CN202268039U - 多线制张力电子围栏入侵探测器 - Google Patents

多线制张力电子围栏入侵探测器 Download PDF

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王雷
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Abstract

本实用新型公开了一种多线制张力电子围栏入侵探测器,该探测器包括张力探测模块、信号采样模块、主机控制模块、电源模块、报警模块、通讯模块、调试键盘;张力探测模块与张力电子围栏连接,信号采样模块与张力探测模块通信相连,采用8路多分复用芯片循环实时采样张力电压信号,主机控制模块与信号采样模块通信相连,电源模块与主机控制模块相连,报警模块与主机控制模块相连,通讯模块与主机控制模块相连,调试键盘与通讯模块相连。本实用新型能根据现场环境防区实现张力电子围栏的1线制到8线制可调,极大的方便用户使用;能探测到张力电子围栏上的多种不同类型的入侵情况,并准确定位报警。

Description

多线制张力电子围栏入侵探测器
技术领域
本实用新型属于电子通信技术领域,涉及一种探测器,尤其涉及一种多线制张力电子围栏入侵探测器。
背景技术
近年来,随着市场应用前景不断扩大,各种安全防范技术措施应运而生,如在普通居民住宅区、别墅住宅区、企事业单位、工厂、仓库、变电站、水厂、电厂、学校,以至于司法系统的看守所、监狱,以及机场、军事基地、政府机构、重点文物保护单位等场所均需要周界安全防范和周界防入侵报警设施。随着安全防范需求的增强,各种新型探测技术的安全防范系统迅速发展,周界防范产品也越来越丰富。
对于周界防入侵报警系统,现在普遍采用红外探测技术和红外微波双鉴技术进行探测,主要产品有红外对射入侵探测器和红外对射光栅,但这些红外探测产品对环境的要求较高,在环境变化时,如树枝遮档、强光照射、有动物出入或大风大雨的情况下,容易产生误报信息,而且误报率很高。
现在常用的周界防范产品是高压脉冲张力电子围栏,其采用高电压、低能量的脉冲,虽然不会对人体造成直接伤害,但如若不慎触及,则可能造成因有强烈的触电感而失足摔落等间接的伤害;有时也会产生电火花,不宜在有可燃气体的环境下使用,还需与电力线路保持足够的距离。
传统张力电子围栏兼具阻档和报警功能,外露的机械部分不带电,不会对人体产生直接或间接的伤害,使用更安全可靠,是一种绿色电子围栏,但是其防区线制不可调,不适用恶劣环境,不方便安装调试。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种多线制张力电子围栏入侵探测器,该探测器可根据现场环境防区在线设置张力电子围栏的1线制到8线制可调。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案。
一种多线制张力电子围栏入侵探测器,包括张力探测模块、信号采样模块、主机控制模块、电源模块、报警模块、通讯模块、调试键盘;所述张力探测模块与张力电子围栏连接,用以探测张力电子围栏的张力变化,得出张力值特征,生成张力电压信号;所述信号采样模块与所述张力探测模块通信相连,采用8路多分复用芯片循环实时采样所述张力电压信号,用以将采样后的张力电压信号放大输出;所述主机控制模块与所述信号采样模块通信相连,用以对放大后的张力电压信号进行分析判断,确定张力电子围栏的张力的大小与变化情况,同时,与预先设置的报警阀值比较,判断是否报警;所述电源模块与所述主机控制模块相连,用以为主机控制模块供电;所述报警模块与所述主机控制模块相连,用以发出报警;所述通讯模块与所述主机控制模块相连,用以与外部设备通信;所述调试键盘与所述通讯模块相连,用以对张力电子围栏线在1到8线制之间进行调节,并预设各线制的报警上下阈值。
作为本实用新型的一种优选方案,所述多线制张力电子围栏入侵探测器还包括输出模块、显示模块;所述输出模块与所述主机控制模块相连,采用继电器输出;所述显示模块与所述主机控制模块相连,采用LED防区显示,用以实时显示当前防区的报警状态以及电源工作状态。
作为本实用新型的另一种优选方案,所述主机控制模块以控制器为核心,包括ADC接口、电源接口、控制接口、通讯接口;所述主机控制模块通过ADC接口与所述信号采样模块相连,用以对采样信号进行AD转换,然后对转换后的数字信号进行分析判断,确定张力电子围栏的张力变化位置及原因;所述主机控制模块通过控制接口分别与输出模块、显示模块相连,用以管理控制输出模块和显示模块;所述主机控制模块通过电源接口与电源模块相连,用以检测主机控制模块自身的供电状态,并在外部断电的情况下提供报警信号;所述主机控制模块通过通讯接口与通讯模块相连,用以实现与外部设备的通信。
