CN106803325A - 一种电子警戒微功耗多功能传感器 - Google Patents

一种电子警戒微功耗多功能传感器 Download PDF

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Abstract

本发明是一种电子警戒微功耗多功能传感器，它由“压击力敏超薄微动、任意方向斜倒、系带松开和磁铁‑磁敏”4种无源传感元件、被遮挡微功耗传感元件、微功耗数字电路与PCB等组成。我国需要GSM无线发射图象等信息的场合很多，如何减少它们的功耗和运行成本，值得研发。本传感器提供了一种实现此目标的基础，即：正常时GSM可处于休闲状态，功耗微小；若随身安防设备遭遇他人可疑动作、遇自然灾害设备斜倒、摄象头被遮挡、贵重物品被移动或被击压等异常情况时，本传感器可发出信号，唤醒GSM及时发射图象和地理位置等信息，供远程监视与存贮。如此可更好地安防，并大幅度降低运行成本和功耗，具有相当大的社会效益和经济效益。

Description

一种电子警戒微功耗多功能传感器
技术领域
本发明是一种电子警戒微功耗多功能传感器，属于电子技术领域，可应用于随身摄象远程监视与存贮安防系统、铁路或高速公路容易发生山体滑波或泥石流等自然灾害路段的报警设备和住宅安防设备等。
背景技术
我国需要以GSM为核心的无线发送图象等信息的场合很多，而这种无线发送图象等信息需要缴纳通信费，且随身摄象远程监视与存贮安防系统需电池供电，铁路或高速公路容易发生山体滑波或泥石流等自然灾害路段的报警设备等也需要电池供电。因此如何减少它们的功耗和运行成本，备受关注。因房主携家人外出探亲或旅游及出差等出现住宅内无人居住的情况相当多，而且我国独居老人较多。当无人居住的宅内遭嫌疑人作案或独居老人发生意外时，若能“自动远程呼叫住宅主人或老人的亲人手机，让他(她)能通过手机及时察看宅内实时图象等情况，酌情及时通知相关物业或采取报警等应急措施，减少损失和危害”，很有意义。
本发明为解决上述问题提供了一种技术基础。
发明内容
本发明是一种电子警戒微功耗多功能传感器，它由N1个传感元件CGY、微功耗数字电路SZD和印刷电路板PCB组成，N1≤256；各传感元件的输出接SZD，SZD的输出即为本传感器的输出及接传感元件的控制端，SZD的供电端与本传感器的电源输入接口相连；CGY可由N2个压击力敏超薄微动传感元件、N3个系带松开之无源传感元件、N4个被遮挡传感元件、N5个磁铁一磁敏无源传感元件和N6个任意方向斜倒无源传感元件组成，且N2≤190，N3≤12，N4≤12，N5≤30，N6≤12。
进一步说明：每个压击力敏超薄微动传感元件可由一块绝缘基板JB、np1根镀锌薄铁板条TB、np2根弹力薄胶条JT和一块不锈钢薄板GB组成，np2≥np1；JB的厚度可在0.3mm至2mm范围内，TB的厚度可在0.03mm至0.1mm范围内，JT的厚度可在0.2mm至2mm范围内，GB的厚度可在0.03mm至0.3mm范围内；TB和JT可各自粘贴在JB上，每根TB的两侧皆有JT绝缘；GB的主体置于TB和JT的上方，在没有受到压力或击打的常态情况下GB的内表面与TB上表面的最小低压绝缘距离≥0.1mm，GB的两侧可从JB正面的两侧向下压并折转至JB的底面两侧，且可与JB的底面两侧贴牢。
接着进一步说明：每个系带松开之无源传感元件可由导电软带、导电插头、导电插口及引出导线组成，导电软带可以是细金属丝编织带或导电纤维编织带，导电软带也可以是内有细 长金属丝或薄金属窄长条的纤维编织带；每个系带松开之无源传感元件的导电软带可分为两段，每段从首端至末端可导电，每段导电软带的一端各自与插扣的导电插头或导电插口相连，其另一端可各有一根导线引出，作为系带松开之无源传感元件的输出；nd1个系带松开之无源传感元件的输出可串联，nd1≤N3；导电插头和导电插口可以是表面有防锈镀层的钢铁制品或不锈钢制品，也可以是黄铜制品。
