CN101308597A - 电容式感应探测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式感应探测报警装置，包括电源单元、前端信号采集单元、信号控制处理单元和报警输出单元，所述前端信号采集单元包括电容信号检测电路、选频电路、小信号放大电路，所述信号控制处理单元包括CPU、外围电路、稳压电路、模式控制电路，所述的稳压电路给A/D采样提供精确的参考电压，所述模式控制电路设定CPU处理模式，所述电容信号检测电路根据选频电路提供的频率对外界电容进行检测，并把返回的信号送入小信号放大电路进行放大，最后把放大后的信号送入CPU进行A/D采样、信号处理，然后再通过报警输出单元报警。本发明具有误报率低、环境适应性强等优点。

Description

电容式感应探测报警装置

技术领域

本发明涉及一种感应探测报警器，具体是指基于电容式感应的电容式感应探测报警器。

背景技术

电容式感应探测报警器能与多种探测电缆对接，广泛用于阳台，门窗，花园，围墙等非法入侵防范以及适用于室内，如对写字台、文件柜等一些特殊物件提供保护，采用报警系统和阻挡相结合的安防理念对入侵者“接近、触摸、剪断、翻越”进行报警。电容式人体感应探测器从本质上有别于传统的微波、红外对射、振动电缆、泄漏电缆及高压电网等入侵报警系统，具有多用性、防御力强、适用区域广泛、性能稳定、安装适应性强、接口通用性等多项优点，但是目前市售的电容式感应探测报警装置存在的误报率高，易受环境影响等缺点，限制了其进一步的应用和推广。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种误报率低、环境适应性强的电容式感应探测报警装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：包括电源单元、前端信号采集单元、信号控制处理单元和报警输出单元，所述前端信号采集单元包括电容信号检测电路、选频电路、小信号放大电路，所述信号控制处理单元包括CPU、外围电路、稳压电路、模式控制电路，所述的稳压电路给A/D采样提供精确的参考电压，所述模式控制电路设定CPU处理模式，所述电容信号检测电路根据选频电路提供的频率对外界电容进行检测，并把返回的信号送入小信号放大电路进行放大，最后把放大后的信号送入CPU进行A/D采样、信号处理，然后再通过报警输出单元报警。

进一步设置是所述的报警输出单元包括有本地报警驱动电路、485通信电路，所述的CPU还完成对报警信号的串口数据通信处理后通过485通信电路输出。

进一步设置是所述的电源单元包括电源保护电路及系统电源电路。

进一步设置是所述电源保护电路连接外部电源，外部电源通过开关S1连接到二极管D1、D2，所述的二极管D1、D2分别完成稳压和瞬间电压抑制，所述D1、D2之间连接有熔断丝CB1，保护输入电流过大，所述系统电源电路包括基础电压电路和倍压电路，所述的基础电压电路包括有U1、D3、L1、C1、C2、C3、R2、R3、R4，再由VCC口输出，所述U1为斩波型开关电源芯片，所述倍压电路包括U3、C4、C6、C8，再由VPWP口输出，所述U3为倍压电源芯片。

进一步设置是所述电容信号检测电路包括U5、C13、C17、C18、C19、C20、C21，所述的U5为低功耗电场传感器，所述的倍压电路的输出端接入到该低功耗电场传感器的VPWP口，为其提供工作电压，其中C13对反馈的信号进行滤波，C19、C20、C21分别消除E1、E6、E7三个极上的外界干扰，所述选频电路包括有相互并接到排针P4上R30、R31、R32、R33、R34、R35，并通过R_OSC口连接到电容信号检测电路为其提供相应的电阻产生不同的检测频率，所述小信号放大电路包括双运放U6、R20、R22、R23、R24、R25和滑动变阻器RH2，所述滑动变阻器RH2实现控制放大倍数控制，所述双运放U6外接RH1，R18，R19，为其提供正端输入电压并通过C9进行滤波。

进一步设置是所述的外围电路包括LED显示电路、晶振电路、复位电路、滤波电路、程序下载接口电路，所述的LED显示电路包括R11、R12、R13、R14、DS0、DS1、DS2、DS3、所述晶振电路包括C22、C23、晶振Y1，所述复位电路包括C11，R15，所述滤波电路包括R16，C12，C14，C16，所述程序下载接口电路排针P5和R9，所述稳压电路由R26和D5所构成，为CPU的A/D采样提供参考电压，所述模式控制电路由S2，R5，R6，R7，R8构成，CPU根据不同的导通情况判断出当前的设置模式。

