CN101807330B - 桥式多路有线监控报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子技术领域，涉及一种桥式多路有线监控报警装置。桥式多路有线监控报警装置，由4组拨码开关分别串接电阻接成电桥电路、4组外接监控探头开关、电桥压差识别及全桥整流电路、光电耦合驱动和直流放大电路、蜂鸣器、电源指示和供电电源组成，其特征是电桥电路4个臂可分别或全部外接作为监控探头。本装置以电桥电路平衡原理为基础，可进行1～4路监控，可用于仓库、车库、门窗、贵重物品等监控。用欺骗作用明显的明线布设方式和常用元器件作为监控“探头”，装置能及时发觉不速之客对报警装置布防明线实施破坏或触动“探头”等动作，一旦出现贵重物品被搬移或遇布防线被短接或剪切等不安全因素发生时，装置即刻以声、光方式告警。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及一种桥式多路有线监控报警装置。
背景技术
市场上防盗报警器可谓品种繁多，获取警情的方式不外乎有以下几类：一是市场占有率最大的用红外传感器为探头(用热释电效应器件加菲涅尔透镜)制造的报警器；二是以车载为代表的用振动、位移传感器制造的防震动、防撬动、防噪音报警器；三是少量用触摸、感应探头、微波探头制造的报警器。这些防盗报警器在很多领域防范的主导地位和积极作用不容质疑，但它们在实际使用中也确实存在一些问题。
存在问题
(一)市场上使用最多的人体热释红外探测报警器，外观为白色半园柱形，俗称红外探测器。红外探头中使用的是热释电效应器件，为了提高探测距离又加了菲涅尔透镜，其先天有一定的方向性，因而存在探测死角。另外，这些红外探头在室内测试时都比较灵敏、可靠，但在实际应用中往往要打折扣。
1.当夏天室内气温≥30度时，由于环境温度淹没人体体温，人体表温度加上汗液蒸发大概只有31度，那么人体体温接近环境温度，红外探测器内探测芯片很难探测出人的体温，导致探测距离急剧缩短或探测作用不可靠或失效。
2.室温25～30度时，遇小偷和动物(包括宠物)面对红外探头窗口作横向移动、走动时能够报警，如果面对着探测窗口缓慢作纵向直行时，红外探头就反映迟钝或失效。
3.室温在25度时，人体面对热释红外探测报警器的探头窗口作纵向运动时，也就是面对红外探测窗口慢慢地靠近，只到慢慢地关闭报警器，红外探测报警器常常无反映。
4.有一种放在窗户上的护窗雷达，其也属人体热释红外探测报警器。虽然气温只有二十几度，但装在窗户上的红外报警器受到阳光照射，报警器内部温度很难散发，探测芯片因匣内温度过高也影响探测作用。
5.还有的把人体热释红外探测报警器安装在院墙上，受环境温度的干扰，其作用也会大打折扣，且容易遭到引线被剪断或破坏。
由此可见：夏季在户外使用或安装人体热释红外报警器工作性能不够可靠。熟悉红外探头工作原理的入侵者可设法利用探头的死角，从红外探头侧面、后面关闭或破坏报警器，从而进入红外探测防范区域。红外探头对不移动物体，对不发红外热量的物体不能作出反应，入侵者可以利用棍棒改变红外探头的探测区域。有的产品小动物误入防区发生误报现象，过于灵敏的产品有老鼠进入防区也会报警，这些情况经常给监管人员造成一定的麻烦。
(二)车载式防震动、防撬动的振动位移报警器，几乎少有例外的均会对爆竹声、雷雨天的雷鸣声、大分贝的噪声、周围的震动等均会发出令人刺耳的报警声，这种扰民的瞎报 在居民区也普遍存在。有报道说：曾经发生过盗车者就是利用呜哇乱叫的报警噪音作为掩护而成功作案，噪音产生的慌报已经让车主们习以为常而表现为麻木。正是这种车载报警器真假情况不分，不负责任的乱叫、乱报警使得鱼目混珠而难以甄别真伪，所以深夜、雨夜车库里果真有盗情发生而引发报警时，车主们有时也懒于下楼去探个究竟，其结果是车载报警器形同虚设。
(三)门窗报警器，像火柴一样大小，贴在门窗边，开门窗时可报警。优点：价格便宜，安装方便。缺点：由于使用纽扣式电池而特别费电。每天要记着一个一个的打开或关毕门窗报警器的电源，不然纽扣电池很快用完。夏天使用纱窗的时候不便使用，不然小偷可以割破纱窗关闭报警器电源，使得门窗报警器失效。
