專利名稱：微波移動傳感器感應(yīng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波移動傳感器應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及微波移動傳感器感應(yīng)模塊。
背景技術(shù)：
目前，微波移動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。微波移動傳感器信號頻 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，使微波移動傳感器應(yīng)用受到局限?，F(xiàn)在市面上微波移動傳感器元件和用微 波移動傳感器的產(chǎn)品較多，如報警探頭、門感應(yīng)器等，用微波移動傳感器設(shè)計成可以使用直 流電源的電路模塊目前很少。為使微波移動傳感器應(yīng)用到其它產(chǎn)品上面，擴大傳感器應(yīng)用 范圍，本發(fā)明提供一種微波移動傳感器感應(yīng)模塊，該模塊是將微波移動傳感器、感應(yīng)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45承37mm長方形電路板上，組成電路模 塊，直接使用6-20V直流電源工作，使用者不需要再設(shè)計傳感器外圍電路就可使用。以模塊 結(jié)構(gòu)使用微波移動傳感器，經(jīng)過二次開發(fā)，將微波移動傳感器應(yīng)用到其它產(chǎn)品上面，使微波 移動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移動傳感器感應(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。 為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下的技術(shù)方案 —種微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于，該模塊有兩塊45*37mm大小相同電 路板組成，其中一塊是微波移動傳感器電路板，另一塊是感應(yīng)信號放大處理和控制電路板。
微波移動傳感器電路板由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。微波移動傳感器電路采用微帶線結(jié)構(gòu)設(shè) 計，微帶線由雙面電路板的銅箔設(shè)計制成，發(fā)射天線和接收天線采用平板式對稱結(jié)構(gòu)制作 在電路板上。微波震蕩器產(chǎn)生頻率為10-12GHz的微波信號，由信號耦合電容輸入到發(fā)射天 線，向外定向發(fā)射微波信號，在微波移動傳感器感應(yīng)模塊的探測范圍內(nèi)，有物體或人體移動 時，接收天線將感應(yīng)到的微波信號輸入到微波傳感器的混頻器，和微波震蕩器產(chǎn)生的微波 信號混頻，由檢波器輸出較低頻率的多普勒感應(yīng)信號，該信號反應(yīng)了人體或物體移動的速 度和人體或物體的大小。 優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器使用45*37mm雙面長方形電路板。 優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器電路采用微帶線結(jié)構(gòu)設(shè)計，微帶線由電路板銅箔
設(shè)計制成。 優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器的HJ-FET場效應(yīng)管，采用貼片工藝焊接在電路板 上。
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優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器的微波介質(zhì)DRO，采用膠粘工藝粘貼在電路板上。
優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器電路板上，設(shè)有2個4.5mm的定位螺絲孔、電源輸 入和信號連接定位直針。 優(yōu)選地，所述的微波移動傳感器電路板上，設(shè)有微波信號屏蔽鋁殼。其中，所述的微波信號屏蔽鋁殼外形尺寸36*25*6. 7mm，位于線路板正中心，兩邊
各有兩個彎腳固定在電路板上。 其中，所述的定位安裝螺絲孔4. 5mm，位于線路板左右兩邊。 其中，所述的電路板上有電源輸入和信號連接定位直針，位于線路板四個邊腳上。
其中，所述的傳感器電路板上，在微波信號屏蔽鋁殼36*25*6. 7mm(4)內(nèi)，有電源 電阻，給傳感器電路提供電源；HJ-FET場效應(yīng)管和微波介質(zhì)振蕩器DRO，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，將微波震 蕩器產(chǎn)生的10-12Ghz的微波信號耦合到微波移動傳感器發(fā)射天線。 信號放大處理和控制電路板使用雙面長方形電路板，電路板上設(shè)置有安裝定位 螺絲孔、微波移動傳感器電源和信號連接定位直針。6-20V的直流電源通過電源輸入和信號 輸出端口，由HT7150穩(wěn)壓濾波后，產(chǎn)生5V的電壓供微波移動傳感器感應(yīng)模塊電路工作。感 應(yīng)信號放大電路由LM358和外圍的R，C元件組成。16級靈敏度選擇端口 完成0. 5_8米的 感應(yīng)距離調(diào)整。4種觸發(fā)方式選擇端口 完成4種可重復(fù)觸發(fā)方式和不可重復(fù)觸發(fā)方式調(diào) 整。光敏電阻選擇端口 模塊接光敏電阻，可以抑制白天或光線比較明亮的環(huán)境下觸發(fā)。9 位精度A/D功能的單片機完成感應(yīng)信號處理、控制信號輸出和各種功能控制選擇。
優(yōu)選地，所述的電路板使用45*37咖雙面長方形電路板。 優(yōu)選地，所述的電路板上設(shè)有2個4. 5mm的定位螺絲孔、電源輸入和信號連接定位 直針。 優(yōu)選地，所述的電路板上設(shè)有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。 其中，所述的電路板上，2個定位安裝螺絲孔4. 5mm，位于線路板左右兩邊。 其中，所述的電路板上有微波移動傳感器電源和信號連接定位直針，位于線路板
四個邊腳上。 其中，A/D轉(zhuǎn)換單片機，位于電路板正中心位置，單片機正下方有電源輸入和信號 輸出端口 ，左下方有LM358感應(yīng)信號放大IC，電路板的右下角有電源穩(wěn)壓器HT7150 (18)。
