CN106441171A

CN106441171A - 水银传感线及水银位移传感器

Info

Publication number: CN106441171A
Application number: CN201610946188.8A
Authority: CN
Inventors: 张万亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明具体为一种水银传感线及水银位移传感器，尤其是针对车辆防盗报警检测领域中的运用，包括水银传感线及水银位移传感器，所述的水银传感线，包括橡胶套管、敏感元件、插头XPA和插座XSA，所述的敏感元件由水银开关与电阻串联组合而成，且并联在水银传感线回路中；所述的信号处理器，包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源单元。本发明针对目前车辆防盗报警系统长期以来存在的误报扰民、消耗车辆电瓶有限电能、安全性差等问题，提供了一种新型传感报警装置。

Description

水银传感线及水银位移传感器

技术领域

本发明涉及检测领域，特别是一种水银传感线及水银位移传感器。

背景技术

目前防盗报警检测装置普遍车辆领域，当车辆遇到击打、碰撞或移动时，传感器就会向控制器发送信号，指示震动强度。根据震动强度，控制器会发出表示警告的“哔哔声”或者全面拉响警报。

传统的传感器为震动传感器，是由两条金属触片组成，其中，较长的弹性金属触片位于另一金属触片之上。当汽车遇到震动时，弹性金属触片也会随之晃动，并触碰到下面的触片，从而形成闭合回路。这种设计的问题在于，只要汽车震动或者晃动，电路就会发生闭合，而控制器无法测定震动的强度，容易导致误报。传感器在滤除干扰信号时不可避免的同时滤除了因偷盗行为产生的震动信号，造成震动式防盗报警系统灵敏度与准确性之间的矛盾，使得前的震动式防盗报警系统综合性能低下、先天性缺陷造成的误报问题至诞生以来长期没有实质性突破留存至今。

随着社会发展，一种采用由探针、水银珠、密封外壳构成的水银开关被用作传感器。由于水银珠受重力的影响，车辆发生震动或移动时，水银开关也随之倾斜，水银珠会向较低方向运动，当水银珠同时触碰到两个探针电极，则实现开关的开启接通功能。

水银开关只有倾斜到一定角度，一般认为15度以上时才能满足开启或关闭的动作，当振动值不超过警戒范围的15度时，导致灵敏度过低而无法触动报警，给盗贼通过移离水银开关遗留了技术条件；可见水银开关是一种抗干扰极强的报警用传感器，但同时存在一定的技术局限性：

由于水银开关只有接通和断开两种状态，若采用它做防盗报警系统的传感器，当防盗报警系统利用水银开关的接通功能作为触发报警的信号时，可以通过将传感器引出线剪断使水银开关失效而起不到报警作用；当防盗报警系统利用水银开关的断开功能作为报警触发信号时，可以通过短路水银开关失效报警系统，可见单纯用水银开关存在一定的安全隐患或被移除的可能。

是否能有这样一种传感器，既能避免日常工作、生活中的误报行为，又能使我们的车辆有效避免被盗。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明通过将改进所得的水银传感线运用在传感器中，构成了能有效预警的水银位移传感器。

本发明解决问题的技术方案是：所述的水银传感线包括橡胶套管、插头XPA、插座XSA和敏感元件，所述的敏感元件，包括水银开关SW1、SW2和电阻RA、RB，所述的水银开关SW1、SW2分别串联电阻RA、RB后并联组合，敏感元件均匀布置于橡胶套管中；多个水银传感线可以串联或者并联使用，所述的敏感元件数量能够增加；水银传感线在橡胶套管里均匀密布大量的水银开关使被检测物品同时受到不同方向不同角度众多水银开关的检测、消除了盗贼移除水银传感线的方向和角度；彻底杜绝了盗贼不触发报警系统而移除传感线的条件；给水银传感线投入实践应用提供了又一个先决条件；同时提高了水银传感线的灵敏度、解决了防盗报警系统普遍存在的灵敏度与准确性之间的矛盾。

水银位移传感器包括水银传感线和信号处理器，所述的信号处理器包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源电路。

信号转换单元包括水银传感线、信号处理器插座XSA和电阻R1，所述的水银传感线由插头XPA插入信号处理器插座XSB后与电阻R1串联，水银传感线与R1连接的节点经电容C1与三极管Q1的基极连接。

