利用红外线反射式控制的工作原理与语言电路相结合

1综述利用红外线反射式控制的工作原理与语言电路相结合，将红外线接收器接收到的红外反射探测信号进行处理后触发语言电路，使其发出预定的警示语，可以实现对危险场所的无人值守式警戒。不仅节省人工值守，而且工作十分可靠。本文所描述的是红外线探测报警电路，是由555电路组成的多谐振荡器产生为40KHz的方波脉冲，输出后直接驱动红外发射管发出红外脉冲信号，利用红外接收专用集成电路接收反射信号，输出解调后为100Hz脉冲信号，锁相环音频译码器把振荡频率设定为100Hz作为译码器的选频频率，经过译码输出触发语言发声电路，使其发出“有电危险，请勿靠近”的警示语。该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。21设计方案与分析1.1三种方案第一种方案：由NE555时基集成电路组成的多谐振荡器，作为红外反射管的驱动脉冲信号发生器，它和红外发射管一同作为发射器电路；由专用集成电路和红外接收管VD5组成红外接收器；由LM386组成音频功放电路驱动发声。第二种方案：由LM555集成电路和红外传感模块组成探测电路，信号比较触发输出音频信号，利用功放驱动语言报警电路。第三种方案：使用探头式红外发射接收集成电路，输出的是电平信号，利用三极管的通断状态，导通则发出报警，截止则不发声。1.2方案分析第一种方案：主要的工作过程是由NE555时基集成电路组成的多谐振荡器发出方波驱动脉冲，驱动红外发射管向外发射红外线遥控信号，接收光电管在接收到红外线遥控信号后，输出十分微弱的电信号，通过放大器放大后，对LS7232集成调光电路进行控制。这种方案具有功耗比较小，可靠性能高，相互干扰小，电路功能强，外围电路简单，使用成本低，易被使用者接受，操作十分方便，灵敏可靠等优点。第二种方案：主要由LM555集成电路和红外传感模块发出方波驱动脉冲，驱动红外发射管向外发射红外线遥控信号，接收光电管在接收到红外线遥控信号后，经KA2184处理后输出低电平，这一低电平加到VT管的基极，使其导通，输出高电平，这一高电平通过一电阻加在LS7232的辅助输入端，作为调光的控制信号，从而实现对调光电路的控制。这种方案具有第一种方案的大部分优点，但是其使用成本相对较高。适用于中高档次的消费人群。第三种方案：使用探头式红外发射接收集成电路，输出的是高电平，利用三极管的导通状态发出报警声。该方案具有功耗高，外围电路复杂，使用成本高，但可靠性能高，相互干扰小。32电路设计框图及功能描述2.1发射器电路框图及功能描述1.框图NE555脉冲发射器红外发射管红外线方波驱动信号2.功能描述脉冲发生器的主要功能是红外发射器发送方波驱动脉冲信号，驱动红外发射管向外发送红外遥控信号，由于电路所加的二极管是用来调节振荡器输出脉冲的占空比，在相同电源功率消耗下，可有效提高脉冲发生器的发射率。红外发射管的主要功能是接收到脉冲发生器发出的方波驱动信号后，向外发送红外遥控信号。2.2红外接收放大电路框图及功能描述1.框图红外线红外接收管锁相环音频译码器音频信号脉冲信号电压2.功能描述红外接收管的主要功能是接收发射器送来的红外信号并将转换为脉冲信号电压；信号放大器的主要功能是放大接收的脉冲信号电压。42.3音频功放驱动电路框图及功能描述1.框图音频信号音频放大器放大信号图2-3音频功放驱动电路框图2.功能描述音频功法电路的主要功能是向扬声器提供足够的功率，使其扬声器发出足够大的警示语言声“有电危险，请勿靠近”。53电路原理设计与元器件选择3.1电路原理图型及其描述1.红外线探测报警电路原理图R1C2NE555c3R2C1C4KTVD1~VD410V1u/16VRP147k4.7k10n4873562110n2KVD5、VD6PH303图3-1红外线发射器电路C5C6IC3LM567C9R6IC4LH169R11VD6IC17809C13C1IC2CX2010621345678VD5PH302R14.7C3R2220KR322K330R435671284C71uC8～220VK100u/16vTIC5LM3862453163C1110u240VT19015+++++C2R522u1oKC10R10R912V图3-2红外线接收放大及音频驱动电路2工作原理红外线探测报警电路的电路原理图如以上两图所示，该电路由五大部分组成，分别是红外发射器，红外接收器，锁相环音频译码器，音频功放电路，以及电源电路。（1）红外发射器由555电路组成的多谐振荡器产生频率为40kHz的方波脉冲，输出后直接驱动红外发射管发出红外脉冲信号。为了增强发射效果，采用两只红外发射管VD5、D6串连工作。6红外发射器采用交流供电。经变压器降压、桥式全波整流后向振荡电路供电。