CN101446638A - 微波传感器感应模块 - Google Patents

Abstract

一种利用微波多普勒效应来检测人体或物体移动的电路模块，由微波传感器和信号放大处理电路两部分组成，可以使用6－20V直流电源工作。模块电路元器件包括：微波传感器、信号放大IC、信号处理单片机，定位螺丝孔、电源输入和信号输出端口、16级灵敏度选、4种触发方式选择、光敏电阻选择、电源稳压器等。其特点是，功耗低，电压范围宽，使用简单，可用于安防，电器，室内外设备感应控制等领域。

Description

微波传感器感应模块

技术领域

本发明涉及微波传感器应用技术，尤其涉及微波传感器感应模块。

背景技术

目前，微波传感器主要用于如报警探头等安防类产品和自动门感应器等产品上，检测人体移动感应信号，需要设计比较复杂的电路才能使用。微波传感器信号频率在Ku波段，频率较高，对感应信号处理有一定难度和要求，相关的使用技术多数都掌握在产品厂家里面。使微波传感器应用受到局限。现在市面上微波传感器元件和用微波传感器的产品较多，如报警探头、门感应器等，用微波传感器设计成可以使用直流电源的电路模块暂时没有。为使微波传感器应用到其它产品上面，扩大微波传感器应用范围，本发明提供一种微波传感器感应模块，该模块是将微波传感器、信号放大、信号处理等电路复合在一起，设计在前后两片45*37mm长方形电路板上，组成电路模块，直接接6-20V直流电源可以工作。使用者不需要再设计微波传感器外围电路就可使用。以模块结构使用微波传感器元件，经过二次开发，将微波传感器应用到其它产品上面，使微波传感器得到更广泛的应用。

发明内容

本发明目的是提供一种微波传感器感应模块，用来感应物体或人体位置移动，输出高电平信号，此信号可以做控制信号使用，也可以直接驱动附载，使用简单方便，便于二次开发用于其他产品上面。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种微波传感器感应模块，其特征在于，该模块有两块45*37mm大小相同电路板组成。其中一块是微波传感器电路板，另一块是信号放大处理和控制电路板。微波传感器电路板：由HJ-FET和微波介质DRO组成的微波震荡器。还有功率分配器、混频器、检波器，发射天线、接收天线等。发射天线和收天线接采用平板式对称结构制作在电路板上。微波震荡器主振频率为10.525GHz，发射天线向外定向发射微波，遇到物体时被反射，反射波被接收天线接收，然后到混合器与振荡波混合，混合、检波后产生低频信号，该信号反应了物体移动的速度和物体的大小。

信号放大处理和控制电路板：直流电源稳压器、信号放大IC、信号控制处理单片机，电源输入和信号输出端口、16级灵敏度选择端口、4种触发方式选择端口、光敏电阻选择端口，、安装定位螺丝孔、连接和固定微波传感器直针位等。

前面一块电路板是根据多普勒原理设计的微波传感器，用来检测人体或物体移动。输出信号经过后面的电路板上的IC放大后，由9位精度的A/D功能的单片机完成处理。信号放大处理电路板上设有16级灵敏度调整和4级触发模式选择，外接光敏电阻选择。

本发明的设计特点：

1功耗低，整块模块耗电约6mA。

2电压范围宽，使用直流6-20V。

3使用简单，微波传感器和信号放大处理电路复合在一起，不需要再设计微波传感器外围电路。

4灵敏度可调，16级灵敏度选择，容易调整感应距离。

5输信号时间可调，4种触发方式选择，方便选择信号输出时间。

本发明可广泛由于室内外安全防范，工业电器或设备自动化控制等领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明微波传感器感应模块的基本框图。

图2为本发明微波传感器感应模块的电原理图。

图3为本发明微波传感器电路板的外形结构和元器件位置图。

图4为本发明信号放大处理电路板的外形结构和元器件位置图。

图5为本发明微波传感器感应模块的信号使用图。

图6为本发明微波传感器感应模块的直流负载使用图。

图7为本发明微波传感器感应模块的交流负载使用图。

图3为本发明微波传感器电路板的外形结构和元器件位置图说明：

图中：电路板外形45*37mm(1)，螺丝孔4.5mm(2)，电源和信号连接定位直针(3)，微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)，HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO(6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)，微波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路板另一面位置。

图4为本发明信号放大处理电路板的外形结构和元器件位置图说明：

图中：电路板外形45*37mm(1)，定位螺丝孔4.5mm(2)，微波传感器电源和信号连接定位直针(3)，电源输入和信号输出口(4)，灵敏度选择和触发方式选择端口(5)，外接光敏电阻选择端口(6)，LM358感应信号放大IC(7)，电源稳压器HT7150(8)，A/D转换单片机(9)，

