一、防盜報警器組成
考慮該防盜報警器在探測到警情時應具有聲光報警功能,同時還需對現場進行攝像控制,所以,在電路結構的設計上除用于發射微波的環狀天線之外,還應包含雷達探測模塊、報警集成電路、集成音頻功率放大電路、紅外攝像控制電路和直流穩壓電源電路5個部分,其組成框圖如圖1所示。
二、防盜報警電路設計
1、探測模塊TWH9250簡介
TWH9250是一款新穎的雷達探測模塊,該模塊具有以下特點:
?。?)采用微波管掃描發射,探測距離遠;
?。?)全方位無死角檢測;
?。?)功耗小,可采用電池供電;
(4)內部電路采用集電極開路輸出,終端配接靈活,可直接驅動小型繼電器動作;
?。?)具有光控端和靈敏度調節端,滿足各種場合使用要求;
(6)外圍電路簡單,只要接上圓環天線和終端執行機構,通電便可工作。
TWH9250 模塊的外形、引腳排列及內部電路功能框圖如圖2所示。
環狀天線發射的微波信號形成一個立體微波警戒網,當有人在網內走動時,就會產生人體移動反射回來的微波信號,這時"微波產生"電路便產生出隨物體移動的微弱低頻信號。該信號經兩級放大至70dB左右,再依次送入窗口電壓比較電路和脈沖寬度比較電路進行雙重鑒別。當確認信號電壓的幅值和寬度均達到設定要求時,鎖存電路觸發,其觸發信號經光控門送至計數控制電路進行輸出延遲處理,延遲時間設定為10s,最后由末級功率管的集電極輸出。為提高微波電路的穩定性能,比較電路的精度,各部分電路由4V和7V穩壓系統單獨供電。該電路在初次通電時,需經40s預穩定時間才能進入探測戒備狀態,以后只要不掉電,電路隨時處于探測狀態。TWH9250模塊正常工作電壓為12 V。各引出腳功能如表1 所示。
2、報警集成電路
為了使防盜報警器發出類似消防車的聲音,A2采用LC246報警集成電路[1],并將他的第一選聲端即8腳接電源(3V),讀者如果改變其選聲端的電平,則可獲得其他的報警聲響。
該報警集成電路是根據探測模塊提供的輸出信號進行工作的。當有人在報警器有效探測區范圍內活動時,探測模塊控制信號輸出端輸出一個持續時間約10s左右的低電平信號,該信號經R1加到三極管VT1的基極,使VT1處于導通狀態。VT1的集電極電平經R3限流、VZ穩壓后得到3V左右直流電壓,使報警集成電路A2得電工作,從5腳輸出內儲的最令人注意的消防車聲音報警信號。同時,由于VT1導通,致使紅色發光二極管LED1在系統發出聲音報警的同時也發光報警。如果人在探測范圍內活動不止,報警聲將會持續不斷,直到人的活動結束為止。電路如圖3所示。
由于TWH9250在初次通電時大約有40s的預穩定狀態,在此狀態時輸出端也會有低電平信號輸出,為了防止在剛通電時揚聲器有刺耳的報警聲響發出,所以電路設置了預熱開關S,在剛通電時打開開關S,待預穩定時間過后(可通過LED1發光狀態來判斷),再合上開關S,電路即進入警戒狀態。
3、集成音頻功率放大電路
為了使電路輸出功率較大,報警效果更好,該電路選用LM386小功率通用型集成音頻功率放大器[2]。他的2腳為反相輸入端,3腳為同相輸入端,每個輸入端對地的直流電位接近于零,即使與地短接,直流電平也不會產生太大的偏離,使用比較靈活和方便。設計時,該集成功率放大電路采用OTL接法,C2為輸入耦合電容,C4為電源去耦濾波電容,R7,C5為頻率補償電路,以抵消揚聲器音圈電感在高頻下的不良影響,改善功放的高頻特性,同時防止高頻自激。因為電路是接成OTL形式,所以在輸出端與負載之間接了一個470μF的大電解電容器C6。1和8腳之間接RP2和C3,調節RP2可使LM386的電壓增益在20~200之間變化。揚聲器采用8Ω,5W電動揚聲器。
4、紅外攝像控制電路
從前面的設計和分析可知,當監控區域內有警情出現時,TWH9250探測模塊輸出低電平信號,同時使得A2的7腳獲得3V直流電壓;該3V電壓一路作為報警集成電路A2的電源,另一路送至紅外攝像控制電路[3],并通過R8直接加到VT2的基極,使VT2由原來的截止態轉為導通,繼電器K吸合,使紅外線攝像電路得電工作。
5、直流穩壓電源電路
直流穩壓電源電路由電源變壓器、硅橋、濾波電容、三端集成穩壓器4個部分組成,電路如圖3所示。
電源變壓器可從市場直接購得或自行繞制,其參數可按220V/15V,10VA選取。濾波用大電容器可采用日本ELNA(耐壓不低于25V),以確保其質量。C7用來消除電源網絡的雜波干擾信號,綠色發光二極管LED2為電源指示燈。為防歹徒破壞電網使報警系統失效,可采用12V蓄電池供電。
另外,圖3中RG為光敏電阻,當RG的阻值小于1kΩ時,模塊即被封鎖不工作,所以能實現白天"休息",夜晚工作。如果要求模塊全天候工作,可以不接RG,直接將模塊的R端懸空。RP1為靈敏度調節電位器,最好采用WSW有機實芯微調電阻器,通過調整其阻值大小,可以調節模塊的探測距離。
探測模塊外接的環狀天線可采用φ2~4mm粗銅絲制作,其內徑為10mm,開口處平行引線不超過10mm,并保證天線安裝穩固,不能有晃動。
電路中除可調電阻器以外,其余電阻均采用RTX21/8W碳膜電阻器。
三、結語
該防盜報警器采用雷達探測模塊TWH9250,具有獨特的設計思想和簡單的控制電路,并且監控范圍較大,探測靈敏度較高,調節靈敏度電位器可使探測距離在1~5m之間變化。
該裝置在實驗室進行試驗,運行良好;具有簡單實用、工作可靠、靈敏度高等優點。是一種應用前景看好、值得推廣的新型防盜報警裝置。
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