被動式人體紅外線多功能報警裝置的製作方法

2023-05-17 15:56:16

專利名稱：被動式人體紅外線多功能報警裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種報警裝置。
在八十年代以前，國際市場上的各類安防電子器材幾乎都以超聲波、主動紅外線、微波等技術為基礎。八十年代以後，國外先進安防電子器材中採用了熱電型被動紅外傳感技術。該技術由於採用被動接受人體紅外線，具有安裝靈活，隱蔽性好，能鑑別人體和其它物體等優點。在《電子報》90年第十六期「被動式紅外防盜報警器」一文和《電子報》90年第四十八期「美國被動式紅外線探測器剖析」一文中介紹了被動式紅外探測器的兩種典型電路結構。這類探測器主要環節有光學聚焦系統、傳感器、有源濾波、放大器、比較電路。採用這種結構的主要缺點是不能排除較強的高頻紅外信號的幹擾，因為有源濾波器是以放大信號為基礎的，對通頻帶以外的信號不放大，但也不衰減，例如在探測器附近有日光燈啟輝時會產生誤動作。在《電子報》91年二十期「半開發的熱釋電人體紅外微構組件」一文中介紹了另一種被動式人體紅外探測器，其主要缺點是微弱的人體紅外感應信號受無源濾波器的衰減太大，靈敏度得不到保證，有源濾波器的增益過大時電路不穩定。此外，上述探測器的靈敏度不可調，不適應多種監視場所。現有技術中的報警器，主要以聲、光兩種方式報警，且多採用繼電器執行報警動作，功能單一，功耗大，成本高。
本實用新型的目的是針對上述紅外探測器的缺陷，設計一種能排除較強高頻紅外幹擾的，並且監測靈敏度可調的被動式紅外探測器。本實用新型的多功能報警器除具有聲光報警方式外，還應具有報警記憶、報警計時，延時／不延時聲響報警，報警閉鎖等功能。並在執行機構中省去繼電器，從而起到降低功耗和成本的作用。
本實用新型由人體紅外探測器和多功能報警器組成。為了實現上述目的，在已有的人體紅外探測器的傳感器與有源濾波器之間設置一前置放大器［3］(見

圖1)和一無源帶通濾波器［4］，將現有的放大器改為可調增益的放大器［6］。運動人體發出的0.3－－10Hz紅外線由光學聚焦系統［1］聚焦到人體紅外傳感器［2］上，產生出微弱波動電平，經與之匹配級聯的前置放大器［3］放大，然後由級聯的無源濾波器［4］選出0.3－－10Hz的信號，對此頻帶以外的信號大幅度衰減。無源濾波器［4］輸出的信號再送至與之級聯的有源濾波器［5］進一步濾波且將0.3－－10Hz的信號放大到一定程度，然後經級聯的可調放大器［6］實現靈敏度控制，最後由級聯的窗口比較器比較該信號電平，輸出置警信號。
本實用新型的多功能報警器中，設有一個寄存器［9］和一個暫存器［10］，其輸入端均與控制電路［8］相連，用於存儲控制電路送來的置警信號。由控制電路［8］接收人體紅外線探測器發出的置警信號，控制電路［8］受控制電平CON的控制。寄存器［9］的輸出端分別與報警記憶電路［11］、報警計時電路［12］、報警輸出電路［13］和報警延時電路［18］相連，完成各種報警功能。暫存器［10］的輸出端直接與定時聲響報警電路［14］的一個觸發端相連，定時聲響報警電路的另一個觸發端與報警延時電路［18］相連，完成聲響報警功能。定時聲響報警電路［14］產生的復位信號通過復位延時電路［17］與暫存器［10］的一個復位端相連，完成多次報警功能。此外，寄存器［9］的復位端和暫存器［10］的另一個復位端均與閉鎖／復位電路［15］和開機延時電路［16］的輸出端相連，完成閉鎖／復位功能和開機延時功能。
