CN103871207B - 地震发生初期单监测探头预警装置 - Google Patents

地震发生初期单监测探头预警装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地震发生初期单监测探头预警装置，其特征包括：6V直流电源、地震信号监测与电压比较电路、抗干扰电路、电平信号放大与蜂鸣器驱动电路；所述的地震信号监测与电压比较电路由监测探头JT和电阻R1、电压比较器IC1、3只开关二极管D1～D3和电阻R2组成，电压比较器IC1使用的集成电路型号为LM393,开关二极管Dl～D3选用的型号为1N4148；所述的抗干扰电路中，电解电容C1负极和电阻R3一端接电压比较器IC1第1脚，电解电容C1正极和电阻R3另一端接电路正极VCC；所述的电平信号放大与蜂鸣器驱动电路由NPN型晶体管VT1、电阻R4和蜂鸣器HA组成。使用本发明可杜绝误报漏报的现象。

Description

地震发生初期单监测探头预警装置
技术领域
本发明属于电子技术与地震预报技术领域，是关于一种地震发生初期单监测探头预警装置。
背景技术
一旦地震发生在深夜，人们都在房间里熟睡，这对人们的生命危害程度最大，使人们防不胜防。如果能在地震刚刚发生的瞬间，如果能争取到十几秒时间，很多人就有可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，至今科学认知未能有效掌握地震的发生规律。
本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置能在发生4级以上地震初期，该装置可在极短时间监测到第一个地震波次，并在瞬间启动声音预警，立即叫醒熟睡中的您。在大地震发生之前，可为您争取到极其宝贵的十几秒撤离时间，有助于您和家人迅速撤离到安全地带，哪怕只能争取到几秒的逃生时间，也能大幅度减少地震对人们生命的危害。
本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置因为使用输入阻抗较高的电压比较器，一旦遇到监测探头被触动时，蜂鸣器随即发声，基本可以杜绝发生误报或漏报的现象。该技术方案简化了电路结构，降低了预警装置的制作难度及成本，实现了监测地震灵敏度高、工作性能可靠的要求。本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置适合在地震频发地区的家庭、学校、医院等场所使用。
以下详细说明本发明所述的地震发生初期单监测探头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：本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置能在发生4级以上地震初期，该装置可在极短时间监测到第一个地震波次，并在瞬间启动声音预警，立即叫醒熟睡中的您。在大地震发生之前，可为您争取到极其宝贵的十几秒撤离时间，有助于您和家人迅速撤离到安全地带，哪怕只能争取到几秒的逃生时间，也能大幅度减少地震对人们生命的危害。本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置因为使用输入阻抗较高的电压比较器，一旦遇到监测探头被触动时，蜂鸣器随即发声，基本可以杜绝发生误报或漏报的现象。该技术方案简化了电路结构，降低了预警装置的制作难度及成本，实现了监测地震灵敏度高、工作性能可靠的要求。本发明所述的地震发生初期单监测探头预警装置适合在地震频发地区的家庭、学校、医院等场所使用。
电路工作原理：地震发生初期单监测探头预警装置电路的核心元件是电压比较器IC1。在预警装置中的监测探头JT没有被触动时，6V直流电源经电阻R1，使电压比较器IC1第3脚(同相输入端)为高电位，电阻R2和开关二极管D1～D3把电压比较器IC1第2脚(反相输入端)置于2.1V电位，电压比较器IC1第3脚电位＜第2脚电位，电压比较器IC1第1脚输出低电平，预警装置处于待机状态。
一旦遇到大地突然晃动，监测探头JT就会被触动，电压比较器IC1第3脚电位＞第2脚电位，电压比较器IC1的状态迅速翻转，电压比较器IC1第1脚输出高电平，使NPN型晶体管VT1迅速导通，蜂鸣器HA立即发出蜂鸣声预警。
电压比较器IC1是高增益、宽频带器件,其输出端到输入端若有寄生电容就很容易受到干扰而产生振荡，这种现象多出现在当比较器输出端电平改变状态的间隙，通过在6V直流电源电路加旁路滤波并不能解决这个问题,所以通常6V直流电源不需要加滤波电容。为防止交流电或电源干扰脉冲窜入引发寄生振荡，在电压比较器IC1输入端加接电解电容C1和电阻R3。
技术特征：地震发生初期单监测探头预警装置，它包括6V直流电源、地震信号监测与电压比较电路、抗干扰电路、电平信号放大与蜂鸣器驱动电路，其特征在于：
地震信号监测与电压比较电路：它由监测探头JT和电阻R1、电压比较器IC1、3只开关二极管D1～D3和电阻R2组成，电压比较器IC1使用的集成电路型号为LM393,3只开关二极管Dl～D3选用的型号为1N4148，3只开关二极管D1～D3相互串联,开关二极管D1正极接电路正极VCC，开关二极管D3负极接电压比较器IC1第3脚和电阻R2一端，电阻R2另一端接电路地GND，电压比较器IC1第2脚和电阻R1一端通过金属吊锤线接金属重锤ZC，电阻R1另一端接电路正极VCC，金属环JSH接电路地GND，电压比较器IC1第8脚接电路正极VCC，电压比较器IC1第4脚接电路地GND，电压比较器IC1第1脚接抗干扰电路；
抗干扰电路：电解电容C1负极和电阻R3一端接电压比较器IC1第1脚，电解电容C1正极和电阻R3另一端接电路正极VCC；
电平信号放大与蜂鸣器驱动电路：它由NPN型晶体管VT1、电阻R4和蜂鸣器HA组成，电压比较器IC1第1脚通过电阻R4接NPN型晶体管VT1基极，NPN型晶体管VT1集电极接蜂鸣器HA的负极，蜂鸣器HA的正极接电路正极VCC，NPN型晶体管VT1发射极接电路地GND；
6V直流电源正极接电路正极VCC，6V直流电源负极接电路地GND。
附图说明
附图1是本发明提供一个地震发生初期单监测探头预警装置的实施例电路工作原理图；附图1中电压比较器IC1使用的型号为LM393，每只LM393中有两组相互独立的电压比较器，本发明仅使用其中1组；在待机时，附图1中监测探头JT的触点处于常开状态。
具体实施方式
按照附图1所示的地震发生初期单监测探头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描述。
元器件的技术参数及选择要求
IC1为电压比较器，选用的型号为LM393，LM393由两个独立的电压比较器构成。直流电源可由宽范围的单组正电压供电，工作电压：2～36V，也可由正、负两组电压供电；
Dl～D3为开关二极管，选用的型号为1N4148；
VT1为NPN型晶体管，选用的型号为2SC9013，要求放大倍数β≥180；
电阻选用功率为1/8W金属膜电阻，电阻R1的阻值为910KΩ；电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值均为10KΩ；
C1为电解电容，其容量为100μF/16V；
HA为蜂鸣器，选用内部置有音频发生电路的蜂鸣器，工作电压为5V；
直流电源电压为6V，选用4节5﹟碱性电池作为直流电源。
电路制作要点、电路调试及使用方法
监测探头JT的制作：监测探头JT是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，吊锤线改用多股金属线作为金属吊锤线，金属环可使用￠2.5mm的紫铜丝弯制，其直径为36～40mm；
金属重锤与金属环之间的间隙，可通过升降金属重锤的高度调节，要求间隙在2.0～2.5mm为宜；金属重锤与金属环之间的间隙越小，预警灵敏度就越高；为保证预警装置有足够的灵敏度，要求用于吊挂金属吊锤线的固定支架高度≥2.0m；
建议：电压比较器IC1没有使用到的引脚必须全部接地！电路板外面使用金属外壳；
因地震发生初期单监测探头预警装置电路结构比较简单，制作比较容易，一般情况下只要选用的电子元器件性能完好，并按照说明书附图1中的元器件连接关系进行焊接，物理连接线及焊接质量经过仔细检查正确无误后，本发明的电路基本不需要进行调试即可正常工作。
为增加测探地震的灵敏度，必要时可以使用两组以上预警装置，分别安置在不同的角落。
技术指标
直流电源：4.5～7.5V，预警装置内可设4节5﹟碱性电池作为直流电源；
地震发生初期单监测探头预警装置的待机工作电流≤120μA，其预警时工作电流为23mA(6V直流电源时测得)；
因电路在静态时，NPN型晶体管VT1截止，蜂鸣器HA无声，仅有电阻R1～R3消耗极少量电能，因此4节5﹟碱性电池可以使用两年以上。

