我们给存放危险品的库房外面,安置了一个红外线“警卫员”。当人们误入库房禁区时,就会被“警卫员”发现,于是喇叭叫了起来,而且“危险!不准进入!”几个大字在牌上明显地呈现出来。你虽然看不见‘警卫员”,但它却能发现你。它是怎样完成“警卫”任务的呢?下面我们作一简单介绍。
工作原理
红外线“警卫员”实质上是一套很简单的电子装置。整套装置的方框图见图1,它是由光源、接收器和声、光控制电路三部分组成的。

光源用普通的白炽灯泡,当点亮灯泡时,由于灯丝温度高,能产生较强的红外辐射。灯丝发出的可见光,经滤光片后,滤掉可见光,透过滤光片的是红外线,这红外线被放置在一定距离的接收器接收。这样在光源和接收器之间就形成一条用肉眼看不见的红外“封锁线”
接收器线路见图2。红外线经凸透镜聚光后照射在接收器的发光二极管D上。二极管D的电阻变小,B\(_{G1}\)的上偏置电路接通,BG1很快导通。B\(_{G1}\)导通时,它的集电极电位降低,Uce1≈0,所以B\(_{G2}\)截止,接在集电极回路的继电器J不吸动,其触点J1-1、J\(_{1}\)-2断开。J1-2断开声、光控制电路的电源电路(见图3)。当有人通过“封锁线”时,红外线被挡住,光电管因无光照射内阻增大,于是B\(_{G1}\)截止,BG2导通,继电器J动作。触点J\(_{1}\)-1接通,继电器J自锁。J1-2接通了声、光控制电路的电源,该电路工作。

声、光控制电路如图3所示。当继电器触点J\(_{1}\)-2闭合时,由BG1\(_{G2}\)组成的多谐振荡器工作,产生的脉冲信号经BG3\(_{G4}\)加至灯泡ZD上,灯间断发亮,使字牌上的字时隐时现。由BG1集电极输出的脉冲信号经电阻R\(_{6}\)加至BG5的基极。B\(_{G5}\)1、C\(_{4}\)组成音频振荡器,BG6\(_{2}\)组成输出级电路。由于音频振荡受脉冲信号调制,所以喇叭输出变音调的音频叫声。由于BG1\(_{G2}\)的集电极输出的脉冲信号是反相的,所以、灯亮和喇叭响交替地进行。

当按一下按钮开关时,图2、图3电路都恢复原状态,以备再次使用。
元件选择与制作
1.红外线源:红外线源装置见图4。为方便起见,将手电筒的灯头部取下,并固定在光源箱的半圆形托架上。电源可用干电池,或用一个次级电压与小灯泡额定电压相符的电源变压器,由市电供电。

滤光片是利用废塑料唱片改制的。改制时,先剪去有唱纹的部分,选用中间透明度较好,沟纹较稀的红色和蓝色唱片各3~5张,按装置的窗口尺寸剪好备用。裁剪时,应注意每张唱片原来的中心孔不要同心,以免漏过可见光而降低滤光效果。
在暗室里(或夜间无亮处),在红外线源装置的前方约数米远的地方放一白色的光屏(木板上贴一张白纸)或用室内白墙壁。接通电源,调节手电的聚光罩,使光束最细、光屏上的光斑最小,然后逐片地加入已制好的红、蓝唱片,红、蓝唱片交替地放,直到光屏上看不到光斑为止。这样红外线源就制成了。
2.接收器部分:光电管选用玻璃外壳的晶体管3AX81代替,把它安置在凸透镜的焦点处,见图5,以获得较高的灵敏度。找凸透镜的焦点时,先用白光(不加滤光片)作光源,然后在接收器箱内用一块白纸片前后移动,找出白光的焦点,并作好记号。对于同一凸透镜来说,红外线的焦距应大于可见光的焦距,因此将用白光测出的焦点稍稍向后移动一点,便是所用的红外线的焦点。这时将光电管放置在红外线的焦点上,把光电管的集电极、发射极接至万用表,万用表放在欧姆档,稍稍移动光电管,找出亮阻最小的位置,将光电管暂时放置好,见图5。
继电器用JRX-13F,也可以用其它小型继电器骨架改制。凸透镜商店有出售的。为防止其它外来光源的干扰,最好用金属或塑料配制一个遮光罩见图4、图5所示的。
3.声、光控制电路:元器件无特殊要求,B\(_{1}\)2为半导体收音机的输入、输出变压器,ZD\(_{1}\)、ZD2为普通的白炽小灯泡。印制电路板见图示。

安装、调整
全部元件都装在一个半导体收音机机壳内。若用于演示实验,可以将灯ZD\(_{1}\)、ZD2装在收音机的刻度盘后面,将刻度盘上的刻度去掉,取一张与刻度盘大小相同的白纸,纸上写上“危险!不准进入”等类似字样,再在字样上蒙上一层白纸,使字样隐约可见,然后再贴到刻度盘上,这样,当小灯泡闪亮时,字样就被透视显示出来。
根据该装置的封锁能力,将光源和接收器预设在需要设置警戒线的地方,并使之不易被人发现。先不装滤光片,用白光将图4、图5两装置对准在一条线上,并再一次调整焦点,然后加上滤光片,把光电管固定在焦点位置。声、光控制装置放在值班室由引线接到接收器。
装好后,开启电源,慢慢地将接收器中的W从小往大增加,直到继电器刚好吸动,然后再将W往小的方向回调一点,使J刚好不吸合,这时装置的灵敏度较高。
调节W\(_{1}\)可以改变灯的亮度,调节W2可以改变喇叭声音的音调,调到悦耳为宜。
继电器的触点J\(_{1}\)-2也可以接其它受控设备,如告警灯、警铃、照明灯等。也可以接记数器,实现红外光电计数,但此时应去掉自锁回路中的按钮开关和J1-1。
如需延长“封锁线”长度,将光源加强,接收器加装放大器即可。(杨书富)