CN109509316A - 一种微波红外双鉴探测器及其用于人员入侵检测报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波红外双鉴探测器及其用于人员入侵检测报警方法，其解决了现有双鉴探测器适配主机单一，无法直接驱动告警电路，适应场景下简单，警示灯不明显等技术问题，提供一种能够直接驱动外部告警电路，能够适配多种报警主机，适应不同场景下的探测需求，显示效果明显的微波红外双鉴探测器，其设有单片机控制器、ISP程序下载口、稳压模块、脉冲调制器、X波段雷达探头、红外传感器、脉冲解调器和四运放电路；还设有功率驱动电路，功率驱动电路受单片机控制器控制，功率驱动电路能够直接驱动最高12V1A外部报警电路。本发明可广泛应用于进入防区的人体进行探测并输出报警。

Description

一种微波红外双鉴探测器及其用于人员入侵检测报警方法

技术领域

本发明涉及一种电子信息技术领域，特别是涉及一种微波红外双鉴探测器及其用于人员入侵检测报警方法。

背景技术

近年来随着居民安防意识的提高，双鉴探测器被越来越广泛的应用。双鉴探测器能够在安防领域中运用，能够对于进入防区的人体进行探测并输出报警信号通知上层报警主机。

通常的双鉴探测器存在如下缺陷：1.只能适配一种报警主机，不同的探测器输出报警信号时电路必须适配相应的报警主机使用，如果错用可能会导致报警状态输出错误；2.只有指示灯一种报警提示方法，如果要有其他的告警功能需要通过连接的上层报警主机去实现，较为麻烦；3.雷达模块探测距离通常使用软件判断来完成，增加了探测器中单片机嵌入式系统的处理工作量，在嵌入式系统中增加额外的软件判断会浪费硬件资源，降低软件的可扩展性；4.红外传感器模块探测人体温度通常使用的是硬件电路上的光敏电阻调整放大倍数实现，由于光敏电阻随时间推移可靠性较差，且其放大倍数的调整较为粗糙，因而在实际使用中探测器在不同的温度环境下有一定的探测偏差，效果较差；5.传统探测器指示灯起到一种威慑的作用，传统双鉴探测器使用黄、红、绿三种颜色，并用独立的灯进行显示，灯不明显且亮度较低。

发明内容

本发明为了解决现有双鉴探测器适配主机单一，无法直接驱动告警电路，适应场景下简单，警示灯不明显等技术问题，提供一种能够直接驱动外部告警电路，能够适配多种报警主机，适应不同场景下的探测需求，显示效果明显的微波红外双鉴探测器。

本发明提供一种微波红外双鉴探测器，设有单片机控制器、ISP程序下载口、稳压模块、脉冲调制器、X波段雷达探头、红外传感器、脉冲解调器和四运放电路；ISP程序下载口、脉冲调制器、四运放电路与单片机控制器连接；脉冲调制器、单片机控制器、红外传感器与稳压模块连接；脉冲调制器与X波段雷达探头连接，X波段雷达探头与脉冲解调器连接；脉冲解调器、红外传感器与四运放电路连接；微波红外双鉴探测器还设有功率驱动电路，功率驱动电路受单片机控制器控制，功率驱动电路能够直接驱动或者间接驱动外部报警电路。

优选地，功率驱动电路使用三极管作为开关，控制外部报警电路电源的通断，三级管的控制可直接或者间接地通过单片机控制器完成。

优选地，三极管数量与输出电流相关，当外部电路需要大电流时使用多路三极管并联，并使用电阻进行负载平衡。

优选地，还设有常开常闭选择与电平转换电路，常开常闭选择与电平转换电路与单片机控制器连接，常开常闭选择与电平转换电路对输出的告警信号开闭状态进行调整，能够实现适配不同种类的报警主机。

优选地，还设有温度感应模块，温度感应模块与单片机控制器连接，温度感应模块具有红外温度校准功能。

优选地，还设有微波距离选择开关，所述微波距离选择开关能够选择接入不同的电阻调节负载电阻的大小，控制探测距离选择值12米、9米或6米。

优选地，单片机控制器还连接设有三色报警灯，三色报警灯颜色为蓝色、红色和绿色，分别代表微波探测报警、双鉴探测报警、红外探测报警的三个状态，在开机自检的过程中有三色交替闪亮和组合闪亮的过程。组合颜色包括：蓝+红+绿、红+绿、蓝+绿、蓝+红。

