专利名称：微波传感器感应模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波传感器应用技术，尤其涉及微波传感器感应模块。
背景技术：
目前，微波传感器主要用于如报警探头等安防类产品和自动门感应器等产 品上，检测人体移动感应信号，需要设计比较复杂的电路才能使用。微波传
感器信号频率在Ku波段，频率^较高，对感应信号处理有一定难度和要求，相关 的使用技术多数都掌握在产品厂家里面。使微波传感器应用受到局限。现在市 面上微波传感器元件和用微波传感器的产品较多，如报警探头、门感应器等， 用微波传感器设计成可以使用直流电源的电路模块暂时没有。为使微波传感器 应用到其它产品上面，扩大微波传感器应用范围，本发明提供一种微波传感器 感应模块，该模块是将微波传感器、信号放大、信号处理等电路复合在一起， 设计在前后两片45*37皿长方形电路板上，组成电路模块，直接接6-20V直流 电源可以工作。使用者不需要再设计微波传感器外围电路就可使用。以模块结 构使用微波传感器元件，经过二次开发，将微波传感器应用到其它产品上面， 使微波传感器得到更广泛的应用。
发明内容
本发明目的是提供一种微波传感器感应模块，用来感应物体或人体位置移 动，输出高电平信,号，此信号可以做控制信号使用，也可以直接驱动附载，使 用简单方便，便于二次开发用于其他产品上面。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案
一种微波传感器感应模块，其特征在于，该模块有两块45437mm大小相同 电路板组成。其中一块是微波传感器电路板，另一块是信号放大处理和控制电 路板。微波传感器电路板由HJ-FET和微波介质DRO组成的微波震荡器。还 有功率分配器、混频器、检波器，发射天线、接收天线等。发射天线和收天线 接采用平板式对称结构制作在电路板上。微波震荡器主振频率为10.525GHz,发射天线向外定向发射微波，遇到物体时被反射，反射波被接收天线接收，然 后到混合器与振荡波混合，混合、检波后产生低频信号，该信号反应了物体移 动的速度和物体的大小。
信号放大处理和控制电路板直流电源稳压器、信号放大IC、信号控制处理 单片机，电源输入和信号输出端口、 16级灵敏度选择端口、 4种触发方式选择
端口、光敏电阻选择端口，、安装定位螺丝孔、连接和固定微波传感器直针位等。 前面一块电路板是根据多普勒原理设计的微波传感器，用来检测人体或物
体移动。输出信号经过后面的电路板上的IC放大后，由9位精度的A/D功能的 单片机完成处理。信号放大处理电路板上设有16级灵敏度调整和4级触发模式 选择，外接光敏电阻选择。
本发明的设计特点
l功耗低，整块模块耗电约6mA。
2电压范围宽，使用直流6-20V。 . 3使用简单，微波传感器和信号放大处理电路复合在一起，不需要再设计微 波传感器外围电路。
4灵敏度可调，16级灵敏度选择，容易调整感应距离。 5输信号时间可调，4种触发方式选择，方便选择信号输出时间。 本发明可广泛由于室内外安全防范，工业电器或设备自动化控制等领域。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明微波传感器感应模块的基本框图。
图2为本发明微波传感器感应模块的电原理图。
图3为本发明微波传感器电路板的外形结构和元器件位置图。
图4为本发明信号放大处理电路板的外形结构和元器件位置图。
图5为本发明微波传感器感应模块的信号使用图。
图6为本发明微波传感器感应模块的直流负载使用图。
图7为本发明微波传感器感应模块的交流负载使用图。图3为本发明微波传感器电路板的外形结构和元器件位置图说明
图中电路板外形45437mm (1)，螺丝孔4.5mm (2),电源和信号连接定位 直针(3)，微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7111111 (4) ，HJ-FET场效应管(5)，微波 介质振荡器DRO (6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线辨合电容(8)， 微波传感器电源电阻(9)，微波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路 板另一面位置。
图4为本发明信号放大处理电路板的外形结构和元器件位置图说明
图中电路板外形45*37mm (1)，定位螺丝孔4.5mm (2)，微波传感器电源 和信号连接定位直针(3)，电源输入和信号输出口 (4)，灵敏度选择和触发方 式选择端口 (5)，外接光敏电阻选择端口 (6)， LM358感应信号放大IC(7)， 电源稳压器HT7150 (8) ，A/D转换单片机(9)，
具体实施例方式
输入到微波传感器感应模块6-20V的直流电源经过HT7150稳压滤波后，产 生5V的电压供整个模块电路工作。 感应信号产生和信号放大实施
微波传感器M产生感应信号，LM358和外围的民C示件组成信号放大电路。 微波传感器M电源采用脉冲供电方式。单片机HT46R47产生频率1K占空比为 2%的负脉冲方波，控制Q1导通，提供电源给微波传感器，由于Q1每次导通时 间20uS,微波传感器功耗比较低，平均电流只有2mA左右。如果采用5V直流 供电，微波传感器功耗约40mA。 '
