一种多功能智能型安全防范报警系统的设计分析

0 引言

随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对自己住宅的要求也越来越高，不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等也提出了更高的要求。相反，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求，与此同时，液化石油气、管道煤气进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，人们在享受这些现代化设施带来的便利的同时，却也增加了火灾隐患和有害气体中毒的危险。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭安全防范报警系统，以可靠地进行日常安全防范工作，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。

1 防盗防火系统模型

防盗、防火系统由电源电路、防盗系统、防火系统、信号处理电路和声光报警电路组成。防盗、防火安全系统整机框图如图1所示。

防火系统主要由烟雾检测信号送给电压比较器，再经过延时控制电路送给声光报警器。烟雾传感器是通过测量空气中的正负电荷的平衡来工作的。在传感器内部，有一小片放射性物质，这种物质能在感应室内流动的空气中产生一股微小的电流。在线路板上，有一个电脑芯片用来监测这股电流。当烟雾粒子进入到感应室后，就会扰乱那里的正负电荷的平衡，同时也会使这股电流发生变化。当烟雾逐渐加重，正负电荷的不平衡性就会加强。当这种平衡性达到一定的限度，就会声光报警。

防盗系统是一个被动式红外报警器，主要由热释电红外传感器检测信号送给电压比较器，再经过电子开关送给声光报警器。热释电红外传感器由传感探测器、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元器上时，电路中的传感器将输出电压信号。菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测器上，同时产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测器要求信号不断变化的特性;热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能提供电信号。

2 防盗报警器的设计分析

2.1 防盗报警器的模型

防盗报警电路是利用电子元器件和线路构成的一种防盗设施，用以监控非法入侵者，并当原监控场所发生异常变化时，能准确、及时地产生特定的报警信号。防盗报警器由热释电红外传感器CK-6、电压比较器、跟随器、电子开关及声光报警电路组成。该系统是一个被动的探测器。所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。图2所示是该报警器的工作流程图。

2.2 防盗报警器的分析

防盗报警原理图如图3所示。热释电红外传感器CK-6作为警戒探头使用，它的内部有菲涅尔透镜，探测半径为12 m，水平半径探角为120°，外接12V电源。通电后，CK-6内部继电器吸合，其输出信号线短接，无信号输出，IC1a(LM324)组成比较器输出端为低电平，后续报警电路不工作。当盗贼闯入警戒区时，CK-6的输出信号短路线断开，电压比较器IC1a(LM324)同相输入端的电压高于反相输入端的电压，IC1a(LM324)输出高电平。此高电平对C1、C2充电，当C2上的电压达到IC2(TWH8778)的开启电压时，该电压经跟随器IC1b(LM324)及R7加到电子开关IC2(TWH8778)的输入端，使电子开关IC2(TWH8778)接通，触发报警音响电路IC3(9300)工作，产生声光报警信号。电路中的开关S是用来人工手动消除报警信号的。

3 防火报警器的设计分析

3.1 防火报警器的模型

本电路由火灾检测电路UD-02型离子感烟传感器、专用烟雾信号处理电路C14467和压电蜂鸣器组成。UD-02型离子式感烟传感器的灵敏度高、可靠性好，它具有两个电离室和一个放射源。UD-02型离子式感烟传感器是通过烟雾来检测火灾的发生的。这是因为发生火灾时必然伴随着烟雾的产生，有的甚至是先有烟后发火，因此通过检测烟