基于TWH9250雷達(dá)探測模塊的新型防盜報(bào)警器
一、防盜報(bào)警器組成
考慮該防盜報(bào)警器在探測到警情時(shí)應(yīng)具有聲光報(bào)警功能，同時(shí)還需對現(xiàn)場進(jìn)行攝像控制，所以，在電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上除用于發(fā)射微波的環(huán)狀天線之外，還應(yīng)包含雷達(dá)探測模塊、報(bào)警集成電路、集成音頻功率放大電路、紅外攝像控制電路和直流穩(wěn)壓電源電路5個(gè)部分，其組成框圖如圖1所示。
二、防盜報(bào)警電路設(shè)計(jì)
1、探測模塊TWH9250簡介
TWH9250是一款新穎的雷達(dá)探測模塊，該模塊具有以下特點(diǎn)：
（1）采用微波管掃描發(fā)射，探測距離遠(yuǎn)；
（2）全方位無死角檢測；
（3）功耗小，可采用電池供電；
（4）內(nèi)部電路采用集電極開路輸出，終端配接靈活，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器動(dòng)作；
（5）具有光控端和靈敏度調(diào)節(jié)端，滿足各種場合使用要求；
（6）外圍電路簡單，只要接上圓環(huán)天線和終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通電便可工作。
TWH9250 模塊的外形、引腳排列及內(nèi)部電路功能框圖如圖2所示。
環(huán)狀天線發(fā)射的微波信號形成一個(gè)立體微波警戒網(wǎng)，當(dāng)有人在網(wǎng)內(nèi)走動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生人體移動(dòng)反射回來的微波信號，這時(shí)"微波產(chǎn)生"電路便產(chǎn)生出隨物體移動(dòng)的微弱低頻信號。該信號經(jīng)兩級放大至70dB左右，再依次送入窗口電壓比較電路和脈沖寬度比較電路進(jìn)行雙重鑒別。當(dāng)確認(rèn)信號電壓的幅值和寬度均達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，鎖存電路觸發(fā)，其觸發(fā)信號經(jīng)光控門送至計(jì)數(shù)控制電路進(jìn)行輸出延遲處理,延遲時(shí)間設(shè)定為10s，最后由末級功率管的集電極輸出。為提高微波電路的穩(wěn)定性能，比較電路的精度，各部分電路由4V和7V穩(wěn)壓系統(tǒng)單獨(dú)供電。該電路在初次通電時(shí)，需經(jīng)40s預(yù)穩(wěn)定時(shí)間才能進(jìn)入探測戒備狀態(tài)，以后只要不掉電，電路隨時(shí)處于探測狀態(tài)。TWH9250模塊正常工作電壓為12 V。各引出腳功能如表1 所示。
2、報(bào)警集成電路
為了使防盜報(bào)警器發(fā)出類似消防車的聲音，A2采用LC246報(bào)警集成電路[1]，并將他的第一選聲端即8腳接電源（3V），讀者如果改變其選聲端的電平，則可獲得其他的報(bào)警聲響。
該報(bào)警集成電路是根據(jù)探測模塊提供的輸出信號進(jìn)行工作的。當(dāng)有人在報(bào)警器有效探測區(qū)范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，探測模塊控制信號輸出端輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間約10s左右的低電平信號，該信號經(jīng)R1加到三極管VT1的基極，使VT1處于導(dǎo)通狀態(tài)。VT1的集電極電平經(jīng)R3限流、VZ穩(wěn)壓后得到3V左右直流電壓,使報(bào)警集成電路A2得電工作，從5腳輸出內(nèi)儲(chǔ)的最令人注意的消防車聲音報(bào)警信號。同時(shí)，由于VT1導(dǎo)通，致使紅色發(fā)光二極管LED1在系統(tǒng)發(fā)出聲音報(bào)警的同時(shí)也發(fā)光報(bào)警。如果人在探測范圍內(nèi)活動(dòng)不止，報(bào)警聲將會(huì)持續(xù)不斷，直到人的活動(dòng)結(jié)束為止。電路如圖3所示。
由于TWH9250在初次通電時(shí)大約有40s的預(yù)穩(wěn)定狀態(tài)，在此狀態(tài)時(shí)輸出端也會(huì)有低電平信號輸出，為了防止在剛通電時(shí)揚(yáng)聲器有刺耳的報(bào)警聲響發(fā)出，所以電路設(shè)置了預(yù)熱開關(guān)S，在剛通電時(shí)打開開關(guān)S，待預(yù)穩(wěn)定時(shí)間過后（可通過LED1發(fā)光狀態(tài)來判斷），再合上開關(guān)S，電路即進(jìn)入警戒狀態(tài)。
