专利名称：一种光机电结合一体的智能型防盗门的制作方法
技术领域：
本专利属于电子技术领域。
在市场经济高度发达的时代，加强治安防范意识，人们同样感到是十分必要的。而在住宅的治安防范中，门是进出的主要通道，故在住宅的防范部位中门是重中之重，目前广大家庭均用防盗铁门代替普通木门，而且希望门能更新，进步。
防盗门作为防盗器材，其最大的长处是坚固，破门困难，所以受到广泛的应用，但市场售出的防盗门基本上均是机械结构类的防卫类型，科技含量低，所以应用后仅管有积极的意义，但仍有失误的地方。
现代电子传感器有科技含量，在监视上很能发挥特长，但它又缺乏防盗门把人拒之于门外的优良性能。
本专利研究目的；就是要研究一种两者相结合的、性能优异的、使用方便的、价格低廉易于与铁门配套安装的一种有特色、有亮点的产品。
查阅资料，把普通防盗门与电子科技相组合的产品有介绍，但存在着一些不足，同时感到还需要丰富，主要原因有以下几个方面第一方面情况，一些产品本身就存在固有的不足，因为这类产品传感器无疑是产品的核心部份，若传感器存在性能的不足，必定会严重影响该类产品的性能，试验证明普通常用的电子传感器存在着一些固有性的弱点，造成在一些地方使用时影响了其效果，如热释红外线传感种类的器材、因其灵敏较高而受到广泛的应用，但试验同时指出它存在严重的不足在用厚一点的物质如布遮住探头后其功能立即失去作用，同样地用手高举较厚的物质如布遮住人体迎着热释式红外线传感器的方向后其功能大减或完全失去作用，即存在着第一种情况的盲点与死点；在人完全不动即静止的情况下，它同样功能大减或失去作用，即存在第二种情况的盲点和死点，而且它的灵敏度随环境的不同有差异，如在夏季，四周红外线成分多一些，其识别力便相对低一些，反之，便高一些。震动与声讯传感类的器材虽然触发可靠，但在一些地方应用时，其灵敏度与误动的矛盾不易调整与控制，灵敏度过高易误报，过低又感不可靠；所以简单地用常规的普通传感器和防盗门作组合显然不可能成为一种优异的产品。
第二方面的原因很多产品在某一方面的确有特色或十分有特色，但不可能在整体每一种性能上都完美无缺，因为这一类产品的好坏将包括防范性能的先进，造价，易安装，省电等多方面。以某些具有用微机性质作控制的防盗装置来看，其性能虽然先进，但在造价上，安装与管理等方面可能又不如普通类一些产品，在一些场所优势不能充分发挥，不仅如此，单就在防范性能的某一方面上也未必能赶上或超过一些普通产品。
第三方面的原因是目前光机电三位一体的产品不丰富，既能实现科学的结合，产生失误少、误动少，同时又具有廉价易普及的优异产品则更显不足。需要进步，发展，丰富。
由于本专利采取了多种创新一是设计了一种性能优异的反射式红外线传感器与本专利整体配套，使传感器特长在该处应用与配合能充分发挥，从而为实施本专利奠定了良好的基础，二是在本专利中，采用了多种优化单元线路的组合，整体性能有特色，单元线路有亮点，三是线路设计精简并尽可能采用了性能可靠的集成件，增加了可靠性与适用性，所以本专利的突出特点是即具有先进的防范性，又和防盗门配合十分紧凑，相对反破坏力强，具体情况描述如下一、性能上的特点1、与之配套的传感器能充分发挥其先进性人在接近门时，将自动输出监控信号，它不存在热释式红外线传感器前述的存在第一类型盲点与第二类型盲点，同时较热释式红外线传感器相比有更强的抗干扰能力，是一种与防盗门配合的较理想传感器。
2、整体性能先进(1)防盗铁门在原机械锁的基础上新配有性能优异的电子锁，在未解密码时，一旦有人接近门，则电子锁自动通电上锁，机电结合，威力很大，极大地提高了防卫级别，电子锁密级度高为几万分之一。嫌疑人破解困难。
(2)、电子锁体积小，结构合理可靠，和一般机械锁均易配合。
