CN102496229B

CN102496229B - 地板防盗装置

Info

Publication number: CN102496229B
Application number: CN2011104456715A
Authority: CN
Inventors: 杨晓辉; 张东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: CN102496229A

Abstract

本发明涉及一种地板防盗装置，属于报警装置技术领域。该地板防盗装置包括设于地板背面的电阻应变计和检测处理电路，检测处理电路包括惠斯通电桥、差动放大器、模数转换器和处理器，电阻应变计和惠斯通电桥分别均至少是两个；惠斯通电桥的一个桥路上接有一个电阻应变计，其余桥路上接有电阻；每个惠斯通电桥的输出端连接一个差动放大器的输入端，每个差动放大器的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接处理器。该地板防盗装置具有较高的精度和灵敏度。

Description

地板防盗装置

技术领域

本发明涉及一种用于地板防盗的设施，属于报警装置技术领域。

背景技术

目前房屋内部防盗一般都是在室内安装摄像头或感光器等探测器材，这种传统方式一是存在探测死角，二是容易被发现后破坏而失去作用，尤其对于从窗户等进来的盗窃者容易规避被探测。

为了更好地实现房屋内部防盗，现有技术中提供不少对上述传统房屋防盗方式的技术突破。据申请人了解，其中的一种突破思路是在房屋内的地板上设置防盗装置，但申请人还未在市场上见过具体产品或在现有文献中见过具体技术方案的报道。

另一方面，据申请人所知的是，现有在板材或地板上采用传感器进行测控的技术有公开的报道，但都是应用在物品（如车辆）电子称重领域。比如检索到的申请号200720126149.X的中国专利就公开了一种弯板式动静态称重传感器，该传感器由导线将所有应变计串联组成一个惠斯通电桥，由于它只用一个惠斯通电桥，因此在高速度，大重量时，效果较好，但在低速度，小重量时，应变计的相对变化量就很小，灵敏度就很低。

此外，据申请人还了解到的是现有一种在板材设置惠斯通电桥的传感器，该传感器在惠斯通电桥的四个桥上全部安置应变计，其结果是，四个应变计反应时出现的正负信号相互抵消，从而根本无法准确得到测量信号的弊病。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术不足，提出具有较高的精度和灵敏度的地板防盗装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种地板防盗装置，包括设于地板背面的电阻应变计和检测处理电路，检测处理电路包括惠斯通电桥、差动放大器、模数转换器和处理器，所述电阻应变计和惠斯通电桥分别均至少是两个；所述惠斯通电桥的一个桥路上接有一个电阻应变计，其余桥路上接有电阻；每个惠斯通电桥的输出端连接一个差动放大器的输入端，每个差动放大器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接处理器。

当人员经过地板时，地板受压产生变形使电阻应变计形变，进而在惠斯通电桥上输出电压变化信号；然后电压变化信号经过差动放大器放大后输入处理器，处理器输出控制信号给外部的报警器，从而形成报警（输出控制信号产生报警采用现有常规技术）。

上述技术方案的改进是：还包括多路模拟选择开关，所述多路模拟选择开关输入端连接惠斯通电桥的输出端，所述多路模拟选择开关输出端连接差动放大器的输入端，所述差动放大器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接处理器，所述处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

上述技术方案的改进是：所述地板背面设有开槽，所述电阻应变计和检测处理电路布置在开槽内，所述电阻应变计沿地板长度均布。

上述技术方案的改进是：所述电阻应变计、惠斯通电桥和差动放大器均分别是两个，所述电阻应变计分别接在两个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在两个差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在处理器的输入端上。

上述技术方案的改进是：所述电阻应变计和惠斯通电桥均分别是四个，所述多路模拟选择开关和差动放大器均分别是一个，所述电阻应变计分别接在四个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在多路模拟选择开关的输入端上，所述多路模拟选择开关的输入端接在差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在处理器的输入端上，所述处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

