CN2588385Y - 数码金属探测门 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数码金属探测门，由探测门本体、探头、红外线控制器及其控制电路构成，其控制电路包括电源电路、信号发生电路、接收信号处理电路、分区报警控制电路、单片机主控电路以及计数显示电路，所述电源电路提供各电路电源并与各个电路相连接，所述信号发生电路连接接收信号处理电路，所述接收信号处理电路连接分区报警控制电路和单片机主控电路，所述单片机主控电路连接计数显示电路和分区报警控制电路，本实用新型较之现有产品具备检测灵敏、可分区位报警，并且抗干扰性强，操作简单，报警信号显示形象具体的优点。

Description

数码金属探测门

技术领域

本实用新型涉及一种数码金属探测门。

技术背景

现在人们在空港、车站、码头、体育馆等人口密集的地方使用金属探测门，来检测人们随身携带的金属物品，以起到保安的功能。但是目前市场上现有的金属探测门往往因为使用的环境比较复杂，周边存在较强的干扰源，从而造成金属探测门很容易就产生误报警的现象，因此它的可靠性并不高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测灵敏、可分区位报警，并且抗干扰性强，操作简单的数码金属探测门。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种数码金属探测门，由探测门本体、探头、红外线控制器及其控制电路构成，所述控制电路包括电源电路、信号发生电路、接收信号处理电路、分区报警控制电路、单片机主控电路以及计数显示电路，所述电源电路提供各电路电源并与各个电路相连接，所述信号发生电路输入方波信号到接收信号处理电路，所述接收信号处理电路输出的报警信号连接到分区报警控制电路，输出的中断信号连接到单片机主控电路，所述单片机主控电路输出的计数控制信号连接到计数显示电路，输出的整体灵敏度信号连接到分区报警控制电路，输出的区位灵敏度信号连接到接收信号处理电路，所述分区报警控制电路输出的中断信号连接到单片机主控电路。

所述接收信号处理电路可以由交流放大电路、相敏检测电路、低通滤波电路、差分放大电路、直流放大电路以及信号强弱显示电路组成，交流放大电路连接相敏检测电路，所述相敏检测电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路连接差分放大电路，所述差分放大电路连接直流放大电路，所述直流放大电路连接信号强弱显示电路。

所述交流放大电路可以由放大器及其外围元器件构成，所述放大器由放大器IC01和放大器IC02构成，所述放大器IC01的信号正输入端3与连接端子p1的3脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器IC01的负输入端2分为3路，一路通过电阻R01和电容c01接地，一路通过电阻RP01与其输出端1相连，第三路通过电容c00与其输出端1相连，所述放大器IC02的信号正输入端5与连接端子p1的7脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器IC02的负输入端6分为3路，一路通过电阻R02和电容c02接地，一路通过电阻RP02与其7脚相连，第三路通过电容c002与其输出端7相连，从放大器的输出端1和输出端7上输出两路交流放大信号。

所述相敏检测电路可以主要包括集成元件4016及其外围元器件，所述集成元件4016由四组，分别为IC20、IC21、IC22和IC23，所述IC20的输入端2通过电容与放大器IC01输出的交流放大信号连接，其输出端1输出第一路检测信号，所述IC21的输入端4也通过电容与放大器IC01输出的交流放大信号连接，其控制端5通过接线端子p2的7脚连接方波信号，其输出端1输出第二路检测信号，所述IC22的输入端9通过电容与放大器IC02输出的交流放大信号连接，其控制端6通过接线端子p2的7脚连接方波信号，其输出端8输出第三路检测信号，所述IC23的输入端11也通过电容与放大器IC02输出的交流放大信号连接，其控制端12通过接线端子p2的8脚连接方波信号，其输出端10输出第四路检测信号，

所述低通滤波电路、差分放大电路及直流放大电路可以主要由集成块IC3～IC7、运算放大器及相应的外围元器件构成，探头接收的左右两路报警信号经过低通滤波、差分放大和直流放大后，两路报警信号被同步处理并合并为一路报警信号通过连接端子p2的2脚连接到连接端子P4、P6、P8、P10、P12、P14的3脚和4脚，并且连接端子p2的6脚上还输出报警状态控制信号。