更进一步说明：每个被遮挡传感元件可由红外发光管和红外“光敏-放大-解调”一体化接收头组成，二者的红外光中心波长之差可在30％范围内；红外发光管可选用红外激光二极管或红外LED，它受SZD输出控制，以间歇式超音频光脉冲模式工作，它的间歇周期时间可在0.1秒至5秒范围内，每个间歇式工作周期内其脉冲发光的工作时间可在0.2毫秒至1毫秒范围内，在此工作时间内脉冲发光的频率可在30kHz至60kHz范围内；红外发光管的两端和一体化接收头的输出可接SZD。
又进一步说明：每个磁铁-磁敏无源传感元件可由永久磁铁和nc1个磁敏元件构成，nc1≤N5；这些磁敏元件各自的一端可并联，此并联端可与它们各自的另一端分别接SZD的不同输入端；这些磁敏元件可选用磁敏开关或磁敏二极管，也可选用磁敏电阻。
再进一步说明：任意方向斜倒无源传感元件可由动感介质DG、柔性双面FPC圆巻筒FD、绝缘材料制成的主壳ZK和绝缘材料制成的封口顶盖FK及绝缘密封胶MJ构成，ZK的内腔可以是长圆筒，它顶端敞口，底端封闭，DG可选用导电液体或颗粒直径≤3mm不生锈的导电固体微粒及粉末，也可选用导电液体与导电固体微粒及粉末的混合物，并将DG倒入FD内部，可在FK与ZK的接触处抹好MJ后，可将FK下方的各U形缺口与FD顶部的FPC各焊盘对齐，再将FK扣在ZK的敞口上，然后在外部再抹MJ形成密封。
上述FD的展开平面之长度可以是ZK内腔的轴向长度加5mm至30mm，它的宽度可以是ZK内腔圆筒周长加1mm至30mm，它可巻成外径与ZK的内腔直径之差≤1mm的圆筒，放在ZK的内部；FD的内侧展开平面上可有2至16根各自与FD之轴线垂直的FPC线条，其中可有1根FPC线条位于FD的底部，其余依次向上排列，它们的表面可镀金防锈；这些与FD之轴线垂直的线条各自通过双面FPC的过孔从内侧至外侧，并各自从外侧用FPC的线条向上分别引出至FD顶部的FPC各焊盘；前述双面FPC上的各线条、过孔和焊盘的尺寸可分别设计为：线条的宽度≥0.1mm，过孔的宽度和长度各自≥0.5mm，焊盘的宽度和长度各自≥1.0mm，相邻线条的边缘、焊盘的边缘和过孔的边缘彼此距离≥0.1mm；FD顶部的焊盘可均匀分布在FD顶部的圆周上，无焊盘处切成U形缺口，各U形缺口的底部与FD顶端边线的距离可相等，且大于焊盘的长度；FD的外侧可喷塗防水防锈绝缘物。
前面所述ZK的长度可在30mm至500mm范围内，它的内腔之内径可以是3mm至60mm；它的外侧上段的横截面可以是圆形，其长度可在10mm至30mm范围内，它的外侧下段的横截面可以是封口的Ω形；ZK的上段与下段之间可以有外边缘为横向U形的小平台，其横向U形边缘的开口处与下段的Ω形之底部相连，除与Ω形之底部相连部分外，它的其余部分可比ZK的上段 外园面横向凸出3mm至15mm，而且可有2至16个穿线圆孔，每个穿线圆孔的直径各自可在1mm至5mm范围内，横向U形的小平台的厚度可在0.5mm至3mm范围内。
前面所述FK的顶部可以是圆形平面，顶部厚度可在0.5mm至3mm范围内，其顶部下方可以有2至16个与顶面垂直向下伸出的外边缘呈正向U形的弧面片，相邻弧面片的边缘与FK的顶部形成倒U形缺口，它们的尺寸可以是：各倒U形缺口的竖向中线与相应FD焊盘的竖向中线对齐之误差小于3mm，这些U形弧面片的长度可相同，可在10mm至25mm范围内，它们的宽度可不小于2mm，它们的内侧弧面与FK的圆形顶部同轴之误差≤2mm，而且与ZK的长圆筒上段的外侧相吻合。
