CN103198622A - 电桥式地震预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电桥式地震预警装置。其特征包括：6V直流电源、电桥电路及监测通道，压差识别及光电耦合电路、直流信号放大及声光告警电路。所述的电桥电路及监测通道中第1路监测通道中监测探头SK1的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK1的金属圆环接电路中a点，第2路监测通道中监测探头SK2的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK2的金属圆环接电路中b点。电桥式地震预警装置能在发生4级以上地震时，该预警装置能在极短的时间监测到第一个地震波次，它可在瞬间启动声光报警，可争取到极其宝贵的十几秒撤离时间，能大幅度地减少地震对人们生命的危害，本发明特别适合在地震频发地区普及使用。
Description
技术领域
本发明属于电子技术与地震预报领域，是关于一种电桥式地震预警装置。
背景技术
地震一旦发生在夜间或临晨时，有很多人还在房间内熟睡，使人们防不胜防，这个时段若发生地震对人们生命危害程度最大。2013年4月20日8∶02我国四川省芦山县发生7.0级强烈地震时，有些人还在睡梦中。如果能在地震发生初期的瞬间，如果能争取到十几秒时间，很多人就能与伤残或死神擦肩而过。地震是破坏范围广、造成生命与财产危害极大、且是一种不可抗拒的自然灾害，至今科学认知未能掌握地震的发生规律，还远达不到象预报天气那样的水准。
本发明所述的电桥式地震预警装置能在发生4级以上地震时，该预警装置能在极短的时间监测到第一个地震波次，电桥式地震预警装置可在瞬间启动声光报警，在大地震来临之前，可争取到极其宝贵的十几秒撤离时间，有助于人们迅速撤离到安全地带，哪怕只能争取到几秒的逃生时间，也能大幅度地减少地震对人们生命的危害。本发明所述的电桥式地震预警装置特别适合在地震频发地区普及使用。
以下详细说明本发明所述的电桥式地震预警装置在实施过程中所涉及的有关技术内容。
发明内容
发明目的及有益效果：本发明所述的电桥式地震预警装置能在发生4级以上地震时，该预警装置能在极短的时间监测到第一个地震波次，电桥式地震预警装置可在瞬间启动声光报警，在大地震发生之前，可争取到极其宝贵的十几秒撤离时间，有助于人们迅速撤离到安全地带，哪怕只能争取到几秒的逃生时间，也能大幅度地减少地震对人们生命的危害。本发明所述的电桥式地震预警装置特别适合在地震频发地区普及使用。
电路工作原理：电桥式地震预警装置电路中的监测探头SK1、监测探头SK2，其触点处于常开状态，电桥电路的4个臂由4只阻值相同的电阻组成。
在两路监测通道处于待命状态时，监测探头SK1、监测探头SK2全部处在断开状态，电路中a点与b点电位相等，a点与b点之间电压差为0V，电桥电路处于平衡状态时，三极管型光电耦合器G和NPN型晶体管BG1均处于截止状态，蜂鸣器YA无电不发声。
以第1路监测通道为例：当发生4级以上地震的瞬间，监测探头SK1就会随着大地突然晃动而被接通，实际监测探头SK1不需要完全短路，只要能影响到电阻R1的阻值即可，电桥电路平衡状态会被立即打破，那么电路中a点电位高于b点电位，a点与b点之间产生约2.6～3V电压差，这个电压由压差识别电路，即：肖特基二极管D1～D4整流后，使三极管光电耦合器G内部的发光二极管点亮，三极管光电耦合器G内部的光敏三极管受光后导通，接着光敏三极管的导通电流由电阻R5送至NPN型晶体管BG1进行放大，NPN型晶体管BG1由截止变为导通，使蜂鸣器YA得电发出蜂鸣声，发光二极管LED得电也被点亮。
同理，第2监测通道中的监测探头SK2的工作原理和工作过程如上所述。
技术特征：电桥式地震预警装置，它包括6V直流电源、电桥电路及监测通道，压差识别及光电耦合电路、直流信号放大及声光告警电路，其特征在于：
电桥电路及监测通道：它由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和监测探头SK1、监测探头SK2组成，电阻R1的一端接电路正极VCC，电阻R1的另一端接电路中a点和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电路地GND，电阻R3的一端接电路正极VCC，电阻R3的另一端接电路中b点和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电路地GND；第1路监测通道中监测探头SK1的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK1的金属圆环接电路中a点，第2路监测通道中监测探头SK2的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK2的金属圆环接电路中b点；
压差识别及光电耦合电路：它由肖特基二极管D1～D4和三极管型光电耦合器G组成，肖特基二极管D1的负极与肖特基二极管D2的正极接电路中a点，肖特基二极管D3的负极与肖特基二极管D4的正极接电路中b点，肖特基二极管D1的正极和肖特基二极管D3的正极接三极管型光电耦合器G的第2脚，肖特基二极管D2的负极与肖特基二极管D4的负极接三极管型光电耦合器G的第1脚，三极管型光电耦合器G的第5脚接电路正极VCC，三极管型光电耦合器G的第4脚接直流信号放大及声光告警电路；
直流信号放大及声光告警电路：它由NPN型晶体管BG1、电阻R6、发光二极管LED和电阻R7、蜂鸣器YA组成，三极管型光电耦合器G的第4脚通过电阻R5接NPN型晶体管BG1的基极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电路地GND，NPN型晶体管BG1的集电极接电路正极VCC，NPN型晶体管BG1的发射极接电阻R7的一端和蜂鸣器YA的正极，电阻R7的另一端接发光二极管LED的正极, 发光二极管LED的负极和极蜂鸣器YA的负极接电路地GND；