进一步设置是所述的本地报警驱动电路包括R10、Q1、继电器U8，所述R10和Q1实现电流放大功能，驱动U8产生开关信号，并通过OUT口输出报警信号，所述485通信电路包括485驱动芯片U7、R27、R28，其中R27和R28分别实现上拉和下拉功能，增强U7的驱动能力，所述485驱动芯片外接有由熔断丝CB2、熔断丝CB3、D6、D7组成的485通信保护电路。

本发明的优点在于：

(1)多用性：本探测器几乎可用来保护任何物体，而且不会被几米以外的干扰所激发。一旦有人靠近探测电缆，便会触发报警，但在附近的正常业务工作可以照常进行

(2)适用区域广泛：本探测器应用于各种复杂地形，不受地形的高低、曲折、转角等限制，不留死角，打破了红外线、微波墙等只适用于视距和平坦区域使用的局限性。

(3)防御力强：无论“接近、触摸、剪断、翻越”均产生报警信号，灵敏度可根据用户具体使用情况自行设定。

(4)性能稳定：本探测器通过综合分析入侵者进入防范区域时对电容产生变化来判断输出报警信号。

(5)安装适应性强：系统自动适应环境条件和现场条件的改变。根据区域条件而变化。比如在雨雾天、风沙天，系统能维持最高报警值。

(6)接口通用性：本探测器可同一切接受开关信号的报警主机接口兼容，并且提供485接口，以实现远程联网报警等多种功能。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步介绍。

说明书附图

图1本发明原理方框图

图2本发明具体实施方式基础电压电路连接示意图

图3本发明具体实施方式倍压电路连接示意图

图4本发明具体实施方式电容信号检测电路连接示意图

图5本发明具体实施方式小信号放大电路连接示意图

图6本发明具体实施方式选频电路连接示意图

图7本发明具体实施方式LED显示电路连接示意图

图8本发明具体实施方式CPU、复位电路、晶振电路、稳压电路连接示意图

图9本发明具体实施方式程序下载接口电路连接示意图

图10本发明具体实施方式滤波电路连接示意图

图11本发明具体实施方式模式控制电路连接示意图

图12本发明具体实施方式本地报警驱动电路连接示意图

图13本发明具体实施方式485通信电路及其保护电路连接示意图

具体实施方式

如图1-13所示的本发明的具体实施方式，包括电源单元、前端信号采集单元、信号控制处理单元和报警输出单元，所述的电源单元包括电源保护电路及系统电源电路，所述电源保护电路外接外部电源，外部电源通过开关S1连接到二极管D1、D2，所述的二极管D1、D2分别完成稳压和瞬间电压抑制，所述D1、D2之间连接有熔断丝CB1，保护输入电流过大，该熔断丝CB1优选采用可恢复型熔断丝，所述系统电源电路包括基础电压电路和倍压电路，所述的基础电压电路为系统提供5V的电压，所述的倍压电路为系统提供10V的电压，所述的基础电压电路包括有开关电源芯片U1、D3、L1、C1、C2、C3、R2、R3、R4，再由VCC口输出，本实施方式所述U1优选采用斩波型开关电源芯片，所述倍压电路包括倍压电源芯片U3、C4、C6、C8，再由VPWP口输出，所述前端信号采集单元包括电容信号检测电路、选频电路、小信号放大电路，所述电容信号检测电路包括U5、C13、C17、C18、C19、C20、C21，所述的U5为低功耗电场传感器，所述的倍压电路的输出端VPWP口接入到该低功耗电场传感器的VPWP口，为其提供工作电压，其中C13对反馈的信号进行滤波，C19、C20、C21分别消除E1、E6、E7三个极上的外界干扰，所述选频电路包括有相互并接到排针P4上的R30、R31、R32、R33、R34、R35，并通过R_OSC口连接到电容信号检测电路为其提供相应的电阻产生不同的检测频率，所述小信号放大电路包括双运放U6、R20、R22、R23、R24、R25和滑动变阻器RH2，所述滑动变阻器RH2实现控制放大倍数控制，所述双运放U6外接RH1、R18、R19，为其提供正端输入电压并通过C9进行滤波。所述信号控制处理单元包括CPU、外围电路、稳压电路、模式控制电路，所述的稳压电路给A/D采样提供精确的参考电压，所述模式控制电路设定CPU处理模式，所述电容信号检测电路根据选频电路提供的频率对外界电容进行检测，并把返回的信号送入小信号放大电路进行放大，最后把放大后的信号送入CPU进行A/D采样、信号处理，然后再通过报警输出单元报警。所述的外围电路包括LED显示电路、晶振电路、复位电路、滤波电路、程序下载接口电路，所述的LED显示电路包括R11、R12、R13、R14、DS0、DS1、DS2、DS3、所述的DSO、DS1、DS2、DS3为发光二极管，所述晶振电路包括C22、C23、晶振Y1，所述复位电路包括C11、R15，所述滤波电路包括R16，C12，C14，C16，所述程序下载接口电路包括排针P5和R9，所述稳压电路由R26和D5所构成，为CPU的A/D采样提供参考电压，所述模式控制电路由拨码开关S2，R5，R6，R7，R8构成，CPU根据不同的导通情况判断出当前的设置模式。所述的报警输出单元包括有本地报警驱动电路、485通信电路，所述的CPU还完成对报警信号的串口数据通信处理后通过485通信电路输出，所述的本地报警驱动电路R10、Q1和继电器U8组成，通过OUT口输出到本地报警装置，发出光线或声音形式报警，其中R10和Q1实现电流放大功能，驱动U8产生开关信号，所述485通信电路包括485驱动芯片U7、R27、R28，其中R27和R28分别实现上拉和下拉功能，增强U7的驱动能力，所述485驱动芯片外接有由熔断丝CB2、熔断丝CB3、D6、D7组成的485通信保护电路，该熔断丝CB2、熔断丝CB3优选采用可恢复型熔断丝。

