采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)警器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)警器是一種能夠自動(dòng)檢查電極狀態(tài)的踩踏式報(bào)警器，包括行、列電極組、單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、兩塊導(dǎo)電橡膠及其支撐板、電磁鐵及其激勵(lì)電路、音樂(lè)電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個(gè)外部電源；其中，串入并出電路經(jīng)過(guò)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(guò)降壓電路連接到并入串進(jìn)電路，降壓電路由把較高電壓的行掃描信號(hào)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(xiàn)端V。行、列電極上傳輸?shù)男袙呙栊盘?hào)具有較高電壓，適用于大范圍、室外的防盜報(bào)警。
【專(zhuān)利說(shuō)明】所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種踩踏式防盜報(bào)警裝置，特別是一種能夠自動(dòng)檢查行、列電極 狀態(tài)的踩踏式報(bào)警器。 采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)警器

【背景技術(shù)】
[0002] "采用兩個(gè)電磁鐵檢查電極的踩踏式報(bào)警器"（專(zhuān)利號(hào)：ZL2013200147581)以?xún)蓚€(gè) 電磁鐵驅(qū)動(dòng)兩塊導(dǎo)電橡膠，使得高電平的行掃描信號(hào)依序通過(guò)奇、偶兩組行電極、兩塊導(dǎo)電 橡膠以后交替地激勵(lì)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(lèi)，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(gè)電磁鐵檢查電極的踩踏式報(bào)警器"（專(zhuān)利號(hào)：ZL2013200095661) 改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)兩塊導(dǎo)電橡膠的方式，減少了一個(gè)電磁鐵。這兩個(gè)實(shí)用新型均采用單片機(jī)的工 作電源VCC=+5V作為電源電壓，行掃描信號(hào)在行、列電極上傳輸時(shí)其抗干擾能力弱，傳輸距 離有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型提供一種采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào) 警器，它以上述兩個(gè)實(shí)用新型為基礎(chǔ)，但讓單片機(jī)輸出的行掃描信號(hào)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(zhǎng)距離、大范圍的行、列電極安排。
[0004] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)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(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、兩塊導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電橡膠支撐板、一個(gè)電磁鐵及其 激勵(lì)電路、音樂(lè)電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個(gè)外部電源；其中，列電極組和 行電極組分別由一個(gè)長(zhǎng)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(dú)立、間距 均勻、裸露的導(dǎo)線(xiàn)組成，兩組電極排列的方向相互垂直；單片機(jī)系統(tǒng)包括一塊單片機(jī)及其晶 振電路和上電復(fù)位電路、程序存儲(chǔ)器以及隨機(jī)存儲(chǔ)器，單片機(jī)的輸出口線(xiàn)P3. 7連接到音樂(lè) 電路的輸入端，+5V電源供電本實(shí)用新型的各部分電路；單片機(jī)的口線(xiàn)P1. 2、P1. 3分別與 串入并出電路的串行信號(hào)輸入端A、時(shí)鐘輸入端CP連接，單片機(jī)的口線(xiàn)PL 5、P1. 6、P1. 7分 別與并入串進(jìn)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(shí)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(dòng)軸；電 磁鐵的激勵(lì)電路由一個(gè)三極管開(kāi)關(guān)電路組成，其控制端連接到單片機(jī)的一根輸出口線(xiàn)；列 電極組電極的一端依序連接到降壓電路的各個(gè)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(gè)輸入端還分別 連接一個(gè)0. 1微法的濾波電容，降壓電路的各個(gè)輸出端與并入串進(jìn)電路的各個(gè)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(gè)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(gè) 輸出端還分別連接一個(gè)0. 1微法的濾波電容，升壓電路的各個(gè)輸入端與串入并出電路的各 個(gè)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(gè)排列面對(duì)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(gè)排列面對(duì)第二塊導(dǎo)電橡膠，面對(duì)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(shí)候，兩塊導(dǎo)電橡膠各自電氣接觸到一個(gè)下拉電阻，電磁鐵發(fā)生動(dòng) 作的時(shí)候，兩塊導(dǎo)電橡膠分別與這兩個(gè)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(xiàn)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(gè)這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)基極電阻、一個(gè)集電極電 阻、一個(gè)發(fā)射結(jié)偏置電阻、一個(gè)NPN以及一個(gè)PNP，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該升壓電路的 一個(gè)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(lái)，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(gè)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(xiàn)端V。