由此得出：市场上成品防盗器或设施存在着一定的缺陷，本发明是为了解决和弥补市面上各类防盗报警器存在种种缺憾及售价较高等问题而考虑设计的。
发明内容
发明目的：
1.电路设计结构简捷、可靠，选择常用电子元器件制作；
2.监控方式灵活多样，不受监控区域大小或物品性质等对象的限制；
3.可解决无实质性险情的慌报和有危险警情漏报问题；
4.监控装置的所有监控通道可以同时使用，也可以根据需要选择使用；
5.要求整机、待机工作耗电低。
技术特征：桥式多路有线监控报警装置，由4组分别串接电阻的拨码开关接成电桥电路、4组外接监控探头开关、电桥压差识别及全桥整流电路、光电耦合驱动和直流放大电路、蜂鸣器、电源指示和供电电源组成。
电路工作原理：
使用6V电池组，或选用交流220V电源适配器获得6V直流工作电压，接通开关SW供电电源经抗干扰电容C1和电解电容C2滤波后，得到监控装置电路的工作电源。
监控装置内部电桥电路4个臂由电阻与拨码开关(R1.K1、R2.K2、R3.K3、R4.K4)组成，4个外接监控探头分别由R1-1.K1-1、R2-2.K2-2、R3-3.K3-3和R4-4.K4-4组成。选择开通1～4路监控通道，分别需要监控装置内部对应通道R1.K1或R2.K2或R3.K3或R4.K4的接通或断开才能完成。当电桥电路处于平衡状态时，a、b两端之间电压差为0V，光电耦合器(G)和硅三极管(BG1)处于截止状态，蜂鸣器(Y)不发声。当有人进入监控区并让4个监控探头当中任何1路微动开关(K1-1～K4-4)断开或碰断布防线或短接布防线时，那么电桥电路均会立即失去平衡，a、b两端将产生2V以上3V以下的电压差，这个电压经全桥电路整流(D1～D4)后使光电耦合器(G)内部的发光二极管点亮，电耦合器(G)内部的光敏三级管受光后导通，接着光敏三级管的导通电流经过电阻(R5)送至硅三极管(BG1)进行放大，硅三极管(BG1)由截止变为导通，使蜂鸣器(Y)得电发出蜂鸣声，绿色发光二极管(D5)也得电被点亮。
有益效果：桥式多路有线监控报警装置采用电桥电路平衡原理为核心，监控装置电路具有容易制作和开发，可用于家庭、库房等场所的监控，解决并弥补了市面上各类防盗报警器存在的种种缺憾及售价较高等问题。由于装置电路结构简捷，因而很适合用于教学和学生在课堂上演示，也可作为青少年学习电子技术的实践材料。
附图说明
附图是桥式多路有线监控报警装置电路原理图。图中的虚线部分表示外接监控探头，图中以开通1路监控探头为例，即：R1-1.K1-1外接监控探头开通，其余3个R2-2.K2-2、R3-3.K3-3和R4-4.K4-4外接监控探头对外未开通，装置电路板上对应的拨码开关K1设在断开状态，其余的拨码开关K2、K3和K4应设在接通状态。
具体实施方式
以下结合说明书附图和实施例对本发明的相关技术作进一步的描述。
桥式多路有线监控报警装置电路中元器件相互间的连接关系：
1、电桥电路4个臂分别由串接4只电阻(R1～R4)的拨码开关(K1～K4)和外接监控探头(R1-1～R4-4、K1-1～K4-4)相互配合组成，其连接关系是：(1)电阻(R1)的一端接全桥整流电路的a端，电阻(R1)的另一端与拨码开关(K1)的一端相连，拨码开关(K1)另一端接电路地；[(2)拨码开关(K2)的一端接全桥整流电路的a端，拨码开关(K2)的另一端与电阻(R2)的一端相连，电阻(R2)另一端接电源正极VCC；(3)电阻(R3)的一端接全桥整流电路的b端，电阻(R3)的另一端与拨码开关(K3)的一端相连，拨码开关(K3)另一端接电路地；(4)拨码开关(K4)的一端接全桥整流电路的b端，拨码开关(K4)的另一端与电阻(R4)的一端相连，电阻(R4)另一端接电源正极VCC。