低频放大单元包括电容C2、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、电阻R5，三极管 Q1，所述的三极管Q1的发射极经电阻R5与信号处理器电源负极连接，三极管Q1的基极经电阻R2与电源电路中充电电池E正极连接，经并联电容C2的电阻R3 与电源电路中充电电池E负极连接，三极管Q1集电极经电阻R4与电源电路中充电电池E正极连接。

双向检幅电路包括运算放大器U1A和U1B、电阻R6、电阻R7 和电阻R8、,所述的电阻R6与电阻R7、电阻R8串联；所述的电阻R6和电阻R7串联后的节点与运算放大器U1A反向输入端2脚连接。

低频放大器单元中三极管Q1集电极经电阻R4与信号处理器电源正极连接，同时三极管Q1与双向检幅电路中运算放大器U1A正向输入端3脚及U1B反向输入端6脚连接。

所述的信号扩展单元包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电阻R9、电阻R10、三极管Q2；所述的二级管D1与二极管D2的负极连接后与电容C3正极连接，所述电容C3的正极与电阻R9一端连接，电容C3的负极做接地连接；所述的三极管Q2，基极与电阻R9的另一端连接，基极同时经电阻R10与电源电路中充电电池E负极连接。

二极管D1正极与运算放大器U1A输出端1脚连接，所述的二极管D2正极与运算放大器U1B输出端7脚连接。

编码单元，包括编码芯片2262、电阻R11，所述的电阻R11两端分别与编码芯片2262的OSC1、OSC2端连接，所述的编码芯片2262的TE端与三极管Q2集电极连接。

ASK调制驱动单元包括电阻R13、电容C4、电容C5、三极管Q3，所述的三极管Q3，发射极与电容C4和电阻R13连接，基极经电阻R12与编码芯片2262输出端17脚连接，所述的电容C4与电阻R13并联；所述的三极管Q3，集电极经电容C5接地，发射极经并联了电容C4的电阻R13接地；所述的电容C4与电阻 R13并联后与电源电路中充电电池E负极连接，所述的电容C5与电源电路中充电电池E负极连接。

高频振荡器包括三级管Q4、电阻R14、滤波器BT、电感线圈L1、电感线圈L2、电容C6、电容C7，所述的三级管Q4集电极经电阻R14与基极连接，所述的滤波器BT前端与电容C6前端连接，所述的电容C6末端与滤波器BT接地端连接，所述的电感线圈L1前端与电源电路中充电电池E正极连接，末端与电感线圈L2前端及滤波器BT输入端连接。

三极管Q3集电极与高频振荡器中三极管Q4发射极、滤波器BT接地端及电容C6的一端连接。

电源电路包括插座XSD 、电阻R15、二极管D3、电容C8、电容 C9和充电电池E、稳压二极管DW，电源电路经导线与信号转换、低频放大器、双向检幅、信号扩展、编码、ASK调制驱动、高频振荡器各单元电路连接。电容C8、电容C9分别是高低频退耦电容，电容 C8、电容C9的两端均分别与充电电池E正极负极连接；所述的稳压二级管DW并联在充电电池E上，所述的二极管D3与电阻R15串联。

水银位移传感器信号输出通道包括有线通道和无线通道；

所述的无线通道包括：信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源单元；所述的有线通道包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、三极管Q5、电阻R16、电阻R17、带有控制触点K的继电器J、插座XSC；所述信号扩展单元中，三极管Q2集电极经电阻R17与三极管Q5基极连接，所述三极管Q5集电极与继电器J连接，发射极与信号处理器的电源正极连接，所述带有控制触点K的继电器J经插座XSC向外输出有线控制信号。

水银开关与电阻串联，其组合的数量视传感器精度确定；水银传感线可通过串连或并联组合使用；

信号处理器，包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源电路。

水银传感线通过并联多个水银开关和电阻的组合实现了水银开关的集群工作方式，彻底改变了水银开关只有导通、断开两个开关性质的特征、可以通过输出线性较差的电阻特性得到模拟信号，进而使与其配合工作的信号处理器准确的利用双向检幅电路对水银传感线的工作状态实施感知，实现了水银传感线在被剪断或短路时仍能具有的报警功能。

