專利名稱:室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器的制作方法
本實(shí)用新型涉及信號(hào)裝置，特別是室內(nèi)防盜報(bào)警裝置。
現(xiàn)有的室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器有微波傳感器和超聲波傳感器兩種，它們都是利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行工作的。根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，當(dāng)接收者向聲源以速度V移動(dòng)時(shí)(聲源和媒質(zhì)不動(dòng))，聲波對(duì)接收者的速度為C＋V(V可為正負(fù))，所以接收者收到的頻率為f＝(C＋V)／入＝f0(1＋V／C)，其中入是媒質(zhì)中的聲波波長(zhǎng)，f0是聲源頻率，C為聲速。也就是說(shuō)，移動(dòng)物體的反射波頻率為f0·(1＋V／C)。當(dāng)物體靜止時(shí)，其反射波頻率等于聲源的頻率。根據(jù)波疊加原理，兩列頻率相同的波疊加結(jié)果是一列穩(wěn)定的波 ；兩列頻率不同的波疊加結(jié)果是一列不穩(wěn)定的波，其振幅隨位移而改變 。因此，移動(dòng)物體的反射波和固定物體的反射波(或波源發(fā)出的波)疊加的結(jié)果是一列不穩(wěn)定的波，其包裹線是一個(gè)頻率很低的信號(hào)，即所謂的多普勒頻移 。微波傳感器和超聲波傳感器都是利用多普勒頻移來(lái)判斷是否有物體移動(dòng)的，因此，它們一般由發(fā)射器、接收器以及獲得多普勒頻移信號(hào)的電路組成。在一定空間范圍內(nèi)，發(fā)射器發(fā)出一列具有一定頻率的波，接收器接收到的是這列波和該空間內(nèi)所有物體對(duì)這列波的反射波以及它們的疊加，根據(jù)上述原理，當(dāng)沒有物體移動(dòng)時(shí)，所有的波的頻率相同，疊加后得到一列平穩(wěn)的波；當(dāng)有物體移動(dòng)時(shí)，疊加后得到一列不平穩(wěn)的波，出現(xiàn)了多普勒頻移。接收器將接收到的信號(hào)輸給后一級(jí)的裝置，這些裝置將對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，確定是否有多普勒頻移，從而判斷是否有物體移動(dòng)，如果有物體移動(dòng)， 該裝置將處理后的信號(hào)再輸給下一級(jí)裝置，如攝影機(jī)控制開關(guān)、發(fā)聲裝置開關(guān)等，達(dá)到各種不同的目的。超聲波傳感器和微波傳感器，由于工作頻率高，存在一系列的缺點(diǎn)，如有判別死角，對(duì)發(fā)射、接收元件的要求高，功耗大，體積大，價(jià)格高等。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種新型的室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器。該傳感器是在聲頻范圍內(nèi)工作的，工作頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超聲波和微波傳感器，因此克服了超聲波和微波傳感器的上述缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型所說(shuō)的室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器，其工作原理與超聲波和微波傳感器的工作原理完全相同，工作頻率在聲頻范圍內(nèi)(一般為15～18KHZ，確定工作頻率的原則是保證傳聲器能正常工作的前提下盡量提高)。它由聲波發(fā)射器、傳聲器、放大器、濾波器、移頻檢出電路、比較器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等組成，其特征在于聲波發(fā)射器采用壓電陶瓷作為發(fā)聲元件，傳聲器采用話筒。傳感器的工作原理如圖1所示。
本實(shí)用新型所說(shuō)的傳感器，因?yàn)楣ぷ黝l率在聲頻范圍，為了減少對(duì)人的影響或避免被人察覺(當(dāng)做為防盜報(bào)警器用時(shí))，除了盡量提高工作頻率外，其發(fā)射器采用正弦波發(fā)射，為此，壓電陶瓷與電感組成LC串聯(lián)電路(壓電陶瓷有一等效電容，其等效電感與外接電感相比可忽略)，逼使壓電陶瓷發(fā)出正弦波。另外，當(dāng)外界信號(hào)的頻率等于諧振頻率時(shí)，LC串聯(lián)電路將發(fā)生諧振，諧振時(shí)，壓電陶瓷兩端的電壓為輸入電壓的Q倍(Q為電感的品質(zhì)因素)，本傳感器的聲波發(fā)射器中的壓電陶瓷就是在LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)發(fā)聲的，這樣不但實(shí)現(xiàn)了正弦波發(fā)射，而且提高了發(fā)射效率，達(dá)到了節(jié)省功耗的目的。