2、4组外接监控探头分别由4只探头电阻(R1-1～R4-4)和4只探头开关(K1-1～K4-4)组成，其连接关系是：(1)探头电阻(R1-1)的一端接全桥整流电路的a端，电阻(R1-1)的另一端与探头开关(K1-1)的一端相连，探头开关(K1-1)另一端接电路地；(2)探头开关(K2-2)的一端接全桥整流电路的a端，探头开关(K2-2)的另一端与探头电阻(R2-2)的一端相连，探头电阻(R2-2)另一端接电源正极VCC；(3)探头电阻(R3-3)的一端接全桥整流电路的b端，探头电阻(R3-3)的另一端与探头开关(K3-3)的一端相连，探头开关(K3-3)另一端接电路地；(4)探头开关(K4-4)的一端接全桥整流电路的b端，探头开关(K4-4)的另一端与探头电阻(R4-4)的一端相连，探头电阻(R4-4)另一端接电源正极VCC。
3、电桥压差识别全桥整流电路及光电耦合电路由4只肖特基二极管(D1～D4)和光电耦合器(G)组成，肖特基二极管(D1)的负极与肖特基二极管(D2)的正极相连成为a端，肖特基二极管(D3)的负极与肖特基二极管(D4)的正极相连成为b端，肖特基二极管(D1)正极与肖特基二极管(D2)的正极相连后接光电耦合器(G)的2脚，肖特基二极管(D2)的负极与肖特基二极管(D4)负极相连后接光电耦合器(G)的1脚。
4、光电耦合驱动和整流放大电路由光电耦合器(G)、硅三极管(BG1)及偏置电阻(R5、R6)组成，光电耦合器(G)的5脚接电源正极VCC，光电耦合器(G)的4脚与电阻(R5)的一端相连、电阻(R5)的另一端分别接硅三极管(BG1)的基极和电阻(R6)的一端，电阻(R6)的另一端接地，硅三极管(BG1)的集电极接电源正极VCC，硅三极管(BG1)的发射极分别接蜂鸣器(Y)和电阻(R7)的一端，蜂鸣器(Y)的另一端接电路地，电阻(R7)的另一端接发光二极管(D5)的正极，发光二极管(D5)的负极接电路地。
元器件选择：元件应选择适应长时间不间断连续使用的要求，所以力求元件性能稳定、电路工作可靠为原则，元件尽可能筛选温度适应性宽、且耐高温的元件。
全桥整流(D1～D4)选用压降电压很小的肖特基二极管，以大幅度提高检测a、b两端之间电压差的灵敏度。若监控装置电路的供电电源电压提高到8～10V时，全桥整流(D1～D4)可选用开关二极管1N4148。
元器件名称及主要技术参数
| 元器件编号 | 元器件名称 | 主要参数 | 数量 | 备注 |
| BG1 | 2SC9013 | 塑封β≥100 | 1只 | |
| G | 光电耦合器(三极管型) | 4N25或4N26(5脚) | 1只 | 双列直插 |
| D1～D4 | 肖特基二极管 | ≥20V | 4只 | 或1N4148 |
| D5 | 红色发光二极管 | Φ5LED | 1只 | |
| D6 | 绿色发光二极管 | Φ5LED | 1只 | 电源指示 |
| R1-1～R4-4 | 金属膜电阻 | 1/16W 3.6KΩ | 4只 | 或贴片电阻 |
| R5 | 金属膜电阻 | 1/8W 4.7KΩ | 1只 | |
| R6 | 金属膜电阻 | 1/8W 8.2KΩ | 1只 | |
| R7 | 金属膜电阻 | 1/8W 510Ω | 1只 | |
| R8 | 金属膜电阻 | 1/8W 910Ω | 1只 | |
| C1 | 抗干扰电容 | 0.1μF | 1只 | 立式 |
| C2 | 电解电容 | 1000μF/16V | 1只 | 立式 |
| K1～K4 | 拨码开关 | DIP规范、4位 | 1组 | 电路板用 |
| K1-1～K4-4 | 微动开关或干簧管等 | 按照监控对象的需要 | 4只 | 探头开关 |
| Y | 蜂鸣器 | 内部有电路，3～5V | 1只 | 可焊式 |
| SW | 电源开关 | 普通船型开关 | 1只 | |
| CK(外接电源) | 直流电源插座、插头 | DC-005 | 1套 | 3脚 |
电路调试与安装：
1.监控装置调试前，仔细核对焊接的元件、接线与原理图是否相符，确系监控装置的元件焊接无误后，整机即可进行通电调试。调试的关键点是调整电桥电路的平衡，当电源电压为6V时，精确调整R1～R4中的任何1只电阻的阻值，使电路中的a点、b点对地电压分别为：Va＝Vb＝3.0V。分别将R1、R2、R3、R4的两端短路或开路时，硅三极管BG1的发射极对地电压≥4.0V，这时蜂鸣器得电鸣响，红色发光二极管D5也得电被点亮。其他监控通道应该分别有同样的反映，且蜂鸣器起动灵敏、可靠。
