压电发电电源门报警器的制作方法

1.本实用新型涉及报警器领域，具体涉及压电发电电源门报警器。


背景技术：

2.当今住宅防盗主要方法是在入户门设置防盗措施。盗贼要入户盗窃，首先就是要撬门或者撬锁，这些对门的破坏不可避免的产生门体的震动。现有技术实现的门报警器使用的电源主要有220v交流电或者电池。相比之下现有技术具有电源不可再生、易耗尽，会因停电导致门报警器无法工作，以及无法防止入侵者切断电源的缺点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种压电发电电源门报警器，以克服已有技术所存在的上述不足。
4.本实用新型采取的技术方案是：一种压电发电电源门报警器，其特征在于：包括电源模块、单片机模块、震动感应模块、扬声器模块以及gsm模块；
5.所述电源模块包括依次电连接的压电陶瓷片组、桥式整流电路组、超级电容cd和恒压充电电路；
6.所述单片机模块包括单片机以及与单片机连接的电源电路、复位电路和晶振电路；
7.所述扬声器模块包括扬声器及与其连接的继电器ka1；
8.该单片机模块的输入端分别与电源模块以及震动感应模块的输出端连接，单片机模块的输出端分别与继电器ka1以及gsm模块连接，电源模块的输出端还与扬声器连接。
9.其进一步技术方案是：所述压电陶瓷片组设有若干组，每组设有若干块压电陶瓷片，每组的若干块压电陶瓷片并联且安装在垫子内；
10.所述桥式整流电路组包括若干个结构相同的并联的桥式整流电路，该若干个结构相同的桥式整流电路输入端与若干组压电陶瓷片的输出端一一对应连接，桥式整流电路包括4个整流二极管，第1个整流二极管的正极与第2个整流二极管的负极连接，第1个整流二极管的负极与第3个整流二极管的负极连接，第3个整流二极管的正极与第4个整流二极管的负极连接，第4个整流二极管的正极与第2个整流二极管的正极连接，
11.其中一组的若干块压电陶瓷片的正电极并联后接第1个整流二极管正极和第2个整流二极管负极之间的结点，该组的若干块压电陶瓷片的负电极并联后接第3个整流二极管正极和第4个整流二极管负极之间的结点；
12.超级电容cd的两端并在第3个整流二极管的负极与第4个整流二极管的正极上；
13.所述恒压充电电路包括集成开关稳压器、晶闸管scr、稳压二极管d9、稳压二极管d10、二极管d11、电容c8、电容c9、电感线圈l2和12v电瓶，该集成开关稳压器的型号为lm2575htv
‑
12v，
14.晶闸管scr的阳极接超级电容cd的上端，超级电容cd的下端接地，晶闸管scr的阴
极接
15.集成开关稳压器的1脚；
16.稳压二极管d9的正极接晶闸管scr的门极，稳压二极管d9的负极接晶闸管scr的阳极；
17.集成开关稳压器的2脚通过电感线圈l2接二极管d11的正极，二极管d11的负极接12v电瓶正极，12v电瓶负极接集成开关稳压器的3脚和5脚并接地；
18.电容c8的两端并在集成开关稳压器的1脚和3脚之间；
19.电容c9的两端并在集成开关稳压器的4脚和5脚之间；
20.稳压二极管d10的正极接集成开关稳压器的5脚，稳压二极管d10的负极接集成开关稳压器的2脚。
21.其再进一步技术方案是：所述单片机采用at89c51单片机；
22.所述晶振电路包括晶体振荡器y1、电容c1和电容c2，晶体振荡器y1的一端接单片机at89c51的xtal1脚，同时通过电容c1接地，晶体振荡器y1的另一端接单片机at89c51的xtal2脚，同时通过电容c2接地；
23.所述复位电路包括开关s1，电阻r1、电阻r2和电容c3，电阻r1的一端经开关s1接5v电源正极，电阻r1的另一端与电容c3的一端连接后接单片机at89c51的复位引脚rst；电容c3的另一端接5v电源正极；电阻r2的一端接地，电阻r2的另一端经电阻r1和电容c3之间的接点接单片机at89c51的复位引脚rst；复位电路的作用是使单片机at89c51恢复到起始状态；
24.所述电源电路包括稳压芯片lm2576t 5.0，电容c4、电容c5、二极管d12和电感线圈l1；稳压芯片lm2576t 5.0的1脚接12v电瓶正极，
