1.本实用新型涉及一种报警器的技术，尤其一种基于热释电传感器的无源红外异常寂静报警器，在随时有人活动的地区，若突然在相当长的时间内没有人迹走动，这显然也是一种异常情况，应该实施报警。
背景技术：2.越来越多的报警系统中都安装了无源红外检测器，其中一种用法是：在不应该有人迹活动的地区，利用热辐射来检测异常的人迹活动；相反的用法是，在随时有人活动的地区，若突然在相当长的时间内没有人迹走动，这显然也是一种异常情况，应该实施报警。
3.对这两种完全相反的异常情况实施警示的应用方式，其检测报警电路的设计当然也是很不相同的。本文讨论后一种对异常情况实施报警的应用方式，并把以这种设计制作的报警器称为“异常寂静”报警器。
4.实施方式就是在经常有人走动的地方安装一个无源红外热释电传感器，用它来控制一个定时器复位，定时器的定时间隔可设置为几个小时、或10几个小时，如果在整个定时间隔内没有人走动，定时器就控制报警装置报警，只要在设定的定时间隔内检测到任何“走动”，都会使定时器复位，重新计时，仅当超过了定时间隔而没有检测到任何走动时，定时器才驱动报警装置发出报警信号。
技术实现要素：5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的异常寂静报警器的技术。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种基于热释电传感器的无源红外异常寂静报警器，其包括热释电传感器电路、积分电路、定时器电路、四位双列直插开关电路、报警电路、计数器复位辅助电路、1分钟报警调试电路，集成电路ic1构成所述热释电传感器电路，电阻r3、电容c3构成所述积分电路，与非门ic3-a、与非门ic3-b、与非门ic3-c、与非门ic3-d、电阻r8、电阻r9、电容c5、电容c6构成所述计数器复位辅助电路，集成电路ic2及外围元件电阻r4、电阻r5、电容c4构成所述定时器电路，开关s1构成所述四位双列直插开关电路，电阻r6、晶体管t1、继电器rl1、二极管d2、发光二极管d3构成所述报警电路，在开关s1的1m档结合的前提下，电源vcc依次通过test按钮、发光二极管d1、电阻r1、电阻r3连接与非门ic3-b的6脚构成所述1分钟报警调试电路，
7.vcc电源连接集成电路ic1的1脚，ic1的1脚同时通过电容c1及电容c2连接工作地，集成电路ic1的输出端2脚通过电阻r3连接与非门ic3-b的输入端6脚，与非门ic3-b的输入端6脚通过正向电解电容c3连接工作地，与非门ic3-b的输出端4脚连接集成电路ic2的12脚，集成电路ic2的7脚、1脚、2脚、3脚分别通过开关s1的1m档位、6h档位、12h档位、24档位连接与非门ic3-a的1脚，集成电路ic2的14脚连接ic3-a的2脚，与非门ic3-a的1脚通过电阻r6驱动所述报警电路工作，所述计数器复位辅助电路连接集成电路ic2的12脚，控制集成电路
ic2自动复位、继而自动开始计数。
8.所述计数器复位辅助电路，与非门ic3-a的输出端3脚通过电容c5连接与非门ic3-d的13脚，与非门ic3-d的13脚通过电阻r9连接电源vcc，与非门ic3-c的输入端短接，与非门ic3-d的输出端11脚通过正向电解电容c6连接与非门ic3-c的输入端，非门ic3-c的输出端10脚反馈连接与非门ic3-d的输入端12脚，非门ic3-c的输出端10脚同时连接与非门ic3-b的输入端5脚。
9.所述定时器电路，集成电路ic2的10脚依次通过电阻r4、反向电解电容c4连接集成电路ic2的9脚，电阻r4、反向电解电容c4的连接点连接集成电路ic2的11脚。
10.所述的一种基于热释电传感器的无源红外异常寂静报警器，其特征在于：所述报警电路，与非门ic3-a的1脚通过电阻r6连接晶体管t1的基极，vcc电源依次通过发光二极管d3、电阻r7连接晶体管t1的集电极，vcc电源同时通过继电器rl1的线圈连接晶体管t1的集电极，vcc电源同时通过反向二极管d2连接晶体管t1的集电极，晶体管t1的发射极连接工作地。
附图说明
11.附图1、附图2、附图3用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，附图1 是热释电传感器内部电路；附图2是热释传感器与运动方向关系；附图3是异常寂静报警器电气原理图。
具体实施方式
12.本设计用到了一种新颖的传感器，叫热释电传感器，故有必要简单介绍一下这种传感器的工作原理。
13.热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换,其内部电路如图1所示。
14.由图1可以看出，热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的n沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。
15.红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感.如图2所示，在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
16.异常寂静报警器电气原理图如图3所示，由图可以看出，该报警器电路由热释电传感器电路、积分电路、定时器电路、报警电路、计数器复位辅助电路、1分钟报警调试电路共6个模块电路组成。
17.本设计的第一个核心电路是热释电传感器电路ic1，热释电传感器sgm5910是一种低功耗的无源红外传感器，其工作电流大约为1ma（9v供电时），所以整个报警器电路都采用cmos器件；它体积小，而且很便宜，并装有抛物面的聚焦透镜，菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强化其能量幅度。
18.可将其装在墙上，也可以装在天花板上，传感器sgm5910一方面通过电阻r1与绿色发光二极管d1相连，用来显示传感器的工作状态，见图3。
19.传感器sgm5910另一方面与电阻r3、电容c3组成的积分电路相连，积分器的作用是消除红外线传感器输出的检测信号中过短的脉冲信号。
20.而且正是由于该积分器的存在，使与非门ic
3-b
的6脚通常处于高电平状态，只要传感器前方有人迹走过，传感器（ic1）第2脚输出低电平，电容c3通过电阻r3放电，放电时间常数由r3、 c3决定，放电完毕，积分器输出低电平，与非门ic
3-b
之6脚输入低电平，ic
3-b
输出跳变为高电平，计数器4060复位，进入下一轮循环。
21.这种设计可以避免传感器误触发，只有确确实实有人走过且保持一定时间，才可以对计数器复位，否则认为是无效信号。
22.本设计的第二个核心电路是计数器电路，计数器电路以一只14级串行二进制计数器集成电路cd4060（ic2）为基础，其内置了时钟振荡电路，振荡器外接rc元件或石英晶体就可以形成可控多谐振荡，振荡器已在内部连接到计数器的时钟输入端。
23.4060的复位端（12脚）前接传感器电路，由于环境的变化，传感器输出反转。比如该脚一旦变为高电平，计数器将被清零或复位，这时4060计数器的所有输出端都将被清零，各输出将变为低电平，此时振荡器使用将无效；复位端（12脚）一旦变为低电平，计数器将开始计数。
24.cd4060具有10个计数输出端,通过调节主频率的大小，4060的10个分频信号输出端（q4~q10及q12~q14）皆可输出不同频率的脉冲控制信号.
25.本设计中，由ic2的9、10脚与r4、c4构成方波振荡器，其振荡频率可由下式求出
26.f= (hz)
27.式中单位f为赫兹，r4单位为欧姆，c4单位为法拉。
28.将电路图中的相关参数代入以上公式，得：
29.f=≈0.2hz
30.故定时器主时钟频率约为0.2hz，周期为5s，由于cd4060为14级2进制计数器，故利用主频f可以求得各分频输出，以q
14
输出端为例，
31.f
q14
==0.1*2-13 hz
32.求得该分频输出端信号周期为：
33.t
q14
=≈24h
34.以此类推，可以求得主频为0.2hz的条件下，各分频电路输出端周期大约如下表：
35.各分频信号输出周期表分频输出q4q5q6q7q8q9q
10q12q13q14
周期1m2.5m5m10m20m40m1.5h6h12h24h
36.由上表可以看出，计数器完成一次计数的时间最长大约为24小时（q