(3)、一旦有嫌疑人靠近门，或用硬器撬门作案，门上声讯系统均会自动发出“警告”声不断，即对屋内主人及左邻右舍声讯提醒，同时造成嫌疑人心理压力，迫使中止行为。人走后警告声自动消除，避免了进屋后产生的后果，极大的增强了防盗铁门预防为主的性能。
(4)、性能优异，在第(3)条所描绘的功能中，几乎无死点，不会产生较大的误动，小误动相对少，偶尔短暂发生人们相对能接受。
3、可不用交流电，在市电停电或人为破坏市电的情况下，不影响其防范先进性，从而反破坏力较强同时也因不用交流电，避免了和市电的连线，与防盗门配合很紧凑。
4、廉价，价格可比性高；易配套生产，适应面广，十分适合于当前市场经济的需要。
5、有很强的适用性；电池电力不足自动声光提示；解密与加密方便，不用记忆和操作复杂的号码位数与按钮，只需操作遥控盒上对应的两按钮即可；加密与解密时有瞬时声响提示，使人放心；使用灵活，其一是在紧急情况下，主人可以随时遥控操作产生报警声，以进一步威迫嫌疑人，其二是可以远离门在屋内或屋外操作，增加了使用者的随机性和适用性；易安装，采用了编译码的遥控线路，省掉了设置密码系统的较复杂的有线连线；发射盒小巧，犹如钥匙一样携代方便。这些优点不仅适合于家庭中老人小孩使用，而且非常适合于当前工作节奏快的人们使用。
二、为保障本专利的技术性能指标，本专利在技术措施上有以下特点1、红外线传感器作了线路和机械两方面的特殊处理，保证了设计性能2、在传感器单元中采用两种传感器的组合方式，发挥组合优势。用与门配合具有优异的‘反射式’红外线传感线路作为一级监控，由于本专利中所设计的反射式红外线传感器与门配合后是一种在控制区内无前述的第一类盲点与第二类盲点的传感器，它灵敏度高，分辨力强，对近门者能充分发挥特长。而对于一些死角有可能产生的撬门的行为则由震动传感器担任，由于在该线路中只要求在很强的震动下才起作用，这样即缓解了震动传感器在调整过程中不易解决的灵敏度过高与误动之间的矛盾，同时又充分保留了其触发可靠的特长，本专利用震动传感器作为第二级监控，作为一种补充与弥补。
3，用传感器的监控信号激励中性声讯作警戒声。
采用“中性”警声作警戒声，其严肃性远次于报警声，相对偶然出现短暂一二声，不会引起左邻右舍的惊恐，但连续不断，必定会引起屋主人与左邻右舍产生警觉，同时又会对嫌疑人形成威慑；这样的设计主要是考虑到屋外的偶然因素多，可进一步杜绝误会。
4、对耗电情况作了重点考虑，采用了三条措施，之一是对本线路耗电的重点部位电子锁，作出了这样的设计，电子锁平时不用电耗电，只在传感器有信号输出时才自动上锁用电，人走以后又自动恢复为不用电耗电的初始状态；对耗电的另一重要部位，红外线发射部分，本专利设计了为省电而用的开关线路，对该部分的控制规律是，发射部分在无人近门的情况时工作处于开关状态，理论算出这样处理可省电50％，但整体性能却不受任何影响，因一旦有近门者的信号，立刻又处于正常的发射工作状态，紧紧地抓住信号，确保了本专利对近门者信号良好的自动“跟踪”性。之三是在单元的受控点采用由NPN性质的晶体管和PNP性质的晶体管配对组成了一种信号传递电子开关减少电能损失，这种开关比常用的可控硅开关节约一个PN结电压(这对用电池的线路来说是宝贵的)由于系统用电省，可用电池，所以可以不和交流电发生直接关系，从而避免了门与交流电进线的连线，整体结构显得干净简单紧凑，更主要的是，不用交流电后，杜绝了停电状态或人为切断交流电后引起保安的失灵，从而提提高了反破坏能力。
5、线路精简，体现在一是线路集成化高，减少了分离元件数量，二是用相对简单的电路代替复杂的运放电路(见后述的电池电弱提示单元)，三是发挥整体效应减少另一单元的压力，实现单元内部级数的精简(见后述红外线传感器单元)，四是使用来回复合优化线路(见后述省电电子开关单元)，线路的精简无疑对提高可靠性，配合门的安装，节约元件成本减少生产工时等等多方面，都是十分有利的。所以，对电路的精简是本专利的一项重要的要求。