6V直流电源正极与电路正极VCC相连，6V直流电源负极与电路地GND相连。
附图说明
附图1是本发明提供的电桥式地震预警装置一个实施例电路工作原理图。
具体实施方式
按照附图1所示的电桥式地震预警装置电路工作原理图和附图说明，并按照发明内容所述的各部分电路中元器件之间连接关系，以及实施方式中所述的元器件技术参数要求和电路制作要点进行实施即可实现本发明，以下结合实施例对本发明的相关技术作进一步的描述。
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 | 三极管型光电耦合器 | 4N25或4N26（5脚） | 1只 | 双列直插 |
| D1～D4 | 肖特基二极管 | ≥20V | 4只 | 或1N60 |
| LED | 发光二极管 | ￠5、 LED | 1只 | |
| R1～R4 | 金属膜电阻5 | 1/8W 2.7KΩ | 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 470Ω | 1只 |
蜂鸣器HA选用内部有音频电路，其型号为CPB14A04-06，外形尺寸为￠14mm×7.5mm，重量为0.9g，工作电压为4.5V～6V，工作电流≤22mA。
电路制作要点、电路调试及使用方法
1. 监测探头的制作：实际上监测探头是用金属重锤制作的一种机械开关，金属重锤可使用建筑用的吊锤，应改用多股金属线来取代吊锤线，金属圆环使用￠2.5mm的紫铜丝制作，金属圆环的直径为36～42mm；
金属重锤与金属圆环之间的间隙可通过升降金属重锤的高度调节，要求间隙在2.0～3.0mm之间为宜；金属重锤与金属圆环之间的间隙越小，告警灵敏度就越高；为了保证预警装置有足够的灵敏度，用于固定吊挂金属重锤的支架高度不小于2.0m；
2. 电路调试的关键点是调整电桥电路的平衡，当直流电源电压为6V时，精确调整电阻R1～R4中的任何1只电阻的阻值，使电路中a点、b点对地电压为：Va＝Vb＝3.0V。分别将监测探头SK1、监测探头SK2短接时，NPN型晶体管BG1的发射极对地电压≥4.0V，这时蜂鸣器YA将得电鸣叫，发光二极管LED也得电被点亮；
3. 为了增加监测地震的灵敏度，安装监测探头SK1、监测探头SK2两者之间相隔的距离越远越好，并且将监测探头安装在不易受振动或外界刮风或人体走动产生干扰的角落；
4. D1～D4选用压降电压很小的肖特基二极管，以便大幅度提高监测电路中a点与b点之间压差识别的灵敏度；若预警装置的直流电源电压提高到8～10V时，压差识别电路中的肖特基二极管D1～D4可改用开关二极管1N4148。
技术参数
⒈ 直流电源：6.0～8.0V（交流电源适配器），可用4节5﹟碱性电池；
⒉ 待机电流：直流电源为6V时，静态电流4.0～5.0mA（告警时39mA）；
⒊ 监测通道：预警装置所有监测通道可以同时使用，也可以根据需要选择使用，根据需要预警装置可再增加2个监测通道；
⒋ 告警方式：声、光（告警方式可拓展）。
Claims (1)
1.一种电桥式地震预警装置，它包括6V直流电源、电桥电路及监测通道，压差识别及光电耦合电路、直流信号放大及声光告警电路，其特征在于：
所述的电桥电路及监测通道由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和监测探头SK1、监测探头SK2组成，电阻R1的一端接电路正极VCC，电阻R1的另一端接电路中a点和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电路地GND，电阻R3的一端接电路正极VCC，电阻R3的另一端接电路中b点和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电路地GND；第1路监测通道中监测探头SK1的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK1的金属圆环接电路中a点，第2路监测通道中监测探头SK2的重锤金属吊线接电路正极VCC，监测探头SK2的金属圆环接电路中b点；
所述的压差识别及光电耦合电路由肖特基二极管D1～D4和三极管型光电耦合器G组成，肖特基二极管D1的负极与肖特基二极管D2的正极接电路中a点，肖特基二极管D3的负极与肖特基二极管D4的正极接电路中b点，肖特基二极管D1的正极和肖特基二极管D3的正极接三极管型光电耦合器G的第2脚，肖特基二极管D2的负极与肖特基二极管D4的负极接三极管型光电耦合器G的第1脚，三极管型光电耦合器G的第5脚接电路正极VCC，三极管型光电耦合器G的第4脚接直流信号放大及声光告警电路；
所述的直流信号放大及声光告警电路由NPN型晶体管BG1、电阻R6、发光二极管LED和电阻R7、蜂鸣器YA组成，三极管型光电耦合器G的第4脚通过电阻R5接NPN型晶体管BG1的基极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电路地GND，NPN型晶体管BG1的集电极接电路正极VCC，NPN型晶体管BG1的发射极接电阻R7的一端和蜂鸣器YA的正极，电阻R7的另一端接发光二极管LED的正极, 发光二极管LED的负极和极蜂鸣器YA的负极接电路地GND；
所述的6V直流电源正极与电路正极VCC相连，6V直流电源负极与电路地GND相连。
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