25.稳压芯片lm2576t 5.0的2脚通过电感线圈l1连接单片机at89c51的vcc引脚，单片机at89c51的gnd引脚接地，
26.稳压芯片lm2576t 5.0的3脚接稳压芯片lm2576t 5.0的5脚并接地，
27.稳压芯片lm2576t 5.0的4脚通过电容c4连接稳压芯片lm2576t 5.0的5脚并接12v电瓶负极；
28.所述电容c5的两端分别与稳压芯片lm2576t 5.0的1脚和3脚连接；
29.所述二极管d12的正极与稳压芯片lm2576t 5.0的5脚连接，二极管d12的负极与稳压芯片lm2576t 5.0的2脚连接。
30.其再进一步技术方案是：所述震动感应模块包括震动开关、电压比较器、电阻r3、滑动变阻器r4、电阻r5和电容c6，该震动开关安装在门背，其型号为sw
‑
18010p，电压比较器的型号为lm393；
31.电压比较器lm393的1脚接单片机at89c51的p0.0脚，并通过电阻r5接vcc电源正极；
32.电压比较器lm393的2脚接滑动变阻器r4的滑片，滑动变阻器r4的上端的其中一个接线柱接vcc电源正极，滑动变阻器r4的下端的其中一个接线柱接地；
33.vcc电源正极通过电阻r3和震动开关sw
‑
18010p接地，电容c6并在震动开关sw
‑
18010p的两端；
34.电压比较器lm393的3脚接电阻r3和震动开关sw
‑
18010p之间的结点；
35.电压比较器lm393的4脚接地；
36.电压比较器lm393的8脚接vcc电源正极。
37.其再进一步技术方案是：扬声器的两条电源线，其中一条与12v电瓶正极连接，另一条经过继电器ka1的一对常开触点后接12v电瓶负极，继电器ka1线圈的一端接单片机at89c51的p3.2脚，继电器ka1线圈的另一端接地。
38.其更进一步技术方案是：所述gsm模块包括sim90.0a型芯片、整流二极管d13和电容c7，
39.sim90.0a型芯片的vcc脚通过整流二极管d13接vcc电源正极，并同时经过电容c7接地，
40.sim90.0a型芯片的tx和rx脚分别接单片机at89c51串行通信i/o口的p3.0和p3.1脚，
41.sim90.0a型芯片的gnd脚接地。
42.由于采取上述技术方案，本实用新型之压电发电电源门报警器具有以下有益效果：
43.1.本实用新型之压电发电电源门报警器，使用震动开关sw
‑
18010p和电压比较器lm393组成的震动感应模块能有效感应入侵者撬门或者撬锁产生的震动，并准确将感应信号传给单片机，单片机收到信号能及时的控制扬声器发出报警声，同时与gsm模块通讯，并控制gsm模块向主人手机发送报警短信，即使主人不在家，也能及时通过手机短信报警，起到全面防护报警的作用，从而减少损失。
44.2.本技术使用的电源为压电发电电源，该电源的电能由内置许多压电陶瓷片的垫子收集踩踏能量而来，经过整流、稳压电路处理后将电能充入电瓶中，再由电瓶向报警器供电，不用普通220v电源供电，这样可以避免因停电或盗贼破坏电路造成无法报警的情况发生。
45.3. 本技术运用压电发电原理，将许多压电陶瓷片并联连接后平放内置于垫子内，然后将垫子放在室内人行走经过最多的地方，利用人们自然行走踩踏发电，符合绿色环保的理念。
46.4.本技术的压电发电电源门报警器结构简单，可靠性强，性价比较高。
附图说明
47.图1为本实用新型之压电发电电源门报警器的结构示意图；
48.图2为电源模块的电路原理图；
49.图3为扬声器与电瓶连接原理图；
50.图4为单片机模块与震动感应模块、继电器以及gsm模块的电路连接原理图；
51.图5为单片机程序流程图。
具体实施方式
52.实施例：
53.一种压电发电电源门报警器，包括电源模块、单片机模块、震动感应模块、扬声器模块以及gsm模块；
54.所述电源模块包括依次电连接的压电陶瓷片组、桥式整流电路组、超级电容cd和恒压充电电路，该电源模块首先使用许多压电陶瓷片收集能量，再使用桥式整流电路整流，然后使用超级电容蓄能，最后使用恒压充电电路将电压稳定在12v给电瓶充电；
