CN104318718B - 一种全方位检测地震传感报警装置 - Google Patents

一种全方位检测地震传感报警装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全方位检测地震传感报警装置，属于地震报警技术及设备领域，小地震报警器与大地震报警器并联作为稳压电源的负载。小地震报警器和大地震报警器所采用的接触开关结构为：由铜杆、椭球焊锡、铜片环和螺旋铜丝组成，铜片环固定在铜杆一端，铜杆固定不动，螺旋铜丝一端固定有椭球焊锡，另一端固定不动，椭球焊锡置于铜片环中心；感知地震，触发接触开关，报警器工作，实现报警。本发明结构简单，制作方便，可以对不同震级地震波进行全方位检测并及时发出视听警示。

Description

一种全方位检测地震传感报警装置
技术领域
本发明涉及地震报警技术及设备领域，具体涉及一种全方位检测地震传感报警装置。
背景技术
地球的内部活动非常活跃，其剧烈运动随时可能引发地表结构的变化而随机性地爆发地震，而且很难被人类在较长时间前提前预报。大陆地壳和海洋或不同位置的地壳的厚度完全不同，发生地震时，震源辐射出两种地震波，纵波P和横波S，它们将各自以不同的速度向四围传播，经历不同的时间到达地面上不同的位置。目前使用深入钻探技术也很难在地下20km或更深处进行探测，这极大增加了对地震进行直接侦测的难度。
中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，当印度洋板块俯冲至喜马拉雅山下，影响周边的小板块引发地震，如国内多发地震的西部地区甘肃、新疆。云南、四川等地位于龙门山地震断裂带上，东北和河北地区，距离环太平洋地震带的距离较近，易受其活跃期影响。历史上发生过1966年邢台地震、1975年海城地震、1976年唐山地震、2008年汶川地震和2014年鲁甸景谷地震等。
地震是破坏性最强的地质灾害，在我国多个地区频发。一旦地震来临，若不能及时做出正确的反应，必将给人民生命财产造成不可估量甚至无法挽回的损失。特别是发生在夜间（唐山地震）或午休时间（汶川地震）的大地震，人们往往都处于非清醒状态，即使剧烈的摇晃也难以在短时间内做出及时的逃生反应。如何尽可能早的知道地震的发生，以便做出及时正确的反应从而减少地震对人类造成的危害，尤其是生命的危害，一直是科技工作者长期以来研究的前沿问题。地震发生时，人们需要及时躲避到安全区域，如果能够提供稍长但十分宝贵的逃生时间，就能挽救千千万万的生命。
基于现有技术的报警装置大部分需要多级机械传输来放大地震波动，在地震波的驱动下，感应部分同步摆动，易发生共振而造成感应部分不能接触而发出警报，此外，现有装置普遍存在使微弱地震波的传输损耗，进而造成反应迟延等漏报问题。
现有装置的供能大部分使用干电池，须随时处于通电状态，本来存储电量不多的干电池需要经常更换才能维持正常工作；最为严重的问题是只能对单一方向的晃动进行判断，但是地震波是随机地由不同的方向传来的，且震动的方向也具有随机性。还有就是，大部分产品直接裸露地摆放，对人为的无意晃动或者风吹等干扰因素会产生误判报警，反而对人们的正常生活造成干扰以及不必要的恐慌，甚至引发安全事故。
发明内容
本发明为了解决现有的地震报警器仅能对单一方向地震发出警报，关键检测地震波部分易发生共振，机械传输部分结构复杂等问题，提供了一种全方位检测地震传感报警器，此报警器能对地震波进行全方位检测的高传感灵敏度、低误报、低能耗。
本发明的具体方案如下：
一种全方位检测地震传感报警装置，小地震报警器与大地震报警器并联作为稳压电源的负载。
进一步的，所述稳压电源为：降压变压器二次侧两端分别接桥式全波整流器两输入端，所述桥式全波整流器两输出端之间并联有两条支路，一条为滤波电容C1，一条为稳压二极管D7和电阻R1串联；所述桥式全波整流器两输出端之间的电压即为稳压电源电压。