作为本实用新型的再一种优选方案,所述信号采样模块包括一运放电路21,所述运放电路包括运算放大器,电阻R40、R42、R80、R48,电容C39、C47;其中运算放大器的反向输入端通过电阻R40与张力探测模块的输出端VA1相连,运算放大器的同向输入端通过电阻R42与张力探测模块的输出端VA2相连;运算放大器的输出端通过电阻R48接主机控制模块,所述电阻R48的另一端还通过电容C47接地;运算放大器的反向输入端和输出端之间连接有一反馈电路,所述反馈电路为电容C39和电阻R80并联的电路。
作为本实用新型的再一种优选方案,所述电源模块包括220V-20V工频变压器、整流滤波器、第一开关电源、第二开关电源、充电电路模块、12V/7AH蓄电池;所述220V-20V工频变压器用以接入220V交流电,并将220V交流电进行工频变压变换到220V-20V电压范围内;所述整流滤波器与所述220V-20V工频变压器相连,用以对220V-20V工频变压器输出的电压进行整流滤波处理;所述第一开关电源与整流滤波器相连,用以将整流滤波后的电压调制成DC15V电压;所述第二开关电源与第一开关电源相连,用以将所述DC15V电压转化成DC5V电压供给所述主机控制模块;所述第一开关电源通过充电电路模块与所述12V/7AH蓄电池相连,用以在为主机控制模块供电的同时为12V/7AH蓄电池充电,以备在所述多线制张力电子围栏入侵探测器断电时采用电池供电。
作为本实用新型的再一种优选方案,所述充电电路模块包括三极管Q1、Q2;所述三极管Q1的发射极通过电阻R1接所述第一开关电源,三极管Q1的集电极通过二极管D8接所述12V/7AH蓄电池,三极管Q1的基极通过串联的二极管D9和D10接所述第一开关电源,同时三极管Q1的基极通过串联的电阻R2和R3接三极管Q2的集电极;三极管Q2的基极通过电阻R8接地,三极管Q2的基极通过串联的电阻R4和R6接所述12V/7AH蓄电池,三极管Q2的发射集接地。
本实用新型的有益效果在于:
1)能根据现场环境防区实现张力电子围栏的1线制到8线制可调,极大的方便用户使用;
2)把阻挡、威慑、报警等功能有机地集成在一起,外露的机械部分不带电,不会对人体造成直接或间接的伤害;
3)能探测到张力电子围栏上的多种不同类型的入侵情况,并准确定位报警;
4)能确保环境的变化不会引起张力报警阈值的变化,环境适应性强,不受绿化、树木和小动物等环境因素的影响,不受温度气候变化的影响,也不受地形高低和曲折程度的限制。
附图说明
图1为本实用新型所述的多线制张力电子围栏入侵探测器的结构框图。
图2为本实用新型所述的信号采样模块的连接示意图。
图3为本实用新型所述的信号采样模块中的运放电路的电路结构示意图。
图4为本实用新型所述的电源模块的结构示意图。
图5为本实用新型所述的充电电路模块的结构示意图。
图6为本实用新型所述的多线制张力电子围栏入侵探测器的探测方法的流程示意图。
主要组件符号说明:
1、张力探测模块;            2、信号采样模块;
3、主机控制模块;            4、电源模块;
5、通讯模块;                6、输出模块;
7、显示模块;                8、报警模块;
9、调试键盘;                21、运放电路;
31、ADC接口;                32、电源接口;
33、控制接口;               34、通讯接口;
41、220V-20V工频变压器;     42、整流滤波器;
43、第一开关电源;           44、第二开关电源;
45、充电电路模块;           46、12V/7AH蓄电池。
具体实施方式
本实用新型功能为一种多线制张力电子围栏入侵探测器,根据现场围栏环境,能对张力电子围栏线在1到8线制之间可调,能在线设置防区线制,报警上下阈值。实时查看防区对应静态张力值数据,松弛、剪断和报警张力值数据。适用各种恶劣环境下的需求。本实用新型主要包括:张力探测模块、信号采样模块、主机控制模块、电源模块、充电模块、通讯模块、继电器输出模块、报警显示模块。张力探测模块与实体张力电子围栏连接。张力电子围栏把阻挡、威慑、报警等功能有机地集成在一起,是一种崭新的智能型周界阻挡安防报警产品.