上述技术方案的改进是：所述电阻应变计和惠斯通电桥均分别是八个，所述多路模拟选择开关是两个，所述差动放大器是一个，所述电阻应变计分别接在八个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在两个多路模拟选择开关的输入端上，所述多路模拟选择开关的输入端接在差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在处理器的输入端上，所述处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

上述技术方案的改进是：所述多路模拟选择开关的型号是CD4052，所述差动放大器的型号是AD620，所述处理器的型号是STC12C52XX-16P，所述处理器为集成所述模数转换器的处理器。

本发明所用现有惠斯通电桥采集电路，如图1所示，Uo为输入电压，Ui为输出电压，R1、R2、R3、R4为电桥中的电阻应变计或固定电阻；由电桥原理可知：

Figure 2011104456715100002DEST_PATH_IMAGE001

当桥路中电阻的阻值发生变化时，两端输出的电压差值为：

现在市场上的电子称等产品中的信号采集电路采用桥路接法的大都是四个电阻应变计分别一一接入四个桥臂中，由于地板的长度很长，通常是800mm—1200mm，因此如果采用一个惠斯通电桥，要将四个电阻应变计一条线平铺在地板上，然后将四个电阻应变计分别一一接入四个桥臂中，这样会出现桥路的两端输出电压差值就会出现正值、负值以及相互抵消的情况。如图1所示，当R1和R3发生变化时，输出的电压差值就为正值之和；当R2和R4发生变化时，输出的电压差值就会为负值之和；而当相邻两个电阻应变计发生变化时，输出的电压差值为两个电阻应变计变化的差值且可能完全抵消。此外，当采用多个惠斯通电桥，将四个电阻应变计同时接入桥路并且放在很小区域内，就需要较多的电阻应变计，这样不仅浪费资源而且成本较高。

与上述现有惠斯通电桥采集电路相反的是，本发明上述技术方案采用两个以上的电阻应变计和惠斯通电桥，其中每一个电阻应变计和三个固定电阻组成一个惠斯通电桥，即在每个惠斯通电桥的一个桥路上接有一个电阻应变计，一块地板背后沿长度方向上平放多个电阻应变计，并分别接入相应的多个惠斯通电桥的桥路上，这样每个惠斯通电桥输出的电压差值就只有正值，然后将一块地板所有惠斯通电桥输出的电压求和，这样就不会出现相互抵消的情况，因此，测量的信号非常精确。此外，由于需要的电阻应变计数量也不多（根据地板长度可以放置2—8个电阻应变计），加上电阻的价格很低，这样还大大降低成本。

综上，本发明具有的有益效果是: 1）采用电阻应变计均匀贴在地板背面，通过地板的变形引起电阻应变计的变形，从而测得压在地板上重量形成的电压信号变化，输出该电压信号到起到防盗作用；2）由于设计了多个独立的惠斯通电桥，特别设计了一个电阻应变计接在一个惠斯通电桥的一个桥路上的电路，有几个桥路输出就有几个电压值，这几个电压值不会相互干扰，这样模数转换器最终采集的是多个较精确的电压值之和，实现了较精确得测量；3）由于模数转换器都是对单个惠斯通电桥在同一时间点采集多个电压值，除去几个最大和最小的值，然后再求平均值得到较精确的本时间点的单个惠斯通电桥的电压值； 4）由于应用了多路模拟选择开关，这样减少多个桥路输出端对差动放大器输入端口和模数转换器输入端口的占用，简化了电路结构。