优选地，单片机控制器型号为PIC18xxx型单片机控制器；四运放电路型号为LMxxx型四运放电路。

优选地，外部报警电路最高功率为12V1A。

本发明还提供一种微波红外双鉴探测器用于人员入侵检测报警方法，其具体步骤如下：

步骤一：将微波红外双鉴探测器的红外传感器及X波段雷达探头装设在有可能被入侵的场所，接通电路，启动微波红外双鉴探测器、外接警灯警号及外界报警主机；

步骤二：根据探测的需要选择具体探测距离，调节防区的大小；

步骤三：如果红外传感器检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮绿灯，如果X波段雷达探头检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮蓝灯；

步骤四：当X波段雷达探头、红外传感器都检测到目标，三色报警灯亮红灯，单片机控制器控制功率驱动电路进行工作，功率驱动电路将输出高功率信号给外接警灯警号，驱动警灯警号工作，同时单片机控制器经过常开常闭选择与电平转换电路的电平转换电路输出报警信号给外接报警主机，驱动外接报警主机工作。

本发明的有益效果是：

1.本专利实现了在双鉴探测器上直接驱动外部告警电路的功能，极大地拓展了双鉴探测器的实用功能，提供一路最高达到12V 1A的电源用于驱动外部电路，使用三极管作为开关，置于电源与外部电路之间，控制外部电路电源的通断，三级管的控制可直接或者间接地通过单片机完成，三极管数量与输出电流相关，当外部电路需要大电流时需使用多路三极管并联，并使用电阻进行负载平衡；

2.本专利采用常开常闭选择开关，能够实现一个探测器去适配不同的报警主机，扩展了单个探测器的适配报警主机的范围，使用某种选择方式，改变单片机报警信号输出的模式，能在无报警状态下在报警输出端口体现为断开或者选通的状态，在报警状态下相应的体现为选通或者断开状态，两个状态能互相改变；

3.本专利采用微波距离选择开关，在电路上通过接入不同的电阻实现负载电阻的大小选择，能够实现将X波段雷达探头距离的选择从软件中转移到硬件电路，节省了嵌入式系统的而资源空间，并且由于是硬件电路实现其理论上可靠性更高，同时不同探测距离的选择，能很好的调节防区的大小，以适应不同场景下的探测需求，能够得到具体的距离选择值12米、9米和6米，并未使用连续模糊调节的方式，加强了实际应用的便利性；

4.本专利提出一种红外温度探测功能，能实时监测环境背景红外辐射量，并据此在固化软件中实时调整相应的信号处理算法，改变处理过程中的门限值，极大的提高了本探测器在不同温度场景下的适用能力；

5.本专利设计使用的报警灯颜色为光的三原色：蓝色、绿色和红色，具有穿透能力强、亮度高、显示效果明显等特点，蓝光、红光、绿光三种颜色，分别代表微波探测报警、双鉴探测报警、红外探测报警的三个状态，在开机自检的过程中有三色交替闪亮和组合闪亮的过程，组合颜色包括：蓝+红+绿、红+绿、蓝+绿、蓝+红。

附图说明

图1是本发明的整体电路框图；

图2是本发明的驱动电路原理图；

图3是本发明的微波红外温度探测原理图。

附图符号说明：

1.温度感应模块；2.单片机ISP程序下载口；3.外部PC机；4.5V带保护模块；5.功率驱动电路；6.外接警灯警号；7.脉冲调制器；8.PIC18xxx单片机控制器；9.三色报警灯；10.X波段雷达探头；11.人体热释电红外传感器；12.脉冲解调器；13.LMxxx四运放；14.常开常闭选择与电平转换电路；15.外接报警主机；R1、R2为分压电阻；R3、R4为泄流分压电阻；R5、R6、R7为大功率均流保护电阻；C1为旁路电容；Q1、Q2、Q3为大功率三极管、Q4为开关三极管；CTR为报警控制信号；LAMP为输出+12V的电流信号；R9为负温度系数的热敏电阻，R8为分压电阻，C2为滤波电容，TEMP为输出的温度转电压信号。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对可本发明做进一步说明，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施本发明。

