多功能汽车警报系统

2013-09-26曾霖

电子设计工程 2013年24期

关键词：防盗遥控红外

曾霖

（国家新闻出版广电总局五六一台江西南昌 330046）

随着汽车的普及度明显增大，汽车防盗安全就显得尤为重要。对汽车警报系统的功能要求也越来越多和越来越高。本警报系统采用目前较为先进的TH—4W无线遥控套件，功能强大、效果明显，能适合各种类型的汽车安装。

1 功能

1）无线电操作功能。本系统采用T996-4和T998C-12V四位无线电遥控套件[1]，在距汽车100 m范围内，对各种功能的设定和解除，且能以“嘀”声确认按键是否有效。

2）单、双向报警功能。采用远距离无线电遥控套件TH-4W，可在800 m范围内进行报警。同时，也可采用单独对司机所配带的分机报警，同样能有效地防盗。

3）多用寻车功能。在100 m范围内操作A0的任一功能键，均可发出声音，用于白天寻车；按功能键C能使汽车前灯发出闪光，用于晚上方便地寻车。

4）抗干扰性能强。遥控和反馈报警都是采用无线电发射，使用了高频段的不同频率（418 MHz和27 MHz）作为信息传递，抗干扰性能强。并采用了音叉式编码和数字加密等新技术，具有良好的保密性。

5）防盗传感器是采用SD02型的红外热释传感器和被动式红外探测控制集成模块TWH9513[2]组成，可靠性好、灵敏度高。触发后，能自动双向或单向报警，同时切断点火电路，并且可使挂档后自动熄火，防盗可靠。

6）酒后开车报警功能。通过操作A0的D键，当司机上车后，本系统直接进入报警状态。若司机是酒后开车，系统发出警报，并自动切断点火电路。

2 工作原理

该警报系统是多功能、双向全自动式报警器，其组成框图如图1。

图1 多功能警报系统组成框图Fig.1 Multifunctional alarm system diagram

该警报系统分为两个部分：一部分是安装在汽车内的主机部分，另一部分是司机随身携带的分机组成。分机外形如图2所示：其中内含T996-4为4位无线编码遥控发射机和TH-4W为无线接收报警器等两部分组成。

图2 A0的外形Fig.2 The appearance of A0

主机部分电路图 1所示：A1（T998C-12 V）[3]是与 A0配套的无线电遥控接收解码模块，其4位互为锁存的输出A～D分别对应于A0上的A～D 4个功能键，在100 m范围以内能接收到来自A0所发出的各种功能指令。并且通过A、B、C、D分别控制各系统电路以达到功能要求。当按下A0的A键时，司机离开驾驶室后，K自动接通，T6、T7相继导通，A9开始处于开机延时状态，PIR传感器A10加电预热45 s后，电路自动检测并进入双向报警状态。一旦有人进入车内，A10触发，从2脚输出幅度约为1 mV、频率在0.3～7 Hz的微弱信号，经电容等高频滤波和阻抗匹配网络，进入TWH9513的6脚，然后由内部两级带通选频放大后送至窗口比较器进行电压比较，输出触发电平，再经过内部系统计数、延时、控制处理及驱动电路，由3脚输出控制电平。J2通电吸合，K2-2接通，点火电路M6断电。此时，A11和A12同时工作，A12向外发送27 MHz的音叉编码无线电波，使1 000 m以内的A0接收到信息，并驱动司机配带的分机发出“Bi---Bi”的报警声；同时，A11由于从M4接入了高电平，一旦加电就闭合，使HA2发出高达125 dB的警笛声。另外，K2-2闭合的同时K2-1断开，M6切断，点火电路断电，汽车无法启动。电路如图3所示。

图3 红外热释防盗报警电路Fig.3 Infrared anti-theft alarm circuit

当按下A0的B键时，除无A11触发、HA2无声音外，其它功能均与按下A键相同。此时是单向报警，只有司机随身配带的A0发出“Bi---Bi”声报警。当A0报警后，司机即可采取有效行动，以制止犯罪。

当按下A0的C键时，进入灯光寻车功能。此时A1的C端输出高电平，使 A2工作。由 A2、C2、R2、R3、R4组成的自激多谐振荡电路起振，A2的3脚输出一串脉冲信号，使T3交替导通、截止，控制J1的吸合与释放，使前灯电路M2接通和断开，促使前灯发出闪光，在夜间能明确地告知司机汽车的位置。其电路如图4所示。