水银传感线的前端设计有插头末端设计有插座；便于多个传感线串联使用，扩展水银传感线的监测范围、水银传感线可对大面积大范围的对多种物品同时进行警戒检测。双向检幅电路不仅可以对水银传感线输入的位移信号进行比较判断而且可以对水银传感线的工作状态进行严格检测；在水银传感线被剪断和短路时立即向后级电路输出信号对水银传感线实施保护报警。

本发明结构简单、造价低廉，其中水银传感线是在成品水银开关的基础上制造而成，生产工艺简单易行。针对目前车辆防盗报警系统长期以来存在的误报扰民、消耗车辆电瓶有限电能等问题，提供了一种高灵敏、大范围检测偷盗行为的抗干扰传感电路。不仅可以用于开发新型防盗产品，而且可以将其作为模块替代目前市场已有的各种防盗报警产品。本发明也可通过水银传感线的串并联，实现对大范围内多个物件的同时警戒的目的，用于大型货车备胎、燃油及运输物品的综合防盗预警。

附图说明

图1为水银传感线结构示意图；

图2为水银传感线等效电路图；

图3为水银位移传感器框图；

图4为水银位移传感器电路图。

图中标号：1-橡胶套管，2-水银开关SW1，3-水银开关SW2。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施方式详细地描述本发明提供的水银线及水银位移传感器。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助充分公开本发明，但并不构成对本发明的限定。

本发明包含水银传感线和水银位移传感器。

图1和图2所示，水银传感线包括橡胶套管、插头XPA、插座XSA和若干敏感元件，所述的敏感元件并联在由插头XPA和插座XSA组成的回路中，包括串联的水银开关和电阻。

图3和图4可见：

信号转换单元包括信号处理器插座XSB和电阻R1，所述的信号处理器插座XSB与水银传感线插头XPA连接后与电阻R1串联。

低频放大单元包括电容C2、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、电阻R5，三极管 Q1，所述的三极管Q1的发射极经电阻R5与信号处理器电源负极连接，三极管Q1基极的一端经电阻R2与电源电路中充电电池E正极连接，另一端经并联电容C2和电阻R3 后与电源电路中充电电池E负极连接，三极管Q1集电极经电阻R4与电源电路中充电电池E正极连接。

双向检幅电路包括运算放大器U1A和U1B、电阻R6、电阻R7和电阻R8，所述的电阻R6与电阻R7、电阻R8串联；所述的电阻R6和电阻R7串联后的节点与运算放大器U1A反向输入端2脚连接，所述的电阻R7和电阻R8串联后的节点与运算放大器U1B正向输入端5脚连接；所述运算放大器U1A正向输入端3脚与U1B反向输入端6脚连接节点与三极管Q1的集电极连接。

信号扩展单元包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电阻R9、电阻R10、三极管Q2；所述的二级管D1与二极管D2的负极连接后与电容C3正极连接，所述电容C3的正极与电阻R9一端连接，电容C3的负极做接地连接；所述的三极管Q2的基极与电阻R9的另一端连接，其基极同时经电阻R10与信号处理器电源负极连接；所述的二极管D1正极与运算放大器U1A输出端1脚连接，所述的二极管D2正极与运算放大器U1B输出端7脚连接。

ASK调制驱动单元包括电阻R13、电容C4、电容C5、三极管Q3，所述的三极管Q3，其集电极经电容C5接地；其发射极经过电容C4和电阻R13的并联电路后，一端接地，另一端与电源电路中充电电池E负极连接；其基极经电阻R12与编码芯片2262输出端17脚连接；所述的电容C5与电源电路中充电电池E负极连接。

高频振荡器包括三级管Q4、电阻R14、滤波器BT、电感线圈L1、电感线圈L2、电容C6、电容C7，所述的三级管Q4集电极经电阻R14与自身基极连接，其发射极与ASK调制驱动单元中三极管Q3的集电极连接；所述的滤波器BT的一端与电容C6的一端连接，接地端与C6的另一端连接，所述的电感线圈L1前端与电源电路中充电电池E正极连接，末端与电感线圈L2前端及滤波器BT输入端连接；所述电感线圈L2的末端与电容C7连接。

