基于TWH9250雷达探测模块的新型防盗报警器
时间：04-28
来源：电子产品世界
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随着物质的不断丰富和人民生活水平的迅速提高，人们的安全意识也在不断加强，许多家庭和单位都安装了防盗门窗，这些防盗门窗在保证人身和财产安全等方面发挥了积极的作用。但是，像金库、仓库、重点实验室之类的重要场所，单靠简单的防盗门窗是不够的，还必须安装防盗报警装置。常见的防盗报警器有红外线防盗报警器、触摸式防盗报警器、感应式防盗报警器和磁控防盗报警器等；这些防盗报警器的共同缺点是监控范围内存在死角，为犯罪份子作案提供了可乘之机。为了解决死角监控不到的问题，采用TWH9250雷达探测模块[1] ，设计了一个新型的全方位无死角微波防盗报警器。
一、防盗报警器组成
考虑该防盗报警器在探测到警情时应具有声光报警功能，同时还需对现场进行摄像控制，所以，在电路结构的设计上除用于发射微波的环状天线之外，还应包含雷达探测模块、报警集成电路、集成音频功率放大电路、红外摄像控制电路和直流稳压电源电路5个部分。
二、防盗报警电路设计
1、探测模块TWH9250简介
TWH9250是一款新颖的雷达探测模块，该模块具有以下特点：
（1）采用微波管扫描发射，探测距离远；
（2）全方位无死角检测；
（3）功耗小，可采用电池供电；
（4）内部电路采用集电极开路输出，终端配接灵活，可直接驱动小型继电器动作；
（5）具有光控端和灵敏度调节端，满足各种场合使用要求；
（6）外围电路简单，只要接上圆环天线和终端执行机构，通电便可工作。
TWH9250 模块的外形、引脚排列及内部电路功能框图如图1所示。
环状天线发射的微波信号形成一个立体微波警戒网，当有人在网内走动时，就会产生人体移动反射回来的微波信号，这时"微波产生"电路便产生出随物体移动的微弱低频信号。该信号经两级放大至70dB左右，再依次送入窗口电压比较电路和脉冲宽度比较电路进行双重鉴别。当确认信号电压的幅值和宽度均达到设定要求时，锁存电路触发，其触发信号经光控门送至计数控制电路进行输出延迟处理,延迟时间设定为10s，最后由末级功率管的集电极输出。为提高微波电路的稳定性能，比较电路的精度，各部分电路由4V和7V稳压系统单独供电。该电路在初次通电时，需经40s预稳定时间才能进入探测戒备状态，以后只要不掉电，电路随时处于探测状态。TWH9250模块正常工作电压为12 V。各引出脚功能如表1 所示。
2、报警集成电路
为了使防盗报警器发出类似消防车的声音，A2采用LC246报警集成电路[1]，并将他的第一选声端即8脚接电源（3V），读者如果改变其选声端的电平，则可获得其他的报警声响。 该报警集成电路是根据探测模块提供的输出信号进行工作的。当有人在报警器有效探测区范围内活动时，探测模块控制信号输出端输出一个持续时间约10s左右的低电平信号，该信号经R1加到三极管VT1的基极，使VT1处于导通状态。VT1的集电极电平经R3限流、VZ稳压后得到3V左右直流电压,使报警集成电路A2得电工作，从5脚输出内储的最令人注意的消防车声音报警信号。同时，由于VT1导通，致使红色发光二极管LED1在系统发出声音报警的同时也发光报警。如果人在探测范围内活动不止，报警声将会持续不断，直到人的活动结束为止。电路如图3所示。
由于TWH9250在初次通电时大约有40s的预稳定状态，在此状态时输出端也会有低电平信号输出，为了防止在刚通电时扬声器有刺耳的报警声响发出，所以电路设置了预热开关S，在刚通电时打开开关S，待预稳定时间过后（可通过LED1发光状态来判断），再合上开关S，电路即进入警戒状态。
3、集成音频功率放大电路
为了使电路输出功率较大，报警效果更好，该电路选用LM386小功率通用型集成音频功率放大器[2]。他的2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，每个输入端对地的直流电位接近于零，即使与地短接，直流电平也不会产生太大的偏离，使用比较灵活和方便。设计时，该集成功率放大电路采用OTL接法，C2为输入耦合电容，C4为电源去耦滤波电容，R7，C5为频率补偿电路，以抵消扬声器音圈电感在高频下的不良影响，改善功放的高频特性，同时防止高频自激。因为电路是接成OTL形式，所以在输出端与负载之间接了一个470μF的大电解电容器C6。1和8脚之间接RP2和C3，调节RP2可使LM386的电压增益在20～200之间变化。扬声器采用8Ω，5W电动扬声器。
