CN203038446U - 抗雷击型传感器 - Google Patents

Abstract

抗雷击型传感器，属于电子技术领域，由遥控传感器接收机，装机盒，减振物，组合式电源，共同组成；其结构是，在装机盒内装入一只可取信号的手机，振动传感器是用高阻抗耳机构成，实用性强，手机装入盒内，保密性强，防雷电源防雷效果显著，实现了手机不再需要更换电池的功能，本实用新型实施后呈现了7种典型的优点，是发明者对已有专利成果的进一步提升与完善。

Description

抗雷击型传感器

技术领域

本发明属于通讯技术领域。 

背景技术

用电话实现门的远距离开门操作，是社会流行的一种热潮。目前市场该类产品的技术现状是使用者呼叫家庭的座机电话，从家中的接收座机电话的语音提示中取出开门的遥控信号。采用这样的技术措施，有以下两点不足，一是开门的电话密级位数不够高；二是电话有摘机程序，因而电话开门的费用较高。为此，设计者曾申请了一项专利，该专利的实施将弥补现有产品的不足。但该项专利需要一种接收远距离信号的传感器与之配套，而该传感器除在功能应符合以下要求外，还应不影响家庭原有装饰的美感，要符合以下要求： 

1、在电气性能上要能接收远距离传呼的信号，同时能将传呼的信号转变为开门的电信号。

2、美观，独立性强，成为一个单独的部件。 

3、便于灵活的放置。 

在目前门业的自动化产品中，还没有一种传感器直接符合上述三点要求。 

实现该技术方案主要有以下难点： 

  一、机电传感器的种类很多，都是能把一种物理量转换成一种微弱电信号的优良器件，但在众多的种类当中，却没有一种是可以直接把接收到的远距离传呼信号，转变为开门电信号种类的器件。

二、移动手机和固定座机可以方便地从通讯网络中接收到远距离的传呼信号，但是它们都不是一种传感器，因为它们都不能直接向外输出电信号。要向外输出信号，按传统的方法都必须再次加工，不方便从内部中的有关点引出信号，但这们这样做会影响整机的完整性，并特别容易造成手机的损坏。所以，解决现有问题的最好有效方法是，用可以接收远距离的通讯器件移动手机组成新的传感器的第一部份，用另一种传感器件作为本发明新的复合传感器的第二部份，两部分共同组成新的复合传感器，它从通讯网络中接收到远距离的传呼信号后，再将遥控信号转化为输出信号。但这对新复合传感器组成又有以下特定的要求： 

1、采用什么样的通讯器材与什么样的传感器件的组合，才能使新的复合传感器接收信号的前部份与输出信号的后部份实现信号传递科学耦合。信号相对丢失小，从而使新复合传感器的电气性能最可靠稳定。

2、采用什么载体组合新复合传感器的两部份，性能可靠、整体相对美观、体积较小。 

3、由于这种传感器所被呼的号码是开门的密码，即不能让它人知道，因此应杜绝它被别人使用手机通过来电显示来获取手机号码，但又要为屋内人方便使用而任意调换密码手机内手机号，所以又产生了一项新要求，要有怎样的装置和处理才能达到这种要求。 

