采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器的制造方法
【专利摘要】采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器是一种能够检查电极状态且电极数目无限制的踩踏式报警器；其中，列电极经过降压电路一一连接到并入串进电路；行电极经过升压电路一一连接到串入并出电路，奇、偶数组行电极分别由两组二极管的正极开始连接到继电器的两个刀，这两个刀的另一端各自从另外两组二极管的正极开始连接到奇、偶数组列电极；外部电源的正极与升压电路以及降压电路的接线端V并联；升压电路的电平转换单元系由三极管组成的电子开关，降压电路的电平转换单元系由一个增强型NMOSFET组成的电子开关，其全部栅极电阻的非接栅极端都经过一个栅极下拉电阻RG接+5V电源的负极。用于大范围的防盗报警。
【专利说明】采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种踩踏式防盗报警装置，特别是一种能够自动检查行、列电极状态的踩踏式报警器。
【背景技术】
[0002]“采用两个继电器检查电极的踩踏式报警器”(专利号:ZL 2013200147473)让行扫描信号依序经过奇、偶两组行电极、两个继电器各自的单刀以后交替地送往奇、偶两组列电极，因此分析得到行、列电极发生故障的部位及其故障的种类。但是，它的行扫描信号为TTL高电平，其传输距离有限，抗干扰能力差。此外，在检查电极状态的时候，继电器的一个刀把一组列电极的下拉电阻并联起来，构成串入并出电路的一个输出端口的负载。该并联电阻随着列电极数目的增加而减小，而串入并行出移位寄存器集成电路74HC164 —个输出端口的带负载能力有限，只能输出4 mA，限制了踩踏式报警器的电极数量。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，本实用新型提供一种采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器，它以上述实用新型为基础，但把行扫描信号由TTL电平提升到警戒踩踏所需要的较高的电压，增强了行、列电极结构抗电磁干扰的能力，同时，改进电路的结构，电路不再制约行、列电极组的规模。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:它包括列电极组、行电极组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路、一个双刀双掷继电器、四组二极管、继电器的激励电路、音乐电路、+5V电源、升压电路、降压电路以及一个外部电源；其中，列电极组和行电极组分别由一个长方形框架的两侧绝缘隔离并支撑着，每一组电极由彼此独立、间距均匀、裸露的导线组成，两组电极排列的方向相互垂直；单片机系统包括一块单片机及其晶振电路和上电复位电路、程序存储器以及随机存储器，单片机的输出口线P3.7连接到音乐电路的输入端，+5V电源供电各部分电路；单片机的口线Pl.2、Pl.3分别与串入并出电路的串行信号输入端A、时钟输入端CP连接，单片机的口线Pl.5,Pl.6,Pl.7分别与并入串进电路的串行数据输出端QH、数据并行装载控制端PL以及时钟输入端CP连接；列电极组电极的一端依序连接到降压电路的各个输入端，列电极的另一端按照排列顺序分成奇数组列电极和偶数组列电极，降压电路的各个输入端还分别连接一个0.1微法的滤波电容，降压电路的各个输出端与并入串进电路的各个并行输入端一一连接；行电极组电极的一端依序连接到升压电路的各个输出端，行电极的另一端按照排列顺序分成奇数组行电极和偶数组行电极，升压电路的各个输出端还各自连接一个0.1微法的滤波电容，升压电路的各个输入端与串入并出电路的各个并行输出端 连接；继电器的激励电路由一个三极管、一个基极电阻、一个基极下拉电阻、一个泄流二极管以及双刀双掷继电器的线圈组成，其中，+5V电源与双刀双掷继电器的线圈、所述三极管的集电极及其发射极组成串联回路，基极电阻的一端连接到该三极管的基极，基极电阻的另一端连接到单片机的一根输出口线，基极下拉电阻连接到该三极管的基极，泄流二极管的正极连接到该三极管的集电极，泄流二极管的负极连接到+5V电源的正极；双刀双掷继电器的两个刀的一端各自与第一组、第二组二极管的负极并联，第一组、第二组二极管的正极分别与奇数组行电极、偶数组行电极一一连接，双刀双掷继电器的两个刀的另一端各自与第三组、第四组二极管的正极并联，第三组、第四组二极管的负极分别与奇数组列电极、偶数组列电极一一连接；所述外部电源的负极连接到+5V电源的负极，外部电源的正极与升压电路的接线端V以及降压电路的接线端V并联。
[0005]升压电路由把TTL电平升压至较高电压的电平转换单元组成，这些电平转换单元的数量与行电极的数目相等，每一个这种电平转换单元包括一个基极电阻、一个集电极电阻、一个发射结偏置电阻、一个集电极负载电阻、一个NPN以及一个PNP,其中，基极电阻的一端构成该升压电路的一个输入端，基极电阻的另一端连接NPN的基极，PNP的基极依次与集电极电阻、NPN的集电极、NPN的发射极以及+5V电源的负极串联，发射结偏置电阻并联在PNP的发射极及其基极之间，PNP的集电极构成该升压电路的一个输出端，PNP的集电极还经过一个集电极负载电阻连接到+5V电源的负极；升压电路中全部PNP的发射极并联，构成升压电路的接线端V。
