CN212134966U - 一种生物探测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物探测模块，包括用于监测生物存在的微波雷达、微控制器和低功耗半双工收发器，所述微波雷达的信号输出端与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器与所述低功耗双半工收发器之间通信连接；所述低功耗半双工收发器的A引脚、B引脚作为生物探测模块的信号连接端，用于连接485接口A+、B‑发送数据报警。本实用新型提供的生物探测模块提高了生物探测模块的灵敏度及可靠性；微波雷达感应角度大抗干扰能力强，几乎不受风，热等外界环境因素的干扰。

Description

一种生物探测模块

技术领域

本实用新型涉及一种生物探测模块。

背景技术

对于密封空间，如电梯、电表房、水泵房、核心部门等，为了避免因非工作人员、老鼠等生物非法进入，在这些密封空间内安装有生物探测器，用于探测是否存在生物非法进入。当存在生物非法进入时，安装于密封空间内的生物探测器进行报警提供探测生物。

目前的生物探测器主要利用红外探测器进行生物探测，使用时易受风，热等外界环境因素的干扰，且感应角度小，降低了生物探测器的稳定性。

实用新型内容

本实用新型在此的目的在于提供一种用于检测区域范围内是否有移动的生物存在的生物探测模块，该生物探测模块具有灵敏度高，可靠性强。

本实用新型提供的生物探测模块包括用于监测生物存在的微波雷达、微控制器和低功耗半双工收发器，所述微波雷达的信号输出端与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器与所述低功耗双半工收发器之间通信连接；所述低功耗半双工收发器的A引脚、B引脚作为生物探测模块的信号连接端，用于连接485接口A+、B-发送数据报警。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括用于检测门状态的门红外门状态传感器，所述门红外门状态传感器与所述微控制器通信连接。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括与所述微控制器通信连接的三轴加速度陀螺仪。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括供电模块，所述供电模块包括电源接口J3、瞬态抑制二极管VP1、二极管D1、电解电容C1、电容C2、电容C3、三端稳压器U1、电解电容C4、电容C5、电容C6、三端稳压器U2、电容C7、电容C8、电解电容C9、电容C10和电容C11；所述瞬态抑制二极管VP1的正负极分别与所述电源接口J3的连接，所述二极管D1的阳极接所述瞬态抑制二极管VP1的正极，阴极接所述三端稳压器U1的输出端；所述电解电容C1、所述电容C2和所述电容C3并联于所述三端稳压器U1的输出端和地之间；所述三端稳压器U1的输入端和所述三端稳压器U2的输入端连接，所述电容C6、所述电容C7、所述电容C11、所述电解电容C4和所述电容C5并联于所述三端稳压器U1的输入端和地之间；所述三端稳压器U2输出电压3V3；所述电容C8、所述电解电容C9和所述电容C10并联于所述三端稳压器U2的输出端和地之间。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括与所述微控制器通信连接的USB接口。通过USB接口实现了本申请提供的生物探测模块与终端之间的通信连接，可以对生物探测模块进行设置更新、修改等。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括单电源电平转换芯片U12，所述USB接口与所述微控制器之间通过所述单电源电平转换芯片U12通信连接。单电源电平转换芯片U12进行电平转换，保证了生物探测模块和终端之间的数据传递。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括用于芯片内部测试的JTAG接口，所述JTAG接口与所述微控制器通信连接。通过JTAG接口实现了生物探测模块的内部节点进行测试。

进一步的，本实用新型提供的生物探测模块还包括与所述微控制器连接的发光二极管。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的生物探测模块利用微波雷达对生物进行探测，微波雷达采用多普勒雷达技术的自动感应控制，微波雷达感应采用平面天线发射及接收回波，开关为主动式传感器，感应器发射高频电磁波并接收他们的回波。微波雷达探测回波信号的变化，然后将该信号经过微控制器处理后触发并发出执行指令；感应信号通过门、玻璃板及薄的墙壁均有可能被微波雷达探测到。提高了生物探测模块的灵敏度及可靠性；微波雷达感应角度大抗干扰能力强，几乎不受风，热等外界环境因素的干扰。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型提供的生物探测模块的整体电路原理结构；