4、手机要处于连续工作状态，而手机需要更换电池，一旦电弱，工作不正常，因此手机不能保持随时能接收的状态,如何克服。 

5、如果采用外接电源代替手机蓄电池，让手机长期工作，由于手机型号与式样众多，插孔不统一，如何用统一的插线方式来实现外接电源代替手机电池。 

6、发明者已有了多项电子技术成果，均需要一种较好的稳压电源与之配套，但现在的三端稳压集成电路如果不经改造而直接应用不能达到较好的效果。其主要原因一是防雷等级不高，这样保安器材将在雷雨季可能损害，或不能正常工作，将造成保安器失控的严重时段。二是不能在市电很宽的范围内工作，直接影响了保安器材的应用范围。三是稳压数值不能灵活地调到有小数的稳压值，如3、7伏，12、7伏。造成以上三点不足的一个重要原因在于电子产品中的三端集成稳压电路（如三端稳压集成电路78系列）的固有性造成，78系列稳压集成电路输入端的电压不能太高，通常为30伏。而有雷击时三端集成电路的输入端可能超过此值。所以造成了第一方面的不足。造成第二方面的不足的原因是，也因为三端的输入电压额定值不高，所以变压器的二次低压侧输出电压设计受到限制。在现在的传统设计中，虽然提出了三级管与三端联合设计的方案，但是又产生了新的矛盾，由于增加了易坏件稳压二极管，这就可能产生两方面的负向结果，一是可靠性受到影响，二是防雷效果受到影响，造成第三方面的原因是，由于三端稳压集成电路的输出值是固定的某一整数值，如，5伏，8伏，12伏，还不能满足需要有小数值的浮充电压，如12、6伏，等，在调整其稳压值时还不方便，即不利于批量生产。 

由于上述难点的存在，所以现在没有这样的产品存在。 

发明内容

本发明的目的是设计一种新的复合型传感器，主要用于配套门业的自动化产品，一是对设计者所申请的专利，作进一步的补充。二是提供一种优异的传感器种类，为开发门业类的优秀产品提供更大的空间。 

本发明的具体措施是： 

1、抗雷击型传感器由遥控传感器接收机，装机盒，减振物，组合式电源，共同组成。

其中：遥控传感器接收机由手机、振动传感器共同组成，把振动传感器高阻抗耳机固定在手机上，用导线焊接在高阻抗耳机的引线桩头作为信号引出输出线。 

将减振物固定在遥控传感器接收机外表面，再将遥控传在装感器接收机安装机盒内，将信号引出输出线引出盒外。 

组合式电源，其特征是，防雷管、射随缓冲器，缓冲器基压调整电路，“防雷过压备份”三端集成电路及调压外围件组合而成，其具体线路是。 

整流输出后，连接了三条支路，之一是对地之间连接了一只防雷管；之二是连接了三极管的集电极，之三是连接了一只电阻的一端；该电阻的另一端连接了三极管的基极；该三极管的射极连接了三端集成电路的输入。 

射随缓冲器基极连接了两条支路接地，第一条支路是基极连接了一只稳压管的正极，该稳压管的负极接地，该支路形成了“防雷过压备份”支路；第二条支路是基极端经过两个电阻串联的支路后接地；用一个二极管的正极接在了三端集成电路的输出；该管负极接在了基极对地第二条支路两电阻串联的接点。 

用一只电阻一端接在了三端集成电路的输出，另一端接在了三端集成电路的接地端，用二极管与电阻串联组成了一条新支路，该支路中二极管正极的端接在了三端集成电路的接地端，另一端接地。 

用三端集成电路的输出线与地线共同组成了稳压源的热端与冷端线向外输出。 

2、振动传感器与手机的边接方式是用凝固型白胶粘贴而成。 

3、接在射随缓冲器基极上的“防雷过压备份”的支路是一只稳压管与数个二极管的串联电路，二极管串联的个数是一只，或一只以上。 

4、在三端集成电路接地端与地线之间的二极管与电阻串联支路中，二极管串联的个数是一只，或一只以上。 

5、射随缓冲器是高反压大功率管，所采用的二极管是面结合型的二极管。 

以上措施的相关意义，进一步解释如下： 

1、作为电话开机的功能装置的原理是，首先需要的是能接收屋外电话呼叫的功能，当它收到屋外电话的呼叫后，才会发出开门指令。本发明中所用的手机主要作用就是接收屋外手机（“钥匙”手机）呼叫之用。它必须要具有两种功能，第一种功能是能接收屋外话机的呼叫，第二种功能是将呼叫的信号转化为输出信号的功能。 在手机未创新之前，它只具有第一种功能，而没有第二种功能。