3、集成音頻功率放大電路
為了使電路輸出功率較大，報(bào)警效果更好，該電路選用LM386小功率通用型集成音頻功率放大器[2]。他的2腳為反相輸入端，3腳為同相輸入端，每個(gè)輸入端對地的直流電位接近于零，即使與地短接，直流電平也不會(huì)產(chǎn)生太大的偏離，使用比較靈活和方便。設(shè)計(jì)時(shí)，該集成功率放大電路采用OTL接法，C2為輸入耦合電容，C4為電源去耦濾波電容，R7，C5為頻率補(bǔ)償電路，以抵消揚(yáng)聲器音圈電感在高頻下的不良影響，改善功放的高頻特性，同時(shí)防止高頻自激。因?yàn)殡娐肥墙映蒓TL形式，所以在輸出端與負(fù)載之間接了一個(gè)470μF的大電解電容器C6。1和8腳之間接RP2和C3，調(diào)節(jié)RP2可使LM386的電壓增益在20～200之間變化。揚(yáng)聲器采用8Ω，5W電動(dòng)揚(yáng)聲器。
4、紅外攝像控制電路
從前面的設(shè)計(jì)和分析可知，當(dāng)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有警情出現(xiàn)時(shí)，TWH9250探測模塊輸出低電平信號，同時(shí)使得A2的7腳獲得3V直流電壓；該3V電壓一路作為報(bào)警集成電路A2的電源，另一路送至紅外攝像控制電路[3]，并通過R8直接加到VT2的基極，使VT2由原來的截止態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，繼電器K吸合，使紅外線攝像電路得電工作。
5、直流穩(wěn)壓電源電路
直流穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、硅橋、濾波電容、三端集成穩(wěn)壓器4個(gè)部分組成，電路如圖3所示。
電源變壓器可從市場直接購得或自行繞制，其參數(shù)可按220V/15V，10VA選取。濾波用大電容器可采用日本ELNA（耐壓不低于25V），以確保其質(zhì)量。C7用來消除電源網(wǎng)絡(luò)的雜波干擾信號，綠色發(fā)光二極管LED2為電源指示燈。為防歹徒破壞電網(wǎng)使報(bào)警系統(tǒng)失效，可采用12V蓄電池供電。
另外，圖3中RG為光敏電阻，當(dāng)RG的阻值小于1kΩ時(shí)，模塊即被封鎖不工作，所以能實(shí)現(xiàn)白天"休息"，夜晚工作。如果要求模塊全天候工作，可以不接RG，直接將模塊的R端懸空。RP1為靈敏度調(diào)節(jié)電位器，最好采用WSW有機(jī)實(shí)芯微調(diào)電阻器，通過調(diào)整其阻值大小，可以調(diào)節(jié)模塊的探測距離。
探測模塊外接的環(huán)狀天線可采用φ2～4mm粗銅絲制作，其內(nèi)徑為10mm，開口處平行引線不超過10mm，并保證天線安裝穩(wěn)固，不能有晃動(dòng)。
電路中除可調(diào)電阻器以外，其余電阻均采用RTX21/8W碳膜電阻器。
三、結(jié)語
該防盜報(bào)警器采用雷達(dá)探測模塊TWH9250，具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想和簡單的控制電路，并且監(jiān)控范圍較大，探測靈敏度較高，調(diào)節(jié)靈敏度電位器可使探測距離在1～5m之間變化。
該裝置在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)行良好；具有簡單實(shí)用、工作可靠、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。是一種應(yīng)用前景看好、值得推廣的新型防盜報(bào)警裝置。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 陳有卿,謝剛. 新穎電子模塊應(yīng)用手冊[M] . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.
[2] 湯光華,宋濤. 電子技術(shù)[M] . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[3] 雷旭,何萬強(qiáng). 新型家用防盜報(bào)警系統(tǒng)[J ] . 現(xiàn)代電子技術(shù),2003 ,26 (4) 82283 ,86.
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