图2为本实用新型提供的生物探测模块的局部电路原理结构之一；

图3为本实用新型提供的生物探测模块的局部电路原理结构之二；

图4为本实用新型提供的生物探测模块的局部电路原理结构之三；

图5为本实用新型提供的生物探测模块的局部电路原理结构之四。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供的是一种生物探测模块，用于检测区域范围内是否有移动的生物存在。该生物探测模块的电路结构如图1-5所示，包括了用于监测生物存在的微波雷达、用于检测门状态的门红外门状态传感器、三轴加速度陀螺仪J15、用于数据处理的微控制器U3、用于数据传输的低功耗半双工收发器U11、用于与终端通信连接的USB接口、JTAG接口和供电电路，微波雷达的信号输出端与微控制器U3的信号输入端连接；门红外门状态传感器、低功耗半双工收发器U11、三轴加速度陀螺仪J15、USB接口和JTAG接口分别与微控制器U3之间通信连接；低功耗半双工收发器U11的A引脚、B引脚作为生物探测模块的信号连接端，用于连接485接口A+、B-发送数据报警。

该生物探测模块可以用于检测任何区域内的生物，如水泵房、电表房、电梯或其它核心区域；在此以用于检测电梯内生物为例说明该生物探测模块的工作原理。将本文提供的生物探测模块安装于电梯间内，生物探测模块中的低功耗半双收发器U11的A引脚、B引脚分别连接485接口A+、B-。微波雷达检测生物是否存在，并将检测到的数据输出微控制器U3，同时检测电梯门是否处于关闭状态，当微波雷达检测到有生物存在并电梯门处于关闭状态持续3分钟、5分钟或其它时间，则生物探测模块输出报警信号经低功耗半双工收发器U11的A引脚、B引脚输入至485接口A+、B-后传输至呼叫监控中心提示监控人员，以便被困人员能够得到及时救助。此处的485接口A+、B-为RS485通信接口中的接口A+、B-是MODBUS从设备的专用接口，在此将本实用新型提供的生物探测模块作为MODBUS从设备。

三轴加速度陀螺仪J15用于对电梯是否运行进行检测，其输出输入微控制器U3，结合微波雷达检测生物是否存在。当检测到有人在电梯间，电梯门关闭，并且三轴加速度陀螺仪J15检测到电梯处于正常运行时，表明电梯并未有人被困；如果检测到有人在电梯间，电梯门关闭，并且三轴加速度陀螺仪J15检测到电梯处于未运行时，并超过一定时间后，则表明电梯内有人被困住，则本文提供的生物探测模块输出报警信号经低功耗半双工收发器U11的A引脚、B引脚输入至485接口A+、B-后传输至呼叫监控中心提示监控人员，以便被困人员能够得到及时救助。

通过三轴加速度陀螺仪实现了电梯移动监控，结合微波雷达，当微波雷达检测到有人时，且电梯超过一定时间未移动时，通过485接口A+、B-发送数据报警。

微控制器U3，用于数据处理，其内部存储有在启动后实现本文记载的工作原理的程序。本文采用STM32F103C8T6微控制器，配置包括了电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C16、电容C15、电容C14、晶振、电容C12、电容C17、电容C19、电容C13和电容C20的外围电路。

低功耗半双工收发器U11，用于与RS485通信接口中的接口A+、B-，实现数据传输。本问采用SP3485E低功耗半双工收发器，配置包括电阻R16、二极管D2、电阻R10、电容C33、电阻R23、电阻R24和电阻R25构成的外围电路。二极管D2的阳极与微控制器U3连接，阴极接低功耗半双工收发器U11的输出端，电阻R16串联于二极管D2的阳极和地之间；电阻R10串联于的低功耗半双工收发器U11的使能端和电源之间，电容C33串联于低功耗半双工收发器U11的电源端和地之间，电阻R23串联于低功耗半双工收发器的B引脚和地之间，电阻R25串联于低功耗半双工收发器的A引脚和电源之间；电阻R24串联于电阻R23和电阻R25之间。

USB接口实现了本实用新型的生物探测模块与终端连接，该终端为具有数据写入作用，用于更改生物探测模块相关参数。该终端可以时任何能够进行数据写入的终端，如计算机。为保证终端与本实用新型的生物探测模块之间的数据传递，在USB接口和微控制器U3之间串联有单电源电平转换芯片U12，微控制器U3输出的TTL/COMS数据经单电源电平转换芯片U12转换成RS-485数据经USB接口输入终端；终端的数据经单电源电平转换芯片U12转换成TTL/COMS数据输入微控制器U3。

单电源电平转换芯片U12本文采用MAX232，配置包括了电容C28、电容C29、电容C30、电容C31和电容C32作为外围电路，其中电容C28、电容C29、电容C30、电容C31为电荷泵电路。