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
本实用新型采用SPI通讯机制,根据现场环境,连接调试键盘,在线设置1至8防区可调,设置、查询防区静态张力值数据、松弛、剪断和报警阈值数据。彻底改变了以往张力电子围栏环境适应性差、防区线制不可调的缺点。
实施例一
本实施例提供一种多线制张力电子围栏入侵探测器,如图1所示,包括张力探测模块1、信号采样模块2、主机控制模块3、电源模块4、通讯模块5、输出模块6、显示模块7;所述张力探测模块1通过信号采样模块2与所述主机控制模块3通信相连;所述主机控制模块3分别与通讯模块5、输出模块6、显示模块7通信相连。
下面对各个模块进行详细描述:
【张力探测模块1】
所述张力探测模块1与张力电子围栏连接,用以探测张力电子围栏的张力变化,得出张力值特征,生成张力电压信号。所述张力探测模块模块采用5V电源供电,探测在120KG范围内,灵敏度可达2Mv/1V,具有温度补偿、零点稳定的特点。
所述张力探测模块为压力传感器。所述压力传感器通过电阻值变化将压力值转换成电信号。
【信号采样模块2】
所述信号采样模块2与所述张力探测模块1通信相连,用以将张力探测模块1的输出信号通过运放电路抬高基准电压,并将信号放大送至主机控制模块3。所述信号采样模块2采用8路多分复用芯片DG409循环实时采样张力探测模块1输出的张力值特征。
所述信号采样模块2包括一运放电路21,如图2和3所示,所述运放电路包括运算放大器,电阻R40、R42、R80、R48,电容C39、C47;其中运算放大器的反向输入端通过电阻R40与张力探测模块1的输出端VA1相连,运算放大器的同向输入端通过电阻R42与张力探测模块1的输出端VA2相连;运算放大器的输出端通过电阻R48接主机控制模块3,所述电阻R48的另一端还通过电容C47接地;运算放大器的反向输入端和输出端之间连接有一反馈电路,所述反馈电路为电容C39和电阻R80并联的电路。
所述信号采样模块2的输入端VA1、VA2采样的信号经过运算放大器(LM258)放大后变为电压AD1=VA2+R80*(VA2-VA1)/R40。静态时,输出端VA1与VA2的电压相等,均约为2.5V。这样设计的好处是:当压力传感器感应到拉力或压力时输出的电压在运算放大器的工作范围内,不至于使运算放大器失效。采样输入端VA1和VA2分别通过电阻R64、R65接地,同时也分别通过电容C23、C24接地,在不接传感器时,避免采样脚VA1、VA2悬空导致误干扰。
【主机控制模块3】
所述主机控制模块3以PIC16F877A控制器为核心,包括ADC接口31、电源接口32、控制接口33、通讯接口34;所述主机控制模块3通过ADC接口31与所述信号采样模块2相连,用以对采样信号进行AD转换,然后对转换后的数字信号进行分析判断,确定张力电子围栏的张力变化位置及原因;所述主机控制模块3通过控制接口33分别与输出模块6、显示模块7相连,用以管理控制输出模块6和显示模块7。所述主机控制模块3通过电源接口32与电源模块4相连,用以检测主机控制模块3自身的供电状态,并在外部断电的情况下提供报警信号。所述主机控制模块3通过通讯接口34与通讯模块5相连,用以实现与外部设备的通信。
【电源模块4】
如图4所示,所述电源模块4包括220V-20V工频变压器41、整流滤波器42、第一开关电源43、第二开关电源44、充电电路模块45、12V/7AH蓄电池46;所述220V-20V工频变压器41用以接入220V交流电,并将220V交流电进行工频变压变换到220V-20V电压范围内;所述整流滤波器42与所述220V-20V工频变压器41相连,用以对220V-20V工频变压器41输出的电压进行整流滤波处理;所述第一开关电源43与整流滤波器42相连,用以将整流滤波后的电压调制成DC15V电压;所述第二开关电源44与第一开关电源43相连,用以将所述DC15V电压转化成DC5V电压供给所述主机控制模块3。
所述第一开关电源43通过充电电路模块45与所述12V/7AH蓄电池46相连,用以在为主机控制模块供电的同时为12V/7AH蓄电池46充电,以备在所述多线制张力电子围栏入侵探测器断电时采用电池供电。所述电源模块在外接断电情况下,12V/7AH蓄电池为主核供电,另外15V经充电电路模块45限定最大充电电流200MA给12V/7AH蓄电池充电。
所述电源模块4首先利用220V-20V工频变压器41将交流220V电压进行变压,然后利用整流滤波器42进行整流处理,再利用第一开关电源(2576-12)调制成DC15V,最后经第二开关电源(2576-5)调制为5V,为主机控制模块3供电。