电源电路包括插座XSD 、电阻R15、二极管D3、电容C8、电容 C9和充电电池E、稳压二极管DW，电源电路经导线与信号转换、低频放大器、双向检幅、信号扩展、编码、ASK调制驱动、高频振荡器各单元电路连接；所述的电容C8、电容C9分别是高低频退耦电容，电容 C8、电容C9的两端均分别与电源电路中充电电池E正、负极连接；所述的稳压二级管DW并联在充电电池E上，所述的二极管D3与电阻R15串联。

水银位移传感器信号输出通道包括有线通道和无线通道；所述的无线通道包括：信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源单元；所述的有线通道包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元和有线单元，所述的有线单元包括三极管Q5、电阻R16、电阻R17、带有控制触点K的继电器J、插座XSC；所述信号扩展单元中，三极管Q2集电极经电阻R17与三极管Q5基极连接，所述三极管Q5集电极与继电器J连接，发射极与信号处理器的电源正极连接，所述带有控制触点K的继电器J经插座XSC向外输出有线控制信号。

为保证本发明满足充分公开的要求，现就其工作状态阐述如下：

警戒状态：

水银传感线在没有外力作用发生位移时；水银传感线中水银开关的状态不发生变化，即不会由导通转变为断开或由断开转变为导通，水银传感线的等效电阻状态不发生变化。由于水银传感线的等效电阻在水银传感线没有发生位移时不发生变化，信号处理器A点的电压处于恒定不变，电容 C1由于通交隔直的作用，处理器A点电压不影响，三极管Q1集电极电位恒定不变；由于Q1集电极电位在三极管Q1静态时高于双向检幅电路中运算放大器U1B正向输入端5脚且低于U1A反向输入端2脚的电压，因此双向检幅电路中运算放大器U1B输出端7脚、 U1A输出端1脚均输出低电平，此时二极管D1和D2均不导通，使得电容C3得不到充电，其中电容C3端电压经电阻R9 和R10分压后不足以使三极管Q2导通，使得三极管Q2处于截止状态，此时集电极电位为高电平，编码芯片2262控制端14脚被三极管Q2置于高电平无法工作，编码芯片2262的17脚不输出信号；ASK控调制驱动单元中三极管Q3不导通；三极管Q4、电阻R14、滤波器BT、电容C6、电感线圈L1和L2构成的高频振荡器不起振。

触发报警：

水银传感线在感知外力作用或发生位移时，均匀密布于传感线中任意一只水银开关的状态将发生变化，处理器A点的电压也即随之变化，由电容C2耦合致使三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5构成的低频放大单元，放大后经电容Q1集电极输入由运算放大器U1A、U1B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D1、二极管D2构成的双向检幅电路；当输入双向检幅电路的电压高于运算放大器U1A 反向输入端 2脚的电压U1A输出端1脚即输出高电平D1导通；如果输入双向检幅电路的电压低于U1B正向输入端5脚的电压，U1B输出端的7脚即输出高电平，此时二极管D2导通；二极管D1 或者二极管D2导通，都可使电容C3充电；充电后的电容C3端电压经电阻R9和R10分压后，足以使三极管Q2导通，此时三极管Q2由警戒状态时的截止状态转变为导通状态，三极管Q2集电极由高电平转变为低电平，编码芯片2262控制端14脚处于低电平， 17脚输出串行数据信号（即ASK开关调制信号）经ASK调制驱动电路工作,致使由三极管Q4、电阻R14、滤波器BT、电容C6、电感线圈L1和L2构成的高频振荡器起振并发射无线报警信号；一段时间后，由于电容C3电量被电阻R9、电阻R10放尽，使得三极管Q2由导通转变为截止状态，编码芯片2262控制端14脚转变为高电平编码芯片2262停止输出ASK调制信号，此时超高频振荡器停止发射无线报警信号，本水银位移传感器无线信号发射工作结束进入警戒状态，准备下一次触发。

本发明的优势在于，水银位移传感器不会由于正常的机械震动及强噪声触发输出报警信号，具有极强的抗干扰、防误报功能，大幅度提高车辆的安全预警能力。

Claims

1.一种水银传感线，其特征在于，包括橡胶套管、插头XPA、插座XSA和若干敏感元件，所述的敏感元件并联在由插头XPA和插座XSA组成的回路中，包括串联的水银开关和电阻。