具体实施方式

输入到微波传感器感应模块6-20V的直流电源经过HT7150稳压滤波后，产生5V的电压供整个模块电路工作。

感应信号产生和信号放大实施：

微波传感器M产生感应信号，LM358和外围的R，C元件组成信号放大电路。微波传感器M电源采用脉冲供电方式。单片机HT46R47产生频率1K占空比为2％的负脉冲方波，控制Q1导通，提供电源给微波传感器，由于Q1每次导通时间20uS，微波传感器功耗比较低，平均电流只有2mA左右。如果采用5V直流供电，微波传感器功耗约40mA。

由于微波传感器M电源采用脉冲供电方式，脉冲到来时会产生很大的信号干扰，为了抑制微波传感器产生的脉冲干扰，在微波传感器信号输出和信号放大电路输入之间加Q2抑制干扰信号。单片机HT46R47在提供给Q1负脉冲方波同时，还要提供给Q2频率1K占空比为1％的正脉冲方波，使Q2在Q1导通后延时导通，将微波传感器探测的信号输入到后面的运放电路中。

微波传感器模块接通电源，在检测范围内如果没有移动的物体，Q2导通是只有微弱的噪声信号耦合到后面的放大电路中，放大后的信号变化幅度很小，放大后的信号经过单片机A/D转换后，分析探测范围内没有移动的物体，单片机不会输出高电平信号。在检测范围内当感应到人体或物体移动，微波传感器输出的信号在Q2导通时，经过C1滤波后，由C7和R3耦合到LM358第一级运放的3脚进行信号放大。放大信号由1脚输出，经过C12，R10耦合到第二级运放的6脚，进行第二级信号放大后，由IC7脚输出到单片机HT46R47的7脚，由单片机经过A/D转换后分析处理。

单片机输出控制实施：

HT46R47是工业级单片机，具有4通道A/D转换和9位A/D精确度。本发明使用RC振荡，由HT46R47的13脚R17和C18完成，振荡频率4Mhz。12脚是5V电源正极，9脚电源负极。11脚是单

片机复位脚，接R16和C17用于单片机上电复位。10脚为信号电平输出，由R15将模块感应信号以高电平方式输出。

微波传感器模块感应信号经过两级放大后，输入到单片机7脚，进行A/D转换，同时将8脚的外接光敏电阻进行A/D转换，还以高低电位方式判断1234脚灵敏度等级选择，1718脚触发方式选择，综合分析处理后，控制高电平信号由10输出。

16级灵敏度调整实施：

线路板上有4个标有1234的连接点，连接点断开为0，连接点接通为1。按照下面的编码方式短路4个连接点，可调节16级灵敏度，使感应距离在0.3-8米内可调。

4个连接点全部断开，灵敏度最低，感应距离最近，在0.5米以内。

4个连接点全部短路，灵敏度最高，感应距离最远，在8米以上。调整如下：1：0000、2：0001、3：0010、4：0011、5：0100、6：0101、7：0110、8：0111、9：1000、10：1001、11：1010、12：1011、13：1100、14：1101、15：1110、16：1111。

4种触发方式调整实施：

线路板上有2个标有56的连接点，连接点断开为0，连接点接通为1。按照下面的编码方式短路2个连接点，可实现4种触发方式选择，使感应信号有4种时间输出。调整如下：100、201、310、411。

00不可重复触发方式：当探测到移动物体，输出3秒种高电平信号后停止，延时3秒钟再检测，探测到移动物体又输出3秒种，依次循环。直到探测不到移动物体，高电平信号输出停止。

01可重复触发方式，延时时间2秒钟：当探测到移动物体，输出2秒种高电平信号，在2秒种时间内，模块以每秒30次的频率不停的检测目标，如果再次探测到物体移动，时间继续延时2秒种，直到探测不到移动物体，高电平信号延时2秒种后停止。

10可重复触发方式，延时时间10秒钟：当探测到移动物体，输出10秒种高电平信号，在10秒种时间内，模块以每秒30次的频率，不停的检测目标，如果再次探测到物体移动，时间继续延时10秒种，直到探测不到移动物体，高电平信号延时10秒种后停止。

11可重复触发方式，延时时间20秒钟：当探测到移动物体，输出20秒种高电平信号，在20秒种时间内，模块以每秒30次的频率不停的检测目标，如果再次探测到物体移动，时间继续延时20秒种，直到探测不到移动物体，高电平信号延时20秒种后停止。

