被動式紅外報警器的結構原理

1 結構

被動式紅外報警器主要由光學系統、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、信號處理和報警電路等幾部分組成。其結構框圖如圖2所示。圖中， 菲涅爾透鏡可以將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上，同時也產生交替變化的紅外輻射高靈敏區和盲區，以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性；熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件，它可以把人體的紅外信號轉換為電信號以供信號處理部分使用；信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行放大、濾波、延遲、比較，為報警功能的實現打下基礎。

2 工作原理

在該探測技術中，所謂“被動”是指探測器本身不發出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區域內移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監控報警器產生報警信號，從而完成報警功能。

當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0．16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0．1～10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。

當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經放大后送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，系統將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較，兩個二極管的主要作用是使輸出更穩定。窗口比較器的上下限電壓 即參考電壓 分別為3．8V和1．2V。將這個高低電平變化的信號 上升沿信號 作為單穩電路HEF4538B的觸發信號，并讓其輸出一個脈寬大約為10s的高電平信號。再用這一脈寬信號作為報警電路KD9561的輸入控制信號，來使電路產生10s的報警信號，最后用三極管VT1和VT2再一次對電信號進行放大，以便有足夠大的電流來驅動喇叭使其連續發出10s的報警聲。