被動式紅外探測器的製作方法
2023-06-24 11:05:36 1
專利名稱：被動式紅外探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種被動式紅外探測器，可用於各種防盜報警系統，如自動門探測控制系統，自動燈光控制系統，安全自動控制系統。
目前廣泛使用的被動式紅外探測器，多是由菲涅耳透鏡和紅外探頭組成，被動式紅外傳感器將所監視空間內紅外線的變化轉變為電信號先經放大，然後再對信號甄別；最後進入報警動作執行電路發出報警信號。被動式紅外探測器由於靈敏度高，監測空間較大已得到了廣泛使用，但是還存在著一些不足之處溫度穩定性不佳，尤其當環境溫度達到30℃以上時，監測辨別的準確度下降，這時當鼠、貓、蝙蝠等小型動物進入監視區域內時，易出現誤報警現象。一般被動式紅外報警系統都使用交、直流兩套供電電源，當交、直流供電切換時易產生信號幹擾進入探測器電路後出現誤報警現象。探測器相對電能消耗較大。
本實用新型的目的就是針對上述現有技術的不足之處而提供一種溫度穩定性好、甄別準確度高、不易受幹擾、能耗小的被動式紅外探測器。
本實用新型的目的可通過以下措施實現本實用新型由紅外傳感系統、信號放大系統、信號甄別及輸出控制系統和電源電路構成。
本實用新型的紅外傳感系統由菲涅耳透鏡和紅外探頭電路組成；信號放大系統的高阻抗放大器3上接有高頻抑制自動溫度補償的負反饋電路4；另一放大器5的輸出端接有瞬態幹擾抑制電路7；信號甄別及輸出控制系統中的甄別參考電平分壓電路8中串聯有溫度補償元件；報警信號維持電路10和開機延時電路11的輸出端與電平輸出控制電路13的輸入端相連接。
本實用新型的高頻抑制自動溫度補償負反饋電路4中，R6與C6並聯，R7、C7並聯，熱敏電阻R8與C8串聯，形成三個電抗組件，接成一個T型網絡，其輸出輸入端分別接在放大器3的輸出輸入端上。
本實用新型的放大器5的反相輸入端與高阻抗放大電路3的輸出端間串聯有熱敏電阻R9；放大器5的放大器件IC2的反相輸入端與輸出端間接有負反饋器件R12；在R12上並接有高頻抑制器件C12。
本實用新型的瞬態幹擾抑制電路7由R13、R14和C14連接成T型濾波器，它的輸出、輸入端接在信號放大電路5的輸出端和信號甄別電路9的輸入端上。
本實用新型的甄別參考電平分壓電路8由R15、R16、D1、R17和溫度補償元件複合穩壓管D2串聯連接。
本實用新型的接點輸出控制電路12至少控制一對機械觸點開關，本實用新型的接點輸出控制電路12控制的是電子開關。
本實用新型的探測器電路採用交流整流穩壓電路15和電池浮充電路14供電。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點
1、由於設置了抗瞬態幹擾電路7提高了探測器的甄別準確度。
2、高阻抗放大器3接入了高頻抑制自動溫度補償負反饋電路4，放大器5上接有放大量隨溫度變化自動調整的負反饋電路，甄別信號參考電平進行了溫度補償，使得參考電平的溫度穩定性極佳，採用這三個溫度補償措施製成的被動式紅外探測器試用一年多來從未發生過誤報警現象。
3、電路4、放大器5上所設置的高頻抑制電路，電源電路中的高頻濾波電路6，低頻濾波器電路2對高低頻幹擾信號充分濾除，確保探測器不受幹擾信號的影響，整個探測器的抗高頻幹擾能力大幅度提高。
4、本被動式紅外探測器由於設置了開機延時電路11，使用起來極為方便。
5、本被動式紅外探測器設置了接點輸出控制電路12，增加了輸出控制能力。
6、本被動式紅外探測器的電源系統採用了電池浮充技術，使得電池的使用壽命大大延長，一般可延長五倍。
附
圖1為本實用新型的電路圖。附圖2為本實用新型的電路的方框圖。附圖3為本實用新型的外形圖。
本實用新型以下結合實施例(附圖)作以詳細描述如圖1所示，本被動式紅外探測器是由紅外傳感系統、信號放大系統、信號甄別及輸出控制系統和電源電路構成的。
市電由變壓器降壓後經二極體D6－D9整流，再經IC7穩壓，濾波後通過隔離二極體D4向探測電路供直流電壓，同時還對電路14中的電池組浮充電，探測電路中設置了高、低頻濾波電路6和2，以確保整個探測電路不受雜波信號的幹擾。
電路中，IC1、IC2為線性放大器，IC3、IC4、IC5、IC6為高增益電壓比較器，其電邏輯關係是當電壓比較器的正相輸入端接基準電壓，正、反相輸入端電壓相等時，比較器輸出端為低電位，如反相輸入端電壓低於正相輸入端電壓時，其輸出端為高電位。