2、手机本身具有接收功能，而将呼叫信号转化为输出电信号，本发明采用了振动传感器转的原理。具体措施是将振动传感器固定于手机上，当手机有了呼叫信号后，将成为一种振动源，这时振动传感器将把振动信号转化为电信号。这种电信号可以引入控制电路中。因此手机经过这样的处理后，其科学性在于普通的手机将可以转化为一种即可接收又可输出的遥控专用传感器，这是其一。其二是可以解决手机上只有一个插孔，而本发明需要外接电源与取出呼叫信号的两个插孔之矛盾，其三是不受手机型号的限制，均可以采用此法。 

3、高阻抗耳机是优良的发声器件，当在它们的两极加上声讯电信号时，该片可以发声。试验表明：也可以用它的逆向功能作为一种振动传感器。也即是在它们的两极加上振动信号时，高阻抗耳机的两极会输出微弱的电信号。如果将它固定在手机上，手机收到信号因为有声音与振动，所以就可以成为一种振动源，让高阻抗耳机的两极输出传感电信。高阻抗耳机易固定，在振动传感器内中，更符合本发明的技术要求。并呈现出以下好处，一是将振动转化为电性号时，可靠。二是虽然手机种类众多，有的有耳机插口，有的无耳机插口，有的虽有耳机插口，但耳机插口型状却很难统一，而采用本发明措施后，都能用相同方法取出手机收到的信号。三是操作方便，只要用胶将高阻抗耳机粘手机上即可，完全不破坏手机整体。四是抗干扰强，因为高阻抗耳机紧粘在手机上，必须要手机连续振动高阻抗耳机，才会有输出。所以外界的一般干扰不容易使它触发。将固定有高阻抗耳机的手机整体包上毛巾等减振物后，可以将外界的干扰减少到最小。 

4、由于本发明中，应用了交流供电部分与蓄电池共同组成的双电源电方式。所以本发明所供电的手机可以长期工作。已不需手机电池。因而手机在工作中一不怕原有手机电弱需要更换，二不怕外界交流电停电不能工作。手机可以长期工作，在任何时候处于接收守候状态。也只有这样才能保证产品的性能可靠，因此也才可以装在一个封闭盒内，又产生以下亮点。 

5、实施本发明措施后，装机盒内的手机不裸露于外，所以外人不可能借用本发明的手机外打，通过来电显示盗取出接收手机的号码，而屋内人却可以方便启动螺丝盖后取出手机换手机网络号，以随时变换手机号码以增强保密性，由于日常不需要启盒盖，也能解决换电池的维护问题。 

6、由于电源部分是本发明的一个重点，直接关系到本发明的性能与可靠性，对该线路，解释如下： 

（1）、线路总体构成与主要特点：采用了传统精典三端集成电路作稳压最后输出件。三端集成电路输入之前，增加了一级射随器作缓冲器，但与传统不同的设计方案一是，该级正常工作时不含易损件稳压二级管，可靠性好。二是对雷击（过压）有三级防范，过压防范效果好。三是采用了三点措施使三端集成电路稳压值可调、易调。

（2）、防雷实行了三级保护原理说明。之一是在整流与三端集成电路之间新增了射随器，该管设计采用高反压大功率管，其反压可以达数百伏，几乎是78系列的三端稳压集成电路输入电压的10倍左右，相当于承受能力提高了10倍。之二是增加了防雷管作二级保护，能将雷击时的电压限制在击穿电压的数十伏的范围内。之三是在输出电压调整管的基极增加了一支“防雷过压备份”电路，（图中稳压管127支路），该管的工作状态是，平时处于无电流导通状态，其原因是线路中所选定稳压管稳压值超过了射随器基极对地两电阻串联支路（图中的128与129串联支路）的压降，所以被钳位。这样形成了两方面的好处，一是因平常工作时无电流，不产生电磨损，所以不会损坏，确保了在应用时的可靠。二是在输入端有高压时，如雷击，或市电意外有高压时，附图中的128与129串联支路压降升高，这时“防雷过压备份”支路，（图中稳压管127支路），自动立即导通，对新增的射随器基极立即产生限压功能，实施保护。由于形成了对雷击的三级保护，所以在不好的天气时，不必对本发明断掉电源，而可以正常工作。 