进一步的，所述小地震报警器为：电阻R1一端接稳压电源正极，另一端连接第一接触开关一端和三极管Q2基极，所述第一接触开关另一端和三级管Q2发射极共同接入IC1，所述三级管Q2集电极接稳压电源正极，所述IC1接第一扬声器，IC1与IC2相连，所述IC2与稳压电源正极之间并联有发光二极管D1、D2、D3、D4和D5。
所述大地震报警器为：第二接触开关一端接稳压电源负极，另一端接IC3，所述IC3上接有电阻R3，IC3还连接三极管Q3基极，三极管Q3发射极接稳压电源负极，IC3与IC4相连，所述IC4接电阻R4一端，所述电阻R4另一端与三级管Q3集电极共同接入第二扬声器一端，所述第二扬声器另一端接稳压电源正极，IC4与稳压电源正极之间并联有发光二极管D8、D9、D10、D11、D12和D13。
进一步的，在小地震报警器中，还设置有电容C2，所述电容C2稳压电源正负极之间；在大地震报警器中，还设置有发光二极管D14和电阻R5，所述发光二极管D14和R5串联并接在稳压电源正负极之间。
进一步的，所述IC1型号为KDT-148，IC2和IC4的型号为KD5408，IC3的型号为KD9561。
进一步的，所述第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆、椭球焊锡、铜片环和螺旋铜丝组成，所述铜片环固定在铜杆一端，所述铜杆固定不动，所述螺旋铜丝一端固定有椭球焊锡，另一端固定不动，所述椭球焊锡置于铜片环中心；所述第一接触开关的铜片环为小铜片环，所述第二接触开关的铜片环为大铜片环。
进一步的，所述铜杆和螺旋铜丝都垂直固定在平板上，且平板水平固定在地面上；所述铜杆高15cm，所述小铜片环与椭球焊锡之间间隙为1至1.5mm，所述大铜片环与椭球焊锡之间间隙为3mm。
此外，作为更进一步的改进，小地震报警器和大地震报警器可为同一种结构的声光报警器，此声光报警器的具体结构为：稳压电源正负极之间依次串联电阻R11、R21和电容C11，电阻R11和电阻R21的结点连接U1的引脚7，电阻R21和电容C11的结点与U1的引脚2、6分别连接，U1的引脚5通过电容C31接稳压电源负极，U1的引脚3通过电阻R31连接U2的引脚5；所述稳压电源正负极之间还依次串联有电阻R41、R51和电容C21，电阻R41与电阻R51的结点连接U2的引脚7，电阻R51和C21的结点与U2的引脚2、6分别连接，所述U2的引脚3依次通过电阻R61、发光二极管VD1连接到接触开关J1一端，所述U2的引脚3还通过电阻R71连接到三极管VT6基极，所述三极管VT6集电极接接触开关J1另一端，发射极接稳压电源负极；小地震报警器采用第一接触开关，大地震报警器采用第二接触开关。
针对更进一步的改进，所述U1型号为NE555，所述U2型号为74S02。
针对更进一步的改进，所述第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆、椭球焊锡、铜片环和螺旋铜丝组成，所述铜片环固定在铜杆一端，所述铜杆固定不动，所述螺旋铜丝一端固定有椭球焊锡，另一端固定不动，所述椭球焊锡置于铜片环中心；所述第一接触开关的铜片环为小铜片环，所述第二接触开关的铜片环为大铜片环；所述铜杆和螺旋铜丝都垂直固定在平板上，且平板水平固定在地面上；所述铜杆高15cm，所述小铜片环与椭球焊锡之间间隙为1至1.5mm，所述大铜片环与椭球焊锡之间间隙为3mm。
本发明的有益效果是：
（1）直接使用交流电源，无须经常更换电池；在未报警的状态下，电路处于开路状态，耗能量小。
（2）地震波一旦传到，就会使椭球焊锡与铜片环接触，立即发出警报，无更多机械传输，所以无时间延迟及相关损耗，能够提供宝贵的反应时间以做出正确的判断。