本實(shí)用新型所說(shuō)的傳感器，其聲波發(fā)射器中的LC串聯(lián)電路是這樣產(chǎn)生諧振的由反相器、電容、電阻組成的振蕩頻率可調(diào)的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器提供一個(gè)頻率等于LC串聯(lián)電路的諧振頻率的信號(hào)，該信號(hào)通過多個(gè)并聯(lián)的反相器放大以后輸入LC串聯(lián)電路，使其發(fā)生諧振。
本實(shí)用新型所說(shuō)的傳感器，其傳聲器可采用駐極體話筒。
圖1是室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器工作原理圖。
圖2是防盜報(bào)警用室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器的電路圖。
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，發(fā)明人將該傳感器用于室內(nèi)防盜報(bào)警，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。聲波發(fā)射器發(fā)出的聲波頻率f為17KHZ，選定一個(gè)型號(hào)的壓電陶瓷(如φ35的壓電陶瓷，其電容量C為0.02μF)，那么串聯(lián)的電感器的電感量可由公式f =12 πL C]]>求得。F1、F2、C12、R22、W3組成了無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其振蕩頻率由W3調(diào)節(jié)；將F2的輸出端接至F3、F4、F5、F6的并聯(lián)輸入端，F(xiàn)3、F4、F5、F6的并聯(lián)輸出給LC串聯(lián)電路提供了一個(gè)穩(wěn)定的方波信號(hào)，頻率為17KHZ，該信號(hào)使LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振，壓電陶瓷在諧振頻率下發(fā)聲，發(fā)出一列頻率為17KHZ的聲波。傳聲器為駐極體話筒，它將接收到的信號(hào)輸給放大器，信號(hào)的放大由BG1完成；放大后的信號(hào)經(jīng)過由IC1～I(xiàn)C4組成的帶通濾波器濾波，濾波器的通頻帶為17KHZ，輸出幅度可由1R9及2R9調(diào)節(jié)，通過濾波器的是頻率為17KHZ左右的信號(hào)。通過濾波器的信號(hào)由C6輸至IC5做移頻檢出，使多普勒頻移信號(hào)能順利地通過下一級(jí)的帶通濾波器。從IC6輸出的信號(hào)直接送到由IC6～I(xiàn)C9組成的帶通濾波器，該濾波器的通頻帶設(shè)計(jì)為多普勒頻移信號(hào)的頻率，用公式fC＝f0(1＋ (V)/(C) )－f0計(jì)算，式中fC為濾波器的通頻帶，f0為發(fā)射器發(fā)出的聲波頻率，V為人體移動(dòng)的速度(V可為正負(fù))，C為聲速，若V＝0.5米／秒，f0＝17KHZ，那么fC＝23.8HZ，通過該濾波器的信號(hào)是多普勒頻移信號(hào)，頻率為23.8HZ左右；如果沒有人體移動(dòng)，就不會(huì)有信號(hào)通過濾波器。濾波器的輸出幅度由W1調(diào)節(jié)。通過濾波器的信號(hào)送至IC10進(jìn)行比較放大，IC10的反相端由R15、W2、R16設(shè)定一個(gè)起始工作電平，只有輸入信號(hào)高于起始電平，比較器才進(jìn)入工作狀態(tài)(將信號(hào)處理后輸出)，這樣消除了外界因素和晶體管噪聲的干擾。因?yàn)槎嗥绽疹l移信號(hào)的頻率為23.8KHZ，那么每秒鐘至少有20個(gè)脈沖信號(hào)由IC10輸出。IC10將信號(hào)送至定時(shí)器IC11的M端和計(jì)數(shù)器IC12的CP端。設(shè)IC11的定時(shí)時(shí)間為0.5秒，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，IC11的
Q端通過與門y將IC12的清除端R變?yōu)榈碗娖綇亩笽C12開始計(jì)數(shù)，0.5秒以后，IC11的
Q端回到高電平使IC12清零；在0.5秒的時(shí)間內(nèi)，若計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不夠8，那么它將沒有信號(hào)輸出，在IC11的控制下重新計(jì)數(shù)；若計(jì)數(shù)器在0.5秒的時(shí)間內(nèi)計(jì)夠了8，那么它的Q3端將輸出一個(gè)脈沖信號(hào)給定時(shí)器IC13的M端，設(shè)IC13的定時(shí)時(shí)間為2秒，那么在這2秒時(shí)間內(nèi)，IC13的