本发明的积极意义：它可用于“随身摄象远程监视与存贮系统”、铁路或高速公路容易发生山体滑波或泥石流等自然灾害路段的报警设备、贵重物品防盗报警等电池供电设备、无人居住或独居老人宅内的安防设备，发生异常情况时可自动唤醒GSM无线发送图象等信息，或自动远程呼叫住宅主人或老人亲人的手机，让他(她)能通过手机及时察看宅内实时图象等情况，酌情及时通知相关物业或采取报警等应急措施，减少损失和危害，并可大幅度减少上述设备的无线电通信缴费和电池功耗。因此，本发明具有相当大的积极意义。
附图说明
下面结合附图和实施实例之一对本发明进一步说明。
图1描述了本发明中一个压击力敏超薄微动传感元件的一种结构，图1中(1a)是绝缘基板JB的顶视图，(1b)是JB的侧视图，(1c)是JB的前视图，(1d)是JB的底视图；(1e)是JB粘贴JT和TB后的顶视图，(1f)是JB粘贴JT和TB后的侧视图，(1g)是JB粘贴JT和TB后的前视图；(1h)是GB未装配至JB之前的平面图，(1i)是GB两侧从JB正面的两侧向下压并折转至JB的底面两侧后的顶视图，(1j)是GB两侧从JB正面的两侧向下压并折转至JB的底面两侧后的底视图，此图所示JB的U形缺口对应的TB可焊引出线，作为压击力敏超薄微动传感元件的输出线。
图2描述了本发明中“被遮挡传感元件”的红外发光管的一种光强波形，图中TJ是红外发光管以间歇工作模式1个周期内的间歇时间，tg是1个周期内红外发光管脉冲发光工作时间，tm是tg内脉冲发光的周期时间。
图3描述了本发明一种“任意方向斜倒无源传感元件”的柔性双面FPC圆巻筒FD的一种展开图、主壳ZK的一种结构图和封口顶盖FK的一种结构图，即：
图3中(3a)描述了FD的一种展开图，图中①表示FD的一种展开图的边框线，②表示FD的一种内侧展开图与FD之轴线垂直的1根FPC线条，③表示FD的一种展开图双面FPC的1个过孔，④表示FD的一种展开图外侧由过孔向上引至顶部焊盘的1根FPC的线条，⑤表示FD顶部的1个焊盘。
图3中(3b)描述了一种绝缘材料制成的主壳ZK的正视图，(3c)描述了ZK的左视图，(3d)描述了ZK的顶视图，(3e)描述了ZK的A-A′剖面图。
图3中(3f)描述了一种绝缘材料制成的封口顶盖FK的正视图，(3g)描述了FK的底视图，(3h)描述了ZK的顶视图。
具体实施方式
下面进一步说明本发明的实施实例之一的具体实施方式。
图1(1a)中JB的尺寸可分别选择为：a1＝a7＝1.0mm，a2＝a4＝a6＝4mm，a3＝a5＝9mm，b1＝b3＝2mm，b2＝c1+c2+c3+c4+c5，c1＝c5＝2.2mm，c2＝c3＝c4＝7.2mm，d1＝d2＝d5＝d6＝4.8mm，d3＝d4＝d7＝d8＝2mm，r1＝r2＝r3＝r4＝2mm；JB的厚度δ1和δ2可分别选择为0.5mm和1.0mm；图1(1a)中所示8个虚线圆和(1d)中所示8个实线圆代表JB的底面有8个圆形浅凹坑，其深度和直径可分别选择为0.2mm和2.5mm；图1(1e)中TB的厚度可选择0.05mm，JT的厚度可选择1mm；图1(1h)中所示尺寸可分别选为：e1＝e3＝3.5mm，e2＝30mm，f1＝f3＝2.5mm，f2＝25mm；GB的厚度可选择0.1mm。
图2中TJ可设定为0.2秒，Tg可设定为0.3毫秒，tm可设定为约0.03毫秒。