[0006]降压电路由把较高电压的行扫描信号下降到TTL电平的电平转换单元组成，这些电平转换单元的数量与列电极的数目相等，每一个这种电平转换单元包括一个栅极电阻、一个漏极电阻、一个+5V稳压二极管以及一个增强型NM0SFET，其中，栅极电阻的一端与增强型NMOSFET的栅极并联，构成该降压电路的一个输入端，漏极电阻的一端依次与增强型NMOSFET的漏极及其源极以及+5V电源的负极串联，增强型NMOSFET的漏极构成该降压电路的一个输出端，+5V稳压二极管并联在增强型NMOSFET的漏极与+5V电源的负极之间；降压电路中，全部栅极电阻的非接栅极端与一个栅极下拉电阻RG的一端并联，栅极下拉电阻RG的另一端接+5V电源的负极，全部漏极电阻的非接NMOSFET漏极的那一端并联，构成该降压电路的接线端V。
[0007]本实用新型在行电极之前增加升压电路，在并入串进电路之前增加降压电路，但其警戒踩踏以及自动检查行、列电极的工作原理与上述实用新型专利所施行的是相同的。
[0008]本实用新型的有益效果之一是:升压电路使得行、列电极上传输的是较高电压的行扫描信号，且该行扫描信号的电压可以方便地由外部电源改变，增强了踩踏式报警器行、列电极结构的抗干扰能力，适合长距离的电极排列。
[0009]警戒踩踏时，如果一次踩踏到很多列电极，那么，这些列电极的栅极电阻并联起来了 ；检查电极状态时，双刀双掷继电器的两个刀交替地把一半数目的栅极电阻并联起来；这两种情况下，这些并联起来的栅极电阻也会消耗较大的电流。而本实用新型在降压电路中采用增强型NMOSFET，而且，所有增强型NMOSFET的栅极电阻不是直接连接到地，而是先并联起来再经过一个公用的栅极下拉电阻连接到地，无论什么情形下这些栅极电阻消耗的电流微弱，且其变化也很小，电路不再约束电极的数目。此乃本实用新型的有益效果之二。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图进一步具体说明本实用新型。
[0011]图1是本实用新型的电路结构示意图，其中，升压电路中的每一个小方框表示其中的一个电平转换单元，降压电路中的每一个小方框表示其中的一个电平转换单元。[0012]图2是升压电路中一个电平转换单元的电路原理图，它把TTL电平升压至实际需要的较高电压。
[0013]图3是降压电路的原理图，它把较高电压的行扫描信号下降到TTL电平；图中只画了两个电平转换单元。
[0014]图4是继电器的激励电路之原理图。
[0015]图中，1.单片机系统，2.串入并出电路，3.并入串进电路，41.奇数组行电极，42.偶数组行电极，51.奇数组列电极，52.偶数组列电极，6.升压电路，7.降压电路，8.继电器的激励电路，81.双刀双掷继电器的线圈，9.双刀双掷继电器的两个刀与四组二极管，91.双刀双掷继电器的第一个刀，92.双刀双掷继电器的第二个刀。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型的整体结构如图1所示。其中,采用74HC164级联组成串入并出电路
(2)，采用74HC165级联组成并入串进电路(3)。单片机系统(I)有关口线可以根据情况另行安排。图4表示了继电器的激励电路，也图示了双刀双掷继电器的两个刀与四组二极管的连接方法。
[0017]例行警戒踩踏就是检测行、列电极是否发生接触，也可用于检测行、列电极是否发生了粘连。假设一根行电极一次就踩踏到了全部的列电极，这是一个极限情形，则图3所示降压电路(7)中所有NMOSFET的栅极同时接触到一根行电极，因而它们的栅极电阻的并联电阻(RGl / N)会随着列电极数目N的增加而减小，但是，与该行电极连接着的升压电路
(6)中的一个PNP的负载等于这些栅极电阻的并联电阻(RGl / N)先与栅极下拉电阻RG串联，再与图2中的Tl的集电极负载电阻IK并联的结果，即其最大值为[RG + (RGl / N)]// IK = [ RG // IK ] = 500K // IK =1K，也就是升压电路(6)中一个PNP的负载电阻几乎不受因踩踏而并联起来的栅极电阻的影响，近似等于其集电极负载电阻1Κ，从而消除了列电极数目对升压电路(6)的输出电流能力的要求。
[0018]选用图2中的PNP管Tl需要注意三极管的参数Vceo与Vcbo，该PNP的集电极与发射极之间以及集电极与基极之间的耐压参数都要能承受外部电源的大小。设外部电源电压V为100V，则该PNP的集电极电流为(V - 0.3V) / IK = 99.7mA，基本上不发生变化，其集电极功耗为99.7mA X 0.3V = 30mW。实际上，升压电路(6)中N个PNP是轮流导通的。