Q端通過與門y使IC12的R端保持低電平，IC12繼續(xù)計(jì)數(shù)(IC11對(duì)IC12失去控制)，若在這2秒時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)夠24(那么計(jì)數(shù)器的讀數(shù)應(yīng)為8＋24＝32)，IC12的Q5端將輸出高電平，使IC14推動(dòng)繼電器J動(dòng)作(發(fā)出警報(bào)聲等)，若2秒時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)不夠24(讀數(shù)不夠32)，IC12將沒有信號(hào)輸出，IC12在IC13的控制下重新計(jì)數(shù)。因?yàn)镮C13的定時(shí)時(shí)間是IC11定時(shí)時(shí)間的整數(shù)倍，因此兩個(gè)定時(shí)器發(fā)出的信號(hào)將是同步的。作為防盜報(bào)警器，本傳感器的第二級(jí)濾波器的通頻帶、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間、計(jì)數(shù)器的設(shè)定計(jì)數(shù)額等都是考慮到人體移動(dòng)速度和人體移動(dòng)的連續(xù)性而定的，如果作為其它用途，上述的參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況而定。第二級(jí)定時(shí)器IC13起二次判別的作用，消除外界因素(如噪聲、風(fēng)聲)的影響，使報(bào)警器更為準(zhǔn)確。
圖2中，BG1為3DX晶體三極管，BG2為3AX晶體三極管，IC1～I(xiàn)C10為運(yùn)算放大器，IC11、IC13、IC14為單穩(wěn)態(tài)電路，IC12為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，J為繼電器，F(xiàn)1～F6為反相器，y為與門，IC15為三端穩(wěn)壓器。
本實(shí)施例中，防盜報(bào)警器的工作頻率為17KHZ，雖然它屬于聲頻范圍，但只有少數(shù)人能聽見，而且由于正弦波發(fā)射，因此極難察覺，具有足夠的隱蔽性；由于它具有功耗小、體積小、價(jià)格低、無(wú)判別死角等優(yōu)點(diǎn)，它將廣泛地被應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器，由聲波發(fā)射器、傳聲器、放大器、濾波器、移頻檢出電路、比較器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等組成，其特征在于聲波發(fā)射器采用壓電陶瓷作為發(fā)聲元件，傳聲器采用話筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的傳感器，其特征在于聲波發(fā)射器中的壓電陶瓷與電感串聯(lián)組成電感電容(LC)串聯(lián)電路，壓電陶瓷在LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)發(fā)聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所說(shuō)的傳感器，其特征在于聲波發(fā)射器 的LC串聯(lián)電路是這樣產(chǎn)生諧振的由反相器、電容、電阻組成的振蕩頻率可調(diào)的無(wú)隱態(tài)多諧振蕩器提供一個(gè)頻率為L(zhǎng)C串聯(lián)電路的諧振頻率的信號(hào)，該信號(hào)通過多個(gè)并聯(lián)的反相器后輸入LC串聯(lián)電路使它諧振。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所說(shuō)的傳感器，其特征在于傳聲器采用駐極體話筒。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于信號(hào)裝置范圍。本實(shí)用新型所說(shuō)的室內(nèi)移動(dòng)物體傳感器，由聲波發(fā)射器、傳聲器、放大器、濾波器、移頻檢出電路、比較器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等組成。聲波發(fā)射器采用壓電陶瓷作為發(fā)聲元件，壓電陶瓷與電感串聯(lián)組成LC串聯(lián)電路，壓電陶瓷在LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)發(fā)聲；LC串聯(lián)電路的振蕩信號(hào)由反相器、電容和電阻組成的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器供給；傳聲器采用話筒。該傳聲器具有成本低、功耗小、體積小、無(wú)判別死角等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08B1/08GK86206006SQ86206006
公開日1987年11月11日 申請(qǐng)日期1986年8月23日
發(fā)明者姚衛(wèi)平 申請(qǐng)人:姚衛(wèi)平導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan