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：
本發(fā)明涉及微波傳感器應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及微波傳感器感應(yīng)模塊。
背景技術(shù)：
目前，微波傳感器主要用于如報(bào)警探頭等安防類產(chǎn)品和自動(dòng)門感應(yīng)器等產(chǎn) 品上，檢測(cè)人體移動(dòng)感應(yīng)信號(hào)，需要設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的電路才能使用。微波傳
感器信號(hào)頻率在Ku波段，頻率^較高，對(duì)感應(yīng)信號(hào)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(bào)警探頭、門感應(yīng)器等， 用微波傳感器設(shè)計(jì)成可以使用直流電源的電路模塊暫時(shí)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，本發(fā)明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(hào)放大、信號(hào)處理等電路復(fù)合在一起， 設(shè)計(jì)在前后兩片45*37皿長(zhǎng)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(jì)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
本發(fā)明目的是提供一種微波傳感器感應(yīng)模塊，用來(lái)感應(yīng)物體或人體位置移 動(dòng)，輸出高電平信,號(hào)，此信號(hào)可以做控制信號(hào)使用，也可以直接驅(qū)動(dòng)附載，使 用簡(jiǎn)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，本發(fā)明提出以下的技術(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45437mm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(hào)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(duì)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(shí)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(hào)，該信號(hào)反應(yīng)了物體移 動(dòng)的速度和物體的大小。
信號(hào)放大處理和控制電路板直流電源穩(wěn)壓器、信號(hào)放大IC、信號(hào)控制處理 單片機(jī)，電源輸入和信號(hào)輸出端口、 16級(jí)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(jì)的微波傳感器，用來(lái)檢測(cè)人體或物
體移動(dòng)。輸出信號(hào)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(hào)放大處理電路板上設(shè)有16級(jí)靈敏度調(diào)整和4級(jí)觸發(fā)模式 選擇，外接光敏電阻選擇。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
l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(jiǎn)單，微波傳感器和信號(hào)放大處理電路復(fù)合在一起，不需要再設(shè)計(jì)微 波傳感器外圍電路。
4靈敏度可調(diào)，16級(jí)靈敏度選擇，容易調(diào)整感應(yīng)距離。 5輸信號(hào)時(shí)間可調(diào)，4種觸發(fā)方式選擇，方便選擇信號(hào)輸出時(shí)間。 本發(fā)明可廣泛由于室內(nèi)外安全防范，工業(yè)電器或設(shè)備自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明微波傳感器感應(yīng)模塊的基本框圖。
圖2為本發(fā)明微波傳感器感應(yīng)模塊的電原理圖。
圖3為本發(fā)明微波傳感器電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖。
圖4為本發(fā)明信號(hào)放大處理電路板的外形結(jié)構(gòu)和元器件位置圖。
圖5為本發(fā)明微波傳感器感應(yīng)模塊的信號(hào)使用圖。
圖6為本發(fā)明微波傳感器感應(yīng)模塊的直流負(fù)載使用圖。
圖7為本發(fā)明微波傳感器感應(yīng)模塊的交流負(fù)載使用圖。圖3為本發(fā)明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45437mm (1)，螺絲孔4.5mm (2),電源和信號(hào)連接定位 直針(3)，微波信號(hào)屏蔽鋁殼36*25*6.7111111 (4) ，HJ-FET場(chǎng)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)射天線辨合電容(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為本發(fā)明信號(hào)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 (1)，定位螺絲孔4.5mm (2)，微波傳感器電源 和信號(hào)連接定位直針(3)，電源輸入和信號(hào)輸出口 (4)，靈敏度選擇和觸發(fā)方 式選擇端口 (5)，外接光敏電阻選擇端口 (6)， LM358感應(yīng)信號(hào)放大IC(7)， 電源穩(wěn)壓器HT7150 (8) ，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(9)，
具體實(shí)施例方式
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(gè)模塊電路工作。 感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生和信號(hào)放大實(shí)施
微波傳感器M產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，LM358和外圍的民C示件組成信號(hào)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(shí) 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(lái)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的信號(hào)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(hào)輸出和信號(hào)放大 電路輸入之間加Q2抑制干擾信號(hào)。單片機(jī)HT46R47在提供給Ql負(fù)脈沖方波 同時(shí)，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(shí)導(dǎo)通，將微波傳感器探測(cè)的信號(hào)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(cè)范圍內(nèi)如果沒有移動(dòng)的物體，Q2導(dǎo)通是 只有微弱的噪聲信號(hào)耦合到后面的放大電路中，放大后的信號(hào)變化幅度很小， 放大后的信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換后，分析探測(cè)范圍內(nèi)沒有移動(dòng)的物體，單片 機(jī)不會(huì)輸出高電平信號(hào)。在檢測(cè)范圍內(nèi)當(dāng)感應(yīng)到人體或物體移動(dòng)，微波傳感器 輸出的信號(hào)在Q2導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)過C1濾波后，由C7和R3耦合到LM358第一級(jí) 運(yùn)放的3腳進(jìn)行信號(hào)放大。放大信號(hào)由1腳輸出，經(jīng)過C12，R10耦合到第二級(jí) 運(yùn)放的6腳，進(jìn)行第二級(jí)信號(hào)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(shí)施
HT46R47是工業(yè)級(jí)單片機(jī)，具有4通道A7D轉(zhuǎn)換和9位A/D精確度。本發(fā) 明使用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(hào)電平輸出，由 R15將模塊感應(yīng)信號(hào)以高電平方式輸出。
微波傳感器模塊感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大后，輸入到單片機(jī)7腳，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，同時(shí)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123 4腳靈敏度等級(jí)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(hào)由10輸出。' ' 16級(jí)靈敏度調(diào)整實(shí)施
線路板上有4個(gè)標(biāo)有1 2 3 4的連接點(diǎn)，連,點(diǎn)斷開為0，連接點(diǎn)接通為1 。 按照下面的編碼方式短路4個(gè)連接點(diǎn)，可調(diào)節(jié)16級(jí)靈敏度，使感應(yīng)距離在0.3-8 米內(nèi)可調(diào)。
4個(gè)連接點(diǎn)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(gè)連接點(diǎn)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: 1111。
4種觸發(fā)方式調(diào)整實(shí)施
線路板上有2個(gè)標(biāo)有5 6的連接點(diǎn)，連接點(diǎn)斷開為0，連接點(diǎn)接通為l。按 照下面的編碼方式短路2個(gè)連接點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)4種觸發(fā)方式選擇，使感應(yīng)信號(hào)有4 種時(shí)間輸出。調(diào)整如下100、 201、 3 10、 4 11。
OO不可重復(fù)觸發(fā)方式當(dāng)探測(cè)到移動(dòng)物體，輸出3秒種高電平信號(hào)后停止， 延時(shí)3秒鐘再檢測(cè)，探測(cè)到移動(dòng)物體又輸出3秒種，依次循環(huán)。直到探測(cè)不到 移動(dòng)物體，高電平信號(hào)輸出停止。
Ol可重復(fù)觸發(fā)方式，延時(shí)時(shí)間2秒鐘當(dāng)探測(cè)到移動(dòng)物體，輸出2秒種高 電平信號(hào)，在2秒種時(shí)間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率不停的檢測(cè)目標(biāo)，如果再 次探測(cè)到物體移動(dòng)，時(shí)間繼續(xù)延時(shí)2秒種，直到探測(cè)不到移動(dòng)物體，高電平信 號(hào)延時(shí)2秒種后停止。
IO可重復(fù)觸發(fā)方式，延時(shí)時(shí)間10秒鐘當(dāng)探測(cè)到移動(dòng)物體，輸出10秒種 高電平信號(hào)，在10秒種時(shí)間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率，不停的檢測(cè)目標(biāo)， 如果再次探測(cè)到物體i動(dòng)，時(shí)間繼續(xù)延時(shí)10秒種，直到探測(cè)不到滲動(dòng)物體，高 電平信號(hào)延時(shí)10秒種后停止。
11可重復(fù)觸發(fā)方式，延時(shí)時(shí)間20秒鐘$探測(cè)到移動(dòng)物體，輸出20秒種 高電平信號(hào)，在20秒種時(shí)間內(nèi)，模塊以每秒30次的頻率不停的檢測(cè)目標(biāo)，如 果再次探測(cè)到物體移動(dòng)，時(shí)間繼續(xù)延時(shí)20秒種，直到探測(cè)不到移動(dòng)物體，高電 平信號(hào)延時(shí)20秒種后停止。CDS光敏電阻實(shí)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(shí)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(cè)到有移動(dòng)物體即可觸