由于微波传感器M电源采用脉冲供电方式，脉冲到来时会产生很大的信号干 扰，为了抑制微波传感器产生的脉冲干扰，在微波传感器信号输出和信号放大 电路输入之间加Q2抑制干扰信号。单片机HT46R47在提供给Ql负脉冲方波 同时，还要提供给Q2频率1K占空比为1%的正脉冲方波，使Q2在Ql导通后 延时导通，将微波传感器探测的信号输入到后面的运放电路中。微波传感器模块接通电源，在检测范围内如果没有移动的物体，Q2导通是 只有微弱的噪声信号耦合到后面的放大电路中，放大后的信号变化幅度很小， 放大后的信号经过单片机A/D转换后，分析探测范围内没有移动的物体，单片 机不会输出高电平信号。在检测范围内当感应到人体或物体移动，微波传感器 输出的信号在Q2导通时，经过C1滤波后，由C7和R3耦合到LM358第一级 运放的3脚进行信号放大。放大信号由1脚输出，经过C12，R10耦合到第二级 运放的6脚，进行第二级信号放大后，由IC 7脚输出到单片机HT46R47的7脚， 由单片机经过A/D转换后分析处理。 单片机输出控制实施
HT46R47是工业级单片机，具有4通道A7D转换和9位A/D精确度。本发 明使用RC振荡，由HT46R47的13脚R17和C18完成，振荡频率4Mhz。 12 脚是5V电源正极，9脚电源负极。ll脚是单
片机复位脚，接R16和C17用于单片机上电复位。IO脚为信号电平输出，由 R15将模块感应信号以高电平方式输出。
微波传感器模块感应信号经过两级放大后，输入到单片机7脚，进行A/D 转换，同时将8脚的外接光敏电阻进行A/D转换，还以高低电位方式判断123 4脚灵敏度等级选择，17 18脚触发方式选择，综合分析处理后，控制高电平信 号由10输出。' ' 16级灵敏度调整实施
线路板上有4个标有1 2 3 4的连接点，连,点断开为0，连接点接通为1 。 按照下面的编码方式短路4个连接点，可调节16级灵敏度，使感应距离在0.3-8 米内可调。
4个连接点全部断开，灵敏度最低，感应距离最近，在0.5米以内。4个连接点全部短路，灵敏度最高，感应距离最远，在8米以上。调整如下 1: 0000、 2: 0001、 3: 0010、 4: 0011、 5: 0100、 6: 0101、 7: 0110、 8: 0111、 9: 1000、 10: 1001、 11: 1010、 12: 1011、13: 1100、14: 1101、15: 1110、 16: 1111。
4种触发方式调整实施
线路板上有2个标有5 6的连接点，连接点断开为0，连接点接通为l。按 照下面的编码方式短路2个连接点，可实现4种触发方式选择，使感应信号有4 种时间输出。调整如下100、 201、 3 10、 4 11。
OO不可重复触发方式当探测到移动物体，输出3秒种高电平信号后停止， 延时3秒钟再检测，探测到移动物体又输出3秒种，依次循环。直到探测不到 移动物体，高电平信号输出停止。
Ol可重复触发方式，延时时间2秒钟当探测到移动物体，输出2秒种高 电平信号，在2秒种时间内，模块以每秒30次的频率不停的检测目标，如果再 次探测到物体移动，时间继续延时2秒种，直到探测不到移动物体，高电平信 号延时2秒种后停止。
IO可重复触发方式，延时时间10秒钟当探测到移动物体，输出10秒种 高电平信号，在10秒种时间内，模块以每秒30次的频率，不停的检测目标， 如果再次探测到物体i动，时间继续延时10秒种，直到探测不到渗动物体，高 电平信号延时10秒种后停止。
11可重复触发方式，延时时间20秒钟$探测到移动物体，输出20秒种 高电平信号，在20秒种时间内，模块以每秒30次的频率不停的检测目标，如 果再次探测到物体移动，时间继续延时20秒种，直到探测不到移动物体，高电 平信号延时20秒种后停止。CDS光敏电阻实施
接光敏电阻，可以抑制白天或光线比较明亮的环境下触发。 触发一次有效实施
接光敏电阻，可以在黑夜或光线比较暗的环境下，当探测到有移动物体即可触
发。在选定的触发方式时间内，二既使光线由黑暗变得明亮，都不能改变触发状
态和延时时间。直到输出信号变为低电平，光敏电阻才起控制作用。
从以上技术方案可以看出，本发明将微波传感器、信号放大和处理IC、信 号处理和功能控制单片机，定位螺丝孔、电源输入和信号输出端口、触发方式 选择端口、光敏电阻、低功耗稳压器、等电子元件集成到两块45"7mm的电路 板上，组成电路模块。有16级的感应距离选择和4种输出时间，光敏电阻选择。 模块功耗约6mA，使用6-20V直流电源，感应到的信号可作为电平信号使用或 直接驱动负载，使用简单，可广泛用于人体感应玩具、感应灯具、感应节能电 器、自动摄像设备和自动人体感应控制设备等领域。
权利要求
