專利名稱：一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及安防電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用超聲波傳感器探測(cè)的 防盜報(bào)警與拍攝的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前的家用防盜報(bào)警產(chǎn)品較多，其中的傳感器相當(dāng)于人的五官，常見(jiàn)的有: 門磁、紅外線、振動(dòng)、熱釋電芯片和微波探測(cè)等類型，而有關(guān)超聲波探測(cè)的報(bào) 警裝置很少出現(xiàn)。各種傳感器用于家用防盜報(bào)警各有所長(zhǎng)。超聲波探測(cè)較之門 磁、振動(dòng)類傳感器有不需接觸，探測(cè)距離達(dá)若干米之長(zhǎng)；較之紅外線探測(cè)，有 探測(cè)波束較寬而有效之利；較之熱釋電傳感芯片，有即使現(xiàn)場(chǎng)溫度接近人體體 溫(大于30攝氏度)也能可靠工作之優(yōu)；較之微波，有探測(cè)之方向和范圍可控， 不易受門或墻外之物干擾之益。
書(shū)籍和網(wǎng)絡(luò)上，特別是國(guó)外的電子技術(shù)愛(ài)好者網(wǎng)址上，可以搜索到有關(guān)超 聲波報(bào)警的技術(shù)方案。如國(guó)外ww.poptronix.com公司公布了一種超聲波報(bào)警 的產(chǎn)品資料，并出售相關(guān)的成套的元器件散件，其電路并不復(fù)雜但不易理解， 功能也只是產(chǎn)生障礙物之報(bào)警信號(hào)，而且，若購(gòu)不到40KHz晶振，還需改動(dòng)電 路。http:〃www. hobby-elec. org/e sonic, ht.m公布了超聲波探測(cè)障礙物接近或 遠(yuǎn)離的4種技術(shù)方案，原理清晰，技術(shù)可行，但使用前需要預(yù)先人工設(shè)置探測(cè) 距離，結(jié)果也只是產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并且，調(diào)試電路較為困難，需要示波器校準(zhǔn) 諧振頻率。另一方面，可以拍攝的防盜產(chǎn)品具有威懾意義。而一般的電話報(bào)警器，雖 然有記憶、顯示功能，但也僅僅起到有線或無(wú)線、實(shí)時(shí)或事后報(bào)警提示的作用。 除了模擬信號(hào)攝像頭技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)碼攝像頭技術(shù)，專門的實(shí)時(shí)拍攝防盜產(chǎn)品
已經(jīng)面市，它記錄的幀數(shù)僅幾十幀，價(jià)格從1800元已降落到700元左右，重要
的是，它們都需要配合適當(dāng)?shù)膫鞲衅饕酝瓿蓤?bào)警任務(wù)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，提供一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口 裝置，它采用超聲波探測(cè)技術(shù)實(shí)施監(jiān)控報(bào)警，采用計(jì)算機(jī)及其攝像頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)
拍攝，包括超聲波發(fā)射--接收探測(cè)電路，物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電 路，報(bào)警信號(hào)輸出接口，準(zhǔn)RS232C接口，蜂鳴器以及LED指示電路等。
所述超聲波發(fā)射電路由10.240 MHz晶振，帶振蕩器的十四級(jí)波紋二進(jìn)制計(jì) 數(shù)器CD4060， 555雙穩(wěn)態(tài)電路，與非門CD4011，反相器CD4069和超聲波發(fā)射 頭等組成。前二者決定超聲波發(fā)射傳感器的40KHz諧振頻率，其后三者決定發(fā) 射超聲波的時(shí)間長(zhǎng)短及其間歇時(shí)間，其中CD4069的四個(gè)反相器兩兩并聯(lián)，然后 與一個(gè)隔直通交的耦合電容以及發(fā)射傳感器組成串聯(lián)回路，構(gòu)成超聲波發(fā)射驅(qū) 動(dòng)電路。
所述超聲波接收探測(cè)電路由低噪聲前置放大器LM833，放大電路LM358， 肖特基快速檢波二極管1SS106，與非門CD4011，超聲波接收頭以及若干電容、 二極管、電阻等組成。
所述物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路由晶振電路、兩個(gè)計(jì)數(shù)器電路以及 計(jì)數(shù)數(shù)值比較電路組成。
本實(shí)用新型對(duì)于物體接近或者遠(yuǎn)離探測(cè)區(qū)域均自行以聲、光報(bào)警，還可以通 過(guò)相應(yīng)的接口電路配合市售電話報(bào)警產(chǎn)品實(shí)施遠(yuǎn)程報(bào)警，配合計(jì)算機(jī)啟動(dòng)攝像頭實(shí)施監(jiān)控拍攝。因此，本實(shí)用新型既有物體運(yùn)動(dòng)報(bào)警功能，還具備相當(dāng)?shù)耐?br> 脅或防范作用，并且其制作、調(diào)試以及使用都方便。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成方框圖2是本實(shí)用新型的超聲波探測(cè)電路的工作時(shí)序圖3是本實(shí)用新型的自動(dòng)判別物體運(yùn)動(dòng)方向電路的工作流程圖。
