一种本安型微波感应遥控接收传感器电路的制作方法

1.本实用新型涉及矿用部件电路技术领域，特别涉及一种满足矿用防爆要求的集人体检测功能和遥控功能于一体的传感器的电路结构，尤其是一种本安型微波感应遥控接收传感器电路。


背景技术：

2.矿用风门是矿井通风系统中的重要设备，它隔断风流，为矿井风流按需分配创造条件，同时又为工人和运输提供方便。随着科技的不断发展和进步，智能风门控制技术快速发展，智能风门能够实现自动开停、遥控开停等功能，提高风门通过效率。
3.目前，主要采用热释电检测人体移动，但存在以下问题：1.在矿下进行供电时供电电压不稳定，安全性较低，无法满足本安需求；2.现有技术中只能侦测到移动的物体，静止的人和物体均不动作；3.对振动比较敏感，轻微振动均会动作；4.误动作较多，振动、风等均会引起动作。
4.为此，本实用新型针对现有技术中的问题特此进行了改进后设计出了一款本安型微波感应遥控接收传感器电路用以更好地解决至少一个现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种本安型微波感应遥控接收传感器的电源电路单元，包括接线端子p1，外部输入12v直流电源经所述接线端子p1进入本安型微波感应遥控接收传感器电路，接线端子p1的输出端接电源正极母线、电源负极母线，还包括过流过压保护电路、电压转换电路；所述电压转换电路的输出端将12v直流电源转化为5v直流电源、3.3v直流电源后并实现向外输出。
6.本实用新型还提供一种本安型微波感应遥控接收传感器电路，包括毫米雷达波检测及处理电路单元、遥控接收电路单元、隔离输出电路，还包括电源电路单元，所述电源电路单元将外部12v直流电源转化为5v直流电源后分别与毫米雷达波电路单元、隔离输出电路相连后并实现为其供电，所述电源电路单元将外部12v直流电源转化为3.3v直流电源后与所述遥控接收电路单元相连后并实现为其供电。
7.在上述任一方案中优选的是，所述电源电路单元包括接线端子p1，外部输入12v直流电源经所述接线端子p1进入本安型微波感应遥控接收传感器电路，接线端子p1的输出端接电源正极母线、电源负极母线，还包括过流过压保护电路、电压转换电路；所述电压转换电路的输出端将12v直流电源转化为5v直流电源、3.3v直流电源后并实现向外输出。
8.在上述任一方案中优选的是，所述过流过压保护电路包括依次连接在电源正极母线上的保险f1、电阻r1、电流保护单元、第一滤波单元、电压转换电路；在所述电阻r1上并联有一电阻r4，在电流保护单元上并联有一tvs二极管，tvs二极管的一端接电源正极母线、另一端接电源负极母线。
9.在上述任一方案中优选的是，所述电流保护单元包括串联连接在电源正极母线上
的二极管d2、二极管d3、电阻r2、三极管q1，所述三极管q1的发射极连接电阻r2的输出端、基极连接电源负极母线、集电极连接第一滤波单元，在所述三极管q1的基极与电源负极母线之间的电路上串联有电阻r7，在电阻r2的一侧设有三极管q2，所述三极管q2的发射极连接电阻r2的输入端、基极连接电阻r2的输出端、集电极连接电阻r7的输入端，在所述三极管q1的一侧设有反向的二极管d1，所述二极管d1的两端分别接在三极管q1的发射极、集电极；所述第一滤波单元包括并联设置的电容c1、电容c2。
10.在上述任一方案中优选的是，所述电压转换电路包括连接在第一滤波单元输出端的电源正极母线上的线性稳压器u1，所述线性稳压器u1的输入引脚连接第一滤波单元，在线性稳压器u1的输出引脚端设置有相互串联的电阻r3、电阻r6、电阻r8，电阻r8的输出端连接电源负极母线，在电阻r3、电阻r6、电阻r8所在支路的一侧依次并联有二极管d5、电容c3、电容c4、电源指示电路，线性稳压器u1的调整引脚接在电阻r3与电阻r6之间的线路上。
11.在上述任一方案中优选的是，所述电源指示电路包括串联设置的电阻r5、发光二极管led1，电阻r5、发光二极管led1的一端接电源正极母线、另一端接电源负极母线。
12.在上述任一方案中优选的是，所述电压转换电路还包括一线性稳压器u2，线性稳压器u2的输入端接5v电源端、输出端接3.3v电源端，还包括电容c5、电容c6，电容c5的一端接3.3v电源端、另一端接地，电容c6的一端接5v电源端、另一端接地。
13.在上述任一方案中优选的是，保险f1和电阻r1/r4串接在电源电路前段，用于限制短路电流。
14.在上述任一方案中优选的是，tvs二极管在电路当中与被保护线路并联，一旦瞬时电压超过电路正常工作电压后，tvs二极管便发生雪崩效应，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，从而使得传感器其他部分避免受到损毁。
15.在上述任一方案中优选的是，二极管d2、二极管d3具有防电源反接和隔离功能。输入电源接反时，二极管不能导通，后面电路无电压；传感器内部电容储存的能量也无法反向释放到外侧。
16.在上述任一方案中优选的是，二极管d1、电阻r2和电阻r7、三极管q1和三极管q2是过电流保护，电流大于设定值时，取样电阻r2两端的压降大于0.7v，三极管q2导通，三极管q1关闭。
17.在上述任一方案中优选的是，滤波单元中的电容c1和电容c2为滤波电容，用来滤除干扰信号。
18.如电路图所示，过电流保护单元采用现有电路连接方式，其由二极管d2、二极管d3、电阻r2、二极管d1、电阻r7、三极管q1、三极管q2组成。
19.所述电压转换电路包括dc12v转dc5v电源转换电路、电源指示电路、dc5v变dc3.3v电源转换电路。
20.线性稳压器u1和电阻r3、r6、r8和电容c3、c4组成dc12v转dc5v电源转换电路，通过调整r3与r6和r8的比值，调整输出电压大小。
21.r3取240ω，r6和r8取360ω，此时输出电压为dc5v。
22.电阻r5和发光二极管led1构成电源指示电路，如果dc5v有电压，led1等亮。
23.线性稳压器u2和电容c5、c6组成dc5v变dc3.3v电源转换电路。
24.在上述任一方案中优选的是，所述稳压芯片采用ams1117芯片；所述电源转换芯片
采用lm317芯片。
25.在上述任一方案中优选的是，所述毫米雷达波检测及处理电路单元包括芯片h1，所述芯片h1的1号引脚、2号引脚分别接电源电路单元的5v电源端、接地端，芯片h1的3号引脚接微波感应模块，所述芯片h1的3号引脚为中频信号，其电压范围-200mv- 200mv。
26.芯片h1的3号引脚的信号经放大器处理电路处理后，输出高低电平信号。
27.所述微波感应模块采购现有技术模块，且优选24ghz微波感应模块。
28.检测到人体移动时，24ghz微波感应模块的cdm为高电平，当没有物体移动时cdm为低电平。电阻r11、r10、r9、r20和r14为放大倍数电阻，放大倍数=（r11/(r9 r10)）*(r20/r14)，其中r9为可调电阻，用来调节放大倍数。
29.电容c7和c9用来调节电路截止频率。
30.电阻r16和电容c10用来调节两次触发最小时间间隔。
31.电阻r17和电容c11用来调节cdm输出高电平时的保持时间。
32.在上述任一方案中优选的是，所述遥控接收电路单元采用现有技术中的遥控接收电路。
33.如电路原理图中所示，遥控接收电路由芯片u8和mk1构成遥控接收电路，mk1接收遥控器发送的指令经u8处理后，转换成分合电平信号。
34.当接收到分命令时，p14为高电平；当接收到合命令时，p15为高电平。h2为短接帽，当短接1和2端子时，用于控制a门分合；当短接2和3时，用于控制b门分合。
35.电阻r34和r35为限流电阻，保护芯片不受损坏。
36.c16为滤波电容，确保芯片供电电源稳定。
