專利名稱：微波傳感器感應(yīng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微波傳感器應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及微波傳感器感應(yīng)模塊。
技術(shù)背景目前，微波傳感器主要用于如報警探頭等安防類產(chǎn)品和自動門感應(yīng)器等產(chǎn) 品上，檢測人體移動感應(yīng)信號，需要設(shè)計比較復(fù)雜的電路才能使用。微波傳感器信號頻率在x波段，頻率較高，對感應(yīng)信號處理有一定難度和要求，相關(guān)的使用技術(shù)多數(shù)都掌握在產(chǎn)品廠家里面。使微波傳感器應(yīng)用受到局限?，F(xiàn)在市 面上微波傳感器元件和用微波傳感器的產(chǎn)品較多，如報警探頭、門感應(yīng)器等， 用微波傳感器設(shè)計成可以使用直流電源的電路模塊暫時沒有。為使微波傳感器 應(yīng)用到其它產(chǎn)品上面，擴(kuò)大微波傳感器應(yīng)用范圍，本實用新型提供一種微波傳 感器感應(yīng)模塊，該模塊是將微波傳感器、信號放大、信號處理等電路復(fù)合在一起，設(shè)計在前后兩片45f37mm長方形電路板上，組成電路模塊，直接接6-20V 直流電源可以工作。使用者不需要再設(shè)計微波傳感器外圍電路就可使用。以模 塊結(jié)構(gòu)使用微波傳感器元件，經(jīng)過二次開發(fā)，將微波傳感器應(yīng)用到其它產(chǎn)品上 面，使微波傳感器得到更廣泛的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種微波傳感器感應(yīng)模塊，用來感應(yīng)物體或人體位 置移動，輸出高電平信號，此信號可以做控制信號使用，也可以直接驅(qū)動附載， 使用簡單方便，便于二次開發(fā)用于其他產(chǎn)品上面。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實用新型提出以下的技術(shù)方案一種微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于，該模塊有兩塊45t37mm大小相同 電路板組成。其中一塊是微波傳感器電路板，另一塊是信號放大處理和控制電 路板。微波傳感器電路板由HJ-FET和微波介質(zhì)DRO組成的微波震蕩器。還 有功率分配器、混頻器、檢波器，發(fā)射天線、接收天線等。發(fā)射天線和收天線接采用平板式對稱結(jié)構(gòu)制作在電路板上。微波震蕩器主振頻率為10.525GHz，發(fā)射天線向外定向發(fā)射微波，遇到物體時被反射，反射波被接收天線接收，然 后到混合器與振蕩波混合，混合、檢波后產(chǎn)生低頻信號，該信號反應(yīng)了物體移 動的速度和物體的大小。信號放大處理和控制電路板；直流電源穩(wěn)壓器、信號放大IC、信號控制處理 單片機(jī)，電源輸入和信號輸出端口、 16級靈敏度選擇端口、 4種觸發(fā)方式選擇 端口、光敏電阻選擇端口，、安裝定位螺絲孔、連接和固定微波傳感器直針位等。前面一塊電路板是根據(jù)多普勒原理設(shè)計的微波傳感器，用來檢測人體或物 體移動。輸出信號經(jīng)過后面的電路板上的IC放大后，由9位精度的A/D功能的 單片機(jī)完成處理。信號放大處理電路板上設(shè)有16級靈敏度調(diào)整和4級觸發(fā)模式 選擇，外接光敏電阻選擇。本發(fā)明的設(shè)計特點1功耗低，整塊模塊耗電約6mA。2電壓范圍寬，使用直流6-20V。3使用簡單，微波傳感器和信號放大處理電路復(fù)合在一起，不需要再設(shè)計微 波傳感器外圍電路。z4靈敏度可調(diào)，16級靈敏度選擇，容易調(diào)整感應(yīng)距離。 5輸信號時間可調(diào)，4種觸發(fā)方式選擇，方便選擇信號輸出時間。 本實用新型可廣泛由于室內(nèi)外安全防范，工業(yè)電器或設(shè)備自動化控制等領(lǐng)域。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。圖1為本實用新型微波傳感器感應(yīng)模塊的基本框圖。圖2為本實用新型微波傳感器感應(yīng)模塊的,原理圖。圖3為本實用新型微波傳感器電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖。圖4為本實用新型信號放大處理電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖。圖5為本實用新型微波傳感器感應(yīng)模塊的信號使用圖。圖6為本實用新型微波傳感器感應(yīng)模塊的直流負(fù)載使用圖。圖7為本實用新型微波傳感器感應(yīng)模塊的交流負(fù)載使用圖。 圖3為本實用新型微波傳感器電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖說明圖中電路板外形45*37mm (1),螺絲孔4.5mm (2),電^^和信號連接定位 直針(3)，微波信號屏蔽鋁殼36*25*6.7mm (4) ,HJ-FET場效應(yīng)管(5)，微波 介質(zhì)振蕩器DRO (6)，混頻，檢波二極管(7)，微波發(fā)射天線耦合電容(8)， 微波傳感器電源電阻(9)，微波傳感器發(fā)射天線和接收天線(10)，天線在電路 板另一面位置。圖4為本實用新型信號放大處理電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖說明圖中電路板外形45*37mm (11)，定位螺絲孔4.5mm (12),微波傳感器電 源和信號連接定位直針(13)，電源輸入和信號輸出口 (14)，靈敏度選擇和觸 發(fā)方式選擇端口 (15)，外接光敏電阻選擇端口 (16)， LM358感應(yīng)信號放大IC (17),電源穩(wěn)壓器HT7150 (18) ,A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(19)，具體實施方式
輸入到微波傳感器感應(yīng)模塊6-20V的直流電源經(jīng)過HT7150穩(wěn)壓濾波后，產(chǎn) 生5V的電壓供整個模塊電路工作。 感應(yīng)信號產(chǎn)生和信號放大實施微波傳感器M產(chǎn)生感應(yīng)信號，LM358和外圍的R,C元件組成信號放大電路。 微波傳感器M電源采用脈沖供電方式。單片機(jī)HT46R47產(chǎn)生頻率1K占空比為 2%的負(fù)脈沖方波，控制Q1導(dǎo)通，提供電源給微波傳感器，由于Q1每次導(dǎo)通時 間20uS，微波傳感器功耗比較低，平均電流只有2mA左右。如果采用5V直流 供電，微波傳感器功耗約40mA。由于微波傳感器M電源采用脈沖供電方式，脈沖到來時會產(chǎn)生很大的信號干 擾，為了抑制微波傳感器產(chǎn)生的脈沖干擾，在微波傳感器信號輸出和信號放大 電路輸入之間加Q2抑制干擾信號。單片機(jī)HT46R47在提供給Ql負(fù)脈沖方波 同時，還要提供給Q2頻率1K占空比為1%的正脈沖方波，使Q2在Ql導(dǎo)通后延時導(dǎo)通，將微波傳感器探測的信號輸入到后面的運(yùn)放電路中。微波傳感器模塊接通電源，在檢測范圍內(nèi)如果沒有移動的物體，Q2導(dǎo)通是 只有微弱的噪聲信號耦合到后面的放大電路中，放大后的信號變化幅度很小， 放大后的信號經(jīng)過單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換后，分析探測范圍內(nèi)沒有移動的物體，單片 機(jī)不會輸出高電平信號。在檢測范圍內(nèi)當(dāng)感應(yīng)到人體或物體移動，微波傳感器 輸出的信號在Q2導(dǎo)通時，經(jīng)過C6濾波后，由C7和R3耦合到LM358第一級 運(yùn)放的3腳進(jìn)行信號放大。放大信號由1腳輸出，經(jīng)過C12，R10耦合到第二級 運(yùn)放的6腳，進(jìn)行第二級信號放大后，由IC 7腳輸出到單片機(jī)HT46R47的7腳， 由單片機(jī)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后分析處理。 單片機(jī)輸出控制實施-HT46R47是工業(yè)級單片機(jī)，具有4通道A/D轉(zhuǎn)換和9位A/D精確度。本實 用新型使用RC振蕩，由HT46R47的13腳R17和C18完成，振蕩頻率4Mhz。 12腳是5V電源正極，9腳電源負(fù)極。ll腳是單片機(jī)復(fù)位腳，接R16和C17用于單片機(jī)上電復(fù)位。IO腳為信號電平輸出，由 R15將模塊感應(yīng)信號以高電平方式輸出。微波傳感器模塊感應(yīng)信號經(jīng)過兩級放大后，輸入到單片機(jī)7腳，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，同時將8腳的外接光敏電阻進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，還以高低電位方式判斷12 3. 