探測器在電路中設置了開機延時電路11，開機瞬間電源通過C16、R19的RC充電延時使IC5的反相輸入端為高電位，這樣IC5的輸出端為低電位，封鎖了輸出控制電路3，約一分鐘後RC充電結束解除封鎖。IC5的輸出端變為高電位則探測器進入了監控階段，這樣可使工作人員方便地離開監控區，不至於產生誤報警。
當探測器進入監控階段後，紅外傳感器CG通過菲涅耳透鏡接收監控區域內的紅外信息，當有人或動物進入監控區域後引起該區域內的紅外信號發生變化，紅外傳感器接收到這些信號將其轉變為電信號後送入低功耗高阻抗輸入放大器3中IC1的正相輸入端，IC1的正、反相輸入端間接有消振電容C4。
放大器3是一個高阻抗輸入的放大電路，它的反相輸入端同R4連接，R4的另一端與R6、C6、R7、C7和熱敏電阻R8電容C8串並聯接成的T形電路的輸入端相連，同時還與R5、C5的串聯電路連接，C5的另一端接地，當放大器3放大由紅外探頭電路1送來的探測信號時因信號頻率很低，其放大量約等於(R6＋R7)／R4，當外界幹擾信號進入放大器3時，因其頻率高首先被輸入電路的R5、C5濾除一部分，而放大器3上所接負反饋電路因接有C6、C7所以對幹擾信號的放大量極小，抑制了高頻幹擾信號，加上R8、C8對高頻幹擾信號的旁路濾波作用，充分抑制了高頻幹擾。當環境溫度升高，熱敏電阻R8的值減小，增加了R8、C8組成的旁路電路的作用，也就加強了對高頻幹擾信號的抑制作用。初步放大了的信號經C9送入放大電路5的反相輸入端，放大器5對低頻探測信號的放大量約等於R12／(R9∥R10)，而對高頻的幹擾信號，因負反饋電阻R12上並聯有電容C12，負反饋作用很強所以放大量很小，進一步抑制了高頻幹擾信號，達到了有選擇地放大信號的目的。當環境溫度升高，放大電路需要增加放大量才能正確地甄別探測到的信號，為了達到這一目的，在放大器5的 輸入電阻R10上並聯一熱敏電阻R9，R9隨溫度的升高而阻值下降，減少了放大器5的負反饋，從而增加了放大量。放大器5的正相輸入端通過隔離電阻R11接分壓電路8的中點取得中點值電平，以保證其輸出端電平的衡定。分壓電路8中點連接電容C13接地以濾除雜信號幹擾。
比較參考電平分壓電路8由R15、R16、D1、R17、D2依次串聯而成，R15和D2的負端分別接電源正端和地，R15、R16聯接點電壓為比較電平上限值電壓；R17、D2聯接點電壓為比較電平下限值電壓。上、下限值電壓作為信號甄別電路9的甄別參考電平。
信號甄別電路由兩個電壓比較器IC3、IC4組成；IC3的正相輸入端與分壓電路8中的R15、R16連接，取得比較上限值電壓，IC4的反相輸入端與分壓電路中的R17和D2連接取得比較下限值電壓，IC3和IC4的輸出端連接，輸出比較甄別後的信號。IC3的反相輸入端和IC4的正相輸入端連接作為甄別電路9的輸入端。當IC3、IC4的反、正輸入端電平達到或超過所設定甄別參考電平值時，IC3、IC4的輸出端的電壓降為低電位。放大器5的輸出端通過T形濾波電路7與甄別電路9的輸入端連接。當紅外探頭探得由鼠、貓等小動物引起瞬態幹擾信號時，這些信號經過電路7被抑制，提高了整個探測器的準確率。
報警信號維持電路由電壓比較器IC6、電阻R18、電容C15組成，IC6的反相輸入端與C15、R18連接作為該電路的輸入端，與信號甄別電路9的輸出端連接。因電容器C15上的電壓不能突變，這樣就能使得電路9輸出的報警信號可延續一定時間，能可靠地控制下一級電路，同時也提高了整機抗瞬態幹擾的能力。
開機延時電路由電壓比較器IC5、電容C16、電阻R19組成；開機時，由C16、R19組成的RC充電電路使IC5的反相輸入保持一高電位，並延續一段時間，待高電位消失後，探測器即進入正常工作階段。工作人員可利用這段時間離開探測區域。IC5的反相輸入端與C16、R19連接，R19的另一端接地，C16另一端接電源正極；IC5和IC6的正相輸入端與分壓電路8中的R16與D1連接點取得中點值參考電壓，IC5和IC6的輸出端相連接，向電平輸出控制電路13提供信號，電路13中電晶體V1的導通與否決定其輸出電平的高低，同時還可控制接點輸出控制電路12所驅動的開關的開與閉，電路12所驅動的開關可以是機械觸點開關，也可以是電子開關。
整個探測器電路採用由交流整流穩壓電路15和電池浮充電路14供電，從而使得本探測器即使在市電頻繁停電的情況下也能可靠地工作；放大電路中IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6均選用低功耗、高阻抗型集成電路，所以使得本實用新型的耗電量得以大幅度的下降，整機的靜態電流僅為1.5MA(現有技術的多在5－6MA)，從而使得本實用新型中的電池的使用壽命延長到原來的5倍左右。
