基于光電傳感器的防盜報警系統設計

西安曲江圣境商務服務有限公司 石 江

基于光電傳感器的防盜報警系統設計

西安曲江圣境商務服務有限公司 石 江

隨著科學技術的進步，一些不法人員的盜竊技術越來越“高明”。目前，市場中的防警報系統主要是接觸式的，只有當人或物接觸到報警系統才會產生報警，很難滿足人們的需要。基于人們對報警系統提出的更高要求，本文，筆者設計了一種光電傳感器防盜報警系統，該防盜報警系統通過光電傳感器監測光量變化完成光信號向電信號的轉換，然后通過無線編碼器和解碼器進行編碼、解碼觸發警報系統，達到報警的目的，具有非接觸式、體積小、功能可靠、安裝簡單、防誤報、誤觸等優點，在生活中應用廣泛，前景可觀。

人們社會生活的方方面面都需要安全防范技術，它是保護私有和集體財產的重要手段。本文中，筆者所設計的光電傳感器防盜報警系統的報警區域是由紅外激光器和光電傳感器搭建而成，通過監測光量的變化將光信號轉換成電信號，經無線編碼器編碼后再通過解碼器譯碼觸發音樂芯片或蜂鳴器而產生警報，具有測參數多、反應快、結構簡單、防誤報、非接觸等優點，能很好地應用于商場、倉庫和教室等各種不同的場合。

一、光電傳感器及光電效應

1.光電傳感器。光電傳感器是一種光電效應的傳感器，主要由光源、光電器件、光學通路組成，它能將檢測到的細微變化轉變成光信號，再由光信號轉化成電信號。光電傳感器可以用來檢測引起光量變化的非電量（光照強度、分析氣體等）和轉化成光量變化的非電量（形狀、速度等），而且具有精度高、反應靈活、非接觸式的優點，已經在人們的生活中得到了廣泛地應用。

2.光電效應。根據愛因斯坦的光電子效應原理，光子的能量E＝hγ（h為普朗克常數，γ為光波頻率），光波頻率越高，能量就越大。如果光子的全部能量被電子吸收，電子能量就會增加，增加的能量一部分用于擺脫正離子的束縛，另一部分則轉換成電子的動能。由能量守恒定律 mv2＝2（hγ－A）（m為電子質量，v為電子逸出的初速度，A為電子所做的功）公式可知，要使光電子逸出陰極表面，則必須滿足hγ＞A，而對于每一種陰極材料都有一個確定的頻率極限，如果入射光的頻率小于極限頻率，無論光多強都不會有光電子發射出去的。此外，光電效應又分為外光電效應、光導效應和光生伏特效應3種。

（1）外光電效應。當入射光頻率大于極限頻率時，光照射在材料上，靠近外層的電子會由于吸收到足夠的能量而脫離材料表面進入外界，材料的導電性減弱形成外光電效應。

（2）光導效應。如果光照在半導體上，當電子的能量大于半導體禁帶的能級寬度時，電子就從價帶移動到導帶并在價帶留下空穴，留在半導體內的電子和空穴在外電場作用下形成的電流，使其電阻率降低，這種導電現象就叫做光導效應，也叫內光電效應。大多數的絕緣體和半導體材料都有光電效應，但金屬除外。其中，半導體的光電效應最為明顯，基于光導效應制造出來的光電材料都有各自的入射光頻率，光在光電阻上照射時，其電阻值就會下降，導電性就會增強，而且光的強度愈強，其電阻值就愈小；如果停止光照，就會恢復到原來的電阻值。

（3）光在照射物體時如果產生電動勢那么就稱作光生伏特效應。目前基于光生伏特效應制造出的器件主要有光敏二極管、管控晶閘管以及光耦合器等。

二、光電傳感器的防盜報警系統的工作原理及電路分析和仿真

1.系統的工作原理。該系統的報警區域由650 nm左右波長的紅外激光器和光電式傳感器組成，如果有人或物體經過測試區域，就會遮擋一部分光，使光電探測器接受到的光量減少，從而使光強變弱；光量的變化經過電路處理變成模擬信號，由無線編碼器接收，再通過解碼器在有效的工作范圍內進行譯碼，從而觸發音樂芯片或者蜂鳴器產生警報。在實際應用中，為了增加報警系統的面積并提高其穩定性、可靠性，可以配合使用一對共軛菲涅爾透鏡，使“一”字線光源激光器發射的激光束變成矩形的光幕。此外，同時使用無線編碼譯碼芯片VD5026與VD5027還能實現“一對多”的遠程監控。

2.電路分析和仿真。光電傳感器的防盜報警系統的工作原理是通過電路將光信號轉換成電信號和傳輸編碼譯碼。工作的第一步是將光電傳感器調至光伏模式后接入前置放大電路中，再在無光的條件下設置，使放大器接近零伏，然后把電路連接到無線編碼芯片VD5026的片選上，使輸出的信號到引腳NE。當有人或物體入侵時，會擋住會擋住部分光線，使光量發生變化，信號變弱使伏值降低。此時，為了保證正確譯碼，選用芯片發出與無線解碼芯片VD5027的預置編碼一致的編碼，與此同時，譯碼芯片輸出引腳并持續地輸出高電平，使音樂芯片/蜂鳴器被觸發從而起到報警的作用。

三、光電傳感器的防盜報警系統在教室、辦公室等場所保安系統中的應用

光電傳感器防盜報警系統采用非接觸式光電技術，具有易安裝、體積小、準確性高、可靠性強且能實現大面積監控及“一對多”的遠程監控等優點，使其在教室、辦公室、居民區、商場、倉庫等不同場所有著廣泛的應用。

當偷竊者入侵監測區時，會引起光量變化。光電探測器檢測到光量變化后經過電路處理光信號轉化成電信號，再經過編碼譯碼觸發報警系統，從而實現防盜報警。

綜上所述，該系統在人或者外物入侵時，能夠準確快速地觸發報警系統，可靠性高、監測面積大、能夠實現“一對多”的遠程監控。如果再在主監測區域后面另設一矩形光幕作為輔助檢測區，能進一步有效地提高警報器報警的成功率。