（3）、在市电较高的地方与时段不会损坏电路说明。其原因如同上条，雷击是过压的一种原因。防雷电路作用，也同样适应于市电意外的时候。 

（4）、能在市电较低的地方与时段工作的说明。新增的射随器为高反压管，所以变压器的二次低压输出端电压可以设计得高一些，这样在市电低时，对整流输出有补偿。故扩展了市电下限范围。 

（5）、能扩展市电变化范围的说明。其原因是市电高时不损坏电路，而在较低时有补偿，所以扩展了市电变化的工作区间。 

（6）、采取三端稳压值可调及易调的几点措施。之一，设计有三端调整稳压值可调外围电路，该电路由图中的：133、134、135三个元件组成。之二，三端集成电路接地端与地线之间采用了二极管与电阻串联的支路的方式，解决易批量生产与灵活调整电压的矛盾。由于三端集成电路型号与个体差别，接地端流出的电流有差异，如果其接地端与接地之间只用电阻连接，则相同阻值的电阻不容易产生压降的一致性，不易批量生产。而用二极管则可以解决这一问题，仅管流入二极管的电流有大小之差异，其压降均为0。7伏，所以批量生产不用调整。但该支路如果只用二极管，却不能灵活调整所需的稳压小数值，所以本发明采用了两者串联的调整支路，在该支路中，二极管是粗调，因是压降的主要部分；而所串电阻的压降是微小部份，是精调。之三，在可调的外围件中增加一路从三端输出的的支路（图中的133），以增强易批量生产。由于该支路的电流，在二极管与电阻串联支路中占有较大比重，对克服三端集成电路型号与个别差异有好处，有利于批量生产。调整三端稳压值的规律是，图中电阻134，阻值越高，输出电压越高，反之越低。 

（7）、本发明中，在新增的射随器的外围件中，取消主要通道中的稳压二极管的意义及形成原理。在传统的设计中，用三极管与三端联合设计，都需要在射随器的基极对地支路加上稳压二极管，而且该稳压管是长期通电的主要支路。其目的是只有这样才能保证该管输出能控制在额定范围之内。具有批量生产的电子人员都知道，稳压二极管是一种易坏件，特别是用在长期通电的电源地方（稳压管127是处于长期通电状态）。为避免这一问题，本发明是采用了不易坏件电阻件代替易损坏件稳压二极管，形成的原理是，新增射随器基压调整电路，（即是正常工作时的主要工作通路）是图中128与129的串联支路，而不是“防雷过压备份”支路，也即不是图中127的稳压管支路。因为该支路稳压值高于128与129的串联支路压降，正常工作时被钳位，无电流，只有意外原因如雷击等过压原因，图中稳压管127才有电流通过。同时还应说明的一是，在128与129的串联支路的设计中，电阻129的压降是主要的，从图1可知基本上为三端输出电压，（只差一个PN节），而在设计时，调整电阻128上的压降只有数伏，就能保证射随器输出电压满足三端集成电路的输入电压，由于该电路输出精稳是三端集成电路，所以其稳压性能不会受到影响。二是，由于电阻129上的压降主要是由三端集成电路的输出电流提供，而不是由射随器基极上偏电阻126提供，所以对线路稳定性与易调性起到很大作用。 

（8）、提高可靠性的几点措施：之一，在防雷电路中，形成了三级保护，（见第二条）。之二、缓冲器基压调整电路由电阻串联支路（图中128与129串联支路）组成，不含易坏件稳压二极管，不易损坏，之三，在防雷保护第三级保护中设计了“特殊的替代”保护方式支路，进一步提高了可靠性。 