37.在上述任一方案中优选的是，所述隔离输出电路由现有技术中的三个输出电路单元组成，三个输出电路单元分别用于与微波感应模块的cdm端、遥控接收电路上对应p13端口、p14端口相连。
38.三路输出电路完全一致，仅以其中一路说明如下：
39.电阻r25为限流电阻，确保回路电流限制在固态继电器额定电流范围内。
40.二极管d9起到保护作用，当继电器两端电压高于二极管保护电压时，二极管反向导通。
41.三极管q3和电阻r28、r30构成继电器通断控制电路，当cdm为高电平时，三极管q3导通，继电器线圈得电，继电器常开点导通。
42.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
43.本专利采用满足防爆要求的集人体检测功能和遥控功能于一体的传感器电路，应用于矿用智能风门系统，实现人体检测和遥控开关门。可以实现高准确性、检测范围广、安装方便等特点。
44.本实用的电路结构设计针对矿用智能风门进行设计，能够满足本安设计要求；电路中采用微波雷达感应模块检测人体移动，检测范围广、稳定可靠、误动作少，可用于风门防夹功能或风门启动。
45.整个电路集现有的人体检测和遥控于一体，集成度较高，方便安装，减少因安装多个传感器带来的走线多问题，提高现场安装效率。
46.连接时传感器通过短接帽即可调节传感器功能与所安装位置一致。
附图说明
47.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
48.图1为本实用新型的本安型微波感应遥控接收传感器的电源电路单元的电路原理图。
49.图2为本实用新型的本安型微波感应遥控接收传感器电路的电路原理示意框图。
50.图3为本实用新型的本安型微波感应遥控接收传感器电路的电路原理图。
51.图中，1、毫米雷达波检测及处理电路单元；101、微波感应模块；2、遥控接收电路单元；3、隔离输出电路；31、输出电路；4、电源电路单元。
具体实施方式
52.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
53.如图1-3中所示，一种本安型微波感应遥控接收传感器的电源电路单元，包括接线端子p1，外部输入12v直流电源经所述接线端子p1进入本安型微波感应遥控接收传感器电路，接线端子p1的输出端接电源正极母线、电源负极母线，还包括过流过压保护电路、电压转换电路；所述电压转换电路的输出端将12v直流电源转化为5v直流电源、3.3v直流电源后并实现向外输出。
54.本实用新型还提供一种本安型微波感应遥控接收传感器电路，包括毫米雷达波检测及处理电路单元1、遥控接收电路单元2、隔离输出电路3，还包括电源电路单元4，所述电源电路单元将外部12v直流电源转化为5v直流电源后分别与毫米雷达波电路单元、隔离输出电路相连后并实现为其供电，所述电源电路单元将外部12v直流电源转化为3.3v直流电源后与所述遥控接收电路单元相连后并实现为其供电。
55.在上述任一方案中优选的是，所述电源电路单元包括接线端子p1，外部输入12v直流电源经所述接线端子p1进入本安型微波感应遥控接收传感器电路，接线端子p1的输出端接电源正极母线、电源负极母线，还包括过流过压保护电路、电压转换电路；所述电压转换电路的输出端将12v直流电源转化为5v直流电源、3.3v直流电源后并实现向外输出。
56.在上述任一方案中优选的是，所述过流过压保护电路包括依次连接在电源正极母线上的保险f1、电阻r1、电流保护单元、第一滤波单元、电压转换电路；在所述电阻r1上并联有一电阻r4，在电流保护单元上并联有一tvs二极管，tvs二极管的一端接电源正极母线、另一端接电源负极母线。