4腳靈敏度等級選擇，17 18腳觸發(fā)方式選擇，綜合分析處理后，控制高電平信 號由IO輸出。16級靈敏度調(diào)整實施(圖5，圖6,圖7):線路板上有4個標(biāo)有1 23 4的連接點，連接點斷開為O，連接點接通為l。 按照下面的編碼方式短路4個連接點，可調(diào)節(jié)16級靈敏度，使感應(yīng)距離在0.3-8 米內(nèi)可調(diào)。4個連接點全部斷開，靈敏度最低，感應(yīng)距離最近，在0.5米以內(nèi)。 4個連接點全部短路，靈敏度最高，感應(yīng)距離最遠(yuǎn)，在8米以上。調(diào)整如下 1: 0000、 2: 0001、 3: 0010、 4: 0011、 5: 0100、 6: 0101、 7: 0110、 8: 0111、 9: 1000、 10: 1001、 11: 1010、 12: 1011、 13: 1100、 14: 1101、 15: 1110、 16: 1U1。4種觸發(fā)方式調(diào)整實施(圖5，圖6，圖7):線路板上有2個標(biāo)有5 6的連接點，連接點斷開為0，連接點接通為l。按 照下面的編碼方式短路2個連接點，可實現(xiàn)4種觸發(fā)方式選擇，使感應(yīng)信號有4 種時間輸出。調(diào)整如下1， 00、 2， 01、 3 , 10、 4 , 11。00不可重復(fù)觸發(fā)方式當(dāng)探測到移動物體，輸出3秒種高電平信號后停止， 延時3秒鐘再檢測，探測到移動物體又輸出3秒種，依次循環(huán)。直到探測不到 移動物體，高電平信號輸出停止。Ol可重復(fù)觸發(fā)方式，延時時間2秒鐘當(dāng)探測到移動物體，輸出2秒種高 電平信號，在2秒種時間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率不停的檢測目標(biāo)，如果再 次探測到物體移動，時間繼續(xù)延時2秒種，直到探測不到移動物體，高電平信 號延時2秒種后停止。IO可重復(fù)觸發(fā)方式，延時時間10秒鐘當(dāng)探測到移動物體，輸出10秒種 高電平信號，在10秒種時間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率，不停的檢測目標(biāo)， 如果再次探測到物體移動，時間繼續(xù)延時10秒種，直到探測不到移動物體，高 電平信號延時10秒種后停止。11可重復(fù)觸發(fā)方式，延時時間20秒鐘當(dāng)探測到移動物體，輸出20秒種 高電平信號，在20秒種時間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率不停的檢測目標(biāo)，如 果再次探測到物體移動，時間繼續(xù)延時20秒種，直到探測不到移動物體，高電平信號延時20秒種后停止。 CDS光敏電阻實施接光敏電阻，可以抑制白天或光線比較明亮的環(huán)境下觸發(fā)。 觸發(fā)一次有效實施接光敏電阻，可以在黑夜或光線比較暗的環(huán)境下，當(dāng)探測到有移動物體即可觸發(fā)。在選定的觸發(fā)方式時間內(nèi)，'既使光線由黑暗變得明亮，都不能改變觸發(fā)狀態(tài)和延時時間。直到輸出信號變?yōu)榈碗娖剑饷綦娮璨牌鹂刂谱饔?。從以上技術(shù)方案可以看出，本實用新型將微波傳感器、信號放大和處理IC、 信號處理和功能控制單片機(jī)，定位螺絲孔、電源輸入和信號輸出端口、觸發(fā)方 式選擇端口、光敏電阻、低功耗穩(wěn)壓器、等電子元件集成到兩塊45f37mm的電 路板上，組成電路模塊。有16級的感應(yīng)距離選擇和4種輸出時間，光敏電阻選 擇。模塊功耗約6mA，使用6-20V直流電源，感應(yīng)到的信號可作為電平信號使 用或直接驅(qū)動負(fù)載，使用簡單，可廣泛用于人體感應(yīng)玩具、感應(yīng)燈具、感應(yīng)節(jié) 