[0006] 降壓電路由把較高電壓的行掃描信號(hào)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(gè)這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)基極電阻、 一個(gè)集電極電阻、一個(gè)基極下拉電阻以及一個(gè)NPN，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該降壓電路 的一個(gè)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(gè) 輸出端。
[0007] 本實(shí)用新型警戒踩踏以及自動(dòng)檢查行、列電極狀態(tài)的工作原理與上述兩種實(shí)用新 型專(zhuān)利是相同的，區(qū)別在于：警戒踩踏的時(shí)候，升壓電路配合一個(gè)外部電源把串入并出電路 輸出的行掃描信號(hào)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(hào)電壓經(jīng)過(guò) 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(jìn)電路。而檢測(cè)電 極狀態(tài)的時(shí)候，該較高的行掃描信號(hào)電壓依序經(jīng)過(guò)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(jìn)電路。
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果是：本裝置的工作電壓依然采用單片機(jī)系統(tǒng)的電源電壓 VCC=+5V，但是，通過(guò)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(hào)，并且該行 掃描信號(hào)的電壓可以方便地通過(guò)外部電源來(lái)設(shè)置，增強(qiáng)了踩踏式行、列電極結(jié)構(gòu)的抗干擾 能力，適合長(zhǎng)距離的電極排列以及工作于室外環(huán)境。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步具體說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0010] 圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖，其中，升壓電路中的每一個(gè)小方框表示其 中的一個(gè)電平轉(zhuǎn)換單元，降壓電路中的每一個(gè)小方框表示其中的一個(gè)電平轉(zhuǎn)換單元。
[0011] 圖2是升壓電路中一個(gè)電平轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖，它把TTL電平升壓至實(shí)際需 要的較高電壓。
[0012] 圖3是降壓電路中一個(gè)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(hào) 下降到TTL電平。
[0013] 圖中，1.單片機(jī)系統(tǒng),2.串入并出電路，3.并入串進(jìn)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(lì)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(shí)施方式】
[0014] 本實(shí)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(jí)聯(lián) 組成，并入串進(jìn)電路（3)采用74HC165級(jí)聯(lián)組成；還可以選用其它的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)串行移位 輸出、串行移位輸入功能。單片機(jī)系統(tǒng)（1)有關(guān)口線(xiàn)可以根據(jù)情況另行安排。
[0015] 例行警戒踩踏就是檢測(cè)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(shí)候，電磁鐵及其激勵(lì)電路（8)發(fā)生動(dòng)作，兩塊導(dǎo)電橡膠及其 支撐板（9)發(fā)生移動(dòng)，使得第一塊導(dǎo)電橡膠（91)同時(shí)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(shí)接觸到偶數(shù)組行電極（42)與偶數(shù)組列電極（52)。 這時(shí)，串入并出電路（2)輸出TTL高電平的行掃描信號(hào)，經(jīng)過(guò)升壓電路（6)，行電極上依序 出現(xiàn)較高電壓的行掃描信號(hào)，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(hào)，表現(xiàn)為并入串進(jìn)電路（3)的串行信號(hào)輸出端QH交替出現(xiàn)0與1。如 果行電極斷線(xiàn)、列電極斷線(xiàn)、行電極發(fā)生相鄰粘連、列電極發(fā)生相鄰粘連，并入串進(jìn)電路（3) 的串行信號(hào)輸出端QH會(huì)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(shí)候，列電極可能沒(méi)有受 到踩踏，也可能全部列電極都受到踩踏，即它們同時(shí)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(gè)電平轉(zhuǎn)換單元至其全部電平轉(zhuǎn)換單元。圖3所示一個(gè)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(shí)，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(gè)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(xiàng)相加， 需要圖2所示升壓電路（6)中一個(gè)PNP能夠提供集電極電流的極值約為11. 4A。2)檢查 電極的時(shí)候，降壓電路（7)中有一半即（20000 / 2=) 10000根輸入端同時(shí)接觸同一塊導(dǎo)電 橡膠，需要圖3所示一個(gè)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(gè)電平轉(zhuǎn)換電路都對(duì)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(mǎn)足一般場(chǎng)合的需要。