2.一种水银位移传感器，其特征在于，包括水银传感线和信号处理器，所述的信号处理器包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源电路。

3.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的信号转换单元包括信号处理器插座XSB和电阻R1，所述的信号处理器插座XSB与水银传感线插头XPA连接后与电阻R1串联。

4.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的低频放大单元包括电容C2、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、电阻R5，三极管 Q1，所述的三极管Q1的发射极经电阻R5与电源电路中充电电池E负极连接，三极管Q1基极的一端经电阻R2与电源电路中充电电池E的正极连接，另一端经并联电容C2和电阻R3 后与电源电路中充电电池E负极连接，三极管Q1集电极经电阻R4与电源电路中充电电池E正极连接。

5.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的双向检幅电路包括运算放大器U1A和U1B、电阻R6、电阻R7和电阻R8，所述的电阻R6与电阻R7、电阻R8串联；所述的电阻R6和电阻R7串联后的节点与运算放大器U1A反向输入端2脚连接，所述的电阻R7和电阻R8串联后的节点与运算放大器U1B正向输入端5脚连接；所述运算放大器U1A正向输入端3脚与U1B反向输入端6脚连接节点与三极管Q1的集电极连接。

6.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的信号扩展单元包括二极管D1、二极管D2、电容C3、电阻R9、电阻R10、三极管Q2；所述的二级管D1与二极管D2的负极连接后与电容C3正极连接，所述电容C3的正极与电阻R9一端连接，电容C3的负极做接地连接；所述的三极管Q2的基极与电阻R9的另一端连接，其基极同时经电阻R10与信号处理器电源负极连接；所述的二极管D1正极与运算放大器U1A输出端1脚连接，所述的二极管D2正极与运算放大器U1B输出端7脚连接。

7.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的编码单元，包括编码芯片2262、电阻R11，所述的电阻R11两端分别与编码芯片2262的OSC1、OSC2端连接，所述的编码芯片2262的TE端与三极管Q2集电极连接。

8.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的ASK调制驱动单元包括电阻R13、电容C4、电容C5、三极管Q3，所述的三极管Q3，其集电极经电容C5接地；其发射极经过电容C4和电阻R13的并联电路后，一端接地，另一端与电源电路中充电电池E负极连接；其基极经电阻R12与编码芯片2262输出端17脚连接；所述的电容C5与电源电路中充电电池E负极连接。

9.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的高频振荡器包括三级管Q4、电阻R14、滤波器BT、电感线圈L1、电感线圈L2、电容C6、电容C7，所述的三级管Q4集电极经电阻R14与自身基极连接，其发射极与ASK调制驱动单元中三极管Q3的集电极连接；所述的滤波器BT的一端与电容C6的一端连接，接地端与C6的另一端连接，所述的电感线圈L1前端与电源电路中充电电池E正极连接，末端与电感线圈L2前端及滤波器BT输入端连接；所述电感线圈L2的末端与电容C7连接。

10.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的电源电路包括插座XSD 、电阻R15、二极管D3、电容C8、电容 C9和充电电池E、稳压二极管DW，电源电路经导线与信号转换、低频放大器、双向检幅、信号扩展、编码、ASK调制驱动、高频振荡器各单元电路连接；所述的电容C8、电容C9分别是高低频退耦电容，电容 C8、电容C9的两端均分别与电源电路中充电电池E的正、负极连接；所述的稳压二级管DW并联在充电电池E上，所述的二极管D3与电阻R15串联。

11.根据权利要求2所述的一种水银位移传感器，其特征在于，所述的水银位移传感器信号输出通道包括有线通道和无线通道；所述的无线通道包括：信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元、编码单元、ASK调制驱动单元、高频振荡器和电源单元；所述的有线通道包括信号转换单元、低频放大单元、双向检幅电路、信号扩展单元和有线单元，所述的有线单元包括三极管Q5、电阻R16、电阻R17、带有控制触点K的继电器J、插座XSC；所述信号扩展单元中，三极管Q2集电极经电阻R17与三极管Q5基极连接，所述三极管Q5集电极与继电器J连接，发射极与信号处理器的电源正极连接，所述带有控制触点K的继电器J经插座XSC向外输出有线控制信号。