A. 想了解國內外防盜報警系統研究現狀,最好能簡要分析下!引用的文獻標記清楚!謝謝了!好的話,會追加分!
兄弟,我一直做這個課題,如有興趣不妨共同探討,本人為千家論壇防盜報警版主,ID:淡藍的憂郁。
你這個題目太大了,在這里要作出解答很難。本人在2009年底做過同樣的課題,也向防盜報警行業的幾家資深公司要過一些數據。但行業內至今缺少有力可陳的數據,只能是大概。總體來說,目前國內的防盜報警主機正在由傳統的電話報警方式轉變為電話,網路,GSM通訊的方式,一些政府,金融行業明確規定必須要雙網。國內的報警主機用量有60%左右來自保安服務公司或者接警中心(國內私營的接警中心還很少),其他的市場份額由系統集成商或者用戶分攤。預計在今後保安服務公司將在報警行業中占據更大的比重,私營的保安服務公司會逐步走向幕前。
國外的接警中心與國內還是有很大分別,私營的保安服務公司已成規模,擁有比較完備的人力和物力,有自己的出警人員。報警主機基本上都支持IP模式,相對電話報警,成本更低。報警的市場份額大部分還是由保安服務公司分攤。與國內相比,人力成本更高昂,因此他們更願意選用質量穩定,誤報率低的報警產品,維修一次的人工費用大於器材本身的費用是很正常的事情。另外對誤報控製得也很嚴格,通常一個月內超過三次報警會被處於罰款,或者增加月服務費等。
以上僅為個人見解,不一定正確,還請大家共同參與討論,相互學習。
B. 防盜報警器原理(光電三極體)
光電三極體也稱光敏三極體,它的電流受外部光照控制。是一種半導體光電器件。比光電二極體靈敏得多,光照集中電結附近區域。
利用雪崩倍增效應可獲得具有內增益的半導體光電二極體(APD),而採用一般晶體管放大原理,可得到另一種具有電流內增益的光伏探測器,即光電三極體。它的普通雙極晶體管十分相似,都是由兩個十分靠近的p-n結-------發射結和集電結構成,並均具有電流發大作用。為了充分吸收光子,光電三極體則需要一個較大的受光面,所以,它的響應頻率遠低於光電二極體。[1]
2.1機構與工作原理
光電三極體是一種相當於在基極和集電極之間接有光電二極體的普通三極體,因此,結構與一般晶體管類似,但也有其特殊地方。如圖2.1.1所示。圖中e.b.c分別表示光電三極體的發射極.基極和集電極。正常工作時保證基極--集電極結(b—c結)為反偏正狀態,並作為受光結(即基區為光照區)。光電三極體通常有npn和pnp型兩種結構。常用的材料有硅和鍺。例如用硅材料製作的npn結構有3DU型,pnp型有3GU型。採用硅的npn型光電三極體其暗電流比鍺光電三極體小,且受溫度變化影響小,所以得到了廣泛應用。[2]
光電三極體的工作有兩個過程,一是光電轉換;二是光電流放大。光電轉換過程是在集---基結內進行,它與一般光電二極體相同。[3]當集電極加上相對於發射極為正向電壓而基極開路時(見圖2.1.1(b)),則b--c結處於反向偏壓狀態。無光照時,由於熱激發而產生的少數載流子,電子從基極進入集電極,空穴則從集電極移向基極,在外電路中有電流(即暗電流)流過。當光照射基區時,在該區產生電子---空穴對,光生電子在內電場作用下漂移到集電極,形成光電流,這一過程類似於光電二極體。於此同時,空穴則留在基區,使基極的電位升高,發射極便有大量電子經基極流向集電極,總的集電極電流為
IC=IP +βI P=(1+β)IP 2.1.1
圖2.1.1光電三極體結構及工作原理
式中β為共發射極電流放大倍數。因此,光電三極體等效於一個光電二極體與一般晶體管基極---集電極結的並聯。它是把基極---集電極光電二極體的電流(光電流IP)放大β倍的光伏探測器,可用圖2.1.1(c)來表示。與一般晶體管不同的是集電極電流IC由基極---集電極結上產生的光電流IP=Ib控制。也就是說,集電結起雙重作用,一是把光信號變成電信號起光電二極體的作用;二是將光電流放大,起一般晶體三極體的集電極的作用。[4]
2.2光電三極體的等效電路
根據光電三極體的工作原理,我們可以比較容易的畫出他的等效電路。由於它的集電結勢壘電容Ccb遠小於發射結勢壘電容Cbe,我們可以得到如圖2.2.1光電三極體的交流等效電路,圖中ip為集電結光電二極體的電流源,Cbe為發射結電容;rbe為發射結正向微分交流電阻;iLw為放大後的電流源;iL=βip;β為光電三極體的放大倍數;Rce為集電極發射極電阻;Cce為集電極發射極間電容;RL為負載電阻。由圖5--40等效電路,
可以得到負載電阻兩端的輸出電壓V0為
2.2.1
式中, , 為入射光信號的角頻率,選擇合適的負載,使得 ,則 ,輸出電壓為
2.2.2
由上式可看出,當輸入光信號時,由於發射結電容相對較大,造成對信號的分流,將使有效輸出信號減小。此外,電容 的旁路也會減少流過 的輸出電流。利用光電三極體的等效電路在計算機和分析它的時間響應和輸出外特性是非常方便的。[5]