图3(3a)中各FPC横向线条和竖向线条的宽度可分别选择为2mm和0.5mm；图3(3b)中的h1可选择为30mm，h2可选择为120mm，δ1可以是2mm；图3(3d)中的dk可以是4mm，r1可以是22mm，(3d)和(3e)中的r2可以是16mm，(3e)中的r3可以是15mm，δ2可以是2mm；图3(3f)中的δ3可以是2mm，h3可选择为28mm；图3(3g)和(3h)中的r4可选择为17mm，r5可选择为16mm；DG可选用市场上出售的φ1mm不锈钢微粒(或称为不锈钢丸)，在FD放入ZK并直立时，倒入的不锈钢微粒的高度可以是30mm，然后可再倒入防冻液填充不锈钢微粒之间的间隙，其高度与不锈钢微粒的高度持平。
“系带松开”之无源传感元件插扣的导电插头和导电插口可各钻两个φ1mm左右的孔，导电插头和导电插口的引出线可选用带外绝缘层的φ0.6mm左右镀锌铁丝，将它们的首端分别插入导电插头和导电插口φ1mm孔内，并焊好或铆实；它们的末端即为“系带松开”之无源传感元件的输出线。
被遮挡传感元件中的红外“光敏-放大-解调”一体化接收头可选用IRM1838ST，红外LED可选用SIR5075。
“磁铁-磁敏”无源传感元件的应用举例：永久磁铁可选用有安装孔的优质产品，将其安装在宅门、保险箱(柜)和内存贵重物品柜子之活动门的内侧边缘，与此永久磁铁相近(例如距离≤10mm)的不动部件内边侧可安装1至3个磁敏开关，将它们的一端并联，另一端引出接SZD的输入。
上述SZD的输出可通过导线或无线通信模块激活以GSM为核心的无线电发射设备，SZD的具体电路可在公开的技术资料中查到，不赘述。

Claims (9)

1.本发明是一种电子警戒微功耗多功能传感器，它由N1个传感元件CGY、微功耗数字电路SZD和印刷电路板PCB组成，N1≤256；各传感元件的输出接SZD，SZD的输出即为本传感器的输出及接传感元件的控制端，SZD的供电端与本传感器的电源输入接口相连；CGY可由N2个压击力敏超薄微动传感元件、N3个系带松开之无源传感元件、N4个被遮挡传感元件、N5个磁铁-磁敏无源传感元件和N6个任意方向斜倒无源传感元件组成，且N2≤190，N3≤12，N4≤12，N5≤30，N6≤12。
2.根据权利要求1所述的一种电子警戒微功耗多功能传感器，本发明的特征是：每个压击力敏超薄微动传感元件可由一块绝缘基板JB、np1根镀锌薄铁板条TB、np2根弹力薄胶条JT和一块不锈钢薄板GB组成，np2≥np1；JB的厚度可在0.3mm至2mm范围内，TB的厚度可在0.03mm至0.1mm范围内，JT的厚度可在0.2mm至2mm范围内，GB的厚度可在0.03mm至0.3mm范围内；TB和JT可各自粘贴在JB上，每根TB的两侧皆有JT绝缘；GB的主体置于TB和JT的上方，在没有受到压力或击打的常态情况下GB的内表面与TB上表面的最小低压绝缘距离≥0.1mm，GB的两侧可从JB正面的两侧向下压并折转至JB的底面两侧，且可与JB的底面两侧贴牢。
3.根据权利要求1所述的一种电子警戒微功耗多功能传感器，本发明的特征是：每个系带松开之无源传感元件可由导电软带、导电插头、导电插口及引出导线组成，导电软带可以是细金属丝编织带或导电纤维编织带，导电软带也可以是内有细长金属丝或薄金属窄长条的纤维编织带；每个系带松开之无源传感元件的导电软带可分为两段，每段从首端至末端可导电，每段导电软带的一端各自与插扣的导电插头或导电插口相连，其另一端可各有一根导线引出，作为系带松开之无源传感元件的输出；nd1个系带松开之无源传感元件的输出可串联，nd1≤N3；导电插头和导电插口可以是表面有防锈镀层的钢铁制品或不锈钢制品，也可以是黄铜制品。
4.根据权利要求1所述的一种电子警戒微功耗多功能传感器，本发明的特征是：每个被遮挡传感元件可由红外发光管和红外 光敏-放大-解调 一体化接收头组成，二者的红外光中心波长之差可在30％范围内；红外发光管可选用红外激光二极管或红外LED，它受SZD输出控制，以间歇式超音频光脉冲模式工作，它的间歇周期时间可在0.1秒至5秒范围内，每个间歇式工作周期内其脉冲发光的工作时间可在0.2毫秒至1毫秒范围内，在此工作时间内脉冲发光的频率可在30kHz至60kHz范围内；红外发光管的两端和一体化接收头的输出可接SZD。