4、红外摄像控制电路
从前面的设计和分析可知，当监控区域内有警情出现时，TWH9250探测模块输出低电平信号，同时使得A2的7脚获得3V直流电压；该3V电压一路作为报警集成电路A2的电源，另一路送至红外摄像控制电路[3]，并通过R8直接加到VT2的基极，使VT2由原来的截止态转为导通，继电器K吸合，使红外线摄像电路得电工作。
5、直流稳压电源电路
直流稳压电源电路由电源变压器、硅桥、滤波电容、三端集成稳压器4个部分组成，电路如图3所示。
电源变压器可从市场直接购得或自行绕制，其参数可按220V/15V，10VA选取。滤波用大电容器可采用日本ELNA（耐压不低于25V），以确保其质量。C7用来消除电源网络的杂波干扰信号，绿色发光二极管LED2为电源指示灯。为防歹徒破坏电网使报警系统失效，可采用12V蓄电池供电。
另外，图3中RG为光敏电阻，当RG的阻值小于1kΩ时，模块即被封锁不工作，所以能实现白天"休息"，夜晚工作。如果要求模块全天候工作，可以不接RG，直接将模块的R端悬空。RP1为灵敏度调节电位器，最好采用WSW有机实芯微调电阻器，通过调整其阻值大小，可以调节模块的探测距离。
探测模块外接的环状天线可采用φ2～4mm粗铜丝制作，其内径为10mm，开口处平行引线不超过10mm，并保证天线安装稳固，不能有晃动。
电路中除可调电阻器以外，其余电阻均采用RTX21/8W碳膜电阻器。
三、结语
该防盗报警器采用雷达探测模块TWH9250，具有独特的设计思想和简单的控制电路，并且监控范围较大，探测灵敏度较高，调节灵敏度电位器可使探测距离在1～5m之间变化。
该装置在实验室进行试验，运行良好；具有简单实用、工作可靠、灵敏度高等优点。是一种应用前景看好、值得推广的新型防盗报警装置。
【参考文献】
[1] 陈有卿,谢刚. 新颖电子模块应用手册[M] . 北京:机械工业出版社,2003.
[2] 汤光华,宋涛. 电子技术[M] . 北京:化学工业出版社,2005.
[3] 雷旭,何万强. 新型家用防盗报警系统[J ] . 现代电子技术,2003 ,26 (4) 82283 ,86.
一、防盗报警器组成
考虑该防盗报警器在探测到警情时应具有声光报警功能，同时还需对现场进行摄像控制，所以，在电路结构的设计上除用于发射微波的环状天线之外，还应包含雷达探测模块、报警集成电路、集成音频功率放大电路、红外摄像控制电路和直流稳压电源电路5个部分。
二、防盗报警电路设计
1、探测模块TWH9250简介
TWH9250是一款新颖的雷达探测模块，该模块具有以下特点：
（1）采用微波管扫描发射，探测距离远；
（2）全方位无死角检测；
（3）功耗小，可采用电池供电；
（4）内部电路采用集电极开路输出，终端配接灵活，可直接驱动小型继电器动作；
（5）具有光控端和灵敏度调节端，满足各种场合使用要求；
（6）外围电路简单，只要接上圆环天线和终端执行机构，通电便可工作。
TWH9250 模块的外形、引脚排列及内部电路功能框图如图1所示。
环状天线发射的微波信号形成一个立体微波警戒网，当有人在网内走动时，就会产生人体移动反射回来的微波信号，这时"微波产生"电路便产生出随物体移动的微弱低频信号。该信号经两级放大至70dB左右，再依次送入窗口电压比较电路和脉冲宽度比较电路进行双重鉴别。当确认信号电压的幅值和宽度均达到设定要求时，锁存电路触发，其触发信号经光控门送至计数控制电路进行输出延迟处理,延迟时间设定为10s，最后由末级功率管的集电极输出。为提高微波电路的稳定性能，比较电路的精度，各部分电路由4V和7V稳压系统单独供电。该电路在初次通电时，需经40s预稳定时间才能进入探测戒备状态，以后只要不掉电，电路随时处于探测状态。TWH9250模块正常工作电压为12 V。各引出脚功能如表1 所示。
2、报警集成电路