本发明实施后还有以下突出优点： 

1、手机能可靠地接收无线电网络的通讯信号，收到信号时，其发出的振动效果，激励振动传感器可靠，振动传感器能可靠的输出电信号，所以，新复合传感器电气性能十分优良，十分适合于作为一种电话开门的接收装置，同时也可作其它远距离遥控用。

2、手机是一个完整的整体，可以作信号传感器的接收部份，也可以作为手机独立使用，手机利用率高。同时，对用手机不用二次加工，不会造成手机的损坏。 

3、手机采用无线电传输网络接收信号，所以，放置不受环境的约束（如采用座机将受到电话线的引线接口约束），不影响屋内美观，也不为它人知道，对保密均带来好处。 

4、保密性强，手机装入盒内后，不可能被外人拨打，不可能产生通过来电显示盗取手机密码情况，而使用与维护却十分方便。 

5、实用性强，仅管手机型号种类繁多，但都适用，这一是振动传感器可以取出任意型号手机的呼叫信号，二是外接电源插座采用UBS插座后，具有很强的普及意义。 

6、采用了装手机盒后，其盒还可以装入第二盒A，在第二盒A内装入相关的电子器件，与电路板，所以装机盒内整体规范。 

7、由于本发明采用了优异的电源与之配用，全面提升了本发明整体的性能，体现在以下方面： 

（1）、性能好，体现在以下方面：一是抗雷效果好，具有防雷三级保护，在雷雨季节，不易损坏，所配套的电器在雷雨天不必停止工作。二是适应面广，比传统的稳压电源有更宽的适应能力，即是可以使所配的保安器在电压高的地方与时段或意外原因时工作而不至于损坏，而在电压较低的地方与时段也能正常工作。三是，可用于输出代有小数的稳压值。而发明者已有的成果是保安类，需要对蓄电池的浮充电路，该线路不可能是整数值。所以本发明有很强的配套能力，四是、性能优异。

（2）、可靠。原因一是，在电子线路中，稳压二极管也是易坏件之一，而在本发明中，对稳压管作了特殊处理，所以可靠性高于传统的联合设计。原因二是，本发明中新增射随器管为高反压大功率管，可靠性一般都大大高于普通三极管。 

（3）、调试方便，易批量生产。 

附图说明

图1为遥控传感器接收机的结构图。 

图中：1、手机；2、手机喇叭出音口；3、高阻抗耳机；4、高阻抗耳机的引线；5、将高阻抗耳机固定在手机上的凝固型白胶。 

图2是本发明中的防雷电源电路图。 

图中：123、整流输出；125、防雷管；126、新增三极管上偏电阻；127、“防雷过压备份”支路；128、新增三极管基极对地道支路第一电阻；129、新增三极管基极对地道支路第二电阻；130、新增三极管射随器；131、三端集成的保护二极管；132、三端集成电路；133稳压值调整电阻；134、稳压值调整电阻；135、稳压值调整二极管；136、稳压输出；137隔离二极管。 

图3是实施措施3与4的电路图。 

图中：123、整流输出；125、防雷管；126、新增三极管上偏电阻；127、“防雷过压备份”支路；128、新增三极管基极对地道支路第一电阻；129、新增三极管基极对地道支路第二电阻；130、新增三极管射随器；131、三端集成的保护二极管；132、三端集成电路；133稳压值调整电阻；134、稳压值调整电阻；135、稳压值调整二极管；136、稳压输出；137隔离二极管；138、稳压值粗调二极管；139、“防雷过压备份”支路调整二极管。 

图4是本发明各部件装入装机盒后的组成示意图。 

图中1、手机；3、高阻抗耳机；4、高阻抗耳机的引线 ；6、蓄电池； 8、USB插口； 9、装机盒；10、安装电子电源线路与有关器件的第二小盒 ；13、交流电源进线  ；14、手机充电数据线；15、手机充电数据线手机端插头。 

