白 凈

（大連職業(yè)技術學院 電氣電子工程學院，遼寧 大連 116000）

0 引言

防盜報警系統(tǒng)是采用物理方法或電子技術，通過各類傳感器對監(jiān)測區(qū)域進行監(jiān)測，并在有侵入行為時產生報警信號的裝置，可廣泛用于家庭住宅、工廠、商場及金融系統(tǒng)等［1－2］。目前的防盜報警裝置主要有紅外線報警裝置、電子開關式報警器和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

紅外線報警裝置隱蔽性較好，價格較低廉，但是存在著故障率高、誤報率高、成本高、易破解的缺陷［3］。電子開關報警器存在有效范圍小、質量差等缺點。視頻監(jiān)控系統(tǒng)［4］的品種復雜，功能也從單一到復雜不等，簡單裝置利用一個攝像頭通過視頻監(jiān)控就可完成，不能達到報警及報警處理的目的；復雜的系統(tǒng)可通過傳感器監(jiān)測事故、報警、拍照或者錄像，但是使用時受網絡限制，且如果用作家用，存在網絡架設和維護成本高、視頻信息易泄露的問題。目前還有一種不易被察覺的壓力式觸發(fā)報警系統(tǒng)［5］，可放置在墊子或者地板上，但是當主機停止工作時，存在誤報的缺陷。鑒于上述現有技術中所存在的問題，設計一種低成本、不易破解的防盜裝置是非常必要的。

1 壓力傳感器報警裝置的研究

本文旨在開發(fā)一種壓力傳感器智能延時報警系統(tǒng)，其中將壓力傳感器置于盜賊易入侵處，當探測到壓力信號后，如果是主人可以通過控制開關在計時內預先解除報警，防止誤報；如果是竊賊則啟動延時報警裝置，在計時時間到時便發(fā)出刺耳的聲覺報警，以便有效地保護家宅安全。

本裝置的研究思路如下：首先，根據壓力傳感器報警裝置的原理，確定優(yōu)化出本報警裝置的基本工作流程；其次，根據本裝置的實際工作流程設計電路原理圖；最后，完成電路中各個模塊的電壓、電流參數計算及可行性分析。

本裝置由獨立電源模塊、壓力傳感器模塊、計時開關、計時模塊、電阻、揚聲器、報警開關及晶閘管構成。壓力傳感器模塊可完成壓力信號的探測，并向計時模塊發(fā)出控制信號。計時開關與計時模塊相連，可解除計時模塊的計時功能。計時模塊與晶閘管的觸發(fā)端相連，當計時功能完成后，可向晶閘管的控制端發(fā)出控制信號。晶閘管與揚聲器相連，當晶閘管受到觸發(fā)后，可完成聲覺報警功能。報警開關與揚聲器相連，可解除揚聲器的報警功能。本裝置的工作流程如下：壓力傳感器隱形放置于盜賊易入侵的位置，比如門口、窗戶、陽臺等處，當有盜賊入侵時，會觸發(fā)壓力傳感器，壓力傳感器觸動計時模塊開始計時；計時時間結束，觸發(fā)報警；如果是誤報警，可以在計時時間內解除警報；在計時時間結束觸發(fā)報警后，也可人為解除報警裝置。

根據上述裝置的工作流程設計本裝置的電路圖，如圖1所示。本裝置是基于壓力探測下的防盜報警系統(tǒng)，各裝置通過整體配合實現盜賊入侵時的及時報警的目的。本裝置的優(yōu)點主要表現在：①該裝置便于操作及使用；②報警裝置完善，所述的壓力傳感器不易被盜賊識別，且可將壓力傳感器擺放于盜賊常易入侵的位置；③為防止他人解除報警，房屋主人可將計時開關及報警解除開關擺放于私密處，防止盜賊解除警報；④本裝置還具有電路簡單、操作方便的特點。

圖1 壓力傳感器報警裝置電路圖

獨立電源3為壓力傳感器報警保護系統(tǒng)供電，各組成部分的特征及相互關系如下：壓力傳感器模塊1與計時模塊4相串聯，當壓力傳感器模塊1感應到壓力信號時向計時模塊4發(fā)出控制信號；計時開關2與計時模塊4相串聯，實現計時模塊計時功能的解除；計時模塊4與晶閘管7的控制端相串聯，當計時功能完成后，向晶閘管7的控制端發(fā)出控制信號；晶閘管7與揚聲器8相串聯，能實現晶閘管觸發(fā)后的報警功能；揚聲器8與揚聲器開關6相串聯，能實現揚聲器報警后的解除功能；電阻5與晶閘管7的控制端及陰極相并聯，防止晶閘管的控制端及陰極之間被短路。

2 參數與元器件選擇

根據圖1所示的電路圖，將壓力傳感器報警裝置分成獨立電源模塊、壓力傳感器模塊、計時模塊和揚聲器模塊，具體的元器件參數如表1所示。

表1 壓力傳感器報警裝置元器件參數選擇

各模塊的功能如下：

（1）獨立電源模塊可完成整個裝置的供電，其電壓要求為直流4.5V～5.5V，可通過變壓器外通直流電加以整流濾波裝置完成，也可從USB接口完成電壓的轉換。

（2）壓力傳感器模塊可完成壓力信號的探測，并將探測信號作為整個裝置的觸發(fā)報警信號。壓力探測器模塊的核心是壓力傳感器，可根據具體場合選擇表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。此外，該模塊還需要電壓轉換模塊，能按照一定的規(guī)律將探測到的壓力信號轉換成合適的輸出電壓條件與計時模塊連接。

（3）計時模塊。計時模塊的主要功能是當探測到壓力信號后開始計時，計時時間到觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)端，實現報警；在計時時間內可解除預報警。該功能的實現主要依靠單片機最小系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件部分需焊接晶振電路和復位電路；軟件部分需完成計時、復位、壓力信號探測以及報警信號的編譯。用C語言、匯編語言將固定的程序寫入單片機內部，由單片機內部的計時器完成計時功能。當計時功能完成后，向晶閘管的控制端發(fā)出控制信號，單片機也可通過復位鍵在計時時間內解除報警信號。

（4）揚聲器模塊。該模塊中揚聲器與晶閘管串聯，晶閘管在接收到單片機發(fā)送的觸發(fā)信號后，即可觸發(fā)揚聲器報警。揚聲器模塊的功能即報警功能，但揚聲器的工作電流較大，需要三極管將晶閘管的觸發(fā)信號放大。

3 結語

本裝置具有一定的實用價值，且具有低成本、不易破解的優(yōu)點，由于采用壓力傳感器作為監(jiān)測裝置，可將壓力傳感器隱形放置于地板、地毯下面，不易察覺。此外，本裝置可作為課堂的輔助教學素材，其構成的電路可用于《傳感器技術》、《工業(yè)機器人技術》課程中I／O接口的設置模塊的教學案例，提升課堂教學質量。