14
），它还有另外9个中间输出端，因此可以当做一个24、12、6小时，
……
20分钟，甚至1分钟的定时器，这些定时间隔的输出端分别为4060的3脚、2脚、1脚，14脚和7脚。
37.当红外传感器没有输出信号时，即ic
3-b
的6脚为高电平，4060就以0.2hz的时钟频率进行计数，一旦检测到有人走动时，ic1的2脚输出低电平，与非门ic
3-b
之6脚变为低电平，ic
3-b
输出跳变为高电平，即红外传感器就使计数器4060复位，4060的输出皆重新全部“置零”。
38.根据4060选定的定时间隔，如果自从有人上一次从传感器走过以后24小时、或12小时、或6小时等还无人走动，则定时器的相应输出端呈现高电平信号，控制后级报警电路报警。
39.调节r4、c4的时间常数，就可改变定时器的时钟频率，因而也就调整了各个分频输出端的定时间隔。故既可以通过修改分频输出端端口（如由q
14
修改为q6）而改变定时间隔，也可以调节r4、c4的时间常数而改变定时间隔，当然前者更为方便，前者只要通过一个多档旋转开关或双列直插开关s1即可很快捷地切换定时器定时间隔。
40.接通电源瞬间计数器将会实现自动复位，因为接上电源后的头15秒钟内，传感器的输出端就会有电压使计数器自动复位，详细原理如下描述。
41.接通电源后，电解电容c3上端的电压不能突变，仍保持低电平，该“0”电平导致与非门ic
3-b
输出高电平，计数器4060的12脚（reset）呈现高电平，前面已有描述，这时计数器将被清零或复位，计数器的所有输出端都将被清零，各输出将变为低电平，此时振荡器使用将无效。
42.报警电路：晶体管t1和继电器rl1、二极管d2以及红色发光二极管d3等构成报警电路。当定时器到达所选定的定时间隔时，定时器相应端输出高电平，晶体管t1导通，继电器rl1触点闭合，警铃大作开始报警（图3没有画出警铃电路），红色报警发光二极管点亮，t1导通时需要的大电流会使电源电压下降，故最好使用较大功率的稳压电源。
43.计数器复位使继电器的触点脱开，从复位到触点脱开大约需要半秒钟的时间，这段时间对任何一种脉冲控制的报警装置都足够了。
44.集成电路cd4011（ic3）的4个与非门组成一个复位的辅助电路，这是一个非常新颖的设计，可以实现计数器自动复位和自动计数，电路连接如图3所示。
45.4011的一个与非门ic
3-a
的一个输入端直接连接计数器的20分钟输出端（q8,12脚），另一个输入端通过双列直插开关与选定的定时间隔1分钟（q4,7脚）、6小时（q
12
，1脚）、12小时（q
13
，2脚）或24小时（q
14
，3脚）相连，即与图3中标明的计数器输出端1min、6h、12h、24h相连。
46.与非门ic
3-a
的输出端通过电容c5连接与非门ic
3-d
的13脚，ic
3-d
的13脚通过电阻r9连接vcc， ic
3-d
的输出11脚通过电容c6连接与非门ic
3-c
的输入端，与非门ic
3-c
的两个输入端短接，ic
3-c
的输出一部分反馈回ic
3-d
的一个输入（12脚），一部分连接与非门ic
3-b
的一个
输入（5脚），作为自动复位信号和开始计数信号，这部分电路的作用可以如下详细解释。
47.报警器上电瞬间，与非门ic
3-b
的6脚瞬间为“0”， ic
3-b
的输出端4脚为“1”，ic2的复位端12脚“置1”复位，ic2输出全部“置零”，但此时振荡器使用将无效，计数没有开始，一段延时时间（由时间参数r3、c3决定）后，与非门ic
3-b
的6脚反转为“1”。
48.ic2上电复位完毕后，与非门ic
3-a
的输入端2脚为“0”（由于双列直插开关全部断开， ic
3-a
的输入端1脚悬空）， ic
3-a
输出为“1”， ic
3-d
的输入端13脚为“1”，上电伊始与非门ic
3-c
的输入端为“0”， ic
3-c
的输出为“1”，该“1”一部分反馈回ic
3-d
的输入端12脚，ic
3-d
输入全1，输出为“0”，保证ic
3-c
的输出为稳定的“1”， ic
3-c
的输出“1”同时将与非门ic
3-b
的输入端5脚“置1”，与非门ic