當多功能報警器有置警信號輸入且控制電路［8］的控制端CON處於允許電平時，此置警信號分別被存入寄存器［9］和暫存器［10］，並由寄存器［9］所存的置警信號完成下列動作1.驅動報警記憶電路［11］，產生報警記憶信號(如驅動閃爍燈光)。2.啟動報警計時電路［12］，記錄報警發生時刻。3.驅動輸出電路［13］，產生輸出信號，啟動各種防盜執行裝置，如錄音錄象等，或送往集中監控室。4.通過報警延時電路［18］將置警信號延時後送到定時聲響報警電路［14］。暫存器［10］所存的置警信號，直接送往定時聲響報警電路［14］，定時聲響報警電路在同時接收到來自寄存器［9］和暫存器［10］的置警信號時，啟動聲響報警，發出報警聲。同時，定時聲響報警電路［14］發出復位電平，通過復位延時電路［17］將暫存器［10］復位，為下次聲響報警作好準備。報警聲發出五分鐘(此時間可設定)後，定時聲響報警電路［14］自動關閉。但此時報警記憶電路［11］將一直顯示報警狀況；報警計時電路［12］已記錄報警時刻；輸出電路已將報警信號輸出；由寄存器［9］發出的置警信號維持在定時聲響報警電路［14］的一個輸入端。若入侵者再次進入人體紅外探測器所監測的範圍內，由人體紅外探測器產生的置警信號將再次經控制電路［8］使暫存器［10］存入置警信號，並將其送到定時聲響報警電路［14］，聲響報警再次響起，由次可實現多次報警。
為了對報警器的工作狀態實施控制，本實用新型還設置了如下控制電路1.開機延時電路［16］。開機一分鐘內，該電路發出復位電平，使寄存器［9］和暫存器［10］處於復位狀態，拒絕接收置警信號，從而使設警人員有充足時間退出監測區。一分鐘後，復位電平消失，裝置進入警備狀態。2.閉鎖／復位電路［15］。當合上該電路所設的開關時，該電路產生復位電平，使寄存器［9］和暫存器［10］復位。並由寄存器［9］將報警記憶，報警計時，輸出電路以及送至定時聲響報警電路［14］的置警信號清除。若開關一直合上，置警信號將無法存入寄存器［9］和暫存器［10］，報警器處於閉鎖狀態，可方便家人臨時出入探測區。而開關打開後，報警器恢復警備狀態。3.控制電路［8］。若該電路所設的控制端CON輸入不允許電平，則置警信號不能通過控制電路［8］，此時報警裝置處於閉鎖狀態。通過該控制端可實現多對一控制，也可將其與門鎖相連，或是由集中控制室輸入控制電平。
本實用新型與現有技術相比，具有明顯的優點和實用效果。由於採用前置放大和無源、有源兩級濾波，使得本實用新型既有較高的靈敏度，又有較強的抗幹擾能力，可靠性更高。靈敏度可調，使得本實用新型能適用於不同監視場所。本實用新型具有報警記憶功能，有利於及時發現盜竊事件；具有報警計時功能，有利於提供偵破竊案線索；具有延時聲響報警功能，有利於現場抓獲盜犯；聲響報警可多次重複動作，跟蹤盜犯報警，從而阻止盜犯作案得呈；具有閉鎖復位功能，增強了對報警裝置的控制，使正常人員可自由活動於被監視場所而不產生誤報。具有控制、輸出接口，易於擴展功能，如控制門鎖、錄像設備等，也可作為集中監控系統的一個單元。報警器中由於沒有採用繼電器，降低了成本，降低了功耗。
本實用新型有下列附圖圖1為被動式人體紅外線多功能報警裝置的電氣原理方框圖。其中A部分為人體紅外線探測器電氣原理方框圖，B部分為多功能報警器電氣原理方框圖。在圖中［1］——光學聚焦系統 ［2］——熱電型紅外線傳感器 ［3］——前置放大器 ［4］——無源帶通濾波器 ［5］——有源帶通濾波器 ［6］——可調放大器 ［7］——窗口比較器 ［8］——控制電路 ［9］——寄存器 ［10］——暫存器 ［11］——報警記憶電路 ［12］——報警計時電路 ［13］——輸出電路 ［14］——定時聲響報警電路 ［15］——閉鎖／復位電路 ［16］——開機延時電路 ［17］——復位延時電路 ［18］——報警延時電路 CON——控制端 OUT——輸出端圖2為人體紅外探測器電氣原理圖。在圖中L——菲涅爾透鏡 S——熱電型紅外傳感元件。
圖3為多功能報警器電氣原理圖D7——閉鎖／復位指示燈 D8——設警指示燈 D9——報警記憶指示燈 IN——輸入端 OUT——輸出端 CON——控制端 T——體育電子表圖4為交直兩用電源電氣原理圖D16——交流電源指示燈下面為本實用新型的實施例，並結合附圖對本實用新型作進一步的祥細說明運動人體發出的0.3－10Hz紅外線由圖2電氣原理圖所示人體紅外線探測器中的［1］菲涅爾透鏡L聚焦到［2］熱電紅外傳感元件S上，感應出微弱波動電平，經T1為核心組成的前置放大器［3］放大，然後送至由C3、C4、R5、R6組成的無源帶通濾波器［4］進行濾波，該濾波器［4］的通頻帶設置為0.3－10Hz，將通頻帶以外的環境噪聲濾去，此時，由於無源濾波器［4］對信號有較大的衰減，需再次放大。