由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊，將微波移動傳感器、 信號放大IC、信號處理單片機，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，設(shè)計在兩塊45承37mm的電路板上，組成電路 模塊，實現(xiàn)人體或物體位置移動探測，輸出感應(yīng)控制信號。 微波移動傳感器電路板(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(19)的控制下，將感應(yīng)信號，以高電平控制信 號輸出。 微波移動傳感器，用來檢測人體或物體位置移動，感應(yīng)信號輸入到放大處理和控 制電路板，經(jīng)過電路板上的IC放大后，由9位精度的A/D功能的單片機完成處理，將感應(yīng)信 號以5V的高電平控制信號輸出。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，外接光敏電阻選擇功能，使用6-20V直流電源工作，單片機輸出的感應(yīng)信號控制 信號，可作電平信號使用或直接驅(qū)動負(fù)載，使用簡單，擴大了微波移動傳感器的應(yīng)用范圍， 可廣泛用于檢測人體或物體移動的感應(yīng)燈具、感應(yīng)節(jié)能電器、自動攝像設(shè)備，工業(yè)自動控制 設(shè)備及停車場節(jié)電照明等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊的基本框圖。 圖2為本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊的電原理圖。 圖3為本發(fā)明微波移動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)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊的信號使用圖。 圖6為本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊的直流負(fù)載使用圖。 圖7為本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊的交流負(fù)載使用圖。 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
具體實施例方式
輸入到微波移動傳感器感應(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 微波移動傳感器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 波移動傳感器M電源采用脈沖供電方式。單片機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，給微波移動傳感器提供電源。 由于微波移動傳感器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，為了抑制傳感器產(chǎn)生的脈沖干擾，在微波移動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，將傳感器探測的感應(yīng)信號輸入 到后面的運放電路中。 微波移動傳感器模塊接通電源，在檢測范圍內(nèi)沒有移動的人體或物體，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A/D轉(zhuǎn)換后，分析探測范圍內(nèi)沒有移動的人體或物體，單片機不會輸出高電 平信號。在檢測范圍內(nèi)當(dāng)感應(yīng)到人體或物體移動，微波移動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第一級運放的3腳進行信號放大。放大信號 由1腳輸出，經(jīng)過C12，R10耦合到第二級運放的6腳，進行第二級信號放大后，由IC 7腳輸 出到單片機HT46R47的7腳，由單片機經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后分析處理。
單片機輸出控制實施 HT46R47是工業(yè)級單片機，具有4通道A/D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。11腳是單片機復(fù)位腳，接R16和C17用于單片機上電復(fù)位。IO腳為控制信號電平 輸出，由R15將微波移動傳感器感應(yīng)模塊感應(yīng)信號，以5V高電平方式輸出。
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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7腳，進行A/D轉(zhuǎn)換，同時將8腳的外接光敏電阻進行A/D轉(zhuǎn)換，還以高低電位方式判斷1、2、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，5V控制高電平信號由10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、2、3、4的連接點，連接點斷開為O，連接點接通為1。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，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 :1011U3 :1100、14 :1101U5 :1110、16 :1111。 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56的連接點，連接點斷開為O，連接點接通為1。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。 OO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，5V高電平
信號輸出停止。 01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，5V高電平信號延時2秒種后停止。
10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，5V高電平信號延時IO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，5V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?，光敏電阻才起控制作用?br> 本發(fā)明微波移動傳感器感應(yīng)模塊特點