所述信号发生电路可以由方波信号发生电路和正弦信号转换电路构成，所述方波信号发生电路连接正弦信号转换电路，并且还和接收信号处理电路相连接，所述正弦信号转换电路与探头相连接。

所述单片机主控电路可以包括单片机以及DA转换电路，所述单片机连接DA转换电路，所述红外线控制器连接单片机。

所述分区报警控制电路可以由信号比较电路、报警区位显示控制电路、报警声音控制电路及信号强弱显示电路构成，所述信号比较电路连接报警区位显示控制电路，报警区位显示控制电路连接报警声音控制电路。

所述探头可以设置有左右6组，它们的接收信号通过连接端子P1、P2以及连接端子P3、P5、P7、P9、P11、P13分别与6路接收信号处理电路相连接。

本实用新型采用上述控制电路后，由于其接收信号处理电路设置了交流放大、相敏检测、低通滤波、差分放大、直流放大的功能，对报警信号的分析更加精确，由于其分区报警控制电路采取分区位报警，并有着区位报警显示、报警信号强弱显示、报警声音控制的功能，使报警信息能被更加形象具体的体现。

附图说明

附图1为本实用新型数码金属探测门的功能图；

附图2为本实用新型数码金属探测门的信号发生电路原理图；

附图3为本实用新型数码金属探测门的接收信号处理电路原理图A：

附图4为本实用新型数码金属探测门的接收信号处理电路原理图B；

附图5为本实用新型数码金属探测门的主板原理图A；

附图6为本实用新型数码金属探测门的主板原理图B；

附图7为本实用新型数码金属探测门的主板原理图C；

附图8为本实用新型数码金属探测门的主板原理图D；

附图9为本实用新型数码金属探测门的CPU板电路原理图；

附图10为本实用新型数码金属探测门的电源电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型数码金属探测门作进一步详细说明。

参考附图，由探测门本体、探头、红外线控制器及其控制电路构成，所述控制电路包括电源电路、信号发生电路、接收信号处理电路、分区报警控制电路、单片机主控电路以及计数显示电路，所述电源电路提供各电路电源并与各个电路相连接，所述信号发生电路输入方波信号到接收信号处理电路，所述接收信号处理电路输出的报警信号连接到分区报警控制电路，输出的中断信号连接到单片机主控电路，所述单片机主控电路输出的计数控制信号连接到计数显示电路，输出的整体灵敏度信号连接到分区报警控制电路，输出的区位灵敏度信号连接到接收信号处理电路，所述分区报警控制电路输出的中断信号连接到单片机主控电路。探测门上按照人的身高分为6个区位，各区位均设有一对探头。

所述信号发生电路由方波信号发生电路和正弦信号转换电路构成，所述方波信号发生电路连接正弦信号转换电路，并且还和接收信号处理电路相连接，所述正弦信号转换电路与探头相连接。

参考附图2，所述方波信号发生电路由4MHz的晶体振荡器Y、分频器U1及其外围元件构成。所述晶体振荡器Y的两脚连接到分频器U1的10脚和11脚。由分频器U1十四分频输出7.8kHz的方波信号。所述正弦信号转换电路由两组变压器TF1和TF2及相应元器件构成。所述分频器U1输出的7.8kHz的方波信号经过由电阻、电容、二极管及三极管组成的处理电路后接入变压器TF1，变压器TF1产生正反向方波，再经过电容C6和变压器TF2转换成7.8kHz的正弦波。

所述正弦波通过连接端子P1、P2分别引入安装在数码金属探测门上的左右6对探头中。所述探头通过连接端子P1、P2以及连接端子P3、P5、P7、P9、P11和P13与接收信号处理电路相连接。