如图5所示,所述充电电路模块45包括三极管Q1、Q2;所述三极管Q1的发射极通过电阻R1接所述第一开关电源(即15V电压),三极管Q1的集电极通过二极管D8接所述12V/7AH蓄电池46,三极管Q1的基极通过串联的二极管D9和D10接所述第一开关电源,同时三极管Q1的基极也通过串联的电阻R2和R3接三极管Q2的集电极;三极管Q2的基极通过电阻R8接地,同时三极管Q2的基极还通过串联的电阻R4和R6接所述12V/7AH蓄电池46,三极管Q2的发射集接地。
电源模块4用第一开关电源(2576-12)将交流电压220V调制在DC15V,当12V/7AH蓄电池46电压低于13.6V时,三极管Q2导通,三极管Q1开始工作,加载到12V/7AH蓄电池46的最大充电电流为0.7V/R1,其中R1在电路中起限流作用。当外部电路断电时,12V/7AH蓄电池46开始供电。
【通讯模块5】
所述通讯模块5采用MAX485主芯片通讯机制,利用差分半双工原理具有传输速率高,距离远等特点,与监控中心联网可实现收发室实时监控所有防区。所述通讯模块5为SPI/485通讯模块,所述通讯模块5直接连接调试键盘。
【输出模块6】
所述输出模块6采用继电器输出,具有常开量、常闭量供选择,可实时检测防区状态。
【显示模块7】
所述显示模块7采用LED防区显示,可实时显示当前防区的报警状态、以及电源工作状态。
【报警模块8】
所述报警模块8包括蜂鸣器、红外发射接收对射模块、机械轻触开关;所述蜂鸣器与主机控制模块3相连,用以发出声音警报。
所述红外发射接收对射模块和机械轻触开关均与主机控制模块3相连,通过所述红外发射接收对射模块和机械轻触开关的双重保护,对非法拆除设备产生报警信号。
【调试键盘9】
所述调试键盘9与所述通讯模块相连,用以对张力电子围栏线在1到8线制之间进行调节,并预设各线制的报警上下阈值。
本实用新型所述的多线制张力电子围栏入侵探测器可根据现场围栏环境在线设置防区线制和报警上下阈值,对张力电子围栏线在1到8线制之间可调,通过通讯模块连接调试键盘,实时查看防区对应静态、松弛、剪断和报警等状态的张力值数据,具有断电保存不丢失,方便快捷等特点。
实施例二
本实施例提供一种实施例一所述的张力电子围栏入侵探测器的探测方法,该探测方法的流程如图6所示,包括以下步骤:
所述调试键盘通过通讯模块对张力电子围栏线在1到8线制之间进行调节;
所述张力探测模块探测张力电子围栏的张力变化,得出张力值特征,生成张力电压信号;
所述信号采样模块循环实时采样所述张力电压信号,将采样后的张力电压信号放大输出;
所述主机控制模块中的AD转换模块首先对放大后的张力电压信号进行AD转换,然后主机控制模块将转换后获得的数字信号进行采样分析处理,根据张力电子围栏的实际使用情况,对防区预设地址数据,对张力电子围栏预设静态张力值数据、松弛数据、剪断数据和报警上下阈值等数据,实时不间断监视和采样张力探测模块采集的数据,与预设数据进行比较判断,确定张力电子围栏的张力变化位置及原因,发出相应的报警信号。
所述电源模块为主机控制模块供电;所述电源模块中的220V-20V工频变压器接入220V交流电,并将220V交流电进行工频变压变换到220V-20V电压;所述电源模块中的整流滤波器对220V-20V工频变压器输出的电压进行整流滤波处理;再利用第一开关电源(2576-12)将整流滤波后的电压调制成DC15V,DC15V再经第二开关电源(2576-5)调制为5V,为主机控制模块供电。
所述电源模块用第一开关电源(2576-12)将交流电压220V调制在DC15V,当12V/7AH蓄电池电压低于13.6V时,DC15V通过充电电路模块为12V/7AH蓄电池充电;当外部电路断电时,12V/7AH蓄电池开始供电。
实施例三
本实施例提供一种张力电子围栏入侵探测方法,包括以下步骤:
步骤一,对张力电子围栏线在1到8线制之间进行调节,并预设各线制的报警上下阈值;
步骤二,探测张力电子围栏的张力变化,得出张力值特征,生成张力电压信号;
步骤三,循环实时采样所述张力电压信号,将采样后的张力电压信号放大;
步骤四,将放大后的张力电压信号转换成数字信号进行分析判断,并与预先设置的报警上下阈值比较,判断是否报警。
供电步骤:将220V交流电进行工频变压变换到220V-20V电压,对220V-20V电压进行整流滤波处理,将整流滤波后的电压调制成直流电压,再将直流电压转化成需要的工作电压;同时,直流电压通过充电电路为蓄电池充电;
备用供电步骤:当220V交流电断电时,蓄电池输出的直流电压转化成需要的工作电压;
显示步骤:实时显示当前防区报警状态、入侵位置及供电状态。