CDS光敏电阻实施：

接光敏电阻，可以抑制白天或光线比较明亮的环境下触发。

触发一次有效实施：

接光敏电阻，可以在黑夜或光线比较暗的环境下，当探测到有移动物体即可触发。在选定的触发方式时间内，既使光线由黑暗变得明亮，都不能改变触发状态和延时时间。直到输出信号变为低电平，光敏电阻才起控制作用。

从以上技术方案可以看出，本发明将微波传感器、信号放大和处理IC、信号处理和功能控制单片机，定位螺丝孔、电源输入和信号输出端口、触发方式选择端口、光敏电阻、低功耗稳压器、等电子元件集成到两块45*37mm的电路板上，组成电路模块。有16级的感应距离选择和4种输出时间，光敏电阻选择。模块功耗约6mA，使用6-20V直流电源，感应到的信号可作为电平信号使用或直接驱动负载，使用简单，可广泛用于人体感应玩具、感应灯具、感应节能电器、自动摄像设备和自动人体感应控制设备等领域。

Claims (10)

1、一种微波传感器感应模块，其特征在于：

该模块包括有两块45*37mm大小相同的电路板，其中一块是微波传感器电路板，另一块是信号放大处理电路板。微波传感器电路板(图3)外形45*37mm，上面元器件设置有：电路板外形45*37mm(1)，螺丝孔4.5mm(2)，电源和信号连接定位直针(3)，微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)，HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO(6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)，微波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路板另一面位置。微带线和接地孔分布在电路板的相应位置。信号放大处理电路板(图4)外形45*37mm，上面元器件设置有：电路板外形45*37mm(1)，定位螺丝孔4.5mm(2)，微波传感器电源和信号连接定位直针(3)，LM358感应信号放大IC(7)，电源稳压器HT7150(8)，A/D转换单片机(9)。在信号放大处理电路板(图4)另一面有电源输入和信号输出口(4)，灵敏度选择和触发方式选择端口(5)，外接光敏电阻选择端口(6)。

2、根据权利要求1所述的微波传感器感应模块，其特征在于：微波传感器电路板(图3)外形45*37mm，上面元器件设置有：电路板外形45*37mm(1)，安装螺丝孔4.5mm(2)，电源和信号连接定位直针(3)，微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)，HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO(6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)，微波传感器发射天线和接收天线(10)，天线在电路板另一面位置。微带线和接地孔分布在电路板的相应位置。

3、根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)外形45*37mm，电路板上有微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)，位于线路板正中心，两边各有两个弯脚固定在电路板上。电路板上有安装螺丝孔4.5mm(2)，位于线路板左右两边。电路板上有电源和信号连接定位直针(3)，位于线路板四个边脚上。

4、根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上有HJ-FET场效应管(5)，微波介质振荡器DRO(6)，混频，检波二极管(7)，微波发射天线耦合电容(8)，微波传感器电源电阻(9)位于微波信号屏蔽铝壳36*25*6.7mm(4)内。

5、根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上另一面有对称结构的微波传感器发射天线和接收天线(10)位于线路板左右两边。

6、根据权利要求2所述微波传感器电路板(图3)电路板上有所以接地孔位置、数量、大小、过孔直径，微带线结构、位置、形状、长短。

7、根据权利要求1所述的微波传感器感应模块，其特征在于：信号放大处理电路板(图4)外形45*37mm，上面元器件设置有：电路板外形45*37mm(1)，定位螺丝孔4.5mm(2)，微波传感器电源和信号连接定位直针(3)，LM358感应信号放大IC(7)，电源稳压器HT7150(8)，A/D转换单片机(9)。在信号放大处理电路板(图4)另一面有电源输入和信号输出口(4)，灵敏度选择和触发方式选择端口(5)，外接光敏电阻选择端口(6)。

8、根据权利要求7所述信号放大处理电路板(图4)外形45*37mm。有安装螺丝孔4.5mm(2)，位于线路板左右两边。有微波传感器电源和信号连接定位直针(3)，位于线路板四个脚上。电路板后面有：电源输入和信号输出口(4)，灵敏度选择和触发方式选择端口(5)，外接光敏电阻选择端口(6)。

9、根据权利要求7所述信号放大处理电路板(图4)上有：LM358感应信号放大IC(7)，电源稳压器HT7150(8)，A/D转换单片机(9)，分布在线路板相应位置。

10、根据权利要求1所述本微波传感器感应模块有微波传感器电路板(图3)外形45*37mm和信号放大处理电路板(图4)外形尺寸各45*37mm，两块外形尺寸完全相同的电路板，线路板四个边上直针定位，将两块电路板锡焊复合而成，体积45*35*12mm，误差+/-2mm。

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