参考附图3及附图4，所述接收信号处理电路由交流放大电路、相敏检测电路、低通滤波电路、差分放大电路、直流放大电路以及信号强弱显示电路组成。

左右探头上接收的6个区位的信号通过连接端子P1、P2分别引入到附图5所示的主板原理图1上的连接端子P3、P5、P7、P9、P11和P13中，所述接收信号处理电路也有6路，它们的输入端分别与连接端子P3、P5、P7、P9、P11和P13相连接，从而引入了接收信号到接收信号处理电路中。所述左右接收信号分别通过连接端子p1的3脚和7脚与交流放大电路连接。

所述交流放大电路由放大器及其外围元器件构成，所述放大器由放大器IC01和放大器IC02构成，所述放大器IC01的信号正输入端3与连接端子p1的3脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器IC01的负输入端2分为3路，一路通过电阻R01和电容c01接地，一路通过电阻RP01与其1脚相连，第三路通过电容c001与其输出端1相连，所述放大器IC02的信号正输入端5与连接端子p1的7脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器IC02的负输入端6分为3路，一路通过电阻R02和电容c02接地，一路通过电阻RP02与其7脚相连，第三路通过电容c002与其输出端7脚相连，从放大器的输出端1和输出端7上输出两路交流放大信号。

所述相敏检测电路主要包括集成元件4016及其外围元器件，所述集成元件4016由四组，分别为IC20、IC21、IC22和IC23，所述IC20的输入端2通过电容与放大器IC01输出的交流放大信号连接，其输出端1输出第一路检测信号，所述IC21的输入端4也通过电容与放大器IC01输出的交流放大信号连接，其控制端5通过接线端子p2的7脚连接方波信号，其输出端1输出第二路检测信号，所述IC22的输入端9通过电容与放大器IC02输出的交流放大信号连接，其控制端6通过接线端子p2的7脚连接方波信号，其输出端8输出第三路检测信号，所述IC23的输入端11也通过电容与放大器IC02输出的交流放大信号连接，其控制端12通过接线端子p2的8脚连接方波信号，其输出端10输出第四路检测信号，从而起到修整接收信号的波形的作用。

所述低通滤波电路、差分放大电路及直流放大电路主要由集成块IC3～IC7、运算放大器及相应的外围元器件构成，其型号分别是：运算放大器为TL084，IC3、IC4为CA3140，IC5、IC6为TL062，IC7为TL070。左右两路报警信号经低通滤波、差分放大和直流放大后两路信号报警信号被同步处理并合并为一路信号通过连接端子p2的2脚连接到附图5主板原理图1上的连接端子P4、P6、P8、P10、P12、P14的3脚和4脚。p2的6脚上还输出了报警状态控制信号。

参考附图9所示CPU板电路原理图，所述单片机主控电路包括单片机u以及DA转换电路，所述红外线控制器连接单片机u的17脚。所述单片机u的13脚与集成元件U7的输出脚7脚相连，所述集成元件U7的型号为MAX708，起到上电自动复位单片机u的作用。单片机u的18脚和19脚连接时钟产生电路，提供单片机u的工作时钟。单片机u的17脚连接红外线控制器，接收红外线控制器所检测到的探测门内有人通过的信号。单片机u的数据线p00～p07口输出D0～D7八路数字信号到数据总线上。它的p10～p16口连接计数显示电路，与输入端连接单片机u的数据线、输出端通过集成块U5和U6连接到计数显示电路的进制转换器U4一起控制计数显示电路，以显示探测门内有人通过的次数。它的p20～p25口连接3-8译码器U2的输入端，以产生8路选通信号控制8组DA转换电路的工作。所述DA转换电路包括八块DA转换器U8～U15，其型号为DA0832。所述DA转换器的数据输入端均连接数据总线，其使能端与3-8译码器U2的输出端相连接。它们的8脚还分别与区位灵敏度调节电位器RV1～RV8相连接。每块DA转换器相应的连接有一个型号为OP07的精密模拟放大器，以放大DA转换器输出的模拟信号IO0～IO7。其中IO0～IO5脚上输出的为6个区位的接收信号处理电路上的区位灵敏度信号，分别通过连接端子P4、P6、P8、P10、P12、P14的1脚与连接端子p2的1脚相连接。IO6脚通过两个串联电阻连接到运算放大器U10的正输入端3脚上，并从其1脚放大输出整体灵敏度信号U10-1。