附图说明

下面结合附图对本发明的作进一步说明。

图1是惠斯通电桥采集电路原理图。

图2是本发明实施例一的地板防盗装置电路图。

图3是本发明实施例二的地板防盗装置电路图。

图4是本发明实施例三的地板防盗装置电路图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的地板防盗装置，包括设于地板背面的电阻应变计和检测处理电路。在本实施例中，采用长800mm，宽200mm，高20mm的木制地板。木制地板背面设有开槽，槽内布置电阻应变计和检测处理电路，电阻应变计沿地板长度均匀。如图2所示，本实施例采用两个电阻应变计R1和R2，检测处理电路包括两个惠斯通电桥J1和J2，两个差动放大器A1和A2，一个集成模数转换器的处理器U1。电阻应变计R1接在一个惠斯通电桥J1的一个桥路上，另一个电阻应变计R2接在另一个惠斯通电桥J2的一个桥路上。惠斯通电桥J1的输出端1B、1D接在一个差动放大器A1输入端Y1B、X1D，另一个惠斯通电桥J2的输出端2B、2D接在另一个差动放大器A2输入端Y2B、X2D上，差动放大器A1的输出端Vo1和另一个差动放大器A2的输出端Vo2对应接在集成模数转换器的处理器U1的输入端Vo1和Vo2上。处理器U1的型号是STC12C52XX-16P。差动放大器的型号是AD620。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的改进，除了与实施例一相同以外所不同的是：本实施例采用长1000mm，宽200mm，高20mm的木制地板。如图3所示，本实施例采用四个电阻应变计R1、R2 、R3和R4，电阻应变计沿地板长度均布。检测处理电路包括四个惠斯通电桥J1、J2、J3和J4，一个多路模拟选择开关U2，多路模拟选择开关U2采用CD4052，一个差动放大器A1，一个集成模数转换器的处理器U1。电阻应变计R1、R2、R3和R4一一对应接在惠斯通电桥J1、J2、J3和 J4的一个桥路上。惠斯通电桥J1的输出端1B、1D接在多路模拟选择开关U2的输入端1B、1D上，惠斯通电桥J2、J3和J4的输出端2B、2D、3B、3D、4B和4D一一对应接在多路模拟选择开关U2的输入端2B、2D、3B、3D、4B和4D上，多路模拟选择开关U2的输出端X、Y对应接在差动放大器A1的输入端X、Y上，差动放大器A1的输出端Vo1接在集成模数转换器的处理器U1的输入端Vo1上，集成模数转换器的处理器U1的控制端A、B和INI1接在多路模拟选择开关U2的受控端A、B和INI1上。

本实施例的工作过程为：当人员经过地板时，地板产生变形，带动电阻应变计R1、R2 、R3和R4形变，进而在惠斯通电桥J1、J2、J3和J4上产生信号。惠斯通电桥J1上的信号输入多路模拟选择开关U2的输入端1B、1D上，惠斯通电桥J2上的信号输入多路模拟选择开关U2的输入端2B、2D上，惠斯通电桥J3上的信号输入多路模拟选择开关U2的输入端3B、3D上，惠斯通电桥J4上的信号输入多路模拟选择开关U2的输入端4B、4D上。

集成模数转换器的处理器U1的控制端A、B和INI1接在多路模拟选择开关U2的受控端A、B和INI1上。当处理器U1控制多路模拟选择开关U2的输入端INI1为0时，多路模拟选择开关U2被选中，并被导通。接着，处理器U1控制多路模拟选择开关U2的输入端A和B分别为1或0时，可以依次导通惠斯通电桥J1、J2、J3和J4。

然后惠斯通电桥J1、J2、J3和J4的信号经过多路模拟选择开关U2输入差动放大器A1的输入端X、Y上，差动放大器A1上的信号输入处理器U1的输入端Vo1上。

实施例三

本实施例是在实施例二基础上的改进，除了与实施例二相同以外所不同的是：本实施例采用长1200mm，宽200mm，高20mm的木制地板。如图4所示，本实施例采用八个电阻应变计R1、R2 、R3、R4、R5、R6、R7和R8，电阻应变计沿地板长度均布。检测处理电路包括八个惠斯通电桥J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7和J8，两个多路模拟选择开关U2和U3，一个差动放大器A1，一个集成模数转换器的处理器U1。

