采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器的制造方法
【專利摘要】采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器是一種能夠自動檢查電極狀態(tài)的踩踏式報警器，包括行、列電極組、單片機系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進電路、兩塊導(dǎo)電橡膠及其支撐板、電磁鐵及其激勵電路、音樂電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個外部電源；其中，串入并出電路經(jīng)過升壓電路連接到行電極，升壓電路由把TTL電平升壓至較高電壓的電平轉(zhuǎn)換單元組成，列電極經(jīng)過降壓電路連接到并入串進電路，降壓電路由把較高電壓的行掃描信號下降到TTL電平的電平轉(zhuǎn)換單元組成，外部電源的正極連接到升壓電路的接線端V。行、列電極上傳輸?shù)男袙呙栊盘柧哂休^高電壓，適用于大范圍、室外的防盜報警。
【專利說明】所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種踩踏式防盜報警裝置，特別是一種能夠自動檢查行、列電極 狀態(tài)的踩踏式報警器。 采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器

【背景技術(shù)】
[0002] "采用兩個電磁鐵檢查電極的踩踏式報警器"（專利號：ZL2013200147581)以兩個 電磁鐵驅(qū)動兩塊導(dǎo)電橡膠，使得高電平的行掃描信號依序通過奇、偶兩組行電極、兩塊導(dǎo)電 橡膠以后交替地激勵奇、偶兩組列電極，從而定位行、列電極發(fā)生故障的部位及其故障的種 類，它還安排二極管隔離行電極與串入并出電路，避免了行電極粘連反向影響串入并出電 路的輸出口。而"采用一個電磁鐵檢查電極的踩踏式報警器"（專利號：ZL2013200095661) 改進了驅(qū)動兩塊導(dǎo)電橡膠的方式，減少了一個電磁鐵。這兩個實用新型均采用單片機的工 作電源VCC=+5V作為電源電壓，行掃描信號在行、列電極上傳輸時其抗干擾能力弱，傳輸距 離有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述情況，本實用新型提供一種采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報 警器，它以上述兩個實用新型為基礎(chǔ)，但讓單片機輸出的行掃描信號由TTL電平提升到任 一警戒踩踏所需要的電壓，使之適用于長距離、大范圍的行、列電極安排。
[0004] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：它包括列電極組、行電極組、單 片機系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進電路、兩塊導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電橡膠支撐板、一個電磁鐵及其 激勵電路、音樂電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個外部電源；其中，列電極組和 行電極組分別由一個長方形框架的兩側(cè)絕緣隔離并支撐著，每一組電極由彼此獨立、間距 均勻、裸露的導(dǎo)線組成，兩組電極排列的方向相互垂直；單片機系統(tǒng)包括一塊單片機及其晶 振電路和上電復(fù)位電路、程序存儲器以及隨機存儲器，單片機的輸出口線P3. 7連接到音樂 電路的輸入端，+5V電源供電本實用新型的各部分電路；單片機的口線P1. 2、P1. 3分別與 串入并出電路的串行信號輸入端A、時鐘輸入端CP連接，單片機的口線PL 5、P1. 6、P1. 7分 別與并入串進電路的串行數(shù)據(jù)輸出端QH、數(shù)據(jù)并行裝載控制端PL、時鐘輸入端CP連接；兩 塊導(dǎo)電橡膠安排在一塊導(dǎo)電橡膠支撐板上，該導(dǎo)電橡膠支撐板連接到電磁鐵的活動軸；電 磁鐵的激勵電路由一個三極管開關(guān)電路組成，其控制端連接到單片機的一根輸出口線；列 電極組電極的一端依序連接到降壓電路的各個輸入端，它們的另一端按照排列順序分成奇 數(shù)組列電極和偶數(shù)組列電極，這兩組列電極分別排列整齊，降壓電路的各個輸入端還分別 連接一個0. 1微法的濾波電容，降壓電路的各個輸出端與并入串進電路的各個并行輸入端 一一連接；行電極組電極的一端依序連接到升壓電路的各個輸出端，它們的另一端按照排 列順序分成奇數(shù)組行電極和偶數(shù)組行電極，這兩組行電極分別排列整齊，升壓電路的各個 輸出端還分別連接一個0. 