专利名称：一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及安防电子技术领域，特别是一种采用超声波传感器探测的 防盗报警与拍摄的技术。
背景技术：
目前的家用防盗报警产品较多，其中的传感器相当于人的五官，常见的有: 门磁、红外线、振动、热释电芯片和微波探测等类型，而有关超声波探测的报 警装置很少出现。各种传感器用于家用防盗报警各有所长。超声波探测较之门 磁、振动类传感器有不需接触，探测距离达若干米之长；较之红外线探测，有 探测波束较宽而有效之利；较之热释电传感芯片，有即使现场温度接近人体体 温(大于30摄氏度)也能可靠工作之优；较之微波，有探测之方向和范围可控， 不易受门或墙外之物干扰之益。
书籍和网络上，特别是国外的电子技术爱好者网址上，可以搜索到有关超 声波报警的技术方案。如国外ww.poptronix.com公司公布了一种超声波报警 的产品资料，并出售相关的成套的元器件散件，其电路并不复杂但不易理解， 功能也只是产生障碍物之报警信号，而且，若购不到40KHz晶振，还需改动电 路。http:〃www. hobby-elec. org/e sonic, ht.m公布了超声波探测障碍物接近或 远离的4种技术方案，原理清晰，技术可行，但使用前需要预先人工设置探测 距离，结果也只是产生报警信号，并且，调试电路较为困难，需要示波器校准 谐振频率。另一方面，可以拍摄的防盗产品具有威慑意义。而一般的电话报警器，虽 然有记忆、显示功能，但也仅仅起到有线或无线、实时或事后报警提示的作用。 除了模拟信号摄像头技术和计算机数码摄像头技术，专门的实时拍摄防盗产品
已经面市，它记录的帧数仅几十帧，价格从1800元已降落到700元左右，重要
的是，它们都需要配合适当的传感器以完成报警任务。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口 装置，它采用超声波探测技术实施监控报警，采用计算机及其摄像头进行动态
拍摄，包括超声波发射--接收探测电路，物体接近或远离传感器自动判别电 路，报警信号输出接口，准RS232C接口，蜂鸣器以及LED指示电路等。
所述超声波发射电路由10.240 MHz晶振，带振荡器的十四级波纹二进制计 数器CD4060， 555双稳态电路，与非门CD4011，反相器CD4069和超声波发射 头等组成。前二者决定超声波发射传感器的40KHz谐振频率，其后三者决定发 射超声波的时间长短及其间歇时间，其中CD4069的四个反相器两两并联，然后 与一个隔直通交的耦合电容以及发射传感器组成串联回路，构成超声波发射驱 动电路。
所述超声波接收探测电路由低噪声前置放大器LM833，放大电路LM358， 肖特基快速检波二极管1SS106，与非门CD4011，超声波接收头以及若干电容、 二极管、电阻等组成。
所述物体接近或远离传感器自动判别电路由晶振电路、两个计数器电路以及 计数数值比较电路组成。
本实用新型对于物体接近或者远离探测区域均自行以声、光报警，还可以通 过相应的接口电路配合市售电话报警产品实施远程报警，配合计算机启动摄像头实施监控拍摄。因此，本实用新型既有物体运动报警功能，还具备相当的威
胁或防范作用，并且其制作、调试以及使用都方便。
图1是本实用新型的系统组成方框图2是本实用新型的超声波探测电路的工作时序图3是本实用新型的自动判别物体运动方向电路的工作流程图。
图1中，l.超声波发射一接收探测电路，2.物体接近或远离传感器自动判别
电路，3.报警信号输出接门电路，4.蜂鸣器及LED指示电路，5.准RS-232C接
n， 6.计算机，7.计算机摄像头，8.电话报蒈器。
图2中，21.发射波L， 22.接收波&, 23.(发射-接收)传输时间波形，
24.预定传输时间波形，25.报警信号，211.发射超声波时期，212.间歇时期，
251.物体远离发射头的报警脉冲信号，252.物体接近发射头的报警脉冲信兮。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型包括超声波发射一接收探测电路l，物体接近或 远离传感器自动判别电路2，报警信号输出接口 3，准RS-232C接口 5以及蜂鸣 器及LED指示电路4等几部分组成，通过相应的接口可以配合电话报警器8实 施远程报警，配合计算机6及其摄像头7进行动态监控拍摄。
超声波发射 一 接收探测电路的实现可以参考网页 http:〃www. hobby-elec. org/e sonic, htm，其基本工作原理如工作时序图图2 所示。本实用新型采用了 10.240 MHz晶振，经过CD4060的振荡电路并且分频 后，得到40 KHz的发射谐振信号源。采用555双稳态电路产生的双稳态脉冲信 号，配合与非门CD4011控制该发射谐振信号源的通过，从而决定超声波发射器发射超声波的持续时间与间歇时间。为加大传感器的发射功率，把CD4069内部 的反相器两两并联，然后与一只耦合电容以及超声波发射头组成串联电路，从 而在谐振信号的作用下驱动传感器振动发射超声波。