（3）通过对任意方向传来的地震波进行全方位检测，椭球焊锡都会发生晃动并与铜片环接触，发出警报。
（4）铜片环的半径有大小之分，根据不同震级的地震，椭球焊锡晃动范围有所不同，多级报警器会发出不同的声音，从而让人做出合适的判断。
（5）发光二极管不但给人以视觉警示，而且可以在危急关头提供一定的照明以方便疏散。
（6）当报警器不工作时，整个传感装置处于低能耗待机状态，无用电和火灾等安全隐患。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明中小地震报警器电路图。
图3为本发明中大地震报警器电路图。
图4为小地震报警器中接触开关结构示意图。
图5为大地震报警器中接触开关结构示意图。
图6为小地震报警器和大地震报警器同时采用的一种声光报警器电路图。
图中：Contactor_A表示小地震报警器中的接触开关（第一接触开关），Contactor_B表示大地震报警器中的接触开关（第二接触开关）；1-铜杆；2-椭球焊锡；3-小铜片环；4-螺旋铜丝；5-大铜片环。
具体实施方式
本发明的整体结构如图1所示，小地震报警器与大地震报警器并联作为稳压电源的负载。稳压电源为：降压变压器二次侧两端分别接桥式全波整流器两输入端，桥式全波整流器两输出端之间并联有两条支路，一条为滤波电容C1，一条为稳压二极管D7和电阻R1串联；桥式全波整流器两输出端之间的电压即为稳压电源电压。通过这种连接方式即可实现本报警装置直接接220V、50Hz的交流电源，小地震报警器和大地震报警器得到的直流电压为3.8V。
具体的，小地震报警器的结构如图2所示，在图2中：电阻R1一端接稳压电源正极，另一端连接第一接触开关一端和三极管Q2基极，第一接触开关另一端和三级管Q2发射极共同接入IC1，三级管Q2集电极接稳压电源正极，IC1接第一扬声器，IC1与IC2相连，IC2与稳压电源正极之间并联有发光二极管D1、D2、D3、D4和D5。
大地震报警器的结构如图3所示，在图3中：第二接触开关一端接稳压电源负极，另一端接IC3，IC3上接有电阻R3，IC3还连接三极管Q3基极，三极管Q3发射极接稳压电源负极，IC3与IC4相连，IC4接电阻R4一端，电阻R4另一端与三级管Q3集电极共同接入第二扬声器一端，第二扬声器另一端接稳压电源正极，IC4与稳压电源正极之间并联有发光二极管D8、D9、D10、D11、D12和D13。
其中IC1型号为KDT-148，IC2和IC4的型号为KD5408，IC3的型号为KD9561。当接收到较小的地震时，第一接触开关导通，小地震报警器工作，即第一扬声器和LED发光二极管D1、D2、D3、D4和D5都工作；当接收到较大的地震时，第二接触开关也能导通，从而使得大地震报警器也工作，即是第二扬声器和LED发光二极管D8、D9、D10、D11、D12和D13都能工作，完成都地震的检测。
作为一种改进，在小地震报警器中，还设置有电容C2，电容C2稳压电源正负极之间，进一步稳定小地震报警器的输入电压。
在大地震报警器中，还设置有发光二极管D14和电阻R5，发光二极管D14和R5串联并接在稳压电源正负极之间。当本报警装置接入到220V、50Hz的交流电源时，LED发光二级管D14常亮，起到指示灯的作用。
