水銀傳感線及水銀位移傳感器的製作方法
2023-10-06 17:38:59 1
本實用新型涉及檢測領域，特別是一種水銀傳感線及水銀位移傳感器。
背景技術：
目前防盜報警檢測裝置普遍車輛領域，當車輛遇到擊打、碰撞或移動時，傳感器就會向控制器發送信號，指示震動強度。根據震動強度，控制器會發出表示警告的「嗶嗶聲」或者全面拉響警報。
傳統的傳感器為震動傳感器，是由兩條金屬觸片組成，其中，較長的彈性金屬觸片位於另一金屬觸片之上。當汽車遇到震動時，彈性金屬觸片也會隨之晃動，並觸碰到下面的觸片，從而形成閉合迴路。這種設計的問題在於，只要汽車震動或者晃動，電路就會發生閉合，而控制器無法測定震動的強度，容易導致誤報。傳感器在濾除幹擾信號時不可避免的同時濾除了因偷盜行為產生的震動信號，造成震動式防盜報警系統靈敏度與準確性之間的矛盾，使得前的震動式防盜報警系統綜合性能低下、先天性缺陷造成的誤報問題至誕生以來長期沒有實質性突破留存至今。
隨著社會發展，一種採用由探針、水銀珠、密封外殼構成的水銀開關被用作傳感器。由於水銀珠受重力的影響，車輛發生震動或移動時，水銀開關也隨之傾斜，水銀珠會向較低方向運動，當水銀珠同時觸碰到兩個探針電極，則實現開關的開啟接通功能。
水銀開關只有傾斜到一定角度，一般認為15度以上時才能滿足開啟或關閉的動作，當振動值不超過警戒範圍的15度時，導致靈敏度過低而無法觸動報警，給盜賊通過移離水銀開關遺留了技術條件；可見水銀開關是一種抗幹擾極強的報警用傳感器，但同時存在一定的技術局限性：由於水銀開關只有接通和斷開兩種狀態，若採用它做防盜報警系統的傳感器，當防盜報警系統利用水銀開關的接通功能作為觸發報警的信號時，可以通過將傳感器引出線剪斷使水銀開關失效而起不到報警作用；當防盜報警系統利用水銀開關的斷開功能作為報警觸發信號時，可以通過短路水銀開關失效報警系統，可見單純用水銀開關存在一定的安全隱患或被移除的可能。
是否能有這樣一種傳感器，既能避免日常工作、生活中的誤報行為，又能使我們的車輛有效避免被盜。
技術實現要素：
為了克服現有技術中的不足，本實用新型通過將改進所得的水銀傳感線運用在傳感器中，構成了能有效預警的水銀位移傳感器。
本實用新型解決問題的技術方案是：水銀傳感線包括橡膠套管、插頭XPA、插座XSA和敏感元件，所述的敏感元件，包括水銀開關SW1、SW2和電阻RA、RB，所述的水銀開關SW1、SW2分別串聯電阻RA、RB後並聯組合，敏感元件均勻布置於橡膠套管中；多個水銀傳感線可以串聯或者並聯使用，所述的敏感元件數量能夠增加；水銀傳感線在橡膠套管裡均勻密布大量的水銀開關使被檢測物品同時受到不同方向不同角度眾多水銀開關的檢測、消除了盜賊移除水銀傳感線的方向和角度；徹底杜絕了盜賊不觸發報警系統而移除傳感線的條件；給水銀傳感線投入實踐應用提供了又一個先決條件；同時提高了水銀傳感線的靈敏度、解決了防盜報警系統普遍存在的靈敏度與準確性之間的矛盾。
水銀位移傳感器包括水銀傳感線和信號處理器，所述的信號處理器包括信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、編碼單元、ASK調製驅動單元、高頻振蕩器和電源電路。
信號轉換單元包括水銀傳感線、信號處理器插座XSA和電阻R1，所述的水銀傳感線由插頭XPA插入信號處理器插座XSB後與電阻R1串聯，水銀傳感線與R1連接的節點經電容C1與三極體Q1的基極連接。
低頻放大單元包括電容C2、電阻R2、電阻 R3、電阻R4、電阻R5，三極體 Q1，所述的三極體Q1的發射極經電阻R5與信號處理器電源負極連接，三極體Q1的基極經電阻R2與電源電路中充電電池E正極連接，經並聯電容C2的電阻R3 與電源電路中充電電池E負極連接，三極體Q1集電極經電阻R4與電源電路中充電電池E正極連接。
雙向檢幅電路包括運算放大器U1A和U1B、電阻R6、電阻R7 和電阻R8、,所述的電阻R6與電阻R7、電阻R8串聯；所述的電阻R6和電阻R7串聯後的節點與運算放大器U1A反向輸入端2腳連接。