能電器、自動攝像設(shè)備和自動人體感應(yīng)控制設(shè)備等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于該模塊包括有兩塊45*37mm大小相同的雙面電路板，其中一塊是微波傳感器電路板，另一塊是感應(yīng)信號放大處理電路板；微波傳感器電路板外形尺寸45*37mm，包括設(shè)置于同一電路板的電路板外形45*37mm(1)，電路板上有定位螺絲孔4.5mm(2)，電源和信號連接定位直針(3)；微波信號屏蔽鋁殼36*25*6.7mm(4)內(nèi)，有微波傳感器電源電阻(9)給微波傳感器電路提供電源；HJ-FET場效應(yīng)管(5)和微波介質(zhì)振蕩器DRO(6)，組成微波震蕩器；混頻，檢波二極管(7)，輸出人體或物體移動感應(yīng)信號；微波發(fā)射天線耦合電容(8)將微波震蕩器產(chǎn)生的微波信號耦合到微波傳感器發(fā)射天線(10)；感應(yīng)信號放大處理電路板外形尺寸45*37mm，包括設(shè)置于同一電路板的電路板外形45*37mm(11)，電路板上有定位螺絲孔4.5mm(12)，電源穩(wěn)壓器HT7150(18)通過微波傳感器電源和信號連接定位直針(13)，給微波傳感器感應(yīng)模塊提供5V的電源；感應(yīng)信號放大電路由LM358感應(yīng)信號放大IC(17)完成，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(19)完成人體或物體移動感應(yīng)信號處理和信號輸出控制以及模塊所有功能設(shè)定控制；雙面電路板的另一面有電源輸入和信號輸出口(14)，靈敏度選擇和觸發(fā)方式選擇端口(15)控制，外接光敏電阻選擇端口(16)控制；微波傳感器電路板(1)，將人體或物體位置移動產(chǎn)生的感應(yīng)信號輸入到感應(yīng)信號放大處理電路板(11)，在A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(19)的控制下，將感應(yīng)信號以5V的高電平控制信號輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波傳感器 使用雙面電路板，電路板外形尺寸45*37咖(1)，電路板上有微波信號屏蔽鋁殼 36*25*6.7mm (4),位于線路板正中心，兩邊各有兩個彎腳固定在電路板上；電 路板上有安裝螺絲孔4.5mm (2)，位于線路板左右兩邊；電路板上有電源和信 號連接定位直針(3)，位于線路板四個邊腳上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波傳感器 雙面電路板的另一面，有對稱結(jié)構(gòu)的微波傳感器發(fā)射天線和接收天線(10)，位 于線路板左右兩邊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于感應(yīng)信號放大處理使用雙面電路板，電路板外形尺寸45*37nun (11)，電路板上有安裝螺絲 孔4.5mm (12)，位于線路板左右兩邊；有微波傳感器電源和信號連接定位直針(13) ，位于線路板四個腳上；雙面電路板的另一面有電源輸入和信號輸出口(14) ,靈敏度選擇和觸發(fā)方式選擇端口 (15)，外接光敏電阻選擇端口 (16)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于感應(yīng)信號放 大處理電路板上有，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(19)，位于電路板正中心位置，單片機(jī)正 下方有電源輸入和信號輸出口 (14)，左下方有LM358感應(yīng)信號放大IC (17); 電路板的右下角有電源穩(wěn)壓器HT7150 (18)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于該微波傳感 器感應(yīng)模塊，由微波傳感器電路板外形尺寸45*37mm (1)和感應(yīng)信號放大處理 電路板外形尺寸45*37咖(11)組成，兩塊雙面電路板外形尺寸完全相同，線路 板四個邊上直針定位，將兩塊電路板錫焊復(fù)合而成，體積45*37*12mm，誤差 +/-2鵬。
專利摘要一種利用微波多普勒效應(yīng)來檢測人體或物體移動的電路模塊，由微波傳感器和信號放大處理電路兩部分組成，可以使用6-20V直流電源工作。模塊電路元器件包括微波傳感器、信號放大IC、信號處理單片機(jī)，定位螺絲孔、電源輸入和信號輸出端口、16級靈敏度選、4種觸發(fā)方式選擇、光敏電阻選擇、電源穩(wěn)壓器等。其特點是，功耗低，電壓范圍寬，使用簡單，可用于安防，電器，室內(nèi)外設(shè)備感應(yīng)控制等領(lǐng)域。
文檔編號H03K17/28GK201218845SQ200720171008
公開日2009年4月8日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者武光杰 申請人:武光杰