本实用新型的描述和应用是说明性的,并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下,本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例,以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (6)

1.一种多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于,包括:
张力探测模块,与张力电子围栏连接,用以探测张力电子围栏的张力变化,得出张力值特征,生成张力电压信号;
信号采样模块,与所述张力探测模块通信相连,采用8路多分复用芯片循环实时采样所述张力电压信号,用以将采样后的张力电压信号放大输出;
主机控制模块,与所述信号采样模块通信相连,用以对放大后的张力电压信号进行分析判断,确定张力电子围栏的张力的大小与变化情况,同时,与预先设置的报警阀值比较,判断是否报警;
电源模块,与所述主机控制模块相连,用以为主机控制模块供电;
报警模块,与所述主机控制模块相连,用以发出报警;
通讯模块,与所述主机控制模块相连,用以与外部设备通信;
调试键盘,与所述通讯模块相连,用以对张力电子围栏线在1到8线制之间进行调节,并预设各线制的报警上下阈值。
2.根据权利要求1所述的多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于,所述多线制张力电子围栏入侵探测器还包括:
输出模块,与所述主机控制模块相连,采用继电器输出;
显示模块,与所述主机控制模块相连,采用LED防区显示,用以实时显示当前防区的报警状态以及电源工作状态。
3.根据权利要求2所述的多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于:所述主机控制模块以控制器为核心,包括ADC接口、电源接口、控制接口、通讯接口;所述主机控制模块通过ADC接口与所述信号采样模块相连,用以对采样信号进行AD转换,然后对转换后的数字信号进行分析判断,确定张力电子围栏的张力变化位置及原因;所述主机控制模块通过控制接口分别与输出模块、显示模块相连,用以管理控制输出模块和显示模块;所述主机控制模块通过电源接口与电源模块相连,用以检测主机控制模块自身的供电状态,并在外部断电的情况下提供报警信号;所述主机控制模块通过通讯接口与通讯模块相连,用以实现与外部设备的通信。
4.根据权利要求1所述的多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于:所述信号采样模块包括一运放电路21,所述运放电路包括运算放大器,电阻R40、R42、R80、R48,电容C39、C47;其中运算放大器的反向输入端通过电阻R40与张力探测模块的输出端VA1相连,运算放大器的同向输入端通过电阻R42与张力探测模块的输出端VA2相连;运算放大器的输出端通过电阻R48接主机控制模块,所述电阻R48的另一端还通过电容C47接地;运算放大器的反向输入端和输出端之间连接有一反馈电路,所述反馈电路为电容C39和电阻R80并联的电路。
5.根据权利要求1所述的多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于:所述电源模块包括220V-20V工频变压器、整流滤波器、第一开关电源、第二开关电源、充电电路模块、12V/7AH蓄电池;所述220V-20V工频变压器用以接入220V交流电,并将220V交流电进行工频变压变换到220V-20V电压范围内;所述整流滤波器与所述220V-20V工频变压器相连,用以对220V-20V工频变压器输出的电压进行整流滤波处理;所述第一开关电源与整流滤波器相连,用以将整流滤波后的电压调制成DC15V电压;所述第二开关电源与第一开关电源相连,用以将所述DC15V电压转化成DC5V电压供给所述主机控制模块;所述第一开关电源通过充电电路模块与所述12V/7AH蓄电池相连,用以在为主机控制模块供电的同时为12V/7AH蓄电池充电,以备在所述多线制张力电子围栏入侵探测器断电时采用电池供电。
6.根据权利要求5所述的多线制张力电子围栏入侵探测器,其特征在于:所述充电电路模块包括三极管Q1、Q2;所述三极管Q1的发射极通过电阻R1接所述第一开关电源,三极管Q1的集电极通过二极管D8接所述12V/7AH蓄电池,三极管Q1的基极通过串联的二极管D9和D10接所述第一开关电源,同时三极管Q1的基极通过串联的电阻R2和R3接三极管Q2的集电极;三极管Q2的基极通过电阻R8接地,三极管Q2的基极通过串联的电阻R4和R6接所述12V/7AH蓄电池,三极管Q2的发射集接地。
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