1、一种微波传感器感应模块，其特征在于该模块包括有两块45*37皿大小相同的电路板，其中一块是微波传感器电路板，另一块是信号放大处理电路板。微波传感器电路板(图3)外形45*37mm，上面元器件设置有电路板外形45*37mm(1)，螺丝孔4.5mm(2)，电源和信号连接定位直针(3)，微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)，HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO(6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)，微波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路板另一面位置。微带线和接地孔分布在电路板的相应位置。信号放大处理电路板(图4)外形45*37mm，上面元器件设置有电路板外形45*37mm(1)，定位螺丝孔4.5mm(2)，微波传感器电源和信号连接定位直针(3)，LM358感应信号放大IC(7)，电源稳压器HT7150(8)，A/D转换单片机(9)。在信号放大处理电路板(图4)另一面有电源输入和信号输出口(4)，灵敏度选择和触发方式选择端口(5)，外接光敏电阻选择端口(6)。
2、 根据权利要求1所述的微波传感器感应模块，其特征在于微波传感器 电路板(图3)外形45*37鹏，上面元器件设置有电路板外形45*37皿(1), 安装螺丝孔4.5mm (2),电源和信号连接定位直针(3)，微波信号屏蔽铝壳 36*25*6.7mm (4) ，HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO (6)，混频， 检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)，微 波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路板另一面位置。微带线和接地 孔分布在电路板的相应位置。
3、 根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)外形45*37mm,电路板 上有微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm (4)，位于线路板正中心，两边各有两个 弯脚固定在电路板上。电路板上有安装螺丝孔4.5mm (2),位于线路板左右两 边。电路板上有电源和信号连接定位直针(3),位于线路板四个边脚上。
4、 根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上有HJ-FET场 效应管(5)，微波介质振荡器DRO (6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天 线耦合电容(8),微波传感器电源电阻(9)位于微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)内。
5、 根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上另一面有对称 结构的微波传感器发射天线和接收天线(10)位于线路板左右两边。
6、 根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上有所以接地孔 位置、数量、大小、过孔直径，微带线结构、位置、形状、长短。
7、 根据权利要求1所述的微波传感器感应模块，其特征在于信号放大处 理电路板(图4)外形45*37咖，上面元器件设置有电路板外形45t37mm(1)， 定位螺丝孔4.5mm (2)，微波传感器电源和信号连接定位直针(3)， LM358感 应信号放大IC (7)，电源稳压器HT7150 (8) ，A/D转换单片机(9)。在信号放 大处理电路板(图4)另一面有电源输入和信号输出口 (4)，灵敏度选择和触发 方式选择端口 (5)，外接光敏电阻选择端口 (6):。
8、 根据权利要求7所述信号放大处理电路板(图4)外形45*37mm。有安 装螺丝孔4.5mm (2),位于线路板左右两边。有微波传，器电源和信号连接定 位直针(3)，位于线路板四个脚上。电路板后面有电源输入和信号输出口 (4)， 灵敏度选择和触发方式选择端口 (5)，外接光敏电阻选择端口 (6)。
9、 根据权利要求7所述信号放大处理电路板(图4)上有LM358感应 信号放大IC (7)，电源稳压器HT7150 (8) ，A/D转换单片机(9)，分布在线路 板相应位置。
10、 根据权利要求1所述本微波传感器感应模块有微波传感器电路板(图3) 外形45*37鹏和信号放大处理电路板(图4)外形尺寸各45*37mm，两块外形尺 寸完全相同的电路板，线路板四个边上直针定位，将两块电路板锡焊复合而成， 体积45*35*12咖,误差+/-2咖。 '
全文摘要
一种利用微波多普勒效应来检测人体或物体移动的电路模块，由微波传感器和信号放大处理电路两部分组成，可以使用6-20V直流电源工作。模块电路元器件包括微波传感器、信号放大IC、信号处理单片机，定位螺丝孔、电源输入和信号输出端口、16级灵敏度选、4种触发方式选择、光敏电阻选择、电源稳压器等。其特点是，功耗低，电压范围宽，使用简单，可用于安防，电器，室内外设备感应控制等领域。
文档编号G01S13/02GK101446638SQ200710124749
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者武光杰 申请人:武光杰