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无线电电子与电气工程百科全书 太阳能电池安全警报。 无线电电子电气工程百科全书
对于防盗报警装置，光可以作为良好的能量来源，并为其提供位于距其一定距离的检测器电路。 事实上，这样的防盗警报器完全可以自给自足。
设备的操作原理 您需要从光源开始。 光束沿着门口、窗户或房间照射，形成安全区域。 在接收端，太阳能电池检测光束的存在并将其转化为电能。 太阳能电池在设备的运行中起着主要作用； 它不仅可以检测光，还可以为信号电路本身供电。 整个秘密在于选择专门设计的警报方案，以确保最低功耗。 由于电路的这一特性，太阳能电池的输出信号同时用作有关光束的有用信息并为整个设备供电。 示意图 信令方案可以分为三个部分。 我们先从光电转换器开始。 事实上，到目前为止所讨论的太阳能电池是指由五个电池单元串联而成的太阳能电池。 电流约为 1,6 mA 时，电池的总输出电压为 1 V，具体取决于电池的实际照度。 首先，太阳能电池板必须为报警电路提供电源。 这是通过给小型可充电镍镉电池充电来实现的。 充电电路包含太阳能电池、二极管D1和电池。 当“防护”光束落在太阳能电池表面时，流经二极管D1的电流对电池充电。 从上一章我们知道，电池会将充电电压降到1,35V左右，从这个角度来看，电池实际上可以被认为是一个稳压二极管。 考虑到二极管 D0,3 两端的压降为 1V，太阳能电池阵列本身的电压稳定在 1,65V。 来自太阳能电池的电流也流经电阻R1和R2。 该电流的大小小于 250 μA，而大部分电流用于给电池充电。 电阻和R2是检测电路的重要组成部分。 按顺序考虑一切（图 1）。 当电流流经R1和R2时，发生分压。 选择电阻器 R1 和 R2 的电阻，以便当太阳能电池被照亮时，电阻器 R1 两端的电压降仅为约 0,21 V。该电压加起来等于二极管 D1 两端的电压降 (0,3 V)，从而产生晶体管Q1的基极和发射极之间的电位差为0,51V。 由于Q1是硅晶体管，最小偏置电压为0,7V，基极电压太低而无法导通晶体管。 当太阳能电池受到光照射时，晶体管被锁定，没有电流流过。
然而，当光束被遮断时，来自光电转换器的电流停止，因此，没有电流流过电阻器R1。 电流也停止流经二极管 D1。 发生的情况是，R1 成为高阻抗源，D1 成为反向偏置二极管（由于太阳能电池电压损失），电流流过 R2 和晶体管 Q1 的基极-发射极结。 现在将出现集电极电流。 集电极电流提供给IC1（报警发生器）。 该设计使用了这种特殊的微电路，因为它在极低的电源电压下工作并且消耗很少的电流。 在电源电压为 1,5 V（典型信号电压）时，LM3909 芯片进入不稳定状态，因此将处于发电模式。组件 R5、R6 和 C1 的值决定频率的一代。 LM3909 还包含一个功率放大输出级。 通过在发电机输出（引脚 2）和电池正极端子之间连接声换能器（扬声器），发电机运行时可以听到响亮、清晰可辨的信号。 当光束被中断时，检测器电路立即被触发并发出声音信号。 当光束恢复时，晶体管Q1关断，发电停止，这样，该电路就起到了开门时响铃的作用。 修复警报 如果不需要自动电路恢复，例如在入侵者警报系统中，则在基本单元中引入锁存电路。 这些基本上是R3、Q2和R4电路的元件，然而，固定电路的整个技巧是由LM3909芯片决定的。 5 欧姆电阻连接在微电路内部的引脚 6 和 12 之间。 只要正极端子 5 上没有施加电压，端子 6 上也就不存在电压。 这是提交之前模式的状态。 当光束被中断时，晶体管 Q1 导通并为引脚 5 通电，从而启动振荡器。 引脚 6 处也出现电位。 如果“锁存S1”开关打开，则来自引脚6的电压通过电阻器R4提供给晶体管Q2的基极。 