以A1為核心構成的中心頻率為5Hz的有源帶通濾波器［5］，一方面對信號再次濾波，另方面使信號獲的一定增益。由於穩定性的原故，該級增益不宜設置太大。進一步的放大由A2為核心構成的可調放大器［6］來實現，該級設有三檔負反饋電阻，由開關K1切換，控制探測器的靈敏度。當K1置於1時靈敏度最高，由於選擇R16大於R17，開關置於3時靈敏度最低。由A3、A4、及D1、D2、構成窗口比較器［7］，對A2輸出的信號進行上、下限越限比較，其上下限電平取決於R18、R19、和R21、R20的分壓比。當A2的輸出電平越限時O端為高電平。由於在氣溫接近人體體溫時熱電紅外傳感元件的靈敏度會下降，因此在A1的負端設有負溫係數的溫敏電阻R9，當溫度升高時，R9阻值下降，A1負反饋削弱，增益提高，從而保證探測器的靈敏度。
在圖3所示多功能報警器電氣原理圖中，HF1－HF4為CMOS四或非門，F1－F6為CMOS六反相器。HF1、HF2構成的RS觸發器作為寄存器［9］，HF3、HF4構成的RS觸發器作為暫存器［10］。F1、R26、C16構成開機延時電路［16］，F2、F3、R30、C17構成報警延時電路［18］，F4、F5、R33、C19構成復位延時電路［17］。NE555及KD9561構成定時聲響報警電路［14］。由體育電子表T及R40、R41構成報警計時電路［13］。
開機時，由F1、R26、C16構成的開機延時電路［16］，在一分鐘內輸出高電平，使得Q1為低電平，無論輸入端有無置警信號，Q1均被鎖在低電平。同時，由F1輸出的高電平經D3送至FH3的Sb端，使
為低電平，使得FH3、FH4構成的RS觸發器處於等待觸發狀態。由於Q1的低電平通過兩級反相使得NE555處於復位狀態，在此一分鐘內無論是否有置警信號將Q2置為低電平，NE555均不能被觸發。另外，F1在一分鐘內輸出的高電平經T2驅亮發光二極體D8，指示電路處於設警狀態，設警人員可在監測區自由活動而不會產生報警動作。
開機一分鐘後，F1輸出低電平，D8熄滅，寄存器［9］和暫存器［10］均被開放，報警器從此處於警備狀態。在無置警信號輸入時，Q1』為低電平。Q2為高電平，NE555處於關閉狀態。當有置警信號輸入時，兩個RS觸發器翻轉，對置警信號進行寄存，此時Q1變為高電平，Q2變為低電平。Q2的低電平直接作用於NE555的觸發端，但此時能否觸發NE555產生聲響報警取決於NE555的復位端。由R30、C17、F2、F3構成的報警延時電路［18］，使得Q1變為高電平到NE555的復位端獲的此高電平的時間可在0.5秒或6秒之間選擇，這樣使得聲響報警具有延時功能，該功能有利於現場抓獲小偷。在Q1變為高電平的同時，發光二極體D9被T3驅亮，由於HF1、HF2組成的RS觸發器(寄存器［9］)一經置位便不再復位，D9被驅亮後不再熄滅，因此該燈可指示報警裝置曾經有過報警動作，既實現記憶功能，同時也作為一種長時報警動作。另方面，由於Q1與Q1』之間有一時差，可用來啟動體育電子表T執行記時功能首先由Q1將體育電子表T的MODE置於跑表計時狀態，再由Q1啟動計時。
NE555、R37、C21組成5分鐘定時電路，當2端為低電平且4端為高電平時，定時啟動，3端輸出9V電壓，該電壓驅動KD9561產生音響報警，5分鐘後，3端恢復為OV，關閉聲響報警。由於NE555必須在2端為高電平時才能關閉，為此設置了以F4、F5組成的復位延時電路［17］，當NE555的3端輸出電壓時，通過該延時電路［17］，將HF3、HF4構成的RS觸發器(暫存器［10］)置於等待觸發狀態，只有NE555執行關閉動作時無置警信號輸入，聲響報警才能停止。
本實用新型還設有以AN21、AN22自鎖鍵及D7、R25構成的閉鎖／復位電路［15］。當AN按下時，C16放電到OV，Q1及Q1』為低電平，報警裝置不能觸發，使正常人員可安全出入監測區，AN打開，報警裝置1分鐘後再次啟動。本電路所設計的輸出端OUT和控制端CON可用來構成集中監控系統，電路處於報警狀態時，Q1』經T4輸出低電平。控制端CON短接時，置警信號不能輸入到報警器的寄存器［9］和暫存器［10］。