圖1中，l.超聲波發(fā)射一接收探測(cè)電路，2.物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別
電路，3.報(bào)警信號(hào)輸出接門電路，4.蜂鳴器及LED指示電路，5.準(zhǔn)RS-232C接
n， 6.計(jì)算機(jī)，7.計(jì)算機(jī)攝像頭，8.電話報(bào)蒈器。
圖2中，21.發(fā)射波L， 22.接收波&, 23.(發(fā)射-接收)傳輸時(shí)間波形，
24.預(yù)定傳輸時(shí)間波形，25.報(bào)警信號(hào)，211.發(fā)射超聲波時(shí)期，212.間歇時(shí)期，
251.物體遠(yuǎn)離發(fā)射頭的報(bào)警脈沖信號(hào)，252.物體接近發(fā)射頭的報(bào)警脈沖信兮。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本實(shí)用新型。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括超聲波發(fā)射一接收探測(cè)電路l，物體接近或 遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路2，報(bào)警信號(hào)輸出接口 3，準(zhǔn)RS-232C接口 5以及蜂鳴 器及LED指示電路4等幾部分組成，通過(guò)相應(yīng)的接口可以配合電話報(bào)警器8實(shí) 施遠(yuǎn)程報(bào)警，配合計(jì)算機(jī)6及其攝像頭7進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控拍攝。
超聲波發(fā)射 一 接收探測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)可以參考網(wǎng)頁(yè) http:〃www. hobby-elec. org/e sonic, htm，其基本工作原理如工作時(shí)序圖圖2 所示。本實(shí)用新型采用了 10.240 MHz晶振，經(jīng)過(guò)CD4060的振蕩電路并且分頻 后，得到40 KHz的發(fā)射諧振信號(hào)源。采用555雙穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的雙穩(wěn)態(tài)脈沖信 號(hào)，配合與非門CD4011控制該發(fā)射諧振信號(hào)源的通過(guò)，從而決定超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波的持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間。為加大傳感器的發(fā)射功率，把CD4069內(nèi)部 的反相器兩兩并聯(lián)，然后與一只耦合電容以及超聲波發(fā)射頭組成串聯(lián)電路，從 而在諧振信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)傳感器振動(dòng)發(fā)射超聲波。
超聲波傳播過(guò)程中若遇到障礙物會(huì)產(chǎn)生反射，上述間歇時(shí)間便是用于接收傳 感器等待檢測(cè)回波、后續(xù)電路進(jìn)行信號(hào)處理的時(shí)間。如采用國(guó)產(chǎn)發(fā)射頭Tx 40-16， 并且每次發(fā)射持續(xù)約1 ms，間歇時(shí)間約56ms，工作電壓9 V，實(shí)測(cè)有效監(jiān)控距 離不小于4m。顯然，發(fā)射傳感器兩端的工作信號(hào)電壓(功率)越高，發(fā)射持續(xù) 時(shí)間越長(zhǎng)，探測(cè)監(jiān)控的距離越遠(yuǎn)。超聲波接收頭檢測(cè)到回波，信號(hào)經(jīng)低噪聲前 置放大(LM833)，后續(xù)放大電路(LM358)，肖特基快速二極管(1SS106)檢 波并整形后獲得回波脈沖波形，從而可用與非門組成的RS觸發(fā)器等電路求得發(fā) 射一接收的傳輸時(shí)間脈沖，該脈沖寬度乘以波的傳播速度即是波的行程，等于 探測(cè)到的障礙物距離的兩倍。如果預(yù)先設(shè)置了障礙物，亦即預(yù)置了探測(cè)距離所 對(duì)應(yīng)的發(fā)射一接收(去一回)脈寬，比較這兩個(gè)脈寬即可判斷障礙物是接近， 遠(yuǎn)離還是不動(dòng)三種情形，此時(shí)電路LED發(fā)光指示，蜂鳴器鳴叫提示。
所述判別比較工作由圖1中物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路2完成，其 工作原理如電路工作流程圖圖3所示，通過(guò)計(jì)數(shù)量測(cè)脈沖寬度的方式，比較先 后兩次的超聲波往、返時(shí)間脈沖寬度來(lái)判斷物體是否運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)的方向，它 可以數(shù)字電路進(jìn)行，也可以單片機(jī)進(jìn)行。采用數(shù)字電路比較方便，該物體接近 或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路2可以由計(jì)數(shù)用晶振電路、兩個(gè)計(jì)數(shù)器電路以及二 進(jìn)制數(shù)值比較電路組成。為了排除實(shí)際探測(cè)中的某些隨機(jī)誤差，所述計(jì)數(shù)數(shù)值 比較電路設(shè)置了計(jì)數(shù)誤差容限值，即容許先后的兩次計(jì)數(shù)結(jié)果存在一定的差異。 所述自動(dòng)判別電路的結(jié)果包括物體靜止、接近或者遠(yuǎn)離傳感器的三種情況， 它通知到報(bào)警信號(hào)輸出接口電路，該接口電路的信號(hào)輸出分成三路， 一路連接到蜂鳴器及LED指示電路4，給出相應(yīng)的聲、光報(bào)警提示信號(hào)， 一路連接到準(zhǔn) RS-232C接口電路5，第三路為連接到電話機(jī)報(bào)警器8而準(zhǔn)備，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)
