基于TWH9250雷达探测模块的新型防盗报警器

　　摘要：介绍一种新型防盗报警器，是采用TWH9250雷达探测模块将监管区域的警情转换成一个低电平信号输出，然后通过报警集成电路与集成音频功率放大电路的共同作用实现防盗报警；同时还设有红外线摄像控制电路。该防盗报警器简单实用、工作可靠、安全性能高,且容易实现。特别适合于金库、仓库、办公楼以及实验室等财产的防盗报警。

 随着物质的不断丰富和人民生活水平的迅速提高，人们的安全意识也在不断加强，许多家庭和单位都安装了防盗门窗，这些防盗门窗在保证人身和财产安全等方面发挥了积极的作用。但是，像金库、仓库、重点实验室之类的重要场所，单靠简单的防盗门窗是不够的，还必须安装防盗报警装置。常见的防盗报警器有红外线防盗报警器、触摸式防盗报警器、感应式防盗报警器和磁控防盗报警器等；这些防盗报警器的共同缺点是监控范围内存在死角，为犯罪份子作案提供了可乘之机。为了解决死角监控不到的问题，采用TWH9250雷达探测模块[1] ，设计了一个新型的全方位无死角微波防盗报警器。
      一、防盗报警器组成
      考虑该防盗报警器在探测到警情时应具有声光报警功能，同时还需对现场进行摄像控制，所以，在电路结构的设计上除用于发射微波的环状天线之外，还应包含雷达探测模块、报警集成电路、集成音频功率放大电路、红外摄像控制电路和直流稳压电源电路5个部分，其组成框图如图1所示。

       二、防盗报警电路设计
      1、探测模块TWH9250简介
       TWH9250是一款新颖的雷达探测模块，该模块具有以下特点：
     （1）采用微波管扫描发射，探测距离远；
     （2）全方位无死角检测；
     （3）功耗小，可采用电池供电；
     （4）内部电路采用集电极开路输出，终端配接灵活，可直接驱动小型继电器动作；
     （5）具有光控端和灵敏度调节端，满足各种场合使用要求；
     （6）外围电路简单，只要接上圆环天线和终端执行机构，通电便可工作。
     TWH9250 模块的外形、引脚排列及内部电路功能框图如图2所示。
环状天线发射的微波信号形成一个立体微波警戒网，当有人在网内走动时，就会产生人体移动反射回来的微波信号，这时"微波产生"电路便产生出随物体移动的微弱低频信号。该信号经两级放大至70dB左右，再依次送入窗口电压比较电路和脉冲宽度比较电路进行双重鉴别。当确认信号电压的幅值和宽度均达到设定要求时，锁存电路触发，其触发信号经光控门送至计数控制电路进行输出延迟处理,延迟时间设定为10s，最后由末级功率管的集电极输出。为提高微波电路的稳定性能，比较电路的精度，各部分电路由4V和7V稳压系统单独供电。该电路在初次通电时，需经40s预稳定时间才能进入探测戒备状态，以后只要不掉电，电路随时处于探测状态。TWH9250模块正常工作电压为12 V。各引出脚功能如表1 所示。

      2、报警集成电路
      为了使防盗报警器发出类似消防车的声音，A2采用LC246报警集成电路[1]，并将他的第一选声端即8脚接电源（3V），读者如果改变其选声端的电平，则可获得其他的报警声响。
该报警集成电路是根据探测模块提供的输出信号进行工作的。当有人在报警器有效探测区范围内活动时，探测模块控制信号输出端输出一个持续时间约10s左右的低电平信号，该信号经R1加到三极管VT1的基极，使VT1处于导通状态。VT1的集电极电平经R3限流、VZ稳压后得到3V左右直流电压,使报警集成电路A2得电工作，从5脚输出内储的最令人注意的消防车声音报警信号。同时，由于VT1导通，致使红色发光二极管LED1在系统发出声音报警的同时也发光报警。如果人在探测范围内活动不止，报警声将会持续不断，直到人的活动结束为止。电路如图3所示。
由于TWH9250在初次通电时大约有40s的预稳定状态，在此状态时输出端也会有低电平信号输出，为了防止在刚通电时扬声器有刺耳的报警声响发出，所以电路设置了预热开关S，在刚通电时打开开关S，待预稳定时间过后（可通过LED1发光状态来判断），再合上开关S，电路即进入警戒状态。
      3、集成音频功率放大电路
      为了使电路输出功率较大，报警效果更好，该电路选用LM386小功率通用型集成音频功率放大器[2]。他的2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，每个输入端对地的直流电位接近于零，即使与地短接，直流电平也不会产生太大的偏离，使用比较灵活和方便。设计时，该集成功率放大电路采用OTL接法，C2为输入耦合电容，C4为电源去耦滤波电容，R7，C5为频率补偿电路，以抵消扬声器音圈电感在高频下的不良影响，改善功放的高频特性，同时防止高频自激。因为电路是接成OTL形式，所以在输出端与负载之间接了一个470μF的大电解电容器C6。1和8脚之间接RP2和C3，调节RP2可使LM386的电压增益在20～200之间变化。扬声器采用8Ω，5W电动扬声器。
      4、红外摄像控制电路
      从前面的设计和分析可知，当监控区域内有警情出现时，TWH9250探测模块输出低电平信号，同时使得A2的7脚获得3V直流电压；该3V电压一路作为报警集成电路A2的电源，另一路送至红外摄像控制电路[3]，并通过R8直接加到VT2的基极，使VT2由原来的截止态转为导通，继电器K吸合，使红外线摄像电路得电工作。
      5、直流稳压电源电路
      直流稳压电源电路由电源变压器、硅桥、滤波电容、三端集成稳压器4个部分组成，电路如图3所示。

       电源变压器可从市场直接购得或自行绕制，其参数可按220V/15V，10VA选取。滤波用大电容器可采用日本ELNA（耐压不低于25V），以确保其质量。C7用来消除电源网络的杂波干扰信号，绿色发光二极管LED2为电源指示灯。为防歹徒破坏电网使报警系统失效，可采用12V蓄电池供电。
另外，图3中RG为光敏电阻，当RG的阻值小于1kΩ时，模块即被封锁不工作，所以能实现白天"休息"，夜晚工作。如果要求模块全天候工作，可以不接RG，直接将模块的R端悬空。RP1为灵敏度调节电位器，最好采用WSW有机实芯微调电阻器，通过调整其阻值大小，可以调节模块的探测距离。
探测模块外接的环状天线可采用φ2～4mm粗铜丝制作，其内径为10mm，开口处平行引线不超过10mm，并保证天线安装稳固，不能有晃动。
       电路中除可调电阻器以外，其余电阻均采用RTX21/8W碳膜电阻器。
       三、结语
      该防盗报警器采用雷达探测模块TWH9250，具有独特的设计思想和简单的控制电路，并且监控范围较大，探测灵敏度较高，调节灵敏度电位器可使探测距离在1～5m之间变化。
该装置在实验室进行试验，运行良好；具有简单实用、工作可靠、灵敏度高等优点。是一种应用前景看好、值得推广的新型防盗报警装置。

     【参考文献】
     [1] 陈有卿,谢刚. 新颖电子模块应用手册[M] . 北京:机械工业出版社,2003.
     [2] 汤光华,宋涛. 电子技术[M] . 北京:化学工业出版社,2005.
     [3] 雷旭,何万强. 新型家用防盗报警系统[J ] . 现代电子技术,2003 ,26 (4) 82283 ,86.