1微法的濾波電容，升壓電路的各個輸入端與串入并出電路的各 個并行輸出端 連接；奇數(shù)組列電極和奇數(shù)組行電極這兩個排列面對第一塊導(dǎo)電橡膠， 偶數(shù)組列電極和偶數(shù)組行電極這兩個排列面對第二塊導(dǎo)電橡膠，面對同一塊導(dǎo)電橡膠的行 電極排列與列電極排列都與該導(dǎo)電橡膠保持相同的距離，該距離都位于所用電磁鐵的行程 范圍之內(nèi)；電磁鐵靜止的時候，兩塊導(dǎo)電橡膠各自電氣接觸到一個下拉電阻，電磁鐵發(fā)生動 作的時候，兩塊導(dǎo)電橡膠分別與這兩個下拉電阻脫離電氣接觸；所述外部電源的負(fù)極連接 到+5V電源的負(fù)極，外部電源的正極連接到升壓電路的接線端V。
[0005] 升壓電路由把TTL電平升壓至較高電壓的電平轉(zhuǎn)換單元組成，這些電平轉(zhuǎn)換單元 的數(shù)量與行電極的數(shù)目相等，每一個這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個基極電阻、一個集電極電 阻、一個發(fā)射結(jié)偏置電阻、一個NPN以及一個PNP，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該升壓電路的 一個輸入端，基極電阻的另一端連接NPN的基極，PNP的基極依次與集電極電阻、NPN的集電 極、NPN的發(fā)射極以及+5V電源的負(fù)極串聯(lián)起來，發(fā)射結(jié)偏置電阻并聯(lián)在PNP的發(fā)射極與基 極之間，PNP的集電極構(gòu)成該升壓電路的一個輸出端；升壓電路中全部PNP的發(fā)射極并聯(lián)， 構(gòu)成該升壓電路的接線端V。
[0006] 降壓電路由把較高電壓的行掃描信號下降到TTL電平的電平轉(zhuǎn)換單元組成，這些 電平轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量與列電極的數(shù)目相等，每一個這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個基極電阻、 一個集電極電阻、一個基極下拉電阻以及一個NPN，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該降壓電路 的一個輸入端，基極電阻的另一端與NPN的基極以及基極下拉電阻并聯(lián)，+5V電源與集電極 電阻、NPN的集電極以及NPN的發(fā)射極組成串聯(lián)回路，NPN的集電極構(gòu)成該降壓電路的一個 輸出端。
[0007] 本實用新型警戒踩踏以及自動檢查行、列電極狀態(tài)的工作原理與上述兩種實用新 型專利是相同的，區(qū)別在于：警戒踩踏的時候，升壓電路配合一個外部電源把串入并出電路 輸出的行掃描信號由TTL電平提高到所需要的較高的電壓，該較高的行掃描信號電壓經(jīng)過 接觸到的列電極以后再由降壓電路把它變回TTL電平，然后供給并入串進電路。而檢測電 極狀態(tài)的時候，該較高的行掃描信號電壓依序經(jīng)過行電極、兩塊導(dǎo)電橡膠、列電極，然后再 由降壓電路把它變回TTL電平，供給并入串進電路。
[0008] 本實用新型的有益效果是：本裝置的工作電壓依然采用單片機系統(tǒng)的電源電壓 VCC=+5V，但是，通過升壓電路使得行、列電極上傳輸?shù)氖禽^高電壓的行掃描信號，并且該行 掃描信號的電壓可以方便地通過外部電源來設(shè)置，增強了踩踏式行、列電極結(jié)構(gòu)的抗干擾 能力，適合長距離的電極排列以及工作于室外環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 下面結(jié)合附圖進一步具體說明本實用新型。
[0010] 圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖，其中，升壓電路中的每一個小方框表示其 中的一個電平轉(zhuǎn)換單元，降壓電路中的每一個小方框表示其中的一個電平轉(zhuǎn)換單元。
[0011] 圖2是升壓電路中一個電平轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖，它把TTL電平升壓至實際需 要的較高電壓。
[0012] 圖3是降壓電路中一個電平轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖，它把較高電壓的行掃描信號 下降到TTL電平。
[0013] 圖中，1.單片機系統(tǒng),2.串入并出電路，3.并入串進電路，41.奇數(shù)組行電極， 42.偶數(shù)組行電極，51.奇數(shù)組列電極，52.偶數(shù)組列電極，6.升壓電路，7.降壓電路，8.電 磁鐵及其激勵電路，9.兩塊導(dǎo)電橡膠及其支撐板，91.第一塊導(dǎo)電橡膠，92.第二塊導(dǎo)電橡 膠。