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，微波移動傳感器和感應(yīng)信號放大處理電路復(fù)合在一起，不需要再設(shè)計微波移動傳感器外圍電路。 4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。
從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明將微波移動傳感器、信號放大和處理IC、信號處理和功能控制單片機，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45A37mm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，可廣泛用于檢測人體或物體移動的感應(yīng)燈具、感應(yīng)節(jié)能電器、工業(yè)自動控制設(shè)備及停車場節(jié)電照明等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種微波移動傳感器感應(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，其中一塊是微波移動傳感器電路板，另一塊是感應(yīng)信號放大處理電路板；a微波移動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)，電源輸入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)，有微波移動傳感器電源電阻(9)給微波移動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10-12Ghz的微波信號耦合到微波傳感器發(fā)射天線(10)；b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)通過微波移動傳感器電源和信號連接定位直針(13)，給微波移動傳感器感應(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(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；c微波移動傳感器電路板(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(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所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波移動傳 感器使用雙面電路板，電路板外形尺寸45*37mm(l)，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；電路板上有電源輸入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所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波移動傳感器電 路板上，在微波信號屏蔽鋁殼36*25*6. 7mm(4)內(nèi)，由HJ-FET場效應(yīng)管(5)和微波介質(zhì)振蕩 器DR0(6)，組成微波震蕩器；產(chǎn)生10-12Ghz的微波信號，由耦合電容(8)輸入到發(fā)射天線 (10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波震蕩器和混頻 器電路，采用微帶線結(jié)構(gòu)設(shè)計，微帶線由雙面電路板的銅箔設(shè)計制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于HJ-FET場效應(yīng)管 (5)采用貼片工藝焊接在電路板上，微波介質(zhì)振蕩器DR0(6)采用膠粘工藝粘貼在電路板 上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于微波移動傳感器雙 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(10)和接收天線(20)，由雙面電路 板的銅箔設(shè)計制成，位于線路板左右兩邊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(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*37mm(ll)，電路板上有安裝螺絲孔4. 5mm(12)，位 于線路板左右兩邊；有微波移動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)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(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(19)，位于電路板正中心位置，單片機正下方有電源輸入和信 號輸出端口 (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)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，其特征在于該微波移動傳感器 感應(yīng)模塊，由微波傳移動感器電路板外形尺寸45*37mm(l)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+/_2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用微波多普勒效應(yīng)來檢測人體或物體位置移動的微波移動傳感器感應(yīng)模塊，該電路模塊由微波移動傳感器和感應(yīng)信號放大處理電路兩部分組成，模塊電路元器件包括微波移動傳感器、信號放大IC、信號處理單片機，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。微波移動傳感器電路板(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(19)的控制下，將感應(yīng)信號以5V的高電平控制信號輸出。該微波移動傳感器感應(yīng)模塊使用6-20V直流電源工作，其特點是，抗干擾強，功耗低，電壓范圍寬，使用簡單，可用于檢測人體或物體移動的感應(yīng)燈具、感應(yīng)節(jié)能電器及停車場節(jié)電照明等領(lǐng)域。
文檔編號G01V3/12GK101738640SQ200810217650
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者武光杰 申請人:武光杰