玻璃破碎報警器方案設計比較探究

張玥雯 姜珊 鄢佳玲 程元元

摘要：本文闡述了壓電式的玻璃破碎報警系統(tǒng)的設計方案，詳細給出了系統(tǒng)的方案框圖、傳感器選型、調(diào)理電路的設計以及報警系統(tǒng)的設計以及電源選擇。目的是為了能夠及時的報警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時及時轉換備用電源。 此方案設計出的玻璃破碎報警器主要有五個部分：電源供電，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動信號轉換成電信號，直耦式放大器，倍壓整流，單向可控硅導通并鎖存，最后經(jīng)過揚聲器發(fā)出清晰響亮的報警聲。并持續(xù)一段時間，只有當人為的按下開關后，報警才會停止。

關鍵詞：玻璃破碎;傳感器;報警系統(tǒng)

一、前言

很多貴重物品柜臺如珠寶店、櫥窗、博物館等場合為防盜和防搶劫，希望安裝一種玻璃破碎能自動報警的裝置。這種報警裝置需要能夠最大限度的防止誤報警，并且準確的將報警信號傳達到中央控制室甚至警方，以保證貴重物品的安全。我們提供的玻璃破碎報警系統(tǒng)的方案，可以高效的收集危機信號，并且以最快速度報告給中央控制中心，并且考慮到了斷電這一不確定因素對報警的影響，為貴重物品安全提供了一個非常強力的保障。

（一）設計背景

在很多安全場合，比如文物防盜、博物館防盜和重要機密或重要文件保存，都需要設置玻璃破碎報警器來保證其安全，當然，現(xiàn)在很多家庭也裝玻璃破碎報警器來防盜。目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報警器， 它具有使用頻帶寬、靈敏度高、 結構簡單、工作可靠、質量輕、測量范圍廣等許多優(yōu)點;考慮到現(xiàn)代犯罪通常會切斷通用電源，報警系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)需要能夠在通用電源不能正常提供工作電壓（電壓過低或斷電）時及時切換備用電源;對于一些比較敏感的場合（重要展覽館或展廳）需要將報警信號與警方聯(lián)動，達到真正意義上保護貴重物品的要求。

（二）設計目標

為了能夠及時的報警，并不受切斷電源的影響，在通用電源不能正常工作提供工作電壓時及時轉換備用電源，并且將報警信號與警方聯(lián)動，達到真正意義上保護貴重物品的要求。

二、總體方案設計

通過查閱大量相關技術資料，并結合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

查閱資料后，設計出以下兩種方案。

1、方案一

如圖1方案一的原理框圖

此方案設計出的玻璃破碎報警器主要有五個部分：電源給除了信號以外的各部分供電，先通過信號進行觸發(fā)，壓電陶瓷片將碎片發(fā)出的振動信號轉換成電信號，再經(jīng)過由兩個三極管構成的直耦式放大器放大信號，通過電解電容從集電極取出信號后經(jīng)過二極管倍壓整流使第三個三極管導通。在電阻兩端產(chǎn)生的壓降使單向可控硅導通并鎖存，最后經(jīng)過揚聲器發(fā)出清晰響亮的報警聲。并持續(xù)一段時間，只有當人為的按下開關后，報警才會停止。

2、方案二

用51單片機或者STM32來做控制系統(tǒng)。直接通過軟件的形式發(fā)送信號。當有人觸動報警裝置時，產(chǎn)生一個高電平信號，使得裝在蜂鳴器旁的Led燈亮起，此時蜂鳴器也開始工作，發(fā)出報警聲。

（二）方案論證

方案一：目前采用最多的就是壓電式玻璃破碎報警器，它具有使用頻帶寬、 靈敏度高、 結構簡單、工作可靠、質量輕、測量范圍廣等許多優(yōu)點。在目前只學習了數(shù)字電子技術以及模擬電子技術的基礎上，方案一無疑是可操作性和邏輯性最強的。

方案二：因為單片機的存在功能會更強大，很多功能可以直接通過軟件實現(xiàn)而不需要用到復雜的邏輯。在實踐中運行會更加方便快捷，并且運用范圍會更加廣泛。

（三）方案選擇

第一是由于我們現(xiàn)階段的數(shù)電和模電知識面還不夠寬泛，我們只能掌握一些較為簡單的邏輯電路，第二是我們還沒有接觸過單片機，單片機成本較高。從認識學習的基礎和制造成本考慮，選擇方案二是最具有合理性和價值性的。

參考文獻

[1] 黃智偉.全國大學生電子設計競賽技能訓練 [M] .北京：北京航空航天大 學出版社， 2011

[2] 黃智偉.全國大學生電子設計競賽 常用電路模塊制作 [M] .北京：北京航 空航天 大學出版社， 2011

[3]黃智偉等 .基于Proteus的電子電路計算機仿真設計與分析 [M] .北京：電 子工業(yè)出版社， 2007

[4]黃智偉.印制電路板（ PCB）設計技術與實踐 [M] .北京：電子工業(yè)出版社， 2009

[5]肖景和 .紅外線熱釋電與超聲波遙控電路 [M] .人民郵電出版社，2003

[6]陳有卿 .報警集成電路和報警器制作實例 [M] .人民郵電出版社，1996

[7]楊寶清 .實用電路手冊 [M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002

[8]高吉祥等 .電子技術基礎實驗與課程設計 [M] .北京：電子工業(yè)出版社， 2002

[9]康華光.電子技術基礎[M].第六版.北京：高等教育出版社，2014

[10]陳明義.電子技術課程設計實用教程[M].第三版.長沙：中南出版社，2010