55.所述单片机模块包括单片机以及与单片机连接的电源电路、复位电路和晶振电路；
56.所述扬声器模块包括扬声器及与其连接的继电器ka1；
57.该单片机模块的输入端分别与电源模块以及震动感应模块的输出端连接，单片机模块的输出端分别与继电器ka1以及gsm模块连接，电源模块的输出端还与扬声器连接；
58.所述压电陶瓷片组设有2组，每组设有4块，该4块压电陶瓷片并联且安装在垫子内并置于室内人们行走最频繁的路径，以便获得最多的踩踏能量，通过踩踏使得压电陶瓷由于正压电效应在其两端出现电压，产生电能；
59.所述桥式整流电路组包括2个结构相同的并联的桥式整流电路ⅰ和桥式整流电路ⅱ，桥式整流电路ⅰ和桥式整流电路ⅱ的输入端分别与2组压电陶瓷片的输出端一一对应连接；
60.桥式整流电路ⅰ包括整流二极管d1～d4，整流二极管d1的正极与整流二极管d2的负极连接，整流二极管d1的负极与整流二极管d3的负极连接，整流二极管d3的正极与整流二极管d4的负极连接，整流二极管d4的正极与整流二极管d2的正极连接；
61.其中一组的4块压电陶瓷片ptz1～ptz4的正电极并联后接整流二极管d1正极和整流二极管d2负极之间的结点，该组的4块压电陶瓷片ptz1～ptz4的负电极并联后接整流二极管d3正极和整流二极管d4负极之间的结点；
62.桥式整流电路ⅱ包括整流二极管d5～d8，整流二极管d5的正极与整流二极管d6的负极连接，整流二极管d5的负极同时与整流二极管d3、d7的负极连接，整流二极管d7的正极与整流二极管d8的负极连接，整流二极管d8的正极同时与整流二极管d4、d6的正极连接；
63.另一组的4块压电陶瓷片ptz5～ptz8的正电极并联后接整流二极管d5正极和整流二极管d6负极之间的结点，该组的4块压电陶瓷片ptz5～ptz8的负电极并联后接整流二极管d7正极和整流二极管d8负极之间的结点；
64.超级电容cd的两端并在整流二极管d7的负极与整流二极管d8的正极上，超级电容cd可以吸收压电陶瓷片产生的电能，又能使恒压充电电路进行电能传输时效率最高；
65.所述恒压充电电路包括集成开关稳压器、晶闸管scr、稳压二极管d9、稳压二极管d10、二极管d11、电容c8、电容c9、电感线圈l2和12v电瓶，该集成开关稳压器的型号为lm2575htv
‑
12v，
66.晶闸管scr的阳极接超级电容cd的上端，超级电容cd的下端接地，晶闸管scr的阴极接
67.集成开关稳压器的1脚；
68.稳压二极管d9的正极接晶闸管scr的门极，稳压二极管d9的负极接晶闸管scr的阳极；
69.集成开关稳压器的2脚通过电感线圈l2接二极管d11的正极，二极管d11的负极接12v电瓶正极，12v电瓶负极接集成开关稳压器的3脚和5脚并接地；
70.电容c8的两端并在集成开关稳压器的1脚和3脚之间；
71.电容c9的两端并在集成开关稳压器的4脚和5脚之间；
72.稳压二极管d10的正极接集成开关稳压器的5脚，稳压二极管d10的负极接集成开关稳压器的2脚；
73.恒压充电电路能将超级电容中的电能以12v电压恒压充电的方式转换为电瓶的化学能；
74.所述单片机采用at89c51单片机；
75.所述晶振电路包括晶体振荡器y1、电容c1和电容c2，晶体振荡器y1的一端接单片机at89c51的xtal1脚，同时通过电容c1接地，晶体振荡器y1的另一端接单片机at89c51的xtal2脚，同时通过电容c2接地；
76.所述复位电路包括开关s1，电阻r1、电阻r2和电容c3，电阻r1的一端经开关s1接5v电源正极，电阻r1的另一端与电容c3的一端连接后接单片机at89c51的复位引脚rst；电容c3的另一端接5v电源正极；电阻r2的一端接地，电阻r2的另一端经电阻r1和电容c3之间的接点接单片机at89c51的复位引脚rst；复位电路的作用是使单片机at89c51恢复到起始状态；
77.所述电源电路包括稳压芯片lm2576t 5.0，电容c4、电容c5、二极管d12和电感线圈l1，该稳压芯片lm2576t 5.0的1脚接12v电瓶正极，
