制。這種方案具有功耗比較小，可靠性能高，相互干擾小，電路功能強，外圍電路簡單，使用成本低，易被使用者接受，操作十分方便，靈敏可靠等優(yōu)點。第二種方案：主要由LM555集成電路和紅外傳感模塊發(fā)出方波驅動脈沖，驅動紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線遙控信號，接收光電管在接收到紅外線遙控信號后，經KA2184處理后輸出低電平，這一低電平加到VT管的基極，使其導通，輸出高電平，這一高電平通過一電阻加在LS7232的輔助輸入端，

4、作為調光的控制信號，從而實現對調光電路的控制。這種方案具有第一種方案的大部分優(yōu)點，但是其使用成本相對較高。適用于中高檔次的消費人群。第三種方案：使用探頭式紅外發(fā)射接收集成電路，輸出的是高電平，利用三極管的導通狀態(tài)發(fā)出報警聲。該方案具有功耗高，外圍電路復雜，使用成本高，但可靠性能高，相互干擾小。2電路設計框圖及功能描述2.1發(fā)射器電路框圖及功能描述1.框圖2.功能描述 脈沖發(fā)生器的主要功能是紅外發(fā)射器發(fā)送方波驅動脈沖信號，驅動紅外發(fā)射管向外發(fā)送紅外遙控信號，由于電路所加的二極管是用來調節(jié)振蕩器輸出脈沖的占空比，在相同電源功率消耗下，可有效提高脈沖發(fā)生器的發(fā)射率。 紅外發(fā)射管的主要功能是接收到脈沖

5、發(fā)生器發(fā)出的方波驅動信號后，向外發(fā)送紅外遙控信號。2.2紅外接收放大電路框圖及功能描述1.框圖2.功能描述紅外接收管的主要功能是接收發(fā)射器送來的紅外信號并將轉換為脈沖信號電壓；信號放大器的主要功能是放大接收的脈沖信號電壓。2.3音頻功放驅動電路框圖及功能描述1.框圖圖2-3音頻功放驅動電路框圖2.功能描述音頻功法電路的主要功能是向揚聲器提供足夠的功率，使其揚聲器發(fā)出足夠大的警示語言聲“有電危險，請勿靠近”。3電路原理設計與元器件選擇3.1電路原理圖型及其描述1.紅外線探測報警電路原理圖圖3-1紅外線發(fā)射器電路圖3-2紅外線接收放大及音頻驅動電路2工作原理紅外線探測報警電路的電路原理圖如以上兩圖

6、所示，該電路由五大部分組成，分別是紅外發(fā)射器，紅外接收器，鎖相環(huán)音頻譯碼器，音頻功放電路，以及電源電路。（1） 紅外發(fā)射器由555電路組成的多諧振蕩器產生頻率為40kHz的方波脈沖，輸出后直接驅動紅外發(fā)射管發(fā)出紅外脈沖信號。為了增強發(fā)射效果，采用兩只紅外發(fā)射管VD、D串連工作。 紅外發(fā)射器采用交流供電。經變壓器降壓、橋式全波整流后向振蕩電路供電。采用交流供電方式除了方便和經濟外，還有一個重要作用，就是利用50Hz的交流電源經全波整流后形成的100Hz的脈動直流對40kHz的振蕩脈沖進行調制，使發(fā)射器發(fā)送的紅外信號是一個經過100Hz低頻調制的、載頻為40kHz的紅外調制信號。橋式整流的輸出端僅

7、用1µF的濾波電容，目的是為了保持輸出電壓的100Hz的脈動狀態(tài)，以利于對40kHz載頻進行調制。（2）紅外接收器 該電路由紅外接收管VD和專用集成電路CX20106組成。本探測器采用反射式傳感方式，發(fā)射器與接收器安裝在同一平面的兩側。平時，雖然發(fā)射器時刻在發(fā)送紅外探測信號，但不能對紅外接收管接收，應此IC的腳輸出為高水平。當有人接近發(fā)射、接收器時，通過人體將發(fā)射信號反射給接收器，接收器在接收到反射信號后，通過IC的處理由腳輸出解調后的100Hz脈沖信號。（3） 鎖相環(huán)音頻譯碼器 平時，鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567的輸入端腳為固定的高電平，他的輸出端腳輸出高電平。LM567通過外接電阻