【具體實施方式】
[0014] 本實用新型的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，串入并出電路（2)采用74HC164級聯(lián) 組成，并入串進電路（3)采用74HC165級聯(lián)組成；還可以選用其它的電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)串行移位 輸出、串行移位輸入功能。單片機系統(tǒng)（1)有關(guān)口線可以根據(jù)情況另行安排。
[0015] 例行警戒踩踏就是檢測行、列電極是否發(fā)生接觸，也用于檢查行、列電極是否發(fā)生 粘連。
[0016] 檢查電極的狀態(tài)的時候，電磁鐵及其激勵電路（8)發(fā)生動作，兩塊導(dǎo)電橡膠及其 支撐板（9)發(fā)生移動，使得第一塊導(dǎo)電橡膠（91)同時接觸到奇數(shù)組行電極（41)與奇數(shù)組 列電極（51)，第二塊導(dǎo)電橡膠（92)同時接觸到偶數(shù)組行電極（42)與偶數(shù)組列電極（52)。 這時，串入并出電路（2)輸出TTL高電平的行掃描信號，經(jīng)過升壓電路（6)，行電極上依序 出現(xiàn)較高電壓的行掃描信號，奇數(shù)組列電極（51)與偶數(shù)組列電極（52)上交替地出現(xiàn)該較 高電壓的行掃描信號，表現(xiàn)為并入串進電路（3)的串行信號輸出端QH交替出現(xiàn)0與1。如 果行電極斷線、列電極斷線、行電極發(fā)生相鄰粘連、列電極發(fā)生相鄰粘連，并入串進電路（3) 的串行信號輸出端QH會表現(xiàn)出相應(yīng)的非正常情況。
[0017] 估算圖2中的PNP三極管T1的負(fù)載如下：1)警戒踩踏的時候，列電極可能沒有受 到踩踏，也可能全部列電極都受到踩踏，即它們同時接觸一根行電極，其負(fù)載為圖3所示降 壓電路（7)中的零個電平轉(zhuǎn)換單元至其全部電平轉(zhuǎn)換單元。圖3所示一個NPN需要的飽和 基極電流約為〇. 5mA，設(shè)列電極的數(shù)目為N=20000根，總共消耗電流約為20000X0. 5mA=10A。 與此同時，圖3所示降壓電路（7)中的所有NPN均導(dǎo)通，假設(shè)其中的每一個基極下拉電阻為 10K，全部基極下拉電阻上消耗的電流的極值約為（0. 7V / 10K)X20000=1.4A。兩項相加， 需要圖2所示升壓電路（6)中一個PNP能夠提供集電極電流的極值約為11. 4A。2)檢查 電極的時候，降壓電路（7)中有一半即（20000 / 2=) 10000根輸入端同時接觸同一塊導(dǎo)電 橡膠，需要圖3所示一個PNP能夠提供集電極電流的極值約為情形1)的一半，即11. 4A / 2=5. 7A。上述分析表明，降壓電路（7)中每一個電平轉(zhuǎn)換電路都對升壓電路中的輸出三極 管PNP有電流供給的要求，因此，本裝置的電極的數(shù)目必須適應(yīng)升壓電路中的輸出三極管 PNP的參數(shù)，有所限制，但其電極數(shù)目可以滿足一般場合的需要。
[0018] 實際上，升壓電路￠)中20 000個PNP是輪流導(dǎo)通的，上述估算只是警戒踩踏、檢 查電極過程中一個PNP瞬時的功耗，對安全使用PNP有利。而且，根據(jù)行掃描電壓的高低可 以適當(dāng)?shù)卦龃蠼祲弘娐罚?)中每一個電平轉(zhuǎn)換電路的基極電阻以及基極下拉電阻，以減小 電流的消耗。
[0019] 如圖2所示，奇數(shù)組行電極（41)接觸第一塊導(dǎo)電橡膠（91)，或者偶數(shù)組行電極 (42)接觸第二塊導(dǎo)電橡膠（92)時，升壓電路（6)中的各個電平轉(zhuǎn)換單元不會相互影響。
[0020] 如上所分析，升壓電路（6)中的T1的參數(shù)Io、Po得根據(jù)電極的數(shù)目來選用，還應(yīng) 根據(jù)行掃描信號所要求的的外部電源電壓V考慮T1的參數(shù)Vcbo與Vceo,而一般PNP的fT 都符合警戒踩踏的掃描頻率要求。例如電視機里用的垂直掃描PNP管2SB546的參數(shù)是： Vcbo=200V, Vceo=150V, Io=2A, Po=25ff, fT=5MHz〇
【權(quán)利要求】