为了使防盗报警器发出类似消防车的声音，A2采用LC246报警集成电路[1]，并将他的第一选声端即8脚接电源（3V），读者如果改变其选声端的电平，则可获得其他的报警声响。 该报警集成电路是根据探测模块提供的输出信号进行工作的。当有人在报警器有效探测区范围内活动时，探测模块控制信号输出端输出一个持续时间约10s左右的低电平信号，该信号经R1加到三极管VT1的基极，使VT1处于导通状态。VT1的集电极电平经R3限流、VZ稳压后得到3V左右直流电压,使报警集成电路A2得电工作，从5脚输出内储的最令人注意的消防车声音报警信号。同时，由于VT1导通，致使红色发光二极管LED1在系统发出声音报警的同时也发光报警。如果人在探测范围内活动不止，报警声将会持续不断，直到人的活动结束为止。电路如图3所示。
由于TWH9250在初次通电时大约有40s的预稳定状态，在此状态时输出端也会有低电平信号输出，为了防止在刚通电时扬声器有刺耳的报警声响发出，所以电路设置了预热开关S，在刚通电时打开开关S，待预稳定时间过后（可通过LED1发光状态来判断），再合上开关S，电路即进入警戒状态。
3、集成音频功率放大电路
为了使电路输出功率较大，报警效果更好，该电路选用LM386小功率通用型集成音频功率放大器[2]。他的2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，每个输入端对地的直流电位接近于零，即使与地短接，直流电平也不会产生太大的偏离，使用比较灵活和方便。设计时，该集成功率放大电路采用OTL接法，C2为输入耦合电容，C4为电源去耦滤波电容，R7，C5为频率补偿电路，以抵消扬声器音圈电感在高频下的不良影响，改善功放的高频特性，同时防止高频自激。因为电路是接成OTL形式，所以在输出端与负载之间接了一个470μF的大电解电容器C6。1和8脚之间接RP2和C3，调节RP2可使LM386的电压增益在20～200之间变化。扬声器采用8Ω，5W电动扬声器。
4、红外摄像控制电路
从前面的设计和分析可知，当监控区域内有警情出现时，TWH9250探测模块输出低电平信号，同时使得A2的7脚获得3V直流电压；该3V电压一路作为报警集成电路A2的电源，另一路送至红外摄像控制电路[3]，并通过R8直接加到VT2的基极，使VT2由原来的截止态转为导通，继电器K吸合，使红外线摄像电路得电工作。
5、直流稳压电源电路
直流稳压电源电路由电源变压器、硅桥、滤波电容、三端集成稳压器4个部分组成，电路如图3所示。
电源变压器可从市场直接购得或自行绕制，其参数可按220V/15V，10VA选取。滤波用大电容器可采用日本ELNA（耐压不低于25V），以确保其质量。C7用来消除电源网络的杂波干扰信号，绿色发光二极管LED2为电源指示灯。为防歹徒破坏电网使报警系统失效，可采用12V蓄电池供电。
另外，图3中RG为光敏电阻，当RG的阻值小于1kΩ时，模块即被封锁不工作，所以能实现白天"休息"，夜晚工作。如果要求模块全天候工作，可以不接RG，直接将模块的R端悬空。RP1为灵敏度调节电位器，最好采用WSW有机实芯微调电阻器，通过调整其阻值大小，可以调节模块的探测距离。
探测模块外接的环状天线可采用φ2～4mm粗铜丝制作，其内径为10mm，开口处平行引线不超过10mm，并保证天线安装稳固，不能有晃动。
电路中除可调电阻器以外，其余电阻均采用RTX21/8W碳膜电阻器。
三、结语
该防盗报警器采用雷达探测模块TWH9250，具有独特的设计思想和简单的控制电路，并且监控范围较大，探测灵敏度较高，调节灵敏度电位器可使探测距离在1～5m之间变化。
该装置在实验室进行试验，运行良好；具有简单实用、工作可靠、灵敏度高等优点。是一种应用前景看好、值得推广的新型防盗报警装置。
【参考文献】
[1] 陈有卿,谢刚. 新颖电子模块应用手册[M] . 北京:机械工业出版社,2003.
[2] 汤光华,宋涛. 电子技术[M] . 北京:化学工业出版社,2005.
[3] 雷旭,何万强. 新型家用防盗报警系统[J ] . 现代电子技术,2003 ,26 (4) 82283 ,86.
- 智能无线防盗报警器的设计(04-22)