在本发明中，第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆1、椭球焊锡2、铜片环3、5和螺旋铜丝4组成，铜片环3、5固定在铜杆1一端，铜杆1固定不动，螺旋铜丝4一端固定有椭球焊锡2，另一端固定不动，椭球焊锡2置于铜片环3、5中心。第一接触开关的铜片环为小铜片环3，第二接触开关的铜片环为大铜片环5。本报警装置中，小地震报警器和大地震报警器是否工作即是通过接触开关的导通和断开来控制的，铜杆1的长度约为15cm，固定不动，以防止椭球焊锡2与其没有相对运动，从而导致在有地震时，椭球焊锡2都不能与铜片环3、5接触，达不到检测地震的效果。螺旋铜丝4较细，又呈螺旋状，它的一端固定有椭球焊锡2，另一端是固定不动的，因此，在有地震时，螺旋铜丝4焊有椭球焊锡2的一端能左右摆动，若摆动的幅度足以使其上的椭球焊锡2与铜片环3、5相接触，那么就能导通接触开关。由于在小地震报警器中采用的是小铜片环3，因此，不需要多大的摆动就能使第一接触开关导通。3级左右的小地震就可以让小地震报警器工作。大地震报警器采用的铜片环为大铜片环5，即是需要螺旋铜丝4有较大的摆动幅度才能使椭球焊锡2与大铜片环5相接触，导通第二接触开关，使大地震报警器也开始工作。采用铜片环即能对各个方向的地震进行检测，实现全方位检测。
本发明中，小地震报警器和大地震报警器也可同时采用如图6所示的声光报警器。此声光报警器的具体结构为：稳压电源正负极之间依次串联电阻R11、R21和电容C11，电阻R11和电阻R21的结点连接U1的引脚7，电阻R21和电容C11的结点与U1的引脚2、6分别连接，U1的引脚5通过电容C31接稳压电源负极，U1的引脚3通过电阻R31连接U2的引脚5；稳压电源正负极之间还依次串联有电阻R41、R51和电容C21，电阻R41与电阻R51的结点连接U2的引脚7，电阻R51和C21的结点与U2的引脚2、6分别连接，U2的引脚3依次通过电阻R61、发光二极管VD1连接到接触开关J1一端，U2的引脚3还通过电阻R71连接到三极管VT6基极，三极管VT6集电极接接触开关J1另一端，发射极接稳压电源负极。U1型号为NE555，U2型号为74S02。
小地震报警器仍然采用第一接触开关，大地震报警器仍然采用第二接触开关，第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆1、椭球焊锡2、铜片环3、5和螺旋铜丝4组成，铜片环3、5固定在铜杆1一端，铜杆1固定不动，螺旋铜丝4一端固定有椭球焊锡2，另一端固定不动，椭球焊锡2置于铜片环3、5中心；第一接触开关的铜片环为小铜片环3，第二接触开关的铜片环为大铜片环5。
为了更好地实施本发明，即是使得感知地震波的效果更佳，将铜杆1和螺旋铜丝4都垂直固定在平板上，且平板水平固定在地面上。通过这种方式，第一、第二接触开关能更直接地接收到地震信息，避免环境对本装置的影响。另外，可设置铜杆1高15cm，小铜片环3与椭球焊锡2之间间隙为1至1.5mm，大铜片环5与椭球焊锡2之间间隙为3mm。

Claims (8)

1.一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：
小地震报警器与大地震报警器并联作为稳压电源的负载；
所述稳压电源为：降压变压器二次侧两端分别接桥式全波整流器两输入端，所述桥式全波整流器两输出端之间并联有两条支路，一条为滤波电容C1，一条为稳压二极管D7和电阻R1串联；所述桥式全波整流器两输出端之间的电压即为稳压电源电压；
所述小地震报警器为：电阻R1一端接稳压电源正极，另一端连接第一接触开关一端和三极管Q2基极，所述第一接触开关另一端和三级管Q2发射极共同接入IC1，所述三级管Q2集电极接稳压电源正极，所述IC1接第一扬声器，IC1与IC2相连，所述IC2与稳压电源正极之间并联有发光二极管D1、D2、D3、D4和D5；
所述大地震报警器为：第二接触开关一端接稳压电源负极，另一端接IC3，所述IC3上接有电阻R3，IC3还连接三极管Q3基极，三极管Q3发射极接稳压电源负极，IC3与IC4相连，所述IC4接电阻R4一端，所述电阻R4另一端与三级管Q3集电极共同接入第二扬声器一端，所述第二扬声器另一端接稳压电源正极，IC4与稳压电源正极之间并联有发光二极管D8、D9、D10、D11、D12和D13。