低頻放大器單元中三極體Q1集電極經電阻R4與信號處理器電源正極連接，同時三極體Q1與雙向檢幅電路中運算放大器U1A正向輸入端3腳及U1B反向輸入端6腳連接。
所述的信號擴展單元包括二極體D1、二極體D2、電容C3、電阻R9、電阻R10、三極體Q2；所述的二級管D1與二極體D2的負極連接後與電容C3正極連接，所述電容C3的正極與電阻R9一端連接，電容C3的負極做接地連接；所述的三極體Q2，基極與電阻R9的另一端連接，基極同時經電阻R10與電源電路中充電電池E負極連接。
二極體D1正極與運算放大器U1A輸出端1腳連接，所述的二極體D2正極與運算放大器U1B輸出端7腳連接。
編碼單元，包括編碼晶片2262、電阻R11，所述的電阻R11兩端分別與編碼晶片2262的OSC1、OSC2端連接，所述的編碼晶片2262的TE端與三極體Q2集電極連接。
ASK調製驅動單元包括電阻R13、電容C4、電容C5、三極體Q3，所述的三極體Q3，發射極與電容C4和電阻R13連接，基極經電阻R12與編碼晶片2262輸出端17腳連接，所述的電容C4與電阻R13並聯；所述的三極體Q3，集電極經電容C5接地，發射極經並聯了電容C4的電阻R13接地；所述的電容C4與電阻 R13並聯後與電源電路中充電電池E負極連接，所述的電容C5與電源電路中充電電池E負極連接。
高頻振蕩器包括三級管Q4、電阻R14、濾波器BT、電感線圈L1、電感線圈L2、電容C6、電容C7，所述的三級管Q4集電極經電阻R14與基極連接，所述的濾波器BT前端與電容C6前端連接，所述的電容C6末端與濾波器BT接地端連接，所述的電感線圈L1前端與電源電路中充電電池E正極連接，末端與電感線圈L2前端及濾波器BT輸入端連接。
三極體Q3集電極與高頻振蕩器中三極體Q4發射極、濾波器BT接地端及電容C6的一端連接。
電源電路包括插座XSD 、電阻R15、二極體D3、電容C8、電容 C9和充電電池E、穩壓二極體DW，電源電路經導線與信號轉換、低頻放大器、雙向檢幅、信號擴展、編碼、ASK調製驅動、高頻振蕩器各單元電路連接。電容C8、電容C9分別是高低頻退耦電容，電容 C8、電容C9的兩端均分別與充電電池E正極負極連接；所述的穩壓二級管DW並聯在充電電池E上，所述的二極體D3與電阻R15串聯。
水銀位移傳感器信號輸出通道包括有線通道和無線通道；
所述的無線通道包括：信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、編碼單元、ASK調製驅動單元、高頻振蕩器和電源單元；所述的有線通道包括信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、三極體Q5、電阻R16、電阻R17、帶有控制觸點K的繼電器J、插座XSC； 所述信號擴展單元中，三極體Q2集電極經電阻R17與三極體Q5基極連接，所述三極體Q5集電極與繼電器J連接，發射極與信號處理器的電源正極連接，所述帶有控制觸點K的繼電器J經插座XSC向外輸出有線控制信號。
水銀開關與電阻串聯，其組合的數量視傳感器精度確定；水銀傳感線可通過串連或並聯組合使用；
信號處理器，包括信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、編碼單元、ASK調製驅動單元、高頻振蕩器和電源電路。
水銀傳感線通過並聯多個水銀開關和電阻的組合實現了水銀開關的集群工作方式，徹底改變了水銀開關只有導通、斷開兩個開關性質的特徵、可以通過輸出線性較差的電阻特性得到模擬信號，進而使與其配合工作的信號處理器準確的利用雙向檢幅電路對水銀傳感線的工作狀態實施感知，實現了水銀傳感線在被剪斷或短路時仍能具有的報警功能。
水銀傳感線的前端設計有插頭末端設計有插座；便於多個傳感線串聯使用，擴展水銀傳感線的監測範圍、水銀傳感線可對大面積大範圍的對多種物品同時進行警戒檢測。雙向檢幅電路不僅可以對水銀傳感線輸入的位移信號進行比較判斷而且可以對水銀傳感線的工作狀態進行嚴格檢測；在水銀傳感線被剪斷和短路時立即向後級電路輸出信號對水銀傳感線實施保護報警。