超声波传播过程中若遇到障碍物会产生反射，上述间歇时间便是用于接收传 感器等待检测回波、后续电路进行信号处理的时间。如采用国产发射头Tx 40-16， 并且每次发射持续约1 ms，间歇时间约56ms，工作电压9 V，实测有效监控距 离不小于4m。显然，发射传感器两端的工作信号电压(功率)越高，发射持续 时间越长，探测监控的距离越远。超声波接收头检测到回波，信号经低噪声前 置放大(LM833)，后续放大电路(LM358)，肖特基快速二极管(1SS106)检 波并整形后获得回波脉冲波形，从而可用与非门组成的RS触发器等电路求得发 射一接收的传输时间脉冲，该脉冲宽度乘以波的传播速度即是波的行程，等于 探测到的障碍物距离的两倍。如果预先设置了障碍物，亦即预置了探测距离所 对应的发射一接收(去一回)脉宽，比较这两个脉宽即可判断障碍物是接近， 远离还是不动三种情形，此时电路LED发光指示，蜂鸣器鸣叫提示。
所述判别比较工作由图1中物体接近或远离传感器自动判别电路2完成，其 工作原理如电路工作流程图图3所示，通过计数量测脉冲宽度的方式，比较先 后两次的超声波往、返时间脉冲宽度来判断物体是否运动以及运动的方向，它 可以数字电路进行，也可以单片机进行。采用数字电路比较方便，该物体接近 或远离传感器自动判别电路2可以由计数用晶振电路、两个计数器电路以及二 进制数值比较电路组成。为了排除实际探测中的某些随机误差，所述计数数值 比较电路设置了计数误差容限值，即容许先后的两次计数结果存在一定的差异。 所述自动判别电路的结果包括物体静止、接近或者远离传感器的三种情况， 它通知到报警信号输出接口电路，该接口电路的信号输出分成三路， 一路连接到蜂鸣器及LED指示电路4，给出相应的声、光报警提示信号， 一路连接到准 RS-232C接口电路5，第三路为连接到电话机报警器8而准备，以便进行远程报
警o
所述准RS-232C接口电路5则要把上述三种报警信号转换成RS-232C电气 标准。通过该接口可以连接上一台计算机，并安装一个摄像头，配合以适当的 摄像控制软件以完成实时动态拍摄任务。有关具体技术可以参见实用新型"一 种计算机拍摄报警装置"(专利号ZL2008 2 0000143.2)。
总之，本实用新型能够以蜂鸣器鸣叫、指示灯闪亮的方式自动反应超声波 传感器前方数米远的空间范围里物体的动静以及物体运动的方向，同时可以启 动配置的电话报警器实施远程报警，启动配置的计算机及其摄像头拍摄。
权利要求1.一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口装置，其特征在于，它包括超声波发射-接收探测电路的信号输出端连接到物体接近或远离传感器自动判别电路，所述物体接近或远离传感器自动判别电路的信号输出端连接到报警信号输出接口电路，所述报警信号输出接口电路的信号输出端分别连接到准RS-232C接口电路、蜂鸣器及LED指示电路以及电话报警器；所述准RS-232C接口电路连接到计算机，所述计算机连接有计算机摄像头。
2. 根据权利要求1所述的一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口装置， 其特征在于，所述超声波发射一接收探测电路包括超声波发射电路和超声 波接收电路两部分；所述超声波发射电路包括由一块带振荡器的十四级波纹二进制计数器CD4060和一只10.240 MHz晶振 组成40KHz谐振电路，由一块555组成双稳态电路， 一块CD4069内部的四 个反向器两两并联，其两组输出端分别连接到一只超声波发射头的两端；所 述40 KHz谐振电路和所述555组成的双稳态电路的信号输出端分别连接到一 块CD4011内部的一个双输入端与非门的两个输入端，所述与非门的输出端连 接到一只电容的一端，所述与非门的输出端与所述电容的另一端还分别连接 到所述CD4069内部的两两并联的四个反向器的两组输入端。
3. 根据权利要求1所述的一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口装置， 其特征在于，所述物体接近或远离传感器自动判别电路由晶振电路、两个计 数器电路以及计数数值比较电路组成。
专利摘要一种超声波传感器监控报警暨计算机拍摄接口装置，包括超声波发射-接收探测电路的信号输出端连接到物体接近或远离传感器自动判别电路，后者的信号输出端连接到报警信号输出接口电路，该接口电路的信号输出端分别连接到准RS-232C接口、蜂鸣器及LED指示电路以及电话报警器，所述准RS-232C接口连接到计算机，该计算机连接有计算机摄像头。所述物体接近或远离传感器自动判别电路从超声波探头发射开始计数，直到接收到反射回来的信号时停止计数，比较先、后两次的计数结果，从而判别物体的动静以及物体前进或后退的方向，使得本装置适时发出声、光及电话远程报警，并实施拍摄。该装置制作、调试及使用方便。
文档编号G08B13/181GK201352377SQ200820099198
公开日2009年11月25日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者刘满娟, 洁 商, 张文娟, 徐其明, 艺 曾, 鹃 杜, 谭恩英 申请人:重庆工商大学