本专利原理图如下画《1》出了整个专利的方框原理图。
图《2》画出了本专利的最基本线路的一种原理图。
专利原理如下红外线传感器单元主要任务是把近门的物体如人的信号传感到线路内经过处理后，激励声讯警告声，同时激励电子锁，使之声讯与电子锁同时工作，人离开后，两系统同时恢复为初始状态，从而使系统具有一定“跟踪”性质。该单元是十分重要的一单元。其主要的技术要求是在满足受控区内无前述的两类死点外，还要求有较高的抗干扰能力，为此，本专利主要在线路与机械安装两方面均作了特殊处理。
主要原理用一红外线发射体向外发出红外线，在发射部分旁放上接收部分，鉴于红外线频率介于电磁波与可见光之间而具有光的性质的固有性，一旦遇到反射物，将发生反射现象而被接收单元吸收，也由于人或其他不透明物质，均会发生红外线反射现象，所以不会产生如前所述的第一类盲点或死点，试验还指出由于光的反射响应很快，无论人处于运动或静止状态，均会产生反射，，所以也不会产生如前述的第二类盲点或死点，由于接收单元主要吸收的是由发射体发出的光，其能量相对比较恒定，故受环境的影响相对小线路构成图中用集成电路I1的4个1/6部分H、G、F、E、及其外围件，红外线发射管与其激励管T6主要构成了该单元的发射部分原理线路由H、G、部分组成了红外线发射单元中的第一级载波频率发射振荡，由于该振荡频率的存在，红外线接收装置对红外线与其它光源有较好的识别性，由F、E、部分组成了红外线发射载波深度调制的可调线路，即深度调制二级振荡，从原理可看出，一旦F输出处于低位，G输入端也为低位，H、G组成的振荡电路立即停振，一旦F输出处于高位，由二极管组D1的隔离作用，不影响H、G、构成的正常振荡，即其频率不发生变化，如果调节组合二极管组D1的组合电压，则F输出处于“O”位时，第一级振荡将由停振过渡到弱振荡，则降低了调制度，试验指出这样的线路组合，将一次振荡与二次振荡的两种频率调到最佳状态，并选择恰当的调制深度，红外线的反射效果无论在灵敏度或是抗干扰上都将会达到一种十分理想的效果，由于该线路不仅满足了线路的精简，而且能实现发射载波频率、调制频率以及调制度三要素的可调，且频率调整的范围很大，固能达到设计要求。在这个振荡线路中，振荡电容在工程上是关键件，由于该线路处于长期的工作状态下，这和普通家电不是连续很长的时间工作状态有很大的不同，对振荡电路中的电容Q值要求严格，否则将会造成振荡的偶尔停振，这将降低了保安功能的可靠性而形成死点，为此，在整个发射部分中尽可能采用了用有极电容变无级电容的处理方法，极大地提高了电容Q值，避免了偶尔产生的停振，从而提高了线路的可靠性。红外线接收管与集成电路I3、一种运放集成电路I’的1/4部分N组成了红外线接收部分，原理是发射管发出的红外线经反射体反射回后，被红外线接收管吸收而传输到集成电路I3，该集成电路为具有可选择性高增益放大线路，即可作出对发射频率的选择，同时也可作出增益的调整，为了线路的精简，不影响集成电路的统一布局，(本专利中所有运算放大级与比较放级已作了统筹安排，否则将增加一块集成电路，这样即增加线路复杂性，又浪费了元件资源增加了成本，印刷板面积也将增大，多种方面都是不恰当的。)也由于发射线路设计合理，可以作好发射部分三要素的调试，便可满足整体增益的需要，故在集成电路I3之后不在增加一级放大级。而由一种运放集成电路I’的1/4即N部分组成了比较放大器线路，激励后级。