本實用新型結構簡單、造價低廉，其中水銀傳感線是在成品水銀開關的基礎上製造而成，生產工藝簡單易行。針對目前車輛防盜報警系統長期以來存在的誤報擾民、消耗車輛電瓶有限電能等問題，提供了一種高靈敏、大範圍檢測偷盜行為的抗幹擾傳感電路。不僅可以用於開發新型防盜產品，而且可以將其作為模塊替代目前市場已有的各種防盜報警產品。本實用新型也可通過水銀傳感線的串並聯，實現對大範圍內多個物件的同時警戒的目的，用於大型貨車備胎、燃油及運輸物品的綜合防盜預警。
附圖說明
圖1為水銀傳感線結構示意圖；
圖2為水銀傳感線等效電路圖；
圖3為水銀位移傳感器框圖；
圖4為水銀位移傳感器電路圖。
圖中標號：1-橡膠套管，2-水銀開關SW1，3-水銀開關SW2。
具體實施方式
以下將參照附圖，通過實施方式詳細地描述本實用新型提供的水銀線及水銀位移傳感器。在此需要說明的是，對於這些實施方式的說明用於幫助充分公開本實用新型，但並不構成對本實用新型的限定。
本實用新型包含水銀傳感線和水銀位移傳感器。
圖1和圖2所示，水銀傳感線包括橡膠套管、插頭XPA、插座XSA和若干敏感元件，所述的敏感元件並聯在由插頭XPA和插座XSA組成的迴路中，包括串聯的水銀開關和電阻。
圖3和圖4可見：
水銀位移傳感器包括水銀傳感線和信號處理器，所述的信號處理器包括信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、編碼單元、ASK調製驅動單元、高頻振蕩器和電源電路。
信號轉換單元包括信號處理器插座XSB和電阻R1，所述的信號處理器插座XSB與水銀傳感線插頭XPA連接後與電阻R1串聯。
低頻放大單元包括電容C2、電阻R2、電阻 R3、電阻R4、電阻R5，三極體 Q1，所述的三極體Q1的發射極經電阻R5與信號處理器電源負極連接，三極體Q1基極的一端經電阻R2與電源電路中充電電池E正極連接，另一端經並聯電容C2和電阻R3 後與電源電路中充電電池E負極連接，三極體Q1集電極經電阻R4與電源電路中充電電池E正極連接。
雙向檢幅電路包括運算放大器U1A和U1B、電阻R6、電阻R7和電阻R8，所述的電阻R6與電阻R7、電阻R8串聯；所述的電阻R6和電阻R7串聯後的節點與運算放大器U1A反向輸入端2腳連接，所述的電阻R7和電阻R8串聯後的節點與運算放大器U1B正向輸入端5腳連接；所述運算放大器U1A正向輸入端3腳與U1B反向輸入端6腳連接節點與三極體Q1的集電極連接。
信號擴展單元包括二極體D1、二極體D2、電容C3、電阻R9、電阻R10、三極體Q2；所述的二級管D1與二極體D2的負極連接後與電容C3正極連接，所述電容C3的正極與電阻R9一端連接，電容C3的負極做接地連接；所述的三極體Q2的基極與電阻R9的另一端連接，其基極同時經電阻R10與信號處理器電源負極連接；所述的二極體D1正極與運算放大器U1A輸出端1腳連接，所述的二極體D2正極與運算放大器U1B輸出端7腳連接。
編碼單元，包括編碼晶片2262、電阻R11，所述的電阻R11兩端分別與編碼晶片2262的OSC1、OSC2端連接，所述的編碼晶片2262的TE端與三極體Q2集電極連接。
ASK調製驅動單元包括電阻R13、電容C4、電容C5、三極體Q3，所述的三極體Q3，其集電極經電容C5接地；其發射極經過電容C4和電阻R13的並聯電路後，一端接地，另一端與電源電路中充電電池E負極連接；其基極經電阻R12與編碼晶片2262輸出端17腳連接；所述的電容C5與電源電路中充電電池E負極連接。
高頻振蕩器包括三級管Q4、電阻R14、濾波器BT、電感線圈L1、電感線圈L2、電容C6、電容C7，所述的三級管Q4集電極經電阻R14與自身基極連接，其發射極與ASK調製驅動單元中三極體Q3的集電極連接；所述的濾波器BT的一端與電容C6的一端連接，接地端與C6的另一端連接，所述的電感線圈L1前端與電源電路中充電電池E正極連接，末端與電感線圈L2前端及濾波器BT輸入端連接；所述電感線圈L2的末端與電容C7連接。