具体实施方式

附图1至图4共同描述了本发明具体实施的一种方式。 

一、实施遥控传感器接收机部分： 

1、用两根导线焊在高阻抗耳机的两极上。

2、用凝固型白胶将高阻抗耳机固定在手机壳体上的一个面上，与手机形成一个“整体”。其最佳的位置是将电高阻抗耳机固定在手机体上发音体（如喇叭）出音孔上。 

二、实施配套电源部分： 

（1）、按图2与图3选定有关元件。其中三极管选定高反压大功率管，如3DD15；防雷管击穿电压参数为数十伏的；三端集成电路选78系列；电阻128与129选散热瓦数大于二分之一瓦数的；图中二极管均选选面结合型的二极管。

（2）、调整三端集成电路输出值：第一、短路新增三极管集电极与射极，第二、粗调三端集成电路的输出电压。第三、精调三端集成电路的输出电压：粗调调整电阻134与电阻133的阻值，使之合乎要求，调整完毕后断开新增三极管集电极与射极短路的地方。 

（3）、调整新增三极管射极输出值：调整电阻128的阻值，让射极输出超过三端输出126伏左右。 

（4）、调整“防雷过压备份”支路稳压值：选定该支路稳压管稳压值，其参数应高于电阻128与129串联支路2伏左右。 

三、将各部件装在装机盒内： 

1、 将交流电供电路板及变压器在另一个新的小盒内，并从小盒内引出手机所需电源的USB插口。

2、将小盒与手机“整体”与蓄电池一块放入本发明的装机盒内。 

3、用手机充电数据线一端接在手机充电插口内，另一端接在本发明的USB插口内。 

4、将高阻抗耳机的引线与交流电源线穿出大盒外。 

5、在手机四周垫上减振物，如布或泡沫塑料。 

Claims (5)

1.抗雷击型传感器，其特征是：由遥控传感器接收机，装机盒，减振物，组合式电源，共同组成；

其中：遥控传感器接收机由手机、振动传感器共同组成，把振动传感器高阻抗耳机固定在手机上，用导线焊接在高阻抗耳机的引线桩头作为信号引出输出线；

将减振物固定在遥控传感器接收机外表面，再将遥控传感器接收机安装在装机盒内，将信号引出输出线引出盒外；

组合式电源，其特征是，由防雷管、射随缓冲器，缓冲器基压调整电路，“防雷过压备份”三端集成电路及调压外围件组合而成，其具体线路是：

整流输出后，连接了三条支路，之一是对地之间连接了一只防雷管；之二是连接了三极管的集电极，之三是连接了一只电阻的一端；该电阻的另一端连接了三极管的基极；该三极管的射极连接了三端集成电路的输入；

射随缓冲器基极连接了两条支路接地，第一条支路是基极连接了一只稳压管的正极，该稳压管的负极接地，该支路形成了“防雷过压备份”支路；第二条支路是基极端经过两个电阻串联的支路后接地；用一个二极管的正极接在了三端集成电路的输出；该管负极接在了基极对地第二条支路两电阻串联的接点；

用一只电阻一端接在了三端集成电路的输出，另一端接在了三端集成电路的接地端，用二极管与电阻串联组成了一条新支路，该支路中二极管正极的端接在了三端集成电路的接地端，另一端接地；

用三端集成电路的输出线与地线共同组成了稳压源的热端与冷端线向外输出。

2.根据权利要求1所述的抗雷击型传感器，其特征是：振动传感器与手机的边接方式是用凝固型白胶粘贴而成。

3.根据权利要求1所述的抗雷击型传感器，其特征是：接在射随缓冲器基极上的“防雷过压备份”的支路是一只稳压管与数个二极管的串联电路，二极管串联的个数是一只，或一只以上。

4.根据权利要求1所述的抗雷击型传感器，其特征是：在三端集成电路接地端与地线之间的二极管与电阻串联支路中，二极管串联的个数是一只，或一只以上。

5.根据权利要求1所述的抗雷击型传感器，其特征是：射随缓冲器是高反压大功率管，所采用的二极管是面结合型的二极管。

Images