如图1所示，本发明整体电路框图，包括温度感应模块1、单片机ISP程序下载口2、外部PC机3、5V带保护模块4、功率驱动电路5、外接警灯警号6、脉冲调制器7、PIC18xxx单片机控制器8、三色报警灯9、X波段雷达探头10、人体热释电红外传感器11、脉冲解调器12、LMxxx四运放13、常开常闭选择与电平转换电路14和外接报警主机15；ISP程序下载口2、脉冲调制器7、LMxxx四运放电路13与PIC18xxx单片机控制器8连接；脉冲调制器7、PIC18xxx单片机控制器8、人体热释电红外传感器11与5V带保护稳压模块4连接；脉冲调制器7与X波段雷达探头10连接，X波段雷达探头10与脉冲解调器15连接；脉冲解调器15、人体热释电红外传感器11与LMxxx四运放13连接；微波红外双鉴探测器还设有功率驱动电路5和外接警灯警号6，功率驱动电路5受PIC18xxx单片机控制器8控制，功率驱动电路5能够直接驱动或者间接驱动外接警灯警号6，功率驱动电路5能够直接驱动最高12V1A外接警灯警号6；常开常闭选择与电平转换电路14与PIC18xxx单片机控制器8连接；温度感应模块7与PIC18xxx单片机控制器8连接。

外接9-16V电压经过5V带保护模块4转换成5V电压提供给脉冲调制器7、PIC18xxx单片机控制器8、人体热释电红外传感器11、脉冲解调器12、四运放13，为实现低功耗，X波段雷达探头10雷达探头使用脉冲调制器输出的脉冲进行供电，PIC18xxx单片机控制器8控制供电占空比在5％，供电脉冲频率在2kHz左右，此项实施例使得无报警状态下电路整体消耗电流为13mA，远小于市场同种类型探测器的功耗。

外部PC机3外部PC通过单片机ISP程序下载口2将程序下载进PIC18xxx单片机控制器8。

人体热释电红外传感器11为人体热释电红外传感器，使用双灵敏元，能对物体的移动的热变化进行检测；同理，X波段雷达探头10产生10.525G间歇性的雷达信号，遇到移动的物体反射回频率被调制的雷达信号，称为多普勒信号，同时X波段雷达探头10接收这一反射的信号，混频输出多普勒脉冲信号，经过脉冲解调器12脉冲解调器借条成多普勒连续信号。红外探测信号和多普勒雷达信号经过四运放13得到了充分的放大，同时噪声被相应地抑制后，输出给PIC18xxx单片机控制器8进行ADC采样并进行一系列的信号处理过程。

当PIC18xxx单片机控制器8经过信号处理之后判断防区内存在目标时，驱动三色报警灯9工作，如果人体热释电红外传感器11检测到目标，则三色报警灯9亮绿灯，表明红外检测到入侵人员；如果X波段雷达探头10检测到目标，则三色报警灯9亮蓝灯，表明雷达检测到入侵人员；如果X波段雷达探头10、人体热释电红外传感器11都检测到目标，则三色报警灯9亮红灯，表明红外和雷达均检测到入侵人员，同时PIC18xxx单片机控制器8控制功率驱动电路5进行工作，功率驱动电路5工作时将输出高功率信号给外接警灯警号6警灯警号工作，同时PIC18xxx单片机控制器8根据常开常闭选择与电平转换电路14的常开常闭选择开关输出一个高或低的控制电平，经过常开常闭选择与电平转换电路14的电平转换电路输出报警信号给外接报警主机15外接报警主机。

PIC18xxx单片机控制器8采集温度感应模块1的输出量，计算出当前的温度值，调整相应的PIC18xxx单片机控制器8内部的算法参数，有效地提高了探测器的工作温度范围，提高了可靠性。

采用微波距离选择开关，在电路上通过接入不同的电阻实现负载电阻的大小选择，能够实现将X波段雷达探头距离的选择从软件中转移到硬件电路，节省了嵌入式系统的资源空间，并且由于是硬件电路实现其理论上可靠性更高，同时不同探测距离的选择，能很好的调节防区的大小，以适应不同场景下的探测需求，能够得到具体的距离选择值12米、9米和6米，并未使用连续模糊调节的方式，加强了实际应用的便利性。

如图2所示，本发明驱动电路原理图，用于在报警探测器报警时输出一路大功率驱动信号LAMP，用于驱动外接的警灯警号，起到对入侵者的震慑作用。此部分电路分为两部分，包括开关控制部分和功率输出部分，开关控制部分包括图中的R1、R2、R3、R4、Q4和控制信号CTR，功率输出部分包括R5、R6、R7、C1、Q1、Q2、Q3和输出功率信号LAMP，输出方式为P型三极管开集输出，直接驱动外部负载。当无报警信号时，程序将CTR置0，此时Q4关断，R2与Q4形成断路，R1将电源电压馈送到Q1、Q2、Q3的基级，Q1、Q2、Q3的基射级之间不存在电压差，Q1、Q2、Q3也相应关断，无电流输出。当报警信号到来时，CTR被置1，Q4导通，表现为一个很小的电阻，从电源到地形成通路，R1、R2分压将电源电压按分压比加载在Q1、Q2、Q3的基级，Q1、Q2、Q3均导通，电流流过R5、R6、R7汇聚到LAMP输出到外接的警灯警号，能提供一路最高达到12V 1A的电源。此方案为探测器领域首创，此种方式的引入让报警探测器的报警方式更加地多元化，适合更多的场景应用。