安装的特殊处理为避免作案人作案时首先将发射部分或接收部分单独遮住，造成传感器的失灵，在安装时还必须作如下处理，在发射与接收前的部位应盖上一件具有机械强度的透明体，透明体与发射管和接收管略有距离，这样发射与接收成为了一整体，无论怎么样遮盖均不会只产生单独遮住发射或接收部分的情况，即不会产生传感器失灵的情况，这是其一，其二是为了发射部分在初始状态时不形成对接收的干扰，应分别在发射管与接收管上各加一套筒，以对发射管与接收管之间实现光隔离，即杜绝初始状态下的互感。
震动传感器单元主要任务是取出作案者可能在死角处，对撬门行为作出的一种补充，取出的监控信号同样地经过处理后最终激励了声讯系统发声，同时激励电子锁作用。该单元的最后输出与红外线单元的最后输出组成了或门关系激励电子锁。
线路组成与原理该部分由一种集成电路I’的两个1/4部分K、L以及外围件组成。该两部分与其外围件构成了两级运算放大器，HP为振动传感元件。它将震动信号变为电信号后再经运算放大激励后级。
省电开关单元主要任务让红外线发射管这一耗电较大部分，平时处于开关省电工作状态，增加系统电池工作寿命，这是其一，其二是一旦传感器接收到近门者的反射信号时则将自动转变为恒定工作状态，死死的“抓住”信号，实现对信号的“跟踪”，人走后才自动消失。
线路组成与原理该单元由集成电路I1的两个1/6部分即D、C、部分构成，该部分组成了一种振荡，在D部分输出为低位时，H、G、F、E、R逻辑关系最终造成红外线发射管的激励三极管T6管处于截止不发射状态，一旦传感器接收到信号，其接收部分的集成电路I’的1/4部分N输出一个高位信号，经过交连二极管D3而将正向信号传递到开关振荡器的C部分的输入上，造成D、C组成的振荡器停振，而D部分输出高位，二极管D2隔离，不影响发射部分的载波与调制振荡，发射管则一直处于正常发射状态，实现对信号的“跟踪”，人离开后，该部分N的输出又变为低位，交连二极管D3隔离，本单元D、C部分又恢复为初始状态的振荡，该振荡又形成对载波与调制的控制，即红外线的发射又恢复为初始状态的开关发射状态。
功能选择单元主要任务如下供使用者加密与解密用，同时，在紧急状态下，可以人为随机操作发射盒，使门发出紧急报警声。
线路组成与原理该单元实际上是由无线电遥控发射部分与无线电接收两部分组成，如图二中虚框所示，采用无线电遥控作加解密与功能选择，增加了很大的适用性，优点如前所述。在发射线路中有编码集成电路I4，在接收线路中有译码集成电路I5，I4与I5码多，有较高的密级。译码集成电路I5有A、B两位输出线，分别受编码集成电路I4外围的开关K1、K2控制，操作开关K1、K2，则译码的两位输出A、B将有不同的状态‘O’‘I’输出，该不同的输出经后述的控制单元组合后，将产生加密、解密以及人为操作发出报警声的三种状态选择。
执行电路单元主要任务与功能选择单元及传感单元实现科学的组合，把传感器输出的信号分别送到对应的声讯电路，电子锁线路中。
线路的组成与电子开关的说明由一只NPN与一只PNP的复合管组成了两对信号传递电子开关。如图中T1与T2，T3与T4所示，这种电子开关的优点是对开关点的选择部位不受约束，易触发，易配合(这一点比传统的无触点可控硅开关更方便，)这是其一，其二是省电能，和传统的可控硅电子开关相比，能节约一个PN结电压，这对用电池的电路是宝贵的。开关动作原理是前管的NPN管主要起接口匹配作用，后管PNP为开关作用，一旦前管NPN通电，则后管PNP开通，PNP的发射极信号便传输到集电极。开关导通，其饱和电压很低，基本为零。
加密与解密原理一旦功能选择单元输出B输出高位，开关T1、T2导通，系统各单元开通电源，系统工作，呈现加密状态。反之，输出低位，开关关闭，各单元失电不工作，处于解密状态。
警告声原理红外线传感器与震动传感器两种传感单元的最后输出将连接警告声片的激励端，一旦传感器有信号输出则激励警告声片响。人离开，传感器无信号输出，警告声自动消除。