如附图5、6、7、8所示，所述分区报警控制电路由信号比较电路、报警区位显示控制电路、报警声音控制电路及信号强弱显示电路构成。

如附图5、6所示，经过处理后的6个区位的报警信号P4-2、P6-2、P8-2、P10-2、P12-2、P14-2连接端子P4、P6、P8、P10、P12、P14的3脚上输出后均分成两路，其中一路通过电阻连接到一起，即将各路报警信号叠加后连接到运算放大器U10的正输入端5上，经过放大后从其7脚输出，与电平指示集成元件U9的输入端5连接，电平指示集成元件U9根据报警信号的强弱控制连接在连接端子p17上的9只发光二极管发光，从而实现信号强弱显示的功能。

如附图7所示，报警信号的另外一路则通过串联电阻连接到比较器的正输入端。如其中一个区位报警信号P14-2通过串联电阻R78、R47连接到比较器U8的5脚上，R78与R47的连接处还连接有一端接地的电容CP16，比较器U8的负输入端4连接有整体灵敏度信号U10-1，其输出端2和正输入端5之间连接有电阻R43。当报警信号P14-2的电压值高于整体灵敏度信号U10-1的电压值时，比较器的输出端2上输出高电平，即报警信号有效。其2脚还与反相器U4的1脚相连，将经过比较后的报警信号反相输出信号O6。反相器U4的1脚上同时连接有电容C39和电阻R55，所述电容C39和电阻R55的另一端都接地。其它各区报警信号的信号比较电路连接关系均与此相同。输出的信号分别为O1、O2、O3、O4、O5、O6。

如附图8所示，所述报警区位显示控制电路主要由集成块u1、u2、u3和进行驱动放大的三极管Q6～Q11以及其它元器件构成。其中集成块u1的1脚和2脚短接，1脚通过电阻接+12V电源，2脚通过电容接地。3脚通过电容接地，4脚与10脚短接，并且4脚上输入来自单片机u的10脚上的中断信号，报警信号O1通过电容CP12连接到集成块u1的输入端6上。集成块u1的7脚接地，其8脚通过电容接入报警信号O2，其12脚和13脚短接，并且12脚通过电容接地，13脚通过电阻与14脚一起连接+12V电源，其4脚、6脚、8脚上的输入信号均通过电阻连接+12V电源，起到抬高输入电平的作用。集成块u1的5脚和9脚为输出脚，其中5脚通过电阻R14、二极管D15连接到三极管Q11的基极上，Q11的发射极接地，集电极与通过连接端子p18的3脚连接区位报警灯。集成块u1的9脚的连接方式与5脚相同。集成块u2和集成块u3的接线方式与集成块u1相同。它们的输出端5和9均通过二极管连接到一起，输出控制信号VC。三极管Q6～Q10的集电极分别通过连接端子p18的8脚～4脚连接区位报警灯。