[0018] 實(shí)際上，升壓電路￠)中20 000個(gè)PNP是輪流導(dǎo)通的，上述估算只是警戒踩踏、檢 查電極過(guò)程中一個(gè)PNP瞬時(shí)的功耗，對(duì)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(gè)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(shí)，升壓電路（6)中的各個(gè)電平轉(zhuǎn)換單元不會(huì)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(lái)選用，還應(yīng) 根據(jù)行掃描信號(hào)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(jī)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(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)警器，它包括列電極組、行電極組、 單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、兩塊導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電橡膠支撐板、一個(gè)電磁鐵及 其激勵(lì)電路、音樂(lè)電路、+5V電源、升壓電路、降壓電路以及一個(gè)外部電源；其中，列電極組 和行電極組分別由一個(gè)長(zhǎng)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(dú)立、間 距均勻、裸露的導(dǎo)線(xiàn)組成，兩組電極排列的方向相互垂直；單片機(jī)系統(tǒng)包括一塊單片機(jī)及其 晶振電路和上電復(fù)位電路、程序存儲(chǔ)器以及隨機(jī)存儲(chǔ)器，單片機(jī)的輸出口線(xiàn)P3. 7連接到音 樂(lè)電路的輸入端，+5V電源供電各部分電路；單片機(jī)的口線(xiàn)P1. 2、P1. 3分別與串入并出電 路的串行信號(hào)輸入端A、時(shí)鐘輸入端CP連接，單片機(jī)的口線(xiàn)PL 5、P1. 6、P1. 7分別與并入串 進(jìn)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(shí)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(dòng)軸；電磁鐵的激勵(lì) 電路由一個(gè)三極管開(kāi)關(guān)電路組成，其控制端連接到單片機(jī)的一根輸出口線(xiàn)；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(gè)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(gè)輸入端還分別 連接一個(gè)0. 1微法的濾波電容，降壓電路的各個(gè)輸出端與并入串進(jìn)電路的各個(gè)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(gè)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(gè) 輸出端還分別連接一個(gè)0. 1微法的濾波電容，升壓電路的各個(gè)輸入端與串入并出電路的各 個(gè)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(gè)排列面對(duì)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(gè)排列面對(duì)第二塊導(dǎo)電橡膠，面對(duì)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(shí)候，兩塊導(dǎo)電橡膠各自電氣接觸到一個(gè)下拉電阻，電磁鐵發(fā)生動(dòng) 作的時(shí)候，兩塊導(dǎo)電橡膠分別與這兩個(gè)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(xiàn)端V。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)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(gè)這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)基極電阻、一個(gè)集電極電阻、一個(gè)發(fā)射結(jié)偏置電阻、 一個(gè)NPN以及一個(gè)PNP，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該升壓電路的一個(gè)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(lái)，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(gè)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(xiàn)端V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用一個(gè)電磁鐵檢查電極的實(shí)用型踩踏式報(bào)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(gè)這種電平轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)基極電阻、一個(gè)集電極電阻、一個(gè)基極下拉電阻以及 一個(gè)NPN，其中，基極電阻的一端構(gòu)成該降壓電路的一個(gè)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(gè)輸出端。
【文檔編號(hào)】G08B29/06GK203838829SQ201320741040
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)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(qǐng)人:重慶工商大學(xué)