电流开始流过晶体管Q2和电阻器R3，进一步增加已经流过晶体管Q1基极的电流。 即使再次从太阳能电池提供电压，太阳能电池产生的电流的流动路径也会显着改变。 结果，电阻器的阻值不再小于电阻器R2的阻值，并且R1两端的压降增加。 与R2相比，R3、R2和Q1的有效电阻变小，并且太阳能电池无法使晶体管Q1脱离饱和。 这样，即使光束恢复，也会发出报警信号。 只能用开关 S1 来关闭。 安防报警器设计 该设计的基础是电池，由五个串联的微型太阳能电池组成，外观类似于瓦屋顶。 显然，可以使用非常小的元件，因为它们需要最小的电流。 如果没有足够的切割元件技术和相应设备的知识，制造这样的电池并不容易。 强烈建议您从零件清单中购买预制电池。 为了增加防盗警报的范围，太阳能电池配备了抛物面镜。 镜子从大空间收集光线并将其聚焦在元素上。 为此使用了便携式手电筒，您也可以这样做。 您需要选择具有最大镜头光圈的手电筒 - 这很重要。 然后拆卸反射器组件并拆下灯泡。 在这种设计中，透镜不仅会聚光线，还能保护镜面反射器免受机械损坏和潮湿。 现在，太阳能电池从内部粘合到其中心的透明保护镜片上，而电池的背面应面向镜片。 将透镜安装到位，使太阳能电池阵列紧靠灯泡的孔。 将电池的两根导体穿过该孔，然后固定反射器。 当然，电池遮挡了透明镜头的很大一部分，因此有必要选择尽可能大的反射器。 还可以减小单个太阳能电池的尺寸并减小电池的尺寸。 由于串行太阳能电池板的输出没有颜色编码，因此有必要自行确定其极性。 焊接到下部元件前表面的电线具有负极性并连接到主体。 焊接到顶部元件背面的另一根电线具有正极性。 类似的电引线极性分布对于 pn 结太阳能电池来说是典型的，其中上部照明层是 n 型； 对于由碱性 n 型硅制成的太阳能电池，顶部 p 型层和引线的极性将与文本中指示的相反。 该装置的探测器和发生器单元放置在图2所示的印刷电路板上。 3、以及零件在其上的放置 - 如图所示。 XNUMX.
除太阳能电池板外，所有部件都焊接到板上。 如果连接它，闹钟就会响起。 如果需要，您可以安装一个与电池串联的开关，这样您就可以在不使用警报时关闭警报。 印刷电路板安装在手电筒舱内，通常用于安装电池。 放置电路板时必须使声换能器与外界相通，否则其尖锐的声音将被抑制。 此外，还在外壳上钻了一个孔，用于“固定”开关。 有必要固定来自太阳能电池的导体并仔细组装手电筒，这次将电池焊接到电路上。 安全装置已准备就绪。 如果安装正确，系统会发出刺耳的警报。 为了“平静”它，有必要关闭触发固定并照亮太阳能电池的表面。 这很容易做到：在将系统安装到指定位置之前，将其放置在台灯下。
安装安全警报器 在门口安装安全装置的典型方案如图 4 所示。 60. 固定高度为XNUMX厘米，对于大多数情况来说足够了。 一束光被引导以阻挡进入房间的通道。
现在您需要在开口的另一侧安装报警装置。 可能需要调整光束的方向，使其准确地照射到太阳能电池的表面。 这很容易确定：当光束准确瞄准时，警报就会停止。 任何强大的手电筒都可以用作光源。 为此，使用与放置报警电路相同的手电筒。 电池被替换为 6 伏降压变压器，6 伏绕组的一端连接到灯泡，另一端连接到电源。 如果想让光束不可见，可以使用红外滤光片。 即使是红色玻璃纸也会使光束变得不那么明显。由于硅太阳能电池在光谱的红色和红外区域具有显着的灵敏度，因此灵敏度的损失可以忽略不计。 然而，必须考虑滤波器引入的衰减：不能期望系统的范围保持不变。 请注意，如果滤光片覆盖发光器的表面，则发光器可能会发热。 加热程度取决于过滤器的类型及其传输。 高热可能会引起火灾。 使用交流电源光源还有一个额外的好处，可以发出断电信号。 作者：拜尔斯 T.
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