玻璃破碎報(bào)警器方案設(shè)計(jì)比較探究

張玥雯 姜珊 鄢佳玲 程元元

摘要：本文闡述了壓電式的玻璃破碎報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)給出了系統(tǒng)的方案框圖、傳感器選型、調(diào)理電路的設(shè)計(jì)以及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及電源選擇。目的是為了能夠及時(shí)的報(bào)警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時(shí)及時(shí)轉(zhuǎn)換備用電源。 此方案設(shè)計(jì)出的玻璃破碎報(bào)警器主要有五個(gè)部分：電源供電，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，直耦式放大器，倍壓整流，單向可控硅導(dǎo)通并鎖存，最后經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出清晰響亮的報(bào)警聲。并持續(xù)一段時(shí)間，只有當(dāng)人為的按下開(kāi)關(guān)后，報(bào)警才會(huì)停止。

關(guān)鍵詞：玻璃破碎;傳感器;報(bào)警系統(tǒng)

一、前言

很多貴重物品柜臺(tái)如珠寶店、櫥窗、博物館等場(chǎng)合為防盜和防搶劫，希望安裝一種玻璃破碎能自動(dòng)報(bào)警的裝置。這種報(bào)警裝置需要能夠最大限度的防止誤報(bào)警，并且準(zhǔn)確的將報(bào)警信號(hào)傳達(dá)到中央控制室甚至警方，以保證貴重物品的安全。我們提供的玻璃破碎報(bào)警系統(tǒng)的方案，可以高效的收集危機(jī)信號(hào)，并且以最快速度報(bào)告給中央控制中心，并且考慮到了斷電這一不確定因素對(duì)報(bào)警的影響，為貴重物品安全提供了一個(gè)非常強(qiáng)力的保障。

（一）設(shè)計(jì)背景

在很多安全場(chǎng)合，比如文物防盜、博物館防盜和重要機(jī)密或重要文件保存，都需要設(shè)置玻璃破碎報(bào)警器來(lái)保證其安全，當(dāng)然，現(xiàn)在很多家庭也裝玻璃破碎報(bào)警器來(lái)防盜。目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報(bào)警器， 它具有使用頻帶寬、靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、質(zhì)量輕、測(cè)量范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn);考慮到現(xiàn)代犯罪通常會(huì)切斷通用電源，報(bào)警系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)需要能夠在通用電源不能正常提供工作電壓（電壓過(guò)低或斷電）時(shí)及時(shí)切換備用電源;對(duì)于一些比較敏感的場(chǎng)合（重要展覽館或展廳）需要將報(bào)警信號(hào)與警方聯(lián)動(dòng)，達(dá)到真正意義上保護(hù)貴重物品的要求。

（二）設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了能夠及時(shí)的報(bào)警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時(shí)及時(shí)轉(zhuǎn)換備用電源，并且將報(bào)警信號(hào)與警方聯(lián)動(dòng)，達(dá)到真正意義上保護(hù)貴重物品的要求。

二、總體方案設(shè)計(jì)

通過(guò)查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了兩種技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對(duì)這兩種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說(shuō)明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

查閱資料后，設(shè)計(jì)出以下兩種方案。

1、方案一

如圖1方案一的原理框圖

此方案設(shè)計(jì)出的玻璃破碎報(bào)警器主要有五個(gè)部分：電源給除了信號(hào)以外的各部分供電，先通過(guò)信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)由兩個(gè)三極管構(gòu)成的直耦式放大器放大信號(hào)，通過(guò)電解電容從集電極取出信號(hào)后經(jīng)過(guò)二極管倍壓整流使第三個(gè)三極管導(dǎo)通。在電阻兩端產(chǎn)生的壓降使單向可控硅導(dǎo)通并鎖存，最后經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出清晰響亮的報(bào)警聲。并持續(xù)一段時(shí)間，只有當(dāng)人為的按下開(kāi)關(guān)后，報(bào)警才會(huì)停止。

2、方案二

用51單片機(jī)或者STM32來(lái)做控制系統(tǒng)。直接通過(guò)軟件的形式發(fā)送信號(hào)。當(dāng)有人觸動(dòng)報(bào)警裝置時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，使得裝在蜂鳴器旁的Led燈亮起，此時(shí)蜂鳴器也開(kāi)始工作，發(fā)出報(bào)警聲。

（二）方案論證

方案一：目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報(bào)警器，它具有使用頻帶寬、 靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、質(zhì)量輕、測(cè)量范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn)。在目前只學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)以及模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，方案一無(wú)疑是可操作性和邏輯性最強(qiáng)的。

方案二：因?yàn)閱纹瑱C(jī)的存在功能會(huì)更強(qiáng)大，很多功能可以直接通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)而不需要用到復(fù)雜的邏輯。在實(shí)踐中運(yùn)行會(huì)更加方便快捷，并且運(yùn)用范圍會(huì)更加廣泛。

（三）方案選擇

第一是由于我們現(xiàn)階段的數(shù)電和模電知識(shí)面還不夠?qū)挿海覀冎荒苷莆找恍┹^為簡(jiǎn)單的邏輯電路，第二是我們還沒(méi)有接觸過(guò)單片機(jī)，單片機(jī)成本較高。從認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和制造成本考慮，選擇方案二是最具有合理性和價(jià)值性的。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽技能訓(xùn)練 [M] .北京：北京航空航天大 學(xué)出版社， 2011

[2] 黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 常用電路模塊制作 [M] .北京：北京航 空航天 大學(xué)出版社， 2011

[3]黃智偉等 .基于Proteus的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析 [M] .北京：電 子工業(yè)出版社， 2007

[4]黃智偉.印制電路板（ PCB）設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐 [M] .北京：電子工業(yè)出版社， 2009

[5]肖景和 .紅外線熱釋電與超聲波遙控電路 [M] .人民郵電出版社，2003

[6]陳有卿 .報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例 [M] .人民郵電出版社，1996

[7]楊寶清 .實(shí)用電路手冊(cè) [M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[8]高吉祥等 .電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) [M] .北京：電子工業(yè)出版社， 2002

[9]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第六版.北京：高等教育出版社，2014

[10]陳明義.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].第三版.長(zhǎng)沙：中南出版社，2010