78.稳压芯片lm2576t 5.0的2脚通过电感线圈l1连接单片机at89c51的vcc引脚，单片机at89c51的gnd引脚接地，
79.稳压芯片lm2576t 5.0的3脚接稳压芯片lm2576t 5.0的5脚并接地，
80.稳压芯片lm2576t 5.0的4脚通过电容c4连接稳压芯片lm2576t 5.0的5脚并接12v电瓶负极；
81.所述电容c5的两端分别与稳压芯片lm2576t 5.0的1脚和3脚连接；
82.所述二极管d12型号为mbr360，其正极与稳压芯片lm2576t 5.0的5脚连接，二极管d12的负极与稳压芯片lm2576t 5.0的2脚连接；
83.电源电路使用lm2576t 5.0芯片将12v电瓶电压降压为5v作为单片机模块和其他模块的电源；
84.所述震动感应模块包括震动开关、电压比较器、电阻r3、滑动变阻器r4、电阻r5和电容c6，该震动开关安装在门背，其型号为sw
‑
18010p，电压比较器的型号为lm393；
85.电压比较器lm393的1脚接单片机at89c51的p0.0脚，并通过电阻r5接vcc电源正极；
86.电压比较器lm393的2脚接滑动变阻器r4的滑片，滑动变阻器r4的上端的其中一个接线柱接vcc电源正极，滑动变阻器r4的下端的其中一个接线柱接地；
87.vcc电源正极通过电阻r3和震动开关sw
‑
18010p接地，电容c6并在震动开关sw
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18010p的两端；
88.电压比较器lm393的3脚接电阻r3和震动开关sw
‑
18010p之间的结点；
89.电压比较器lm393的4脚接地；
90.电压比较器lm393的8脚接vcc电源正极；
91.由于震动开关安装在门背，在灵敏的感应撬门或撬锁产生的震动后，震动开关由断开变为闭合，这时电压比较器由原来2、3脚同为高电位，变为2脚为低电位、3脚为高电位，
这种情况下电压比较器out脚就会向单片机i/o口输出高电平，从而实现震动感应功能；当震动停止后，震动开关sw
‑
18010p会由闭合恢复为断开，直到感应到下一次震动；电压比较器会时时刻刻比较2、3脚电位的高低，一旦3脚电位高于2脚，就通过out脚向单片机i/o口输出高电平；由于入户门在门框边缘安装有防振垫片，所以一般的开、关门不会引起太大的震动，不会引起震动感应模块误发信号；
92.扬声器的两条电源线，其中一条与12v电瓶正极连接，另一条经过继电器ka1的一对常开触点后接12v电瓶负极，继电器ka1线圈的一端接单片机at89c51的p3.2脚，继电器ka1线圈的另一端接地，继电器ka1采用欧姆龙my1型继电器；
93.当震动感应模块感应到震动，单片机收到震动感应模块的信号之后，通过i/o口向继电器ka1输出高电平，继电器ka1得电常开触点闭合，12v电瓶为扬声器供电，使扬声器发出报警声；
94.所述gsm模块包括sim90.0a型芯片、整流二极管d13和电容c7，整流二极管d13型号为in4007；
95.sim90.0a型芯片的vcc脚通过整流二极管d13接vcc电源正极，并同时经过电容c7接地；
96.sim90.0a型芯片的tx和rx脚分别接单片机at89c51串行通信i/o口的p3.0和p3.1脚
97.sim90.0a型芯片的gnd脚接地；
98.gsm模块插上能正常使用的sim卡，单片机用串行通信方式向gsm模块发送相关指令，使得gsm模块向主人手机发送短信告知被盗消息。
99.本实用新型之压电发电电源门报警器的工作原理：
100.撬锁产生震动后，震动开关由断开变为闭合，电压比较器out脚就会向单片机i/o口输出高电平，单片机接收到震动感应模块产生的震动信号，控制gsm模块向主人手机发送报警短信，同时单片机将向i/o口p3.2脚输出3分钟的高电平信号，之后恢复低电平，使得继电器常开触点吸合，扬声器得电发出报警声3分钟，最后停止。