2.3光電三極體的特性參數
2.3.1伏安特性
圖2.3.1表示光電三極體的 關系曲線。由圖可見,光電三極體在偏壓為零時,集電流為零。當有光照時,光電三極體輸出電流比同樣光照下光電二極體的輸出電流大 倍。圖中曲線還表明,在光功率等間距增大的情況下,輸出電流並不等間距增大,這是由於電流放大倍數 隨信號光電流的增大而增大所引起的。
2.3.2頻率響應
光電三極體的頻率響應與 結的結構及外電路有關。通常需考慮:少數載流子對發射結和收集結勢壘電容( 和 )的充放電時間;少數載流子渡越基區所需時間;少數載流子掃過收集勢壘區的渡越時間;通過收集結到達收集區的電流流經收集區及外負載電阻產生的結壓將,使收集結電荷量改變的時間常數。於是光電三極體總響應時間應為上述各個時間之和。因此,光電三極體的響應時間比光電二極體的要長的多。由於光電三極體廣泛應用於各種光電控制系統,其輸入光信號多為脈沖信號,即工作在大信號或開關狀態,因而光電三極體的響應時間或響應頻率將是光電三極體的重要參數。[6]
為改善光電三極體的響應頻率,從光電三極體的等效電路可知道應盡可能減少 和 時間常數。一方面在工藝上設法減小結電容 . 等;另一方面要合理選擇負載電阻 ,減小電路時間常數。圖2.3.2給出了在不同負載電阻 下,光電三極體輸出電壓的相對值與入射光調制頻率的關系。由圖可知, 愈大,高頻響應將愈差。減小 可以改善頻率特性。但 降低會導致輸出電壓下降。因此,在實際使用時,合理選擇 和利用高增益運算放大器作後級電壓放大,可得到高的輸出電壓並改善頻率響應。此外,為改善頻率響應,減小體積,提高增益,電路上常採用高增益.低輸入阻抗的運算放大器與之配合。圖2.3.3(a)(b)分別表示達林頓光電晶體管的集成電路示意圖。實際使用光電三極體時常採用帶基極引線的光電三極體,並提供一定的基極電流。對無基極引線的光電三極體,則給予一定照度的背景光,使其工作於線性放大區,以得到較大的集電極電流,這將有利於提高光電三極體的頻率響應。圖2.3.4給出了光電三極體響應時間與集電極電流 的關系,由圖可知,增加集電極電流 可減小光電三極體的響應時間,即提高光電三極體的工作頻率。[7]
與光電二極體相比較,光電三極體頻率響應較低,不宜使用於高速,寬頻的光電探測系統中,但由於其響應率高,具有電流內增益,故在一般光電探測系統中仍得到廣泛應用。
設計一個報警器。由圖3.1(a)、(b)所示電路分別是紅外發射器和紅外接收、無線發射機的電路圖。
圖3.1(a)所示電路為紅外發射器電路。由VT1、VT2、C1以及R1等組成一個300Hz左右的自激振盪器,其振盪器頻率主要由時間常數R1 C1決定。紅外發射二極體串接在VT2的集電極迴路中,在振盪器振盪過程中VT2每導通一次,發光二極體發光一次。R3用於限流,使VT2的電流不超過500mA。
(a) 紅外發射器
(b)紅外接受無線發射機
圖3.1 遮光式紅外監控無線報警器電路
在圖3.1(b)所示電路中,紅外就收管VD3選用選用與發射管配套的管型(光波長一致)。VD3將照射的紅外光轉換成電信號,並經C2、R5加至IC1-a的反相輸入端。IC1採用雙運放TL072(或LM358、R4558、NE5532),其同相端外接6V騙子電壓。該級的放大倍數K=20lg(R8/R5),圖示參數給出近53dB的放大量。IC1-a的輸出經VD4、C3等整流後,以直接電壓形式加至IC1-b的反相輸入端。IC1-b與R10、R12、RP1等組成一個電壓比較器,當VD3一直受紅外光照時,b點的電位Vb<Va(預先調好),IC1-b的輸出端(⑦腳)呈高電平,VT3飽和導通,致使其集電極,(即IC2的④腳)呈低電平(<0.4V)。IC2與R15、R16、C4等組成一個可控多諧振盪級,當它的強制復位④腳呈低電平時,電路被強制復位,振盪中止。
當有人涉足紅外監控區時,紅外光束被遮斷,IC1-a無信號輸入,其輸出呈低電平,則電源電壓通過R9對C3充電,致使Vb>Va, IC1-b的⑦腳呈低電平,VT3截止,則IC2的④腳通過R14接電源,呈高電位,IC2起振。其振盪頻率f=1.44/[( R15+2 R16)C4],圖示參數的振盪頻率約為1000Hz。
IC2輸出的音頻脈沖信號通過R17、C6加至VT4的基極。VT4與L、C9、C10等組成一個高頻振盪器,其振盪頻率主要取決於L、C9組成的選頻迴路,調節C9,使振盪頻率在調頻波段88-108MHz范圍內。同時,該振盪級在輸入脈沖信號的激勵下呈調頻振盪狀態,這是由於VT4的集電結電容隨調制脈沖的高低電平變化,進而實現調頻。調頻載波信號通過天線發射出去。