2.统调是监控装置接插好布防线和“探头”后，监控装置在接不同电压的电源时，人为模拟各种警情，对整机各个监控通道工作情况进行联合调试。
3.当电源电压为6V时，整机静态工作电流：4.0～5.0mA。
4.外接探头中的R1-1或R2-2等电阻要特别注意隐蔽，有条件最好使用贴片电阻。
5.若用于门窗等处监控，可选用常开型微动开关或磁控开关、微型按钮，使其在门窗关闭时接通，门窗被撬开时断开即可；若用于庭院或仓库监控，则可用细漆包线等作为警戒线，当有人碰断警戒线(布防线)时，控制电路将驱动蜂鸣器工作。
6.选择线径较粗的布防线，监控距离可大幅度增加。
技术参数
1.工作电压：6.0～8.0V(交流电源适配器)；
2.内置电源：4节7#碱性电池；
3.监控待机电流：电源为6V时，静态工作电流：4.0～5.0mA(告警时：39mA)；
4.监控通道：4个通道，可根据需要选择开通监控通道；
5.告警方式：声、光(告警方式可拓展设计)；
6.监控距离：≥600m(选择线径较粗的布防线，监控距离可大幅度增加)；
7.整机重量：55g(不含外接线缆、接插件及内置电池)；
8.外壳尺寸：80mm×50mm×31.5mm。
Claims (1)
1.一种桥式多路有线监控报警装置，由4组拨码开关分别串接电阻接成电桥电路、4组外接监控探头开关、电桥压差识别及全桥整流电路、光电耦合驱动和直流放大电路、蜂鸣器、电源指示和供电电源组成，其特征包括：
(1)电桥电路4个臂的连接特征是：电阻(R1)的一端接全桥整流电路的a端，电阻(R1)的另一端与拨码开关(K1)的一端相连，拨码开关(K1)另一端接电路地，拨码开关(K2)的一端接全桥整流电路的a端，拨码开关(K2)的另一端与电阻(R2)的一端相连，电阻(R2)另一端接电源正极VCC，电阻(R3)的一端接全桥整流电路的b端，电阻(R3)的另一端与拨码开关(K3)的一端相连，拨码开关(K3)另一端接电路地，拨码开关(K4)的一端接全桥整流电路的b端，拨码开关(K4)的另一端与电阻(R4)的一端相连，电阻(R4)另一端接电源正极VCC；
(2)电桥电路4组外接监控探头的连接特征是：探头电阻(R1-1)的一端接全桥整流电路的a端，电阻(R1-1)的另一端与探头开关(K1-1)的一端相连，探头开关(K1-1)另一端接电路地，探头开关(K2-2)的一端接全桥整流电路的a端，探头开关(K2-2)的另一端与探头电阻(R2-2)的一端相连，探头电阻(R2-2)另一端接电源正极VCC，探头电阻(R3-3)的一端接全桥整流电路的b端，探头电阻(R3-3)的另一端与探头开关(K3-3)的一端相连，探头开关(K3-3)另一端接电路地，探头开关(K4-4)的一端接全桥整流电路的b端，探头开关(K4-4)的另一端与探头电阻(R4-4)的一端相连，探头电阻(R4-4)另一端接电源正极VCC；
(3)电桥压差识别全桥整流电路及光电耦合电路的连接特征是：肖特基二极管(D1)的负极与肖特基二极管(D2)的正极相连成为a端，肖特基二极管(D3)的负极与肖特基二极管(D4)的正极相连成为b端，肖特基二极管(D1)正极与肖特基二极管(D2)的正极相连后接光电耦合器(G)的2脚，肖特基二极管(D2)的负极与肖特基二极管(D4)负极相连后接光电耦合器(G)的1脚；
(4)光电耦合驱动和直流放大电路的连接特征是：光电耦合器(G)的5脚接电源正极VCC，光电耦合器(G)的4脚与电阻(R5)的一端相连、电阻(R5)的另一端分别接硅三极管(BG1)的基极和电阻(R6)的一端，电阻(R6)的另一端接地，硅三极管(BG1)的集电极接电源正极VCC，硅三极管(BG1)的发射极分别接蜂鸣器(Y)和电阻(R7)的一端，蜂鸣器(Y)的另一端接电路地，电阻(R7)的另一端接发光二极管(D5)的正极，发光二极管(D5)的负极接电路地。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110727 Termination date: 20120319 |