2.如权利要求1所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：在小地震报警器中，还设置有电容C2，所述电容C2接在稳压电源正负极之间；在大地震报警器中，还设置有发光二极管D14和电阻R5，所述发光二极管D14和R5串联并接在稳压电源正负极之间。
3.如权利要求2所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：所述IC1型号为KDT-148，IC2和IC4的型号为KD5408，IC3的型号为KD9561。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：所述第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆（1）、椭球焊锡（2）、铜片环（3、5）和螺旋铜丝（4）组成，所述铜片环（3、5）固定在铜杆（1）一端，所述铜杆（1）固定不动，所述螺旋铜丝（4）一端固定有椭球焊锡（2），另一端固定不动，所述椭球焊锡（2）置于铜片环（3、5）中心；所述第一接触开关的铜片环为小铜片环（3），所述第二接触开关的铜片环为大铜片环（5）。
5.如权利要求4所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：所述铜杆（1）和螺旋铜丝（4）都垂直固定在平板上，且平板水平固定在地面上；所述铜杆（1）高15cm，所述小铜片环（3）与椭球焊锡（2）之间间隙为1至1.5mm，所述大铜片环（5）与椭球焊锡（2）之间间隙为3mm。
6.如权利要求1或2所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：小地震报警器和大地震报警器为同一种结构的声光报警器，此声光报警器的具体结构为：稳压电源正负极之间依次串联电阻R11、R21和电容C11，电阻R11和电阻R21的结点连接U1的引脚7，电阻R21和电容C11的结点与U1的引脚2、6分别连接，U1的引脚5通过电容C31接稳压电源负极，U1的引脚3通过电阻R31连接U2的引脚5；所述稳压电源正负极之间还依次串联有电阻R41、R51和电容C21，电阻R41与电阻R51的结点连接U2的引脚7，电阻R51和C21的结点与U2的引脚2、6分别连接，所述U2的引脚3依次通过电阻R61、发光二极管VD1连接到接触开关J1一端，所述U2的引脚3还通过电阻R71连接到三极管VT6基极，所述三极管VT6集电极接接触开关J1另一端，发射极接稳压电源负极；小地震报警器采用第一接触开关，大地震报警器采用第二接触开关。
7.如权利要求6所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：所述U1型号为NE555，所述U2型号为74S02。
8.如权利要求7所述的一种全方位检测地震传感报警装置，其特征在于：所述第一接触开关和第二接触开关都是由铜杆（1）、椭球焊锡（2）、铜片环（3、5）和螺旋铜丝（4）组成，所述铜片环（3、5）固定在铜杆（1）一端，所述铜杆（1）固定不动，所述螺旋铜丝（4）一端固定有椭球焊锡（2），另一端固定不动，所述椭球焊锡（2）置于铜片环（3、5）中心；所述第一接触开关的铜片环为小铜片环（3），所述第二接触开关的铜片环为大铜片环（5）；所述铜杆（1）和螺旋铜丝（4）都垂直固定在平板上，且平板水平固定在地面上；所述铜杆（1）高15cm，所述小铜片环（3）与椭球焊锡（2）之间间隙为1至1.5mm，所述大铜片环（5）与椭球焊锡（2）之间间隙为3mm。
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