電路1中R3為紅外傳感器CG的負載電阻，它上面並聯的C3為高頻旁路電容，R2為傳感器CG的輸出隔離電阻。電路12中繼電器線包J上並聯了一個由R21和發光二極體D3組成的光電信號指示器。電路13中電晶體V1的發射極上串聯了一隻電阻R22，由這隻電阻上取得輸出電平控制信號。
浮充電路14由隔離二極體D4和電池組E組成。整流穩壓電路15由二極體D6－D9、濾波電容C17、C18和三端穩壓集成電路IC7組成。低頻濾波電路2由電容C1、電阻R1電容C2組成。高頻濾波電路6由電容C10、電感L、電容C11組成。
如圖2、圖3所示，本實用新型的被動式紅外探測器的外為一方便調整監角的球形結構；由菲涅耳透鏡拾取的人體移動所釋放出的紅外信號，通過高阻抗低漂移放大電路加以預放大，高阻抗放大電路接有一高頻抑制自動補償電路，可自動平衡不同環境溫度下的放大量，並抑制某些高頻幹擾；經預放大後的信號再次由另一自動補償放大電路進行二次放大，並經由瞬態幹擾抑制電路後進入信號甄別電路；信號甄別電路對前面來的信號自動甄別後，推動後面的輸出電路，輸出電信號或者使機械觸點變化，以控制不同類型的報警系統工作。
在電源電路中經整流穩壓後，取得穩定的直流電壓。為保證探測器在交流電停電後的正常工作，電路中設置了交、直流自動轉換迴路和電池浮充電電路；探測器前級放大的直流電源又經雙重的高頻濾波和低頻濾波網絡後供給，從而保證了探頭的高穩定性工作；開機延時電路則為工作人員打開探測器後退出警戒區，並使探頭進一步穩定提供了一段自動延時時間。
權利要求1.一種被動式紅外探測器，它主要包括紅外傳感系統，信號放大系統，信號甄別及輸出控制系統和電源電路，本實用新型的特徵在於紅外傳感系統是由菲涅耳透鏡和紅外探頭電路1組成；信號放大系統的高阻抗放大器3上接有高頻抑制自動溫度補償的負反饋電路4；另一放大器5上接有放大量隨溫度變化自動調整的負反饋電路，其輸出端接有瞬態幹擾抑制電路7；信號甄別及輸出控制系統的甄別參考電平分壓電路8中串接有溫度補償元件；報警信號維持電路10和開機延時電路11的輸出端與電平輸出控制電路13的輸入端相聯接。
2.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於高頻抑制自動溫度補償負反饋電路4由R6、C6並聯，R7、C7並聯，熱敏電阻R8與C8串聯；形成三個電抗組件，接成一T形網絡，其輸出輸入端分別接在放大器3的輸出輸入端上。
3.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於放大器5的反相輸入端與高阻抗放大電路3的輸出端間串聯有熱敏電阻R9；放大器5的放大器件IC2的反相輸入端與輸出端間接有負反饋器件R12，在R12上接有高頻抑制器件C12。
4.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於瞬態幹擾抑制電路7由R13、R14、C14連接成T形濾波器，它的輸出、輸入端接在信號放大電路5的輸出端和信號甄別電路9的輸入端上。
5.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於甄別參考電平分壓電路8由R15、R16、D1、R17和溫度補償器件複合穩壓管D2串聯連接。
6.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於接點輸出控制電路12至少控制一對機械觸點開關。
7.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於接點輸出控制電路12控制的是電子開關。
8.根據權利要求1所述的被動式紅外探測器，其特徵在於探測器電路採用交流整流穩壓電路15和電池浮充電路14供電。
專利摘要一種被動式紅外探測器，它主要包括紅外傳感系統，信號放大系統，信號甄別及輸出控制系統和電源電路；紅外傳感系統是由菲涅耳透鏡和紅外探頭電路1組成；信號放大系統的高阻抗放大器3上接有高頻抑制自動溫度補償的負反饋電路4；另一放大器5上接有放大量隨溫度變化自動調整的負反饋電路，其輸出端接有瞬態幹擾抑制電路7；信號甄別及輸出控制系統的甄別參考電平分壓電路8中串接有溫度補償元件。
文檔編號G08B13/19GK2149662SQ92238318
公開日1993年12月15日 申請日期1992年10月21日 優先權日1992年10月21日
發明者丁志遠, 張原南 申請人:丁志遠