1. 一種采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器，它包括列電極組、行電極組、 單片機系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進電路、兩塊導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電橡膠支撐板、一個電磁鐵及 其激勵電路、音樂電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個外部電源；其中，列電極組 和行電極組分別由一個長方形框架的兩側(cè)絕緣隔離并支撐著，每一組電極由彼此獨立、間 距均勻、裸露的導(dǎo)線組成，兩組電極排列的方向相互垂直；單片機系統(tǒng)包括一塊單片機及其 晶振電路和上電復(fù)位電路、程序存儲器以及隨機存儲器，單片機的輸出口線P3. 7連接到音 樂電路的輸入端，+5V電源供電各部分電路；單片機的口線P1. 2、P1. 3分別與串入并出電 路的串行信號輸入端A、時鐘輸入端CP連接，單片機的口線PL 5、P1. 6、P1. 7分別與并入串 進電路的串行數(shù)據(jù)輸出端QH、數(shù)據(jù)并行裝載控制端PL、時鐘輸入端CP連接；兩塊導(dǎo)電橡膠 安排在一塊導(dǎo)電橡膠支撐板上，該導(dǎo)電橡膠支撐板連接到電磁鐵的活動軸；電磁鐵的激勵 電路由一個三極管開關(guān)電路組成，其控制端連接到單片機的一根輸出口線；其特征是：列 電極組電極的一端依序連接到降壓電路的各個輸入端，它們的另一端按照排列順序分成奇 數(shù)組列電極和偶數(shù)組列電極，這兩組列電極分別排列整齊，降壓電路的各個輸入端還分別 連接一個0. 1微法的濾波電容，降壓電路的各個輸出端與并入串進電路的各個并行輸入端 一一連接；行電極組電極的一端依序連接到升壓電路的各個輸出端，它們的另一端按照排 列順序分成奇數(shù)組行電極和偶數(shù)組行電極，這兩組行電極分別排列整齊，升壓電路的各個 輸出端還分別連接一個0. 1微法的濾波電容，升壓電路的各個輸入端與串入并出電路的各 個并行輸出端 連接；奇數(shù)組列電極和奇數(shù)組行電極這兩個排列面對第一塊導(dǎo)電橡膠， 偶數(shù)組列電極和偶數(shù)組行電極這兩個排列面對第二塊導(dǎo)電橡膠，面對同一塊導(dǎo)電橡膠的行 電極排列與列電極排列都與該導(dǎo)電橡膠保持相同的距離，該距離都位于所用電磁鐵的行程 范圍之內(nèi)；電磁鐵靜止的時候，兩塊導(dǎo)電橡膠各自電氣接觸到一個下拉電阻，電磁鐵發(fā)生動 作的時候，兩塊導(dǎo)電橡膠分別與這兩個下拉電阻脫離電氣接觸；所述外部電源的負(fù)極連接 到+5V電源的負(fù)極，外部電源的正極連接到升壓電路的接線端V。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器，其特 征在于，所述升壓電路由電平轉(zhuǎn)換單元組成，這些電平轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量與行電極的數(shù)目相 等，每一個這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個基極電阻、一個集電極電阻、一個發(fā)射結(jié)偏置電阻、 一個NPN以及一個PNP，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該升壓電路的一個輸入端，基極電阻的 另一端連接NPN的基極，PNP的基極依次與集電極電阻、NPN的集電極、NPN的發(fā)射極以及 +5V電源的負(fù)極串聯(lián)起來，發(fā)射結(jié)偏置電阻并聯(lián)在PNP的發(fā)射極與基極之間，PNP的集電極 構(gòu)成該升壓電路的一個輸出端；升壓電路中全部PNP的發(fā)射極并聯(lián)，構(gòu)成該升壓電路的接 線端V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用一個電磁鐵檢查電極的實用型踩踏式報警器，其特 征在于，所述降壓電路由電平轉(zhuǎn)換單元組成，這些電平轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量與列電極的數(shù)目相 等，每一個這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個基極電阻、一個集電極電阻、一個基極下拉電阻以及 一個NPN，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該降壓電路的一個輸入端，基極電阻的另一端與NPN 的基極以及基極下拉電阻并聯(lián)，+5V電源與集電極電阻、NPN的集電極以及NPN的發(fā)射極組 成串聯(lián)回路，NPN的集電極構(gòu)成該降壓電路的一個輸出端。
【文檔編號】G08B29/06GK203838829SQ201320741040
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】張利沙 申請人:重慶工商大學(xué)