采用交流供电方式除了方便和经济外，还有一个重要作用，就是利用50Hz的交流电源经全波整流后形成的100Hz的脉动直流对40kHz的振荡脉冲进行调制，使发射器发送的红外信号是一个经过100Hz低频调制的、载频为40kHz的红外调制信号。桥式整流的输出端仅用1µF的滤波电容，目的是为了保持输出电压的100Hz的脉动状态，以利于对40kHz载频进行调制。（2）红外接收器该电路由红外接收管VD5和专用集成电路CX20106组成。本探测器采用反射式传感方式，发射器与接收器安装在同一平面的两侧。平时，虽然发射器时刻在发送红外探测信号，但不能对红外接收管接收，应此IC2的⑦脚输出为高水平。当有人接近发射、接收器时，通过人体将发射信号反射给接收器，接收器在接收到反射信号后，通过IC2的处理由⑦脚输出解调后的100Hz脉冲信号。（3）锁相环音频译码器平时，锁相环音频译码器LM567的输入端③脚为固定的高电平，他的输出端⑧脚输出高电平。LM567通过外接电阻R4及电容C7将其内部压控振荡器的振荡频率谁都能够为100Hz，作为译码器的选频频率。当接收器接收到红外反射信号后，经过IC2的处理，由⑦脚输出100Hz的解调信号。该信号直接由③脚输入LM567，经过译码后由⑧脚输出低电平。这一低电平经R5输入VT1的基极，使VT1导通，流过VT1的电流在R6的上端形成高电平。这一高电平将语言发声电路触发，使其发出“有电危险，请勿靠近”的警示语。（4）音频放大电路由语言电路IC4发出的警示语声音较小，有时可能不能使进入的人听到，因此加入由IC5组成的功率放大器进行功率放大，使扬声器发出足够大的警示语言声。IC5为音频功率放大集成电路LM386，该电路工作电压范围为4～12V，输出功率为0.6W。（5）电源电路7该电路全部采用交流供电，发射器的供电电源还兼有提供100Hz的调制信号脉冲的功能。因为不能使用大容量的滤波电容，所以需单独设置，而且不得使用半波整流的电路结构。接收器采用集成稳压器7809稳压后供电，为了取得较好的稳压效果，经桥式整流后的输出电压应在12～14V之间。该电路所用元件均按图中所标型号选用，电路调整可参考前面各实例电路的调整方法。3.2元器件的选择红外线发射器中选用NE555，LM555等时基集成电路，然后红外发射管VD5VD6串连工作型号是PH303，红外接收器选用专用集成电路CX20106，CX20106的技术特点是，低电压供电，典型值5V，功耗低，不受磁场干扰，抗干扰能力强，IC3LM567是锁相环音频译码器，IC4LH169是语言电路发出警示语，IC5LM386音频功率放大器驱动音频信号拥有足够的功率进行发声。电源电路采用集成稳压器7809稳压后供给红外接收器。电阻电容为图上额定值，不允许超过上限，以免烧坏各个器件。有些电容是采取使用电解电容。其他元器件均无特殊要求，可按图所表明的型号及参数进行选用。84调试波形及调试结果记录4.1发射器电路的波形0VT4.2波形分析时间通道AT1T20.000S0.001S0.001ST1～T213.043nV26.086nV13.043nV9课程设计结论通过电子技术课程设计，我通过自己动手查阅资料，从中得到许多课程上学不到的知识和能，在设计红外线探测报警电路的过程中，我发现红外遥控这个学科是一个十分广泛的现代科学技术。红外遥控电路功耗低，可靠性高，相互干扰小，已在现代生活中得到广泛的应用，例如红外线加热、红外线医疗器械、红外线通讯、红外线摄像、红外线遥控等，红外线遥控只是红外线众多应用中的一部分，目前在家用电器中广泛应用的彩电遥控器、录像机遥控器，VCD机遥控器、高保真音响遥控器等，都采用了红外线遥控，它使这些家用电器的控制变得十分简单、方便。红外线探测电路，这一类电路包括红外发射传感器和红外接收传感器，这两种传感器配套使用，可组成一套完整的红外线遥控系统，这类传感器也称为光探测型传感器，它包括红外发光二极管、红外接收二极管、光电二极管和光电三极管。在完成设计的过程中，我深刻体会到我学到的书本知识还是不够，需要继续加深理论知识，拓展自己的知识层面，最后，在课程设计中掌握知识的同时，更收获了不少的乐趣。10参考文献[1]陈永甫《红外探测与控制电路》[M]第1版北京：人民邮电出版社，2004[2]阎石《数字电子技术基础》[M]第5版高等教育出版社，2006[3]肖景和《无线电遥控组件及其应用电路》[M]第1版人民邮电出版社2004[4]肖景和《红外线热释电与超声波遥控电路》[M]第1版人民邮电出版社2003[5]王俊峰《现代遥控技术及应用》[M]第1版人民邮电出版社2005[6]程玉兰《红外诊断现场实用技术》[M]第1版机械工业出版社2002[7]赵淑范《电子技术试验与课程设计》[M]第1版清华大学出版社2006