报警声原理功能选择单元A、B同时输出高位，A、B组成的与门有输出，开关T3、T4导通，电源VCC激励报警片响。直至人为操作改变状态时才停止。
电子锁原理震动传感器的最后输出与红外线传感器的输出组成了或门关系，在传感器有信号输出的情况下，电子锁线圈通电，其衔铁牵连的机械部份卡住了机械锁的运动部份，使钥匙功能失效。传感器无信号时，电子锁自动失电，不耗电。机械结构是电子锁中重要组成部份，本专利作了如下处理，用继电器同时作电子锁的电磁铁与衔铁，并将其固定在一个五面体的硬质材料的形框内，如金属形框，在形框的上方与下方平面以及继电器活动的衔铁附加片上分别钻一小孔，三孔理想值在一条直线上，把金属制成的小园杆从三孔中穿入，并固定在继电器活动的衔铁附加片上，继电器衔铁自由运动时，小园杆也能自由运动，而且其活动范围只会在三孔的航程中，这样硬件形框便起到了在电子锁工作时的受力，导向，定位三重作用。电子锁的小园杆在制约机械锁工作时，所受的力则主要受在金属形框上，长期使用不会对继电器的机械部份的寿命造成影响，即电子锁电磁铁可以用小型继电器担任，整个机械部份体积小，与普遍机械锁均能较好地配合，这样的结构是十分合理的。
电池电弱提示单元
主要任务在系统直流电源电力不足时，自动声光报警提示。
线路组成与原理由一种集成电路I’的1/4之一部分M组成，该部分组成了比较放大线路，在比较放大器的比较输入端加入了基准电压，由于该端对地接的是稳压管W1，所以仅管电池电力不足发生了端电压变化，但该端的对地电压可以基本上认为是稳定的，这是一方面；另一方面比较放大器的信号输入端线路特征是用稳压二级管W2连在了电池与输入端上，该端对地接上了电阻，这时电池有电流经稳压二极管与电阻到地，而且稳压管上的电压降基本为定值，根据克氏第二定律可知电池电压等于稳压管电压与信号输入端接地电阻之和，电池一旦电压低落，其低落的压值差将完全降落在比较放大器的信号输入端与对地的电压上，而比较端的对地基准电压又是一定值，所以仅管报警单元只有一级，但是已具有相当高的识别力与灵敏度。这样用两只二极管不同的处理方法，取得了很好的效果，而省掉了本该有的一级放大电路。当电池电压过低时，比较放大器输出端为高位，从而激励了所连的音乐声片和发光二极管。
权利要求1.一种具有多种适用功能集一体的，一种光机电结合一体的智能型防盗门的特征是用一种精简的控制线路，安装于普通防盗门内，控制线路为，红外线传感器单元，震动传感器单元，开关省电单元，执行电路单元，功能选择单元，电池电弱提示等单元按一定的逻辑关系依次连接而成红外线传感器单元分为发射与接收两部分，其中的发射部分用一振荡放大电路H，调整其频率为红外线载波频率，用该振荡放大器激励了一功放线路，该功放电路激励了红外线发射管；用另一振荡放大线路F，调整其频率为调制频率，用调制二极管连在了振荡放大器H与F之间；其中的接收部分用红外线接收管连在一具有可调选择频率的放大线路I1上，I1输出最终激励了一只比较放大器N的输入；比较放大器N的输出一路经过一只交连二级管D3连在了后述的省电开关单元D的某一输入上；一路输出激励了一种电子音乐片，一路输出激励了一种具有线包的电子锁；电子锁的机械结构是用继电器改造后加硬质外框组成；红外线传感器安装时的机械结构.特征是将发射部分与接收部分靠近形成一整体，在这一整体前应盖上一件具有机械强度的透明体，透明体与发射管和接收管这一整体略有距离，同时应分别在发射管与接收管上各加一套筒，以对发射管与接收管之间实现光隔离震动传感器单元用两级放大线路组成串联关系，其输入连接了一种声电转换器件，两级放大器的输出一路激励了一种具有线包的电子锁，一路激励了一种电子音乐片；开关省电单元组成一方波振荡放大器C，用其输出连接了一只二极管的一极，该二极管的另一极连在红外线传感器单元中的发射部分，C对红外线发射部分的控制规律是，当方波振荡放