基于TWH9250雷达探测模块的新型防盗报警器

2008-05-22 10:55:19来源: 现代电子技术 关键字:模块  雷达探测  功率放大电路  比较电路  集电极  灵敏度调节  绿色发光二极管  红外

  随着物质的不断丰富和人民生活水平的迅速提高,人们的安全意识也在不断加强,许多家庭和单位都安装了防盗门窗,这些防盗门窗在保证人身和财产安全等方面发挥了积极的作用。但是,像金库、仓库、重点实验室之类的重要场所,单靠简单的防盗门窗是不够的,还必须安装防盗报警装置。常见的防盗报警器有红外线防盗报警器、触摸式防盗报警器、感应式防盗报警器和磁控防盗报警器等;这些防盗报警器的共同缺点是监控范围内存在死角,为犯罪份子作案提供了可乘之机。为了解决死角监控不到的问题,采用TWH9250雷达探测模块[1] ,设计了一个新型的全方位无死角微波防盗报警器。

  一、防盗报警器组成

  考虑该防盗报警器在探测到警情时应具有声光报警功能,同时还需对现场进行摄像控制,所以,在电路结构的设计上除用于发射微波的环状天线之外,还应包含雷达探测模块、报警集成电路、集成音频功率放大电路、红外摄像控制电路和直流稳压电源电路5个部分,其组成框图如图1所示。

  

  

  二、防盗报警电路设计

  1、探测模块TWH9250简介

  TWH9250是一款新颖的雷达探测模块,该模块具有以下特点:

  (1)采用微波管扫描发射,探测距离远;

  (2)全方位无死角检测;

  (3)功耗小,可采用电池供电;

  (4)内部电路采用集电极开路输出,终端配接灵活,可直接驱动小型继电器动作;

  (5)具有光控端和灵敏度调节端,满足各种场合使用要求;

  (6)外围电路简单,只要接上圆环天线和终端执行机构,通电便可工作。

  TWH9250 模块的外形、引脚排列及内部电路功能框图如图2所示。

  环状天线发射的微波信号形成一个立体微波警戒网,当有人在网内走动时,就会产生人体移动反射回来的微波信号,这时"微波产生"电路便产生出随物体移动的微弱低频信号。该信号经两级放大至70dB左右,再依次送入窗口电压比较电路和脉冲宽度比较电路进行双重鉴别。当确认信号电压的幅值和宽度均达到设定要求时,锁存电路触发,其触发信号经光控门送至计数控制电路进行输出延迟处理,延迟时间设定为10s,最后由末级功率管的集电极输出。为提高微波电路的稳定性能,比较电路的精度,各部分电路由4V和7V稳压系统单独供电。该电路在初次通电时,需经40s预稳定时间才能进入探测戒备状态,以后只要不掉电,电路随时处于探测状态。TWH9250模块正常工作电压为12 V。各引出脚功能如表1 所示。

  

  

  

  

  

  

  2、报警集成电路

  为了使防盗报警器发出类似消防车的声音,A2采用LC246报警集成电路[1],并将他的第一选声端即8脚接电源(3V),读者如果改变其选声端的电平,则可获得其他的报警声响。

  该报警集成电路是根据探测模块提供的输出信号进行工作的。当有人在报警器有效探测区范围内活动时,探测模块控制信号输出端输出一个持续时间约10s左右的低电平信号,该信号经R1加到三极管VT1的基极,使VT1处于导通状态。VT1的集电极电平经R3限流、VZ稳压后得到3V左右直流电压,使报警集成电路A2得电工作,从5脚输出内储的最令人注意的消防车声音报警信号。同时,由于VT1导通,致使红色发光二极管LED1在系统发出声音报警的同时也发光报警。如果人在探测范围内活动不止,报警声将会持续不断,直到人的活动结束为止。电路如图3所示。

  由于TWH9250在初次通电时大约有40s的预稳定状态,在此状态时输出端也会有低电平信号输出,为了防止在刚通电时扬声器有刺耳的报警声响发出,所以电路设置了预热开关S,在刚通电时打开开关S,待预稳定时间过后(可通过LED1发光状态来判断),再合上开关S,电路即进入警戒状态。

  3、集成音频功率放大电路

  为了使电路输出功率较大,报警效果更好,该电路选用LM386小功率通用型集成音频功率放大器[2]。他的2脚为反相输入端,3脚为同相输入端,每个输入端对地的直流电位接近于零,即使与地短接,直流电平也不会产生太大的偏离,使用比较灵活和方便。设计时,该集成功率放大电路采用OTL接法,C2为输入耦合电容,C4为电源去耦滤波电容,R7,C5为频率补偿电路,以抵消扬声器音圈电感在高频下的不良影响,改善功放的高频特性,同时防止高频自激。因为电路是接成OTL形式,所以在输出端与负载之间接了一个470μF的大电解电容器C6。1和8脚之间接RP2和C3,调节RP2可使LM386的电压增益在20~200之间变化。扬声器采用8Ω,5W电动扬声器。

  4、红外摄像控制电路

  从前面的设计和分析可知,当监控区域内有警情出现时,TWH9250探测模块输出低电平信号,同时使得A2的7脚获得3V直流电压;该3V电压一路作为报警集成电路A2的电源,另一路送至红外摄像控制电路[3],并通过R8直接加到VT2的基极,使VT2由原来的截止态转为导通,继电器K吸合,使红外线摄像电路得电工作。

  5、直流稳压电源电路

  直流稳压电源电路由电源变压器、硅桥、滤波电容、三端集成稳压器4个部分组成,电路如图3所示。

  

  

  电源变压器可从市场直接购得或自行绕制,其参数可按220V/15V,10VA选取。滤波用大电容器可采用日本ELNA(耐压不低于25V),以确保其质量。C7用来消除电源网络的杂波干扰信号,绿色发光二极管LED2为电源指示灯。为防歹徒破坏电网使报警系统失效,可采用12V蓄电池供电。

  另外,图3中RG为光敏电阻,当RG的阻值小于1kΩ时,模块即被封锁不工作,所以能实现白天"休息",夜晚工作。如果要求模块全天候工作,可以不接RG,直接将模块的R端悬空。RP1为灵敏度调节电位器,最好采用WSW有机实芯微调电阻器,通过调整其阻值大小,可以调节模块的探测距离。

  探测模块外接的环状天线可采用φ2~4mm粗铜丝制作,其内径为10mm,开口处平行引线不超过10mm,并保证天线安装稳固,不能有晃动。

  电路中除可调电阻器以外,其余电阻均采用RTX21/8W碳膜电阻器。

  三、结语

  该防盗报警器采用雷达探测模块TWH9250,具有独特的设计思想和简单的控制电路,并且监控范围较大,探测灵敏度较高,调节灵敏度电位器可使探测距离在1~5m之间变化。

  该装置在实验室进行试验,运行良好;具有简单实用、工作可靠、灵敏度高等优点。是一种应用前景看好、值得推广的新型防盗报警装置。

  【参考文献】

  [1] 陈有卿,谢刚. 新颖电子模块应用手册[M] . 北京:机械工业出版社,2003.

  [2] 汤光华,宋涛. 电子技术[M] . 北京:化学工业出版社,2005.

  [3] 雷旭,何万强. 新型家用防盗报警系统[J ] . 现代电子技术,2003 ,26 (4) 82283 ,86.

关键字:模块  雷达探测  功率放大电路  比较电路  集电极  灵敏度调节  绿色发光二极管  红外

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2008/0522/article_674.html
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