圖4為交直兩用電源電氣原理圖。由於人體紅外探測器的靈敏度很高，要求電源非常穩定。因此採用兩級穩壓，由C端輸出穩定的5V電壓單獨供電。報警器中的四或非門和六反相器兩塊集成塊，工作於數字方式，對電源質量要求不高，採用直接由R44分壓供電(B端)。考慮到各發光二極體、NE555、KD9561在報警狀態下功耗相對較大，採用由A端直接供給9V電源。
本實用新型，由於可採用價格低廉的少量通用元件，容易安裝生產，功能價格比高，可單獨用於家庭，也可與集中監控系統接口，使用靈活。易於普及。
權利要求1.一種被動式人體紅外線多功能報警裝置，由被動式人體紅外線探測器和多功能報警器組成，在被動式人體紅外探測器中包括光學聚焦系統[1]，用於聚集人體發出的紅外線，熱電型紅外線傳感器[2]，置於上述聚焦系統[1]的焦點處，完成光電轉換，有源帶通濾波器[5]，級聯於上述熱電型紅外線傳感器[2]，用於將人體發出的0.3～10Hz紅外信號濾取並放大，窗口比較器[7]，級聯於上述有源帶通濾波器[5]，完成越限判別，在多功能報警器中包括控制電路[8]，用於控制置警信號輸入，報警記憶電路[11]，定時聲響報警電路[14]，用於識別報警狀態，輸出電路[13]，用於驅動防盜設備，本實用新型的特徵在於它還包括在被動式人體紅外探測器中在熱電型紅外線傳感器[2]與有源帶通濾波器[5]之間有相互級聯的前置放大器[3]和無源帶通濾波器[4]，所述前置放大器[3]與熱電型紅外線傳感器[2]級聯，所述無源帶通濾波器[4]與有源帶通濾波器[5]級聯，完成將熱電型紅外線傳感器[2]感應的微弱電信號放大，並將幹擾信號衰減，在有源帶通濾波器[5]與窗口比較器[7]之間有可調放大器[6]與它們級聯，用於靈敏度控制，在多功能報警器中寄存器[9]，與控制電路[8]相連，用於寄存置警信號，並驅動報警記憶電路[11]，報警計時電路[12]，輸出電路[13]，以及控制定時聲響報警電路[14]，暫存器[10]，與控制電路[8]相連，並受定時聲響報警電路[14]產生的復位信號控制，用於暫存置警信號，並控制定時聲響報警電路[14]。
2.根據權利要求1所述的被動式人體紅外線多功能報警裝置，其特徵在於人體紅線探測器中的無源帶通濾波器［4］的通頻帶為0.3～10Hz。
3.根據權利要求1所述的被動式人體紅外線多動能報警裝置，其特徵在於多功能報警器中的定時聲響報警電路［14］在同時接收到來自寄存器［9］和暫存器［10］的置警信號時才啟動發出聲響。同時產生復位信號通過延時電路［17］將暫存器［10］的置警信號清除，而定時聲響報警電路［14］發出聲響後在設定時間自動關閉。
4.根據權利要求1所述的被動式人體紅外線多動能報警裝置，其特徵在於多功能報警器中的寄存器［9］和暫存器［10］受開機延時電路［16］和閉鎖／復位電路［15］的控制，在開機延時期間和閉鎖復位狀態下，上述寄存器［9］和暫存器［10］拒絕存放置警信號。
5.根據權利要求1所述的被動式人體紅外線多功能報警裝置，其特徵在於多功能報警器中的寄存器［9］與一報警計時電路［12］相連，具有記錄報警發生時刻的功能。
專利摘要本實用新型涉及一種報警裝置。由人體紅外探測器和多功能報警器組成。人體在移動時發出的0.3-10Hz紅外線被光學聚焦接收後，通過前置放大器(3)無源帶通濾波網絡(4)有源帶通濾波器(5)可調放大器(6)窗口比較器(7)等環節後。啟動多功能報警器以預先設置的方式發出報警信號。並易於擴展功能，可與錄音、錄象、電話等裝置相連，也可作為集中監控系統的一個單元，採用少量價格低廉通用元件實現。具有可靠性高，製造容易及成本低的優點。
文檔編號G08B13/189GK2172503SQ93238928
公開日1994年7月20日 申請日期1993年6月30日 優先權日1993年6月30日
發明者魏槐 申請人:魏槐