大器C处于“1”“0”的某一状态时，红外线发射管处于断电状态；方波振荡放大器C的某一输入部位还连有红外线传感器单元中的接收部分中的比较放器N的输出端相连的交连二极管D3D3连接规律是，N有信号输出时，C失去对红外线发射部分的控制；执行电路单元用一只NPN晶体管T1的集电极最终连在一只PNP晶体管T2的基极，其发射极接地，其基极与功能选择单元的一位输出相连，T2的发射极与系统的电源相连，集电极与功能选择单元在外的各单元的电路的电源端相连，用另一只NPN晶体管T3与另一只PNP晶体管T4连成与T1与T2相同的结构，其T3的基级与功能选择的二位输出形成与门关系的输出相连，T4的发射极与系统电源相连，其集电极最终激励了一种电子音乐片；功能选择单元用一晶体管组成了一级超短波振荡线路，该线路激励了一可编程的集成电路；用一晶体管组成了一级超再生接收线路，该线路的输出经过放大后最终激励了一与编码集成电路配对的译码集成电路，该单元输出激励了执行单元；电池电弱指示单元组成一级比较放大器M，用一有稳压性质的晶体管器件，连在了该比较放大器M的比较输入端与地线之间，用一电阻连在了该比较放大器M的比较输入端与系统电源之间，用一电阻连在了该比较放大器M的比较输入端与地线之间，用一有稳压性质的晶体管器件，连在了该比较放大器M的比较输入端与系统电源之间，该比较放大器的输出最终激励了电子音乐片与发光器件。
2.一种可形成独立产品的与防盗门及封闭区域的类似门性质的物体配合具有优异传感器性能的一种反射式红外线传感器的线路特征是由一种红外线发射部分和红外线接收部分形成一个整体单元M，同时最好能配上一个省电开关单元C，M单元的特征是其中的发射部分用一振荡放大电路H，调整其频率为红外线载波频率，用该振荡放大器激励了一功放线路，该功放电路激励了红外线发射管；用另一振荡放大线路F，调整其频率为调制频率，用调制二极管连在了振荡放大器H与F之间；其中的接收部分用红外线接收管连在一具有可调选择频率的放大线路I1上，I1输出最终激励了一只比较放大器N的输入；比较放大器N的输出一路经过一只交连二级管D3连在了后述的省开关单元D的某一输入上；一路输出激励了一种具有线包的电子锁或其它执行机构；一路输出激励了一种电子音乐片；C单元的特征是组成一方波振荡放大器C，用其输出连接一只二极管D的一极，该二极管的另一极连在红外线传感器单元中的发射部分，C对红外线发射部分的控制规律是，当方波振荡放大器C处于“1”“0”的某一状态时，红外线发射管处于断电状态；方波振荡放大器C的某一输入部位连有红外线传感器单元中的接收部分中的比较放器N的输出端相连的交连二极管D3，D3连接规律是，N有信号输出时，C失去对红外线发射部分的控制。
3.如权利要求2所述的一种可形成独立产品的与防盗门及封闭区域的类似门性质的物体配合具有优异传感器性能的一种反射式红外线传感器安装时的机械结构.特征是将发射部分与接收部分靠近形成一整体，在这一整体前应盖上一件具有机械强度的透明体，透明体与发射管和接收管这一整体略有距离，同时应分别在发射管与接收管上各加一套筒，以对发射管与接收管之间实现光隔离。
专利摘要专利名称一种光机电结合一体的智能型防盗门该专利使防盗门产生了‘智能’效果门增加了密级度较高的电子锁，有近门者时电子锁自动上锁，机电两锁同时产生威力；此时门还将自动发出警告声，有一种“跟踪”性能，从而扩展了防盗门防范功能；该专利设计有多种优化组合单元，配合有特色性能有保证；本专利的另一特点是与门配合十分紧密，反破坏力强，使用方便，有很强的适用价值。
文档编号E06B5/10GK2521352SQ0124748
公开日2002年11月20日 申请日期2001年9月1日 优先权日2001年9月1日
发明者宁永健, 宁永敭 申请人:宁永敭