如图3所示，本发明的红外温度探测原理图，R9为负温度系数的热敏电阻，R9能实时检测红外辐射量，将输出的温度转为电压信号，并据此在固化软件中实时调整相应的信号处理算法，探测环境温度变化。

本发明还提供一种微波红外双鉴探测器用于人员入侵检测报警方法，其具体步骤如下：

步骤一：将微波红外双鉴探测器的红外传感器及X波段雷达探头装设在有可能被入侵的场所，接通电路，启动微波红外双鉴探测器、外接警灯警号及外界报警主机；

步骤二：根据探测的需要选择具体探测距离，调节防区的大小；

步骤三：如果红外传感器检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮绿灯，如果X波段雷达探头检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮蓝灯；

步骤四：当X波段雷达探头、红外传感器都检测到目标，三色报警灯亮红灯，单片机控制器控制功率驱动电路进行工作，功率驱动电路将输出高功率信号给外接警灯警号，驱动警灯警号工作，同时单片机控制器经过常开常闭选择与电平转换电路的电平转换电路输出报警信号给外接报警主机，驱动外接报警主机工作。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波红外双鉴探测器，其设有单片机控制器、ISP程序下载口、稳压模块、脉冲调制器、X波段雷达探头、红外传感器、脉冲解调器和四运放电路；所述ISP程序下载口、脉冲调制器、四运放电路与所述单片机控制器连接；所述脉冲调制器、单片机控制器、红外传感器与所述稳压模块连接；所述脉冲调制器与所述X波段雷达探头连接，所述X波段雷达探头与所述脉冲解调器连接；所述脉冲解调器、红外传感器与所述四运放电路连接，其特征在于，还设有功率驱动电路，所述功率驱动电路受所述单片机控制器控制，所述功率驱动电路能够直接驱动或者间接驱动外部报警电路。

2.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，所述功率驱动电路使用三极管作为开关，控制外部报警电路电源的通断，三级管的控制可直接或者间接地通过单片机控制器完成。

3.根据权利要求2所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，所述三极管数量与输出电流相关，当外部电路需要大电流时使用多路三极管并联，并使用电阻进行负载平衡。

4.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，还设有常开常闭选择与电平转换电路，所述常开常闭选择与电平转换电路与所述单片机控制器连接。

5.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，还设有温度感应模块，所述温度感应模块与所述单片机控制器连接，所述温度感应模块具有红外温度校准功能。

6.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，还设有微波距离选择开关，所述微波距离选择开关能够选择接入不同的电阻调节负载电阻的大小，控制探测距离选择值12米、9米或6米。

7.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，所述单片机控制器还连接设有三色报警灯，所述三色报警灯颜色为蓝色、绿色和红色，在开机自检的过程中有三色交替闪亮和组合闪亮的过程，组合颜色包括：蓝+红+绿、红+绿、蓝+绿、蓝+红。

8.根据权利要求1-7任一所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，所述单片机控制器型号为PIC18xxx型单片机控制器；所述四运放电路型号为LMxxx型四运放电路。

9.根据权利要求1所述的微波红外双鉴探测器，其特征在于，所述外部报警电路最高功率为12V1A。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的微波红外双鉴探测器用于人员入侵检测报警方法，其具体步骤如下：

步骤一：将微波红外双鉴探测器的红外传感器及X波段雷达探头装设在有可能被入侵的场所，接通电路，启动微波红外双鉴探测器、外接警灯警号及外界报警主机；

步骤二：根据探测的需要选择具体探测距离，调节防区的大小；

步骤三：如果红外传感器检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮绿灯，如果X波段雷达探头检测到入侵人员信号时，三色报警灯亮蓝灯；

步骤四：当X波段雷达探头、红外传感器都检测到目标，三色报警灯亮红灯，单片机控制器控制功率驱动电路进行工作，功率驱动电路将输出高功率信号给外接警灯警号，驱动警灯警号工作，同时单片机控制器经过常开常闭选择与电平转换电路的电平转换电路输出报警信号给外接报警主机，驱动外接报警主机工作。