5.根据权利要求1所述的一种电子警戒微功耗多功能传感器，本发明的特征是：每个磁铁-磁敏无源传感元件可由永久磁铁和nc1个磁敏元件构成，nc1≤N5；这些磁敏元件各自的一端可并联，此并联端可与它们各自的另一端分别接SZD的不同输入端；这些磁敏元件可选用磁敏开关或磁敏二极管，也可选用磁敏电阻。
6.根据权利要求1所述的一种电子警戒微功耗多功能传感器，本发明的特征是：任意方向斜倒无源传感元件可由动感介质DG、柔性双面FPC圆巻筒FD、绝缘材料制成的主壳ZK和绝缘材料制成的封口顶盖FK及绝缘密封胶MJ构成，ZK的内腔可以是长圆筒，它顶端敞口，底端封闭，DG可选用导电液体或颗粒直径≤3mm不生锈的导电固体微粒及粉末，也可选用导电液体与导电固体微粒及粉末的混合物，并将DG倒入FD内部，可在FK与ZK的接触处抹好MJ后，可将FK下方的各U形缺口与FD顶部的FPC各焊盘对齐，再将FK扣在ZK的敞口上，然后在外部再抹MJ形成密封。
7.根据权利要求6所述的任意方向斜倒无源传感元件，本发明的特征是：FD的展开平面之长度可以是ZK内腔的轴向长度加5mm至30mm，它的宽度可以是ZK内腔圆筒周长加1mm至30mm，它可巻成外径与ZK的内腔直径之差≤1mm的圆筒，放在ZK的内部；FD的内侧展开平面上可有2至16根各自与FD之轴线垂直的FPC线条，其中可有1根FPC线条位于FD的底部，其余依次向上排列，它们的表面可镀金防锈；这些与FD之轴线垂直的线条各自通过双面FPC的过孔从内侧至外侧，并各自从外侧用FPC的线条向上分别引出至FD顶部的FPC各焊盘；前述双面FPC上的各线条、过孔和焊盘的尺寸可分别设计为：线条的宽度≥0.1mm，过孔的宽度和长度各自≥0.5mm，焊盘的宽度和长度各自≥1.0mm，相邻线条的边缘、焊盘的边缘和过孔的边缘彼此距离≥0.1mm；FD顶部的焊盘可均匀分布在FD顶部的圆周上，无焊盘处切成U形缺口，各U形缺口的底部与FD顶端边线的距离可相等，且大于焊盘的长度；FD的外侧可喷塗防水防锈绝缘物。
8.根据权利要求6所述的任意方向斜倒无源传感元件，本发明的特征是：ZK的长度可在30mm至500mm范围内，它的内腔之内径可以是3mm至60mm；它的外侧上段的横截面可以是圆形，其长度可在10mm至30mm范围内，它的外侧下段的横截面可以是封口的Ω形；ZK的上段与下段之间可以有外边缘为横向U形的小平台，其横向U形边缘的开口处与下段的Ω形之底部相连，除与Ω形之底部相连部分外，它的其余部分可比ZK的上段外园面横向凸出3mm至15mm，而且可有2至16个穿线圆孔，每个穿线圆孔的直径各自可在1mm至5mm范围内，横向U形的小平台的厚度可在0.5mm至3mm范围内。
9.根据权利要求6所述的任意方向斜倒无源传感元件，本发明的特征是：FK的顶部可以是圆形平面，顶部厚度可在0.5mm至3mm范围内，其顶部下方可以有2至16个与顶面垂直向下伸出的外边缘呈正向U形的弧面片，相邻弧面片的边缘与FK的顶部形成倒U形缺口，它们的尺寸可以是：各倒U形缺口的竖向中线与相应FD焊盘的竖向中线对齐之误差可小于3mm，这些U形弧面片的长度可相同，可在10mm至25mm范围内，它们的宽度可不小于2mm，它们的内侧弧面与FK的圆形顶部同轴之误差可小于2mm，而且与ZK的长圆筒上段的外侧相吻合。
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