电阻应变计R1、R2 、R3、R4、R5、R6、R7和R8，一一对应接在惠斯通电桥J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7和J8的一个桥路上。惠斯通电桥J1的输出端1B、1D接在多路模拟选择开关U2的输入端1B、1D上，惠斯通电桥J2、J3和J4的输出端2B、2D、3B、3D、4B和4D一一对应接在多路模拟选择开关U2的输入端2B、2D、3B、3D、4B和4D上；惠斯通电桥J5、J6、J7和J8的输出端5B、5D 、6B、6D、7B、7D、8B和8D一一对应接在多路模拟选择开关U3的输入端5B、5D 、6B、6D、7B、7D、8B和8D上。多路模拟选择开关U2的输出端X、Y对应接在差动放大器A1的输入端X、Y上，多路模拟选择开关U3的输出端X、Y也对应接在差动放大器A1的输入端X、Y上。差动放大器A1的输出端Vo1接在集成模数转换器的处理器U1的输入端Vo1上。集成模数转换器的处理器U1的控制端A、B和INI1接在多路模拟选择开关U2的输入端A、B和INI1上；集成模数转换器的处理器U1的控制端A、B和INI2接在多路模拟选择开关U3的受控端A、B和INI2上。

本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，如：1）采用八个以上的惠斯通电桥；2）电阻应变计和检测处理电路设在薄板件背面，等等。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种地板防盗装置，包括设于地板背面的电阻应变计和检测处理电路，其特征在于：检测处理电路包括惠斯通电桥、差动放大器、集成模数转换器的处理器，所述电阻应变计和惠斯通电桥分别均至少是两个；所述惠斯通电桥的一个桥路上接有一个电阻应变计，其余桥路上接有电阻；每个惠斯通电桥的输出端连接一个差动放大器的输入端，每个差动放大器的输出端连接集成模数转换器的处理器的输入端；所述地板防盗装置还包括多路模拟选择开关，所述多路模拟选择开关输入端连接惠斯通电桥的输出端，所述多路模拟选择开关输出端连接差动放大器的输入端，所述差动放大器的输出端连接集成模数转换器的处理器的输入端，所述集成模数转换器的处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

2.如权利要求1所述地板防盗装置，其特征在于：所述地板背面设有开槽，所述电阻应变计和检测处理电路布置在开槽内，所述电阻应变计沿地板长度均布。

3.如权利要求2所述地板防盗装置，其特征在于：所述电阻应变计、惠斯通电桥和差动放大器均分别是两个，所述电阻应变计分别接在两个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在两个差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在集成模数转换器的处理器的输入端上。

4.如权利要求2所述地板防盗装置，其特征在于：所述电阻应变计和惠斯通电桥均分别是四个，所述多路模拟选择开关和差动放大器均分别是一个，所述电阻应变计分别接在四个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在多路模拟选择开关的输入端上，所述多路模拟选择开关的输出端接在差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在集成模数转换器的处理器的输入端上，所述集成模数转换器的处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

5.如权利要求2所述地板防盗装置，其特征在于：所述电阻应变计和惠斯通电桥均分别是八个，所述多路模拟选择开关是两个，所述差动放大器是一个，所述电阻应变计分别接在八个惠斯通电桥的一个桥路上，所述惠斯通电桥的输出端分别接在两个多路模拟选择开关的输入端上，所述多路模拟选择开关的输出端接在差动放大器的输入端上，所述差动放大器的输出端对应接在集成模数转换器的处理器的输入端上，所述集成模数转换器的处理器的控制端接在所述多路模拟选择开关的受控端上。

6.如权利要求1至5之任一所述地板防盗装置，其特征在于：所述多路模拟选择开关的型号是CD4052，所述差动放大器的型号是AD620，所述集成模数转换器的处理器的型号是STC12C52XX-16P。