红外报警电路的工作原理

红外光发射二极管，它发射lμm～3μm的红外光，通常单只该二极管发射功率只有数毫瓦，正向压降一般为1.3V～2.5V。此次采用的红外光发射二极管是PH303．外形与发光二极管相似，红外波长为0．93μm，压降为1.4V，工作电流小于20mA。回路中常串有限流电阻。红外接收管是对红外线具有较高灵敏度的光敏二极管，它与普通半导体二极管在结构上是相似的。光敏二极管管壳上有一个能射人光线的玻璃透镜，入射光通过透镜正好射在管芯上。光敏二极管的管芯是一个具有光敏特性的PN结，PN结具有单向导电性，因此光敏二极管工作时应加上反相电压。当无光照时光敏二极管的阻值很大，相当于二极管截止，当有光照射时光敏二极管的阻值很小，光敏二极管就相当于普通二极管的导通。红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式是指发光管和接收管相对安放在发射装置与接收装置上，反射式是指发光管发出的红外光遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外线才能工作。此次采用的是直射式。

工作原理图如下图所示。

它是将红外线接收的信号经放大后，对各个装置进行控制，当人走到VD1和VD2之间，挡住红外线的时候，VD2的电阻急剧上升，R2两端的电压分压小于2V，比较器LM393输出为低电平，触发时基电路NE555，使得单稳电路输出为高电平，从而控制D2发光报警，实现自动控制。调节Pl可以改变红外发射功率，从而改变发射接收距离。下面介绍一下各元件及电路原理。

1．比较器LM393

LM393的引脚如右图所示，由两个偏移电压指标低达2.0V的独立精密电压比较器构成。采用单电源操作设计，且适用电压范围广。

该产品也可采用分离式电源，低电耗不受电源电压僮影响。在单电源操作系统时，其输入共模电压范围也包括接地。LM393系列可直接与TTL及CMOS逻辑电路接口，其单电源操作：2.0V～36V。双电源操作：±l.0V～±18V。

2．时基芯片NE555

555定时器是目前应用十分广泛的一种器件。555定时器有TTL型和CMOS型，他们的工作原理没有本质区别。NE555定时器的管脚功能为：PIN①接地端，Pin②(触发端)，这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上沿电压须大于2/3VCC，下沿须低于1/3VCC。Pin③输出脚位。高电位时的最大输出电流大约200mA。Pin④重置端，通常接到正电源才能使555正常工作。

Pin⑤控制端，这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当振荡的运作方式下，该输入能用来改变或调整输出频率。Pin⑥重置锁定端，Pin⑥重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 Vcc电压以下移至2/3 Vcc以上时启动IC工作。Pin⑦放电端，这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin 8（V+），是555个IC的正电源电压端。其电压的范围是+4.5V（最小值）至+16V（最大值）。

下图是用NE555构成的单稳态电路，图中Pl、Cl为外接定时元件，控制端C0不用时一般通过0.0lμF接地，以防干扰。下图中由LM393输出的信号电压加至NE555的触发端，使NE555的输出由低电平变成高电平，继电器吸合，发光二极管点亮。同时NE555第⑦脚放电引脚内部截止，电源便通过R给C充电，这就是定时的开始。当电容C上的电压上升至电源电压的2/3时，第⑦脚导通使C放电，使第③脚输出由高电平变回到低电平；定时结束，继电器释放，发光二极管熄灭。定时长短由R、C决定：T=l.l×R×C。

3．继电器

电磁继电器是一种利用电磁力来切换触点的开关型电子器件，是自动控制电路中常用的一种元件。实际上它是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。因此，广泛应用于电子设备中。电磁继电器一般由一个线圈、铁心、一组或几组带触点的弹簧组成。触点有动触点和静触点之分，在工作过程中能够动作的称为动触点，不能动作的称为静触点。当线圈通电以后，铁心被磁化产生足够大的电磁力，吸动衔铁并带动弹簧片，使动触点或静触点闭合或分开。应用时只要把需要控制的电路接到触点上，就可以用继电器达到控制的目的。