57.在上述任一方案中优选的是，所述电流保护单元包括串联连接在电源正极母线上的二极管d2、二极管d3、电阻r2、三极管q1，所述三极管q1的发射极连接电阻r2的输出端、基极连接电源负极母线、集电极连接第一滤波单元，在所述三极管q1的基极与电源负极母线之间的电路上串联有电阻r7，在电阻r2的一侧设有三极管q2，所述三极管q2的发射极连接电阻r2的输入端、基极连接电阻r2的输出端、集电极连接电阻r7的输入端，在所述三极管q1
的一侧设有反向的二极管d1，所述二极管d1的两端分别接在三极管q1的发射极、集电极；所述第一滤波单元包括并联设置的电容c1、电容c2。
58.在上述任一方案中优选的是，所述电压转换电路包括连接在第一滤波单元输出端的电源正极母线上的线性稳压器u1，所述线性稳压器u1的输入引脚连接第一滤波单元，在线性稳压器u1的输出引脚端设置有相互串联的电阻r3、电阻r6、电阻r8，电阻r8的输出端连接电源负极母线，在电阻r3、电阻r6、电阻r8所在支路的一侧依次并联有二极管d5、电容c3、电容c4、电源指示电路，线性稳压器u1的调整引脚接在电阻r3与电阻r6之间的线路上。
59.在上述任一方案中优选的是，所述电源指示电路包括串联设置的电阻r5、发光二极管led1，电阻r5、发光二极管led1的一端接电源正极母线、另一端接电源负极母线。
60.在上述任一方案中优选的是，所述电压转换电路还包括一线性稳压器u2，线性稳压器u2的输入端接5v电源端、输出端接3.3v电源端，还包括电容c5、电容c6，电容c5的一端接3.3v电源端、另一端接地，电容c6的一端接5v电源端、另一端接地。
61.在上述任一方案中优选的是，保险f1和电阻r1/r4串接在电源电路前段，用于限制短路电流。
62.在上述任一方案中优选的是，tvs二极管在电路当中与被保护线路并联，一旦瞬时电压超过电路正常工作电压后，tvs二极管便发生雪崩效应，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，从而使得传感器其他部分避免受到损毁。
63.在上述任一方案中优选的是，二极管d2、二极管d3具有防电源反接和隔离功能。输入电源接反时，二极管不能导通，后面电路无电压；传感器内部电容储存的能量也无法反向释放到外侧。
64.在上述任一方案中优选的是，二极管d1、电阻r2和电阻r7、三极管q1和三极管q2是过电流保护，电流大于设定值时，取样电阻r2两端的压降大于0.7v，三极管q2导通，三极管q1关闭。
65.在上述任一方案中优选的是，滤波单元中的电容c1和电容c2为滤波电容，用来滤除干扰信号。
66.如电路图所示，过电流保护单元采用现有电路连接方式，其由二极管d2、二极管d3、电阻r2、二极管d1、电阻r7、三极管q1、三极管q2组成。
67.所述电压转换电路包括dc12v转dc5v电源转换电路、电源指示电路、dc5v变dc3.3v电源转换电路。
68.线性稳压器u1和电阻r3、r6、r8和电容c3、c4组成dc12v转dc5v电源转换电路，通过调整r3与r6和r8的比值，调整输出电压大小。
69.r3取240ω，r6和r8取360ω，此时输出电压为dc5v。
70.电阻r5和发光二极管led1构成电源指示电路，如果dc5v有电压，led1等亮。
71.线性稳压器u2和电容c5、c6组成dc5v变dc3.3v电源转换电路。
72.在上述任一方案中优选的是，所述稳压芯片采用ams1117芯片；所述电源转换芯片采用lm317芯片。
73.在上述任一方案中优选的是，所述毫米雷达波检测及处理电路单元包括芯片h1，所述芯片h1的1号引脚、2号引脚分别接电源电路单元的5v电源端、接地端，芯片h1的3号引脚接微波感应模块101，所述芯片h1的3号引脚为中频信号，其电压范围-200mv- 200mv。
74.芯片h1的3号引脚的信号经放大器处理电路处理后，输出高低电平信号。
75.所述微波感应模块采购现有技术模块，且优选24ghz微波感应模块。