Claims (1)

1.一种地震发生初期单监测探头预警装置，它包括6V直流电源、地震信号监测与电压比较电路、抗干扰电路、电平信号放大与蜂鸣器驱动电路，其特征在于：
所述的地震信号监测与电压比较电路由监测探头JT和电阻R1、电压比较器IC1、3只开关二极管D1～D3和电阻R2组成，电压比较器IC1使用的集成电路型号为LM393,3只开关二极管Dl～D3选用的型号为1N4148，3只开关二极管D1～D3相互串联,开关二极管D1正极接电路正极VCC，开关二极管D3负极接电压比较器IC1第3脚和电阻R2一端，电阻R2另一端接电路地GND，电压比较器IC1第2脚和电阻R1一端通过金属吊锤线接金属重锤ZC，电阻R1另一端接电路正极VCC，金属环JSH接电路地GND，电压比较器IC1第8脚接电路正极VCC，电压比较器IC1第4脚接电路地GND，电压比较器IC1第1脚接抗干扰电路；
所述的抗干扰电路中，电解电容C1负极和电阻R3一端接电压比较器IC1第1脚，电解电容C1正极和电阻R3另一端接电路正极VCC；
所述的电平信号放大与蜂鸣器驱动电路由NPN型晶体管VT1、电阻R4和蜂鸣器HA组成，电压比较器IC1第1脚通过电阻R4接NPN型晶体管VT1基极，NPN型晶体管VT1集电极接蜂鸣器HA的负极，蜂鸣器HA的正极接电路正极VCC，NPN型晶体管VT1发射极接电路地GND；
所述的6V直流电源正极接电路正极VCC，6V直流电源负极接电路地GND。
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