3-b“全1出0”，计数器ic2的12脚（复位端）为“0”，计数器正式开始计数，即计数器4060的全部输出端皆开始计数。
49.假定监测时间暂定为6小时，即双列直插开关s1的“6h”档接通，如果待监测环境始终无人通过，20分钟后，与非门ic
3-a
的2脚反转为“1”，与非门ic
3-a
的1脚仍然为“0”，计数器ic2仍然处于计数状态，6小时后“6h”档计数结束，与非门ic
3-a
的1脚反转为“1”，该“1”通过电阻r6驱动晶体管t1导通，继电器线圈rl1得电，常开端吸合、报警器得电报警。
50.同时，与非门ic
3-a“全1出0”，基于电容c5端电压不能突变的特性，与非门ic
3-d
的13脚瞬间为“0”， ic
3-d
的输出反转为“1”，基于电容c6端电压不能突变的特性，ic
3-c
的输入瞬间变为“1”， ic
3-c
的输出反转为“0”， ic
3-b
的5脚变为“0”， ic
3-b
的输出反转为“1”，计数器4060复位，其输出全部“置零”，报警结束，从复位到继电器触点脱开大约需要半秒钟的时间，从上面描述可知，报警器从报警开始到结束报警的时间由与非门ic
3-a
、ic
3-b
、ic
3-c
、ic
3-d
的延迟决定，再加上半秒钟的继电器脱开时间，实现了报警器的自动复位。
51.紧接上文，与非门ic
3-c
的输出“0”反馈回ic
3-d
的12脚，从而保证ic
3-d
的输出为稳定的“1”，该“1”通过电阻r8为电容c6充电，c6的右端电平随着充电的进行逐渐降低，直到电容c6右端电平低于ic
3-c
的阈值电压，ic
3-c
的输出反转为“1”， ic
3-b
的5脚变为“1”，如果这时监测区域仍然没有人迹，ic
3-b
的6脚为“1”， ic
3-b
全1出0，计数器4060又一次开始计数，期间如果有人迹通过，ic
3-b
的6脚变为“0”，计数器复位，否则再一次重复上述的报警过程。
52.报警器的报警次数可以通过上位机传送给计算机进行计数，便于对该测试环境进行统计与分析。
53.1分钟的输出端只提供调试时使用，用来快速检验报警电路是否正常工作和调整计数器的时钟频率，定时间隔是时钟周期的倍数，调试过程简述如下：双列直插开关s1的1m档位结合，按下test按钮，绿色发光二极管d1点亮，电容c3瞬时短路，定时器4060复位，一段时间（由计数器复位辅助电路及r3/c3决定）后计数开始，1分钟后，4060的7脚输出“1”，驱动报警电路工作，开始报警，双列直插开关s1的1m档位断开，报警测试电路可以结束报警，报警测试可以不考虑计数器复位辅助电路的参与。
54.红色发光二极管d3用来指示继电器触点的吸合，也同时实现光报警，继电器的触点接报警装置，图3中没有绘出报警装置。
55.对一个可靠性较高的报警系统，一年内的“虚警”次数最多不能超过一次，对这种苛刻要求，需要精心地设计检测器，并对人走动进行统计与分析，较科学地设置定时间隔，使其能最大限度地滤除干扰。
56.制作、调试及注意事项：
57.制作电路板的时候，电路板上首先打4个3毫米的螺钉孔，用来安装红外无源传感器sgm5910，一个4位的双列直插式开关用来选择计数器的时间间隔，该4个档位分别为1m、6h、12h、24h，即1分钟、6小时、12小时、24小时共4档。电路工作时消耗的电流约1ma，用一个小型高效锂电池可工作一个月，也可以用大电池，维持更长工作时间。
58.传感器应避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射，也不能对着热源(如暖气片、加热器)或空调，以避免环境温度较大的变化而造成误报；传感器安装必须牢固，避免因风吹晃动而造成误报；传感器表面不允许用手摸；光学透镜外表面要定期用湿软布或棉花擦净，避免尘土影响灵敏度；安装高度2m。
59.要特别提出的是该传感器内部电路板在工厂已调试好，保证检测距离大于6m。若整个报警系统有问题，请不要调整或改动这部分电路，否则检测距离就不能保证。
60.本设计利用无源红外传感器sgm5910，以及定时器4060实现了一种非常新颖、非常另类的报警模型：在定时间隔范围内无人通过即启动声光报警，在定时间隔范围内有人通过即重新复位定时器，该报警器只要电源有效则可以循环往复不断检测所测环境。