如附图5、6、8所示，报警声音控制电路主要由集成块u5、u6和比较器U7、三极管Q3、Q4、Q13及其它元器件构成。所述集成块u5的输入端5通过连接端子P4、P6、P8、P10、P12、P14的11脚和12脚连接到连接端子p2的6脚，从而引入了报警状态控制信号。其另一输入端9连接到集电极与单片机u的10脚相连接的三极管Q14的基极上，从而输入中断信号到其9脚上，其8脚通过电容CP25输出信号u5-8到比较器U7的2脚上。所述集成块u6的1脚通过电阻R27接+12V电源，同时又通过电阻R28和并联电容C38和CP1接地；其2脚与6脚短接，并且2脚也通过并联电容C38和CP1接地；其输出端3脚分成2路，一路通过电容CP2接地，另一路通过电阻R92连接三极管Q12的发射极；其输入端4连接三极管Q13的集电极，同时一端连接+12V电源的电阻R26也与4脚连接，从而起到抬高输入电平的作用；其5脚上输出报警声音的控制信号u6-5；其7脚接地；其输出端9通过电阻R61连接三极管Q5的基极。由集成块u1、u2、u3产生的控制信号VC连接到比较器U7的负输入端6上，其输出端1通过电容CP3连接到集成块u6的输入端8上，从而控制集成块u6的工作。Q13的基极上通过连接端子p16的1脚输入单片机u10脚上输出的中断信号。比较器U7的另一个负输入端4通过电阻接+12V电源，其相对应的正输出端5与集成块u6的输入端4一起连接到三极管Q13的集电极上，其输出端上连接有集成块u5的输出信号u5-8。三极管Q4的基极通过电阻R29连接集成块u6的输出的报警声音的控制信号u6-5，其集电极与三极管Q3的集电极一起通过电阻R25连接+12V电源，其发射极与三极管Q3的的基极连接。三极管Q3的发射极连接到蜂鸣器P21的1脚上，蜂鸣器P21的2脚接地。连接端子p18的9脚接红色报警灯，10脚接绿色报警灯，两个报警灯分别连接到继电器J1的常开端和常闭端上，继电器J1的公共端通过三极管Q1、Q2与报警声音的控制信号u6-5相连接。

所述电源电路提过整个控制电路的电源，包括+12V、-12V、+5V、-5V电源。

采用了上述电路原理图连接后，本实用新型的工作方式是：工作时，信号发生电路产生持续的7.8kHz的正弦波，并发送到数码金属探测门上安装的6个区位的探头上产生振荡，红外线控制器产生红外线检测门内是否有人通过。当红外线控制器检测到有人通过时，发送信号到单片机u的17脚。如果人身上带有金属，金属在门内的磁场中切割磁力线产生的交流信号经探头接收，并通过连接端子P1、P2口输入到接收信号处理电路。同时分区报警控制电路送出一低电平到单片机u的12脚中断口，并由单片机u的10脚送出一高电平的中断复位信号使集成块u1、u2、u3变为常态，同时也使u5控制区位灯和报警声音及信号强弱显示灯复位到常态。接收信号处理电路将接收到的信号依次经过交流放大电路、相敏检测电路、低通滤波电路、差分放大电路以及直流放大电路，从接收信号中去除振荡波从而获得放大后的报警信号。各区的报警信号叠加后送入到信号强弱显示电路以从信号强弱显示灯上显示，各区报警信号再分别经过信号比较电路，与DA转换电路送出的门坎电压值相比较，当报警信号大于门坎电压值时，认为该区存在金属报警。于是分区报警控制电路控制区位灯变亮，使蜂鸣器蜂鸣报警，同时使继电器J1常开端闭合，绿色报警灯灭，红色报警灯亮。而Q13上接收到中断信号后，使Q13由导通变截止，从而控制报警时间。而单片机u也控制计数显示电路显示报警次数。

另外，通过单片机u的TXD功能端还可以与遥控器进行相互通讯，从而实现本实用新型的远距离遥控功能，如果在遥控器上装上可视化功能，即可以对遥控产生的效果直接在遥控器上获得所反馈的数据。

Claims (9)

1、一种数码金属探测门，由探测门本体、探头、红外线控制器及控制电路构成，其特征在于：所述控制电路包括电源电路、信号发生电路、接收信号处理电路、分区报警控制电路、单片机主控电路以及计数显示电路，所述电源电路提供各电路电源并与各个电路相连接，所述信号发生电路输入方波信号到接收信号处理电路，所述接收信号处理电路输出的报警信号连接到分区报警控制电路，输出的中断信号连接到单片机主控电路，所述单片机主控电路输出的计数控制信号连接到计数显示电路，输出的整体灵敏度信号连接到分区报警控制电路，输出的区位灵敏度信号连接到接收信号处理电路，所述分区报警控制电路输出的中断信号连接到单片机主控电路。