76.检测到人体移动时，24ghz微波感应模块的cdm为高电平，当没有物体移动时cdm为低电平。电阻r11、r10、r9、r20和r14为放大倍数电阻，放大倍数=（r11/(r9 r10)）*(r20/r14)，其中r9为可调电阻，用来调节放大倍数。
77.电容c7和c9用来调节电路截止频率。
78.电阻r16和电容c10用来调节两次触发最小时间间隔。
79.电阻r17和电容c11用来调节cdm输出高电平时的保持时间。
80.在上述任一方案中优选的是，所述遥控接收电路单元采用现有技术中的遥控接收电路，其中的芯片u8的电源引脚分别与电源电路单元的5v电源端、接地端相连，mk1的电源引脚分别与电源电路单元的3.3v电源端、接地端相连。
81.如电路原理图中所示，遥控接收电路由芯片u8和mk1构成遥控接收电路，mk1接收遥控器发送的指令经u8处理后，转换成分合电平信号。
82.当接收到分命令时，p14为高电平；当接收到合命令时，p15为高电平。h2为短接帽，当短接1和2端子时，用于控制a门分合；当短接2和3时，用于控制b门分合。
83.电阻r34和r35为限流电阻，保护芯片不受损坏。
84.c16为滤波电容，确保芯片供电电源稳定。
85.在上述任一方案中优选的是，所述隔离输出电路由现有技术中的三个输出电路单元组成，三个输出电路单元31分别用于与微波感应模块的cdm端、遥控接收电路上对应p13端口、p14端口相连。
86.三路输出电路完全一致，仅以其中一路说明如下：
87.电阻r25为限流电阻，确保回路电流限制在固态继电器额定电流范围内。
88.二极管d9起到保护作用，当继电器两端电压高于二极管保护电压时，二极管反向导通。
89.三极管q3和电阻r28、r30构成继电器通断控制电路，当cdm为高电平时，三极管q3导通，继电器线圈得电，继电器常开点导通；cdm为低电平时，三极管q3关闭，继电器线圈失电，继电器常开点断开。
90.具体工作原理：
91.如图中所述，整个系统由外部输入12v直流电源供电，外部12v电源经接线端子p1进入系统，经过压、过流保护电路后进入电压转换电路。经过电源转换芯片lm317转换为5v直流电源为毫米雷达波电路和隔离输出电路供电；5v直流电源经过稳压芯片ams1117将5v直流电源转换为3.3v电源，为遥控接收电路供电。
92.当24ghz微波感应模块检测到人体移动时，cdm为高电平，三极管q3导通，继电器u7线圈得电，继电器输出常开点导通，对外输出为无源干接点信号。当没有物体移动时cdm为低电平，继电器输出断开。
93.mk1接收遥控器发送的指令经u8处理后，转换成开关电平信号。当接收到开命令时，p14为高电平，三极管q4导通，继电器u4线圈得电，继电器u4输出常开点导通；当接收到关命令时，p15为高电平,三极管q5导通，继电器u5线圈得电,继电器u5输出常开点导通。（当短接帽短接1和2端子时，用于控制a门开关；当短接2和3时，用于控制b门开关。）
94.本实用新型针对矿用智能风门设计，电源电路具有输入稳压、短路保护、短路限流、过压、过流保护、输出稳压功能，满足本安设计要求；传感器采用微波雷达感应模块检测人体移动，集人体检测功能和遥控功能于一体，实现智能风门自动开关门、防夹保护、遥控开关门，符合矿用智能风门设计要求；该传感器采用24ghz微波雷达模块检测范围广、稳定可靠、误动作少；此外传感器还具备遥控接收功能，将微波检测与遥控接收传感器合二为一，方便安装，减少因安装多个传感器带来的走线布线问题，提高现场安装效率；传感器占地体积小，易于安装与维护；传感器可通过短接内置的端子设置调节风门ab门的功能，提高了传感器通用性与适配性。
95.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
96.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。