JTAG接口，用于JTAG检测。

供电电路，用于为微控制器U3、三轴加速度陀螺仪J15、低功耗半双工收发器U11、JTAG接口和单电源电平转换芯片U12提供工作电压。本文的供电电路包括电源接口J3、瞬态抑制二极管VP1、二极管D1、电解电容C1、电容C2、电容C3、三端稳压器U1、电解电容C4、电容C5、电容C6、三端稳压器U2、电容C7、电容C8、电解电容C9、电容C10和电容C11；瞬态抑制二极管VP1的正负极分别与电源接口J3的连接，二极管D1的阳极接瞬态抑制二极管VP1的正极，阴极接三端稳压器U1的输出端；电解电容C1、电容C2和电容C3并联于三端稳压器U1的输出端和地之间；三端稳压器U1的输入端和三端稳压器U2的输入端连接，电容C6、电容C7、电容C11、电解电容C4和电容C5并联于三端稳压器U1的输入端和地之间；三端稳压器U2输出电压3V3；电容C8、电解电容C9和电容C10并联于三端稳压器U2的输出端和地之间。

本文中附图中标注的GND和

表示数字地，是各种数字量信号的零电位。本问附图中与微控制器U3通信连接的ISP-JMP 2PIN、J6为预留接口。接口2PIN与低功耗半双工收发器U11的A引脚、B引脚连接，外部设备通过接口2PIN与本文的生物探测模块连接。

本产品主要用于检测特定区域范围内是否有移动的生物存在，如老鼠，人等的非法侵入。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种生物探测模块，其特征在于：该模块包括用于监测生物存在的微波雷达、微控制器和低功耗半双工收发器，所述微波雷达的信号输出端与所述微控制器的信号输入端连接，所述微控制器与所述低功耗双半工收发器之间通信连接；所述低功耗半双工收发器的A引脚、B引脚作为生物探测模块的信号连接端，用于连接485接口A+、B-发送数据报警。

2.根据权利要求1所述的生物探测模块，其特征在于：还包括用于检测门状态的门红外门状态传感器，所述门红外门状态传感器与所述微控制器通信连接。

3.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括与所述微控制器通信连接的三轴加速度陀螺仪。

4.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括供电模块，所述供电模块包括电源接口J3、瞬态抑制二极管VP1、二极管D1、电解电容C1、电容C2、电容C3、三端稳压器U1、电解电容C4、电容C5、电容C6、三端稳压器U2、电容C7、电容C8、电解电容C9、电容C10和电容C11；所述瞬态抑制二极管VP1的正负极分别与所述电源接口J3的连接，所述二极管D1的阳极接所述瞬态抑制二极管VP1的正极，阴极接所述三端稳压器U1的输出端；所述电解电容C1、所述电容C2和所述电容C3并联于所述三端稳压器U1的输出端和地之间；所述三端稳压器U1的输入端和所述三端稳压器U2的输入端连接，所述电容C6、所述电容C7、所述电容C11、所述电解电容C4和所述电容C5并联于所述三端稳压器U1的输入端和地之间；所述三端稳压器U2输出电压3V3；所述电容C8、所述电解电容C9和所述电容C10并联于所述三端稳压器U2的输出端和地之间。

5.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括与所述微控制器通信连接的USB接口。

6.根据权利要求5所述的生物探测模块，其特征在于：还包括单电源电平转换芯片U12，所述USB接口与所述微控制器之间通过所述单电源电平转换芯片U12通信连接。

7.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括用于芯片内部测试的JTAG接口，所述JTAG接口与所述微控制器通信连接。

8.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括与所述微控制器连接的发光二极管。

9.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：还包括电阻R16、二极管D2、电阻R10、电容C33、电阻R23、电阻R24和电阻R25，所述二极管D2的阳极与所述微控制器连接，阴极接所述低功耗半双工收发器的输出端，所述电阻R16串联于所述二极管D2的阳极和地之间；所述电阻R10串联于所述的低功耗半双工收发器的使能端和电源之间，所述电容C33串联于所述低功耗半双工收发器的电源端和地之间，所述电阻R23串联于所述低功耗半双工收发器的B引脚和地之间，所述电阻R25串联于所述低功耗半双工收发器的A引脚和电源之间；所述电阻R24串联于所述电阻R23和所述电阻R25之间。

10.根据权利要求1或2所述的生物探测模块，其特征在于：所述微控制器为STM32F103C8T6。

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