图4 寻车功能电路Fig.4 Looking for car circuit

当按下A0的D键时，A1的D端输出高电平，进入酒后开车报警状态。当司机呼出的气酒精浓度过高时，A5（QM—NJ9）[4]就被触发，4脚输出电压达到1.6 V时，A4接通，A6语音模块开始工作，通过A7放大以后HA1发出“酒后别开车”的语音报警信号。同时，M9接通，使得J2-1断开，M6不通电，点火电路断开。电路图如图5所示。

图5 酒后开车报警电路Fig.5 Alarm circuit of drunk driving

另外，A1的Io端8脚是非锁存输出端，每按一下A0上的任一功能键，Io端均输出一个脉冲信号，并且给C1充电，T1、T2就导通一下，使HA1发出短促的“嘀”声，在白天一样能用来指示汽车的具体位置。

3 主要电路制作及元件选择

1）无线电发射与接收部件

A0、A1选用T996-4和T998C-12V型高稳定度四位无线电遥控专用编码发射器[5]。

和接收解码模块，也可以用TX315B1型组件直接代换。A11、A12是采用TH-4W无线电遥控套件。A12通过单根导线引出主机盒隐蔽固定，其负极编织线和天线W2同轴电缆编织线分别就近搭铁，不能连在一起或和主机负极相连，以避免相互间造成干扰。A0是司机随身配带。A0用两种电池供电，一节是A23-12V型电池；另外是用两节UM-5或AM5型1.5 V干电池串联供电，静态电流小于0.6 mA。更换电池时，每次接通电源均有“Bi---Bi”声，表示供电正常。

2）红外感应电路

传感器电路是由A10（SD02型）红外热释传感器件、A3被动式红外探测控制集成模块TWH9513和A8（7809型）9V稳压集成电路[6]组成。SD02型红外热释传感器，表面装有滤波片，对太阳、电灯等光有抗干扰性。根据维恩位移定律：λT=2 898 μmK，人体体温（约 309 K）的辐射波长为 λ=2 898/309=9.4 μm。此时，人体辐射最强，红外滤波片选取7.5～14 μm波段。

从图6可以看出，6.5～11.0 μm的辐射，穿透率高达70%以上。因此能有交地防止和控制电灯、太阳等光的干扰，并准确地选取人体的红外辐射。SD02型红外热释传感器的外形如图7所示。

图6 红外滤光片的穿透曲线图Fig.6 Infrared filter penetration curve

图7 传感器内部连接图Fig.7 Sensor connection diagram

TWH9513采用大规模CMOS数字电路及微型元件固化封装，性能指标高，一致性好[7]。其外形及引脚功能如图8所示。

图8 TWH9513的引脚排列和功能Fig.8 TWH9513 pinout and function

TWH9513控制电路内部设计有两个高阻抗输入低噪声运算放大器，其总增益限制在67 dB之内，灵敏度可通过8脚和9脚间的可调电阻来调整。比较器是一个窗口比较电路，其上下阈值经若干次选择后，确定出最佳门限值。其比较放大电路由内部4V稳压电路提供，并有温度补偿电路，所以增益不会随外界的温度变化而变化。TWH9513能有效地抑制热气团流动所产生的红外干扰，误报率低。工作时输出延时4秒，静态功耗小于70μA/DC，温度范围是-25～+55℃。TWH9513的G、D、S 3根引线采用屏蔽三芯电缆，有效地防止了噪声杂波的影响。

3）多谐振荡电路

A2由 LM555型时基集成电路或 NE555、5G1555或SL555[8]直接代换，以及其外围电路 C2、C3、R2、R3、R4组成多谐振荡电路，其输出频率 fs=1/[0.7（R2+2R3）C2]=1.98 Hz的一串脉冲信号，用来控制J1的吸合和释放而达到目的。

4）其它电路元件

W1、W2分别为A1和A12的自带天线，其中W2是透明的胶片天线。K选用的是汽车专用锁控点火开关，也可以用KWX-2型微动开关，将其安装在点火锁后，使钥匙拔出时K处于导通状态。

5）系统组装

该系统主机除 K、HA1、HA2、QM-NJ9、SD02、A12 外，其他全部组装在一个体积为10×6×2 cm=120 cm3的绝缘小盒内，并隐蔽固定。主机电源直接由汽车电路提供，点火电路M6的电源通过J2-1连接，以达到控制目的。HA1安装在司机工作台下，HA2安装于车盘底下，W2沿车窗玻璃贴于车蓬上（注意隐蔽），QM-NJ9安装于司机正前上方，SD02可安装在车内顶下上，外加菲涅尔透镜。