發(fā)。在選定的觸發(fā)方式時(shí)間內(nèi)，二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(shí)時(shí)間。直到輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑饷綦娮璨牌鹂刂谱饔谩?br> 從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明將微波傳感器、信號(hào)放大和處理IC、信 號(hào)處理和功能控制單片機(jī)，定位螺絲孔、電源輸入和信號(hào)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45"7mm的電路 板上，組成電路模塊。有16級(jí)的感應(yīng)距離選擇和4種輸出時(shí)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(hào)可作為電平信號(hào)使用或 直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，使用簡(jiǎn)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(dòng)攝像設(shè)備和自動(dòng)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*37皿大小相同的電路板，其中一塊是微波傳感器電路板，另一塊是信號(hào)放大處理電路板。微波傳感器電路板(圖3)外形45*37mm，上面元器件設(shè)置有電路板外形45*37mm(1)，螺絲孔4.5mm(2)，電源和信號(hào)連接定位直針(3)，微波信號(hào)屏蔽鋁殼36*25*6.7mm(4)，HJ-FET場(chǎng)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。微帶線和接地孔分布在電路板的相應(yīng)位置。信號(hào)放大處理電路板(圖4)外形45*37mm，上面元器件設(shè)置有電路板外形45*37mm(1)，定位螺絲孔4.5mm(2)，微波傳感器電源和信號(hào)連接定位直針(3)，LM358感應(yīng)信號(hào)放大IC(7)，電源穩(wěn)壓器HT7150(8)，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(9)。在信號(hào)放大處理電路板(圖4)另一面有電源輸入和信號(hào)輸出口(4)，靈敏度選擇和觸發(fā)方式選擇端口(5)，外接光敏電阻選擇端口(6)。
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 電路板(圖3)外形45*37鵬，上面元器件設(shè)置有電路板外形45*37皿(1), 安裝螺絲孔4.5mm (2),電源和信號(hào)連接定位直針(3)，微波信號(hào)屏蔽鋁殼 36*25*6.7mm (4) ，HJ-FET場(chǎng)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。微帶線和接地 孔分布在電路板的相應(yīng)位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述微波傳感器電路板(圖3)外形45*37mm,電路板 上有微波信號(hào)屏蔽鋁殼36*25*6.7mm (4)，位于線路板正中心，兩邊各有兩個(gè) 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(hào)連接定位直針(3),位于線路板四個(gè)邊腳上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述微波傳感器電路板(圖3)電路板上有HJ-FET場(chǎng) 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)位于微波信號(hào)屏蔽鋁殼36*25*6.7mm(4)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述微波傳感器電路板(圖3)電路板上另一面有對(duì)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。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述微波傳感器電路板(圖3)電路板上有所以接地孔 位置、數(shù)量、大小、過孔直徑，微帶線結(jié)構(gòu)、位置、形狀、長(zhǎng)短。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于信號(hào)放大處 理電路板(圖4)外形45*37咖，上面元器件設(shè)置有電路板外形45t37mm(1)， 定位螺絲孔4.5mm (2)，微波傳感器電源和信號(hào)連接定位直針(3)， LM358感 應(yīng)信號(hào)放大IC (7)，電源穩(wěn)壓器HT7150 (8) ，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(9)。在信號(hào)放 大處理電路板(圖4)另一面有電源輸入和信號(hào)輸出口 (4)，靈敏度選擇和觸發(fā) 方式選擇端口 (5)，外接光敏電阻選擇端口 (6):。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述信號(hào)放大處理電路板(圖4)外形45*37mm。有安 裝螺絲孔4.5mm (2),位于線路板左右兩邊。有微波傳，器電源和信號(hào)連接定 位直針(3)，位于線路板四個(gè)腳上。電路板后面有電源輸入和信號(hào)輸出口 (4)， 靈敏度選擇和觸發(fā)方式選擇端口 (5)，外接光敏電阻選擇端口 (6)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述信號(hào)放大處理電路板(圖4)上有LM358感應(yīng) 信號(hào)放大IC (7)，電源穩(wěn)壓器HT7150 (8) ，A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)(9)，分布在線路 板相應(yīng)位置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述本微波傳感器感應(yīng)模塊有微波傳感器電路板(圖3) 外形45*37鵬和信號(hào)放大處理電路板(圖4)外形尺寸各45*37mm，兩塊外形尺 寸完全相同的電路板，線路板四個(gè)邊上直針定位，將兩塊電路板錫焊復(fù)合而成， 體積45*35*12咖,誤差+/-2咖。 '
全文摘要
一種利用微波多普勒效應(yīng)來(lái)檢測(cè)人體或物體移動(dòng)的電路模塊，由微波傳感器和信號(hào)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(hào)放大IC、信號(hào)處理單片機(jī)，定位螺絲孔、電源輸入和信號(hào)輸出端口、16級(jí)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(diǎn)是，功耗低，電壓范圍寬，使用簡(jiǎn)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(hào)G01S13/02GK101446638SQ200710124749
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:武光杰