8、R及電容C將其內部壓控振蕩器的振蕩頻率誰都能夠為100Hz，作為譯碼器的選頻頻率。當接收器接收到紅外反射信號后，經過IC的處理，由腳輸出100Hz的解調信號。該信號直接由腳輸入LM567，經過譯碼后由腳輸出低電平。這一低電平經R輸入VT的基極，使VT導通，流過VT的電流在R的上端形成高電平。這一高電平將語言發(fā)聲電路觸發(fā)，使其發(fā)出“有電危險，請勿靠近”的警示語。（4） 音頻放大電路 由語言電路IC發(fā)出的警示語聲音較小，有時可能不能使進入的人聽到，因此加入由IC組成的功率放大器進行功率放大，使揚聲器發(fā)出足夠大的警示語言聲。IC為音頻功率放大集成電路LM386，該電路工作電壓范圍為412V，輸出功率

9、為0.6W。（5） 電源電路 該電路全部采用交流供電，發(fā)射器的供電電源還兼有提供100Hz的調制信號脈沖的功能。因為不能使用大容量的濾波電容，所以需單獨設置，而且不得使用半波整流的電路結構。接收器采用集成穩(wěn)壓器7809穩(wěn)壓后供電，為了取得較好的穩(wěn)壓效果，經橋式整流后的輸出電壓應在1214V之間。 該電路所用元件均按圖中所標型號選用，電路調整可參考前面各實例電路的調整方法。3.2元器件的選擇紅外線發(fā)射器中選用NE555，LM555等時基集成電路，然后紅外發(fā)射管VDVD串連工作型號是PH303，紅外接收器選用專用集成電路CX20106，CX20106的技術特點是，低電壓供電，典型值5V，功耗低，不

10、受磁場干擾，抗干擾能力強，ICLM567是鎖相環(huán)音頻譯碼器，ICLH169是語言電路發(fā)出警示語，ICLM386音頻功率放大器驅動音頻信號擁有足夠的功率進行發(fā)聲。電源電路采用集成穩(wěn)壓器7809穩(wěn)壓后供給紅外接收器。電阻電容為圖上額定值，不允許超過上限，以免燒壞各個器件。有些電容是采取使用電解電容。其他元器件均無特殊要求，可按圖所表明的型號及參數進行選用。4 調試波形及調試結果記錄4.1發(fā)射器電路的波形4.2波形分析課程設計結論通過電子技術課程設計，我通過自己動手查閱資料，從中得到許多課程上學不到的知識和能，在設計紅外線探測報警電路的過程中，我發(fā)現紅外遙控這個學科是一個十分廣泛的現代科學技術。紅外

11、遙控電路功耗低，可靠性高，相互干擾小，已在現代生活中得到廣泛的應用，例如紅外線加熱、紅外線醫(yī)療器械、紅外線通訊、紅外線攝像、紅外線遙控等，紅外線遙控只是紅外線眾多應用中的一部分，目前在家用電器中廣泛應用的彩電遙控器、錄像機遙控器，VCD機遙控器、高保真音響遙控器等，都采用了紅外線遙控，它使這些家用電器的控制變得十分簡單、方便。紅外線探測電路，這一類電路包括紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器，這兩種傳感器配套使用，可組成一套完整的紅外線遙控系統(tǒng)，這類傳感器也稱為光探測型傳感器，它包括紅外發(fā)光二極管、紅外接收二極管、光電二極管和光電三極管。在完成設計的過程中，我深刻體會到我學到的書本知識還是不夠，需要繼續(xù)加深理論知識，拓展自己的知識層面，最后，在課程設計中掌握知識的同時，更收獲了不少的樂趣。參考文獻1 陳永甫 紅外探測與控制電路 M 第1版 北京：人民郵電出版社，20042 閻石 數字電子技術基礎 M 第5版 高等教育出版社，20063