警o
所述準(zhǔn)RS-232C接口電路5則要把上述三種報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-232C電氣 標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)該接口可以連接上一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并安裝一個(gè)攝像頭，配合以適當(dāng)?shù)?攝像控制軟件以完成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)拍攝任務(wù)。有關(guān)具體技術(shù)可以參見(jiàn)實(shí)用新型"一 種計(jì)算機(jī)拍攝報(bào)警裝置"(專利號(hào)ZL2008 2 0000143.2)。
總之，本實(shí)用新型能夠以蜂鳴器鳴叫、指示燈閃亮的方式自動(dòng)反應(yīng)超聲波 傳感器前方數(shù)米遠(yuǎn)的空間范圍里物體的動(dòng)靜以及物體運(yùn)動(dòng)的方向，同時(shí)可以啟 動(dòng)配置的電話報(bào)警器實(shí)施遠(yuǎn)程報(bào)警，啟動(dòng)配置的計(jì)算機(jī)及其攝像頭拍攝。
權(quán)利要求1.一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口裝置，其特征在于，它包括超聲波發(fā)射-接收探測(cè)電路的信號(hào)輸出端連接到物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路，所述物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路的信號(hào)輸出端連接到報(bào)警信號(hào)輸出接口電路，所述報(bào)警信號(hào)輸出接口電路的信號(hào)輸出端分別連接到準(zhǔn)RS-232C接口電路、蜂鳴器及LED指示電路以及電話報(bào)警器；所述準(zhǔn)RS-232C接口電路連接到計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)連接有計(jì)算機(jī)攝像頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口裝置， 其特征在于，所述超聲波發(fā)射一接收探測(cè)電路包括超聲波發(fā)射電路和超聲 波接收電路兩部分；所述超聲波發(fā)射電路包括由一塊帶振蕩器的十四級(jí)波紋二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4060和一只10.240 MHz晶振 組成40KHz諧振電路，由一塊555組成雙穩(wěn)態(tài)電路， 一塊CD4069內(nèi)部的四 個(gè)反向器兩兩并聯(lián)，其兩組輸出端分別連接到一只超聲波發(fā)射頭的兩端；所 述40 KHz諧振電路和所述555組成的雙穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)輸出端分別連接到一 塊CD4011內(nèi)部的一個(gè)雙輸入端與非門的兩個(gè)輸入端，所述與非門的輸出端連 接到一只電容的一端，所述與非門的輸出端與所述電容的另一端還分別連接 到所述CD4069內(nèi)部的兩兩并聯(lián)的四個(gè)反向器的兩組輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口裝置， 其特征在于，所述物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路由晶振電路、兩個(gè)計(jì) 數(shù)器電路以及計(jì)數(shù)數(shù)值比較電路組成。
專利摘要一種超聲波傳感器監(jiān)控報(bào)警暨計(jì)算機(jī)拍攝接口裝置，包括超聲波發(fā)射-接收探測(cè)電路的信號(hào)輸出端連接到物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路，后者的信號(hào)輸出端連接到報(bào)警信號(hào)輸出接口電路，該接口電路的信號(hào)輸出端分別連接到準(zhǔn)RS-232C接口、蜂鳴器及LED指示電路以及電話報(bào)警器，所述準(zhǔn)RS-232C接口連接到計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)連接有計(jì)算機(jī)攝像頭。所述物體接近或遠(yuǎn)離傳感器自動(dòng)判別電路從超聲波探頭發(fā)射開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到接收到反射回來(lái)的信號(hào)時(shí)停止計(jì)數(shù)，比較先、后兩次的計(jì)數(shù)結(jié)果，從而判別物體的動(dòng)靜以及物體前進(jìn)或后退的方向，使得本裝置適時(shí)發(fā)出聲、光及電話遠(yuǎn)程報(bào)警，并實(shí)施拍攝。該裝置制作、調(diào)試及使用方便。
文檔編號(hào)G08B13/181GK201352377SQ200820099198
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者劉滿娟, 潔 商, 張文娟, 徐其明, 藝 曾, 鵑 杜, 譚恩英 申請(qǐng)人:重慶工商大學(xué)