[0019]检查电极的状态的时候，继电器的激励电路(8)发生动作，双刀双掷继电器的第一个刀(91)、第二个刀(92)闭合，行扫描信号由行电极交替地经过双刀双掷继电器的两个刀与四组二极管(9)送往奇、偶数组列电极。这时，双刀双掷继电器的每一个刀各自交替地经过两组二极管把一半数目的栅极电阻并联起来，因此，升压电路(6)中某一个PNP的负载等于[RG + (RGl / N / 2) ] //IK = I K。
[0020]正常情况下，O与I会交替出现在并入串进电路(3)的串行信号输出端QH。如果行电极断线、列电极断线、行电极发生相邻粘连、列电极发生相邻粘连，在并入串进电路(3)的串行信号输出端QH会表现出相应的非正常情况。
【权利要求】
1.一种采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器，它包括列电极组、行电极组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路、一个双刀双掷继电器、四组二极管、继电器的激励电路、音乐电路、+5V电源、升压电路、降压电路以及一个外部电源；其中，列电极组和行电极组分别由一个长方形框架的两侧绝缘隔离并支撑着，每一组电极由彼此独立、间距均匀、裸露的导线组成，两组电极排列的方向相互垂直；单片机系统包括一块单片机及其晶振电路和上电复位电路、程序存储器以及随机存储器，单片机的输出口线P3.7连接到音乐电路的输入端，+5V电源供电各部分电路；单片机的口线Pl.2、Pl.3分别与串入并出电路的串行信号输入端A、时钟输入端CP连接，单片机的口线Pl.5,Pl.6,Pl.7分别与并入串进电路的串行数据输出端QH、数据并行装载控制端PL以及时钟输入端CP连接；其特征是:列电极组电极的一端依序连接到降压电路的各个输入端，列电极的另一端按照排列顺序分成奇数组列电极和偶数组列电极，降压电路的各个输入端还分别连接一个0.1微法的滤波电容，降压电路的各个输出端与并入串进电路的各个并行输入端一一连接；行电极组电极的一端依序连接到升压电路的各个输出端，行电极的另一端按照排列顺序分成奇数组行电极和偶数组行电极，升压电路的各个输出端还各自连接一个0.1微法的滤波电容，升压电路的各个输入端与串入并出电路的各个并行输出端连接；继电器的激励电路由一个三极管、一个基极电阻、一个基极下拉电阻、一个泄流二极管以及双刀双掷继电器的线圈组成，其中，+5V电源与双刀双掷继电器的线圈、所述三极管的集电极及其发射极组成串联回路，基极电阻的一端连接到该三极管的基极，基极电阻的另一端连接到单片机的一根输出口线，基极下拉电阻连接到该三极管的基极，泄流二极管的正极连接到该三极管的集电极，泄流二极管的负极连接到+5V电源的正极；双刀双掷继电器的两个刀的一端各自与第一组、第二组二极管的负极并联，第一组、第二组二极管的正极分别与奇数组行电极、偶数组行电极一一连接，双刀双掷继电器的两个刀的另一端各自与第三组、第四组二极管的正极并联，第三组、第四组二极管的负极分别与奇数组列电极、偶数组列电极一一连接；所述外部电源的负极连接到+5V电源的负极，外部电源的正极与升压电路的接线端V以及降压电路的接线端V并联。
2.根据权利要求1所述的一种采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器，其特征是，所述升压电路由把TT`L电平升压至较高电压的电平转换单元组成，这些电平转换单元的数量与行电极的数目相等，每一个这种电平转换单元包括一个基极电阻、一个集电极电阻、一个发射结偏置电阻、一个集电极负载电阻、一个NPN以及一个PNP,其中，基极电阻的一端构成该升压电路的一个输入端，基极电阻的另一端连接NPN的基极，PNP的基极依次与集电极电阻、NPN的集电极、NPN的发射极以及+5V电源的负极串联，发射结偏置电阻并联在PNP的发射极及其基极之间，PNP的集电极构成该升压电路的一个输出端，PNP的集电极还经过一个集电极负载电阻连接到+5V电源的负极；升压电路中全部PNP的发射极并联，构成升压电路的接线端V。
3.根据权利要求1所述的一种采用一个继电器检查电极的通用型踩踏式报警器，其特征是，所述降压电路由把较高电压的行扫描信号下降到TTL电平的电平转换单元组成，这些电平转换单元的数量与列电极的数目相等，每一个这种电平转换单元包括一个栅极电阻、一个漏极电阻、一个+5V稳压二极管以及一个增强型NMOSFET，其中，栅极电阻的一端与增强型NMOSFET的栅极并联，构成该降压电路的一个输入端，漏极电阻的一端依次与增强型NMOSFET的漏极及其源极以及+5V电源的负极串联，增强型NMOSFET的漏极构成该降压电路的一个输出端，+5V稳压二极管并联在增强型NMOSFET的漏极与+5V电源的负极之间；降压电路中，全部栅极电阻的非接栅极端与一个栅极下拉电阻RG的一端并联，栅极下拉电阻RG的另一端接+5V电源的负极，全部漏极电阻的非接NMOSFET漏极的那一端并联，构成该降压电路的接线端V。`
【文档编号】G08B29/06GK203630887SQ201320881540
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】曾艺 申请人:周池浩