2、如权利要求1所述数码金属探测门，其特征在于：所述接收信号处理电路由交流放大电路、相敏检测电路、低通滤波电路、差分放大电路、直流放大电路以及信号强弱显示电路组成，交流放大电路连接相敏检测电路，所述相敏检测电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路连接差分放大电路，所述差分放大电路连接直流放大电路，所述直流放大电路连接信号强弱显示电路。

3、如权利要求2所述数码金属探测门，其特征在于：所述交流放大电路由放大器及其外围元器件构成，所述放大器由放大器(IC01)和放大器(IC02)构成，所述放大器(IC01)的信号正输入端(3)与连接端子(p1)的(3)脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器(IC01)的负输入端(2)脚分为3路，一路通过电阻(R01)和电容(c01)接地，一路通过电阻(RP01)与其(1)脚相连，第三路通过电容(c001)与其输出端(1)相连，所述放大器(IC02)的信号正输入端(5)与连接端子(p1)的(7)脚上的报警信号相连接，同时还通过滤波电容接地，放大器(IC02)的负输入端(6)脚分为3路，一路通过电阻(R02)和电容(c02)接地，一路通过电阻(RP02)与其(7)脚相连，第三路通过电容(c002)与其输出端(7)脚相连，从放大器的输出端(1)和输出端(7)上输出两路交流放大信号。

4、如权利要求3所述数码金属探测门，其特征在于：所述相敏检测电路主要包括集成元件(4016)及其外围元器件，所述集成元件(4016)由四组，分别为(IC20)、(IC21)、(IC22)和(IC23)，所述(IC20)的输入端(2)通过电容与放大器(IC01)输出的交流放大信号连接，其输出端(1)输出第一路检测信号，所述(IC21)的输入端(4)也通过电容与放大器(IC01)输出的交流放大信号连接，其控制端(5)通过接线端子(p2)的(7)脚连接方波信号，其输出端(1)输出第二路检测信号，所述(IC22)的输入端(9)通过电容与放大器(IC02)输出的交流放大信号连接，其控制端(6)通过接线端子(p2)的(7)脚连接方波信号，其输出端(8)输出第三路检测信号，所述(IC23)的输入端(11)也通过电容与放大器(IC02)输出的交流放大信号连接，其控制端(12)通过接线端子(p2)的(8)脚连接方波信号，其输出端(10)输出第四路检测信号，

5、如权利要求4所述数码金属探测门，其特征在于：所述低通滤波电路、差分放大电路及直流放大电路主要由集成块(IC3)～(IC7)、运算放大器及相应的外围元器件构成，探头接收的左右两路报警信号经过低通滤波、差分放大和直流放大后，两路报警信号被同步处理并合并为一路报警信号通过连接端子(p2)的(2)脚连接到连接端子(P4)、(P6)、(P8)、(P10)、(P12)、(P14)的(3)脚和(4)脚，并且连接端子(p2)的(6)脚上还输出报警状态控制信号。

6、如权利要求1所述数码金属探测门，其特征在于：所述信号发生电路由方波信号发生电路和正弦信号转换电路构成，所述方波信号发生电路连接正弦信号转换电路，并且还和接收信号处理电路相连接，所述正弦信号转换电路与探头相连接。

7、如权利要求1所述数码金属探测门，其特征在于：所述单片机主控电路包括单片机以及DA转换电路，所述单片机连接DA转换电路，所述红外线控制器连接单片机。

8、如权利要求1所述数码金属探测门，其特征在于：所述分区报警控制电路由信号比较电路、报警区位显示控制电路、报警声音控制电路及信号强弱显示电路构成，所述信号比较电路连接报警区位显示控制电路，报警区位显示控制电路连接报警声音控制电路。

9、如权利要求1所述数码金属探测门，其特征在于：所述探头设置有左右6组，它们的接收信号通过连接端子(P1)、(P2)以及连接端子(P3)、(P5)、(P7)、(P9)、(P11)、(P13)分别与6路接收信号处理电路相连接。

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