LM324的紅外線報警電路設計及仿真

青島工程職業學院 宋兆霞

本文擬采用四通用運算放大器LM324進行電路設計，采用SD02型熱釋電人體紅外傳感器，對一定范圍進行監視并報警。本文主要介紹電路硬件工作原理、Multisim電路仿真以及波形調試。

隨著科學技術日新月異的發展，人們對生活品質的需求也逐步提高到了一定的層次，報警電路的使用也逐步進入到普通家庭當中。本文擬設計一種簡單報警電路，該報警電路可監視周邊幾十米范圍內的人體運動或者動物運動，運用SD02型熱釋電人體紅外傳感器對經過指定范圍內的人體或者動物采集電壓信息，發出報警信號，為家庭安全保駕護航，可以幫助電路愛好者提高電路制作使用水平。

根據電路功能的設計要求，本電路要完成的工作主要有三項：硬件電路設計、Multisim軟件仿真，以及仿真波形的調試。下文將對這三方面逐一進行介紹。

1 硬件工作原理

1.1 核心元件

LM324是四通用運算放大器，內部包含四個相互獨立的運算放大器，加上共用電源和接地引腳，共14腳，采用雙列直插式塑料封裝。LM324集成運算放大器的特點是具有內部頻率補償，直流電壓增益較高；而且對于電源電壓可選擇范圍較廣（單電源3-32V），比較適合家用小電路的電池供電；差摸輸入輸出電壓范圍較大，接近于電源電壓。

熱釋電人體紅外傳感器是一種專門探測人體輻射的傳感器，人的正常體溫一般在37℃左右，當走動時可能會根據走動頻率略有波動，在這個過程中，人體會發出一個特定波長的紅外線，大約是10um左右，熱釋電人體紅外傳感器就是通過探頭探測到這個波長而進行工作的。紅外感應裝置通過濾鏡探測到人體紅外波長，傳感器中的熱釋電元件就會失去電荷平衡，釋放出電荷形成電壓電流，發出信號。本電路采用得是SD02型熱釋電人體紅外傳感器。

1.2 工作原理

電路工作原理圖如圖1所示，LM324的3腳與SD02型熱釋電人體紅外傳感器相連，作為傳感器信號接收端，LM324的8腳和14腳則和LED指示燈相連，作為報警信號輸出端。當傳感器前端探測到人體進入傳感器的監視范圍內時，傳感器就會產生一個人體交流電壓（該電壓幅值大約為1mV左右，該電壓的移動頻率決定于人體移動速度，當人體正常行走時，該頻率大約是6Hz左右）。LM324芯片通過對3腳輸入電壓的與基準電壓的比較運算后，進行放大，然后在信號輸出端輸出報警信號。電阻R13連接LED1，電阻R14連接LED2，分別構成工作指示電路，當監視范圍內監測到人體進入時，LED1和LED2交替閃爍進行報警。

圖1

圖2

圖3

2 Multisim電路仿真調試

本電路可采用Multisim仿真軟件進行電路仿真調試，如圖2所示。在傳感器PY上給定電壓1mV、頻率6Hz的輸入信號，從仿真電路中可以看到仿真的輸入輸出波形，并且可以看到報警燈LED1和LED2交替發光。

3 波形調試

下面對雙蹤示波器仿真波形進行調試，仿真波形如圖3所示，雙蹤示波器分別接電路的3腳和14腳，從傳感器輸入一個正選交流波形，可以在示波器中看到，在輸出端得到了放大的波形。

結束語：本文是基于LM324的紅外線報警電路，本設計可以制作硬件電路實現，在制作硬件電路是現實請注意LM外配散熱器使用，本文采用Multisim電路仿真調試實現，本設計具有電路簡單，調試方便，報警探測準確的特點。