光电报警系统是一种重要的监视系统。目前其种类日益增多。有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统; 也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂; 而主动报警系统可以利用特定的调制编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。

【实验目的】

(1)掌握红外发射和接收光路设计及装调方法;

(2)熟悉脉冲发生、选频放大、信号比较电路设计及调试。

【实验原理】

主动式光电报警系统一般由五个部分组成，如图24.1所示: 调制信号源、红外发射、准直光路、红外接收、信号处理及监控。在红外发射模块和红外接收模块之间有红外光束警戒线，当警戒线被阻断时，接收系统发出报警信号。一般要求系统在给定器件的条件下作用距离尽可能远。

图24.1 光电报警原理方块图

图24.2 多谐振荡器

调制信号源可以由NE555集成电路实现，图24.2是用它构成的多谐振荡器的电源原理图。当3脚为高电平(略低于Vc时)，输出电压将通过R1对C1充电。A点电压按指数规律上升，时间常数为R1C1。当A点电压上升到上限阈值电压(约2Vc/3)时，定时器输出翻转成低电平(略大于0V)。这时，A点电压将随C1放电而按指数规律下降。当A点下降到下限阈值电压(约Vc/3)时，定时器输出又变成高电平，调整R2的电阻值得到严格的方波输出。

图24.3是光电报警发送端的电原理图，NE555产生的方波信号通过限流电阻R24加载到达林顿驱动管T2的基极，此电流经放大后驱动红外发光二极管。

图24.3 光电报警发送端电原理图

图24.4是光电报警接收端的电原理图。R10为红外光敏二极管的负载电阻，接收到的方波信号经C1、R1耦合至OA1进行放大。调节R1、R2可以改变增益，调节R11可以改变输出信号的直流偏移。R5用于设置光电报警门限，若OA1输出的方波信号最大值能够大于R5所设电压，则比较器OA3能够输出相应的方波，经D1整流再经R7和C5滤波后可以得到一个连续的高电平。若报警光路遭到入侵，OA1输出的方波信号将会减弱或消失，比较器OA3将持续输出低电平。OA2可以将前级输出信号反相，再去控制报警指示灯。

图24.4 光电报警接收端电路原理图

【实验仪器】

CA9005信息光电子综合实验系统、实验用电路板、850nm LED、光敏探测器、示波器、平凸透镜2个

【实验内容及步骤】

(1)光路和电路准备

①将850nm LED、光敏探测器用长支架固定于平台两端，将2个50mm焦距平凸透镜用短支架固定于磁性表座上，再置于相应的准直位置，分别组成发送端和接收端。

②连接光敏探测器信号输出至实验电路板S1端口，连接850nm LED控制信号至实验电路板LDC端口。将实验电路板电源连接至主机DC2端口。(www.daowen.com)

③按实验电路图连接线路，注意断开OA4输出端与后级电路之间的短路块。

(2)电路调试

①检查电路连接无误后打开主机电源，再打开实验电路板电源开关，此时红色电源指示灯亮。

②用示波器观察OSC输出信号，调节R8和R9，使得OSC输出10k Hz、占空比为50%的方波。

③用示波器观察S1信号，调节准直透镜位置，结合调节R10，使得S1信号最大。

④调节R11，使得OA1同相端电压(S5)为2.5V。

⑤用示波器观察OA1输出信号，调节R1和R2参数，使得OA1输出方波信号Vpp值为2V。

⑥调节R5，使得OA3反相端电压(S16)为3.3V。

⑦逆时针调节R7到底。

⑧调节R6，使得OA2同相端电压(S9)为2.5V。

⑨用手臂阻挡光路，此时报警指示灯被点亮。

⑩调节R7可以改变报警响应时间，微调R5电压，可以改变光电报警灵敏度。

【思考题】

(1)主动式光电报警系统由哪几个部分构成?

(2)影响本实验灵敏度的主要原因是什么?

【注意事项】

(1)电路连接好后，要注意看看电路板反面，防止下面压有导线使系统短路而导致仪器损坏。

(2)要注意电路板的短路板，不用的要放在仪器盒里，以防丢失。