Claims (7)

1.一种电容式感应探测报警装置，其特征在于：包括电源单元、前端信号采集单元、信号控制处理单元和报警输出单元，所述前端信号采集单元包括电容信号检测电路、选频电路、小信号放大电路，所述信号控制处理单元包括CPU、外围电路、稳压电路、模式控制电路，所述的稳压电路给A/D采样提供精确的参考电压，所述模式控制电路设定CPU处理模式，所述电容信号检测电路根据选频电路提供的频率对外界电容进行检测，并把返回的信号送入小信号放大电路进行放大，最后把放大后的信号送入CPU进行A/D采样、信号处理，然后再通过报警输出单元报警。

2.根据权利要求1所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：括所述的报警输出单元包括有本地报警驱动电路、485通信电路，所述的CPU还完成对报警信号的串口数据通信处理后通过485通信电路输出。

3.根据权利要求1或2所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：所述的电源单元包括电源保护电路及系统电源电路。

4.根据权利要求3所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：所述电源保护电路连接外部电源，外部电源通过开关S1连接到二极管D1、D2，所述的二极管D1、D2分别完成稳压和瞬间电压抑制，所述D1、D2之间连接有熔断丝CB1，保护输入电流过大，所述系统电源电路包括基础电压电路和倍压电路，所述的基础电压电路包括有U1、D3、L1、C1、C2、C3、R2、R3、R4，再由VCC口输出，所述U1为斩波型开关电源芯片，所述倍压电路包括U3、C4、C6、C8，再由VPWP口输出，所述U3为倍压电源芯片。

5.根据权利要求4所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：所述电容信号检测电路包括U5、C13、C17、C18、C19、C20、C21，所述的U5为低功耗电场传感器，所述的倍压电路的输出端接入到该低功耗电场传感器的VPWP口，为其提供工作电压，其中C13对反馈的信号进行滤波，C19、C20、C21分别消除E1、E6、E7三个极上的外界干扰，所述选频电路包括有相互并接到排针P4上的R30、R31、R32、R33、R34、R35，并通过R OSC口连接到电容信号检测电路为其提供相应的电阻产生不同的检测频率，所述小信号放大电路包括双运放U6、R20、R22、R23、R24、R25和滑动变阻器RH2，所述滑动变阻器RH2实现控制放大倍数控制，所述双运放U6外接RH1，R18，R19，为其提供正端输入电压并通过C9进行滤波。

6.根据权利要求5所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：所述的外围电路包括LED显示电路、晶振电路、复位电路、滤波电路、程序下载接口电路，所述的LED显示电路包括R11、R12、R13、R14、DS0、DS1、DS2、DS3、所述晶振电路包括C22、C23、晶振Y1，所述复位电路包括C11、R15，所述滤波电路包括R16，C12，C14，C16，所述程序下载接口电路包括排针P5和R9，所述稳压电路由R26和D5所构成，为CPU的A/D采样提供参考电压，所述模式控制电路由S2，R5，R6，R7，R8构成，CPU根据不同的导通情况判断出当前的设置模式。

7.根据权利要求6所述的电容式感应探测报警装置，其特征在于：所述的本地报警驱动电路包括R10、Q1、继电器U8，所述R10和Q1实现电流放大功能，驱动U8产生开关信号，并通过OUT口输出报警信号，所述485通信电路包括485驱动芯片U7、R27、R28，其中R27和R28分别实现上拉和下拉功能，增强U7的驱动能力，所述485驱动芯片外接有由熔断丝CB2、熔断丝CB3、D6、D7组成的485通信保护电路。

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