電源電路包括插座XSD 、電阻R15、二極體D3、電容C8、電容 C9和充電電池E、穩壓二極體DW，電源電路經導線與信號轉換、低頻放大器、雙向檢幅、信號擴展、編碼、ASK調製驅動、高頻振蕩器各單元電路連接；所述的電容C8、電容C9分別是高低頻退耦電容，電容 C8、電容C9的兩端均分別與電源電路中充電電池E正、負極連接；所述的穩壓二級管DW並聯在充電電池E上，所述的二極體D3與電阻R15串聯。
水銀位移傳感器信號輸出通道包括有線通道和無線通道；所述的無線通道包括：信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元、編碼單元、ASK調製驅動單元、高頻振蕩器和電源單元；所述的有線通道包括信號轉換單元、低頻放大單元、雙向檢幅電路、信號擴展單元和有線單元，所述的有線單元包括三極體Q5、電阻R16、電阻R17、帶有控制觸點K的繼電器J、插座XSC； 所述信號擴展單元中，三極體Q2集電極經電阻R17與三極體Q5基極連接，所述三極體Q5集電極與繼電器J連接，發射極與信號處理器的電源正極連接，所述帶有控制觸點K的繼電器J經插座XSC向外輸出有線控制信號。
為保證本實用新型滿足充分公開的要求，現就其工作狀態闡述如下：
警戒狀態：
水銀傳感線在沒有外力作用發生位移時；水銀傳感線中水銀開關的狀態不發生變化，即不會由導通轉變為斷開或由斷開轉變為導通，水銀傳感線的等效電阻狀態不發生變化。由於水銀傳感線的等效電阻在水銀傳感線沒有發生位移時不發生變化，信號處理器A點的電壓處於恆定不變，電容 C1由於通交隔直的作用，處理器A點電壓不影響，三極體Q1集電極電位恆定不變；由於Q1集電極電位在三極體Q1靜態時高於雙向檢幅電路中運算放大器U1B正向輸入端5腳且低於U1A反向輸入端2腳的電壓， 因此雙向檢幅電路中運算放大器U1B輸出端7腳、 U1A輸出端1腳均輸出低電平，此時二極體D1和D2均不導通，使得電容C3得不到充電，其中電容C3端電壓經電阻R9 和R10分壓後不足以使三極體Q2導通，使得三極體Q2處於截止狀態，此時集電極電位為高電平，編碼晶片2262控制端14腳被三極體Q2置於高電平無法工作，編碼晶片2262的17腳不輸出信號；ASK控調製驅動單元中三極體Q3不導通；三極體Q4、電阻R14、濾波器BT、電容C6、電感線圈L1和L2構成的高頻振蕩器不起振。
觸發報警：
水銀傳感線在感知外力作用或發生位移時，均勻密布於傳感線中任意一隻水銀開關的狀態將發生變化，處理器A點的電壓也即隨之變化，由電容C2耦合致使三極體Q1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5構成的低頻放大單元，放大後經電容Q1集電極輸入由運算放大器U1A、U1B、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、二極體D1、二極體D2構成的雙向檢幅電路；當輸入雙向檢幅電路的電壓高於運算放大器U1A 反向輸入端 2腳的電壓U1A輸出端1腳即輸出高電平D1導通；如果輸入雙向檢幅電路的電壓低於U1B正向輸入端5腳的電壓，U1B輸出端的7腳即輸出高電平，此時二極體D2導通；二極體D1 或者二極體D2導通，都可使電容C3充電；充電後的 電容C3端電壓經電阻R9和R10分壓後，足以使三極體Q2導通，此時三極體Q2由警戒狀態時的截止狀態轉變為導通狀態，三極體Q2集電極由高電平轉變為低電平，編碼晶片2262控制端14腳處於低電平， 17腳輸出串行數據信號（即ASK開關調製信號）經ASK調製驅動電路工作,致使由三極體Q4、電阻R14、濾波器BT、電容C6、電感線圈L1和L2構成的高頻振蕩器起振並發射無線報警信號；一段時間後，由於電容C3電量被電阻R9、電阻R10放盡，使得三極體Q2由導通轉變為截止狀態，編碼晶片2262控制端14腳轉變為高電平編碼晶片2262停止輸出ASK調製信號，此時超高頻振蕩器停止發射無線報警信號，本水銀位移傳感器無線信號發射工作結束進入警戒狀態，準備下一次觸發。
本實用新型的優勢在於，水銀位移傳感器不會由於正常的機械震動及強噪聲觸發輸出報警信號，具有極強的抗幹擾、防誤報功能，大幅度提高車輛的安全預警能力。