多功能汽車警報(bào)系統(tǒng)

曾霖

（國家新聞出版廣電總局五六一臺(tái) 江西 南昌 330046）

隨著汽車的普及度明顯增大，汽車防盜安全就顯得尤為重要。對汽車警報(bào)系統(tǒng)的功能要求也越來越多和越來越高。本警報(bào)系統(tǒng)采用目前較為先進(jìn)的TH—4W無線遙控套件，功能強(qiáng)大、效果明顯，能適合各種類型的汽車安裝。

1 功 能

1）無線電操作功能。本系統(tǒng)采用T996-4和T998C-12V四位無線電遙控套件[1]，在距汽車100 m范圍內(nèi)，對各種功能的設(shè)定和解除，且能以“嘀”聲確認(rèn)按鍵是否有效。

2）單、雙向報(bào)警功能。采用遠(yuǎn)距離無線電遙控套件TH-4W，可在800 m范圍內(nèi)進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，也可采用單獨(dú)對司機(jī)所配帶的分機(jī)報(bào)警，同樣能有效地防盜。

3）多用尋車功能。在100 m范圍內(nèi)操作A0的任一功能鍵，均可發(fā)出聲音，用于白天尋車；按功能鍵C能使汽車前燈發(fā)出閃光，用于晚上方便地尋車。

4）抗干擾性能強(qiáng)。遙控和反饋報(bào)警都是采用無線電發(fā)射，使用了高頻段的不同頻率（418 MHz和27 MHz）作為信息傳遞，抗干擾性能強(qiáng)。并采用了音叉式編碼和數(shù)字加密等新技術(shù)，具有良好的保密性。

5）防盜傳感器是采用SD02型的紅外熱釋傳感器和被動(dòng)式紅外探測控制集成模塊TWH9513[2]組成，可靠性好、靈敏度高。觸發(fā)后，能自動(dòng)雙向或單向報(bào)警，同時(shí)切斷點(diǎn)火電路，并且可使掛檔后自動(dòng)熄火，防盜可靠。

6）酒后開車報(bào)警功能。通過操作A0的D鍵，當(dāng)司機(jī)上車后，本系統(tǒng)直接進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。若司機(jī)是酒后開車，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并自動(dòng)切斷點(diǎn)火電路。

2 工作原理

該警報(bào)系統(tǒng)是多功能、雙向全自動(dòng)式報(bào)警器，其組成框圖如圖1。

圖1 多功能警報(bào)系統(tǒng)組成框圖Fig.1 Multifunctional alarm system diagram

該警報(bào)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：一部分是安裝在汽車內(nèi)的主機(jī)部分，另一部分是司機(jī)隨身攜帶的分機(jī)組成。分機(jī)外形如圖2所示：其中內(nèi)含T996-4為4位無線編碼遙控發(fā)射機(jī)和TH-4W為無線接收報(bào)警器等兩部分組成。

圖2 A0的外形Fig.2 The appearance of A0

主機(jī)部分電路圖 1所示：A1（T998C-12 V）[3]是與 A0配套的無線電遙控接收解碼模塊，其4位互為鎖存的輸出A～D分別對應(yīng)于A0上的A～D 4個(gè)功能鍵，在100 m范圍以內(nèi)能接收到來自A0所發(fā)出的各種功能指令。并且通過A、B、C、D分別控制各系統(tǒng)電路以達(dá)到功能要求。當(dāng)按下A0的A鍵時(shí)，司機(jī)離開駕駛室后，K自動(dòng)接通，T6、T7相繼導(dǎo)通，A9開始處于開機(jī)延時(shí)狀態(tài)，PIR傳感器A10加電預(yù)熱45 s后，電路自動(dòng)檢測并進(jìn)入雙向報(bào)警狀態(tài)。一旦有人進(jìn)入車內(nèi)，A10觸發(fā)，從2腳輸出幅度約為1 mV、頻率在0.3～7 Hz的微弱信號，經(jīng)電容等高頻濾波和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入TWH9513的6腳，然后由內(nèi)部兩級帶通選頻放大后送至窗口比較器進(jìn)行電壓比較，輸出觸發(fā)電平，再經(jīng)過內(nèi)部系統(tǒng)計(jì)數(shù)、延時(shí)、控制處理及驅(qū)動(dòng)電路，由3腳輸出控制電平。J2通電吸合，K2-2接通，點(diǎn)火電路M6斷電。此時(shí)，A11和A12同時(shí)工作，A12向外發(fā)送27 MHz的音叉編碼無線電波，使1 000 m以內(nèi)的A0接收到信息，并驅(qū)動(dòng)司機(jī)配帶的分機(jī)發(fā)出“Bi---Bi”的報(bào)警聲；同時(shí)，A11由于從M4接入了高電平，一旦加電就閉合，使HA2發(fā)出高達(dá)125 dB的警笛聲。另外，K2-2閉合的同時(shí)K2-1斷開，M6切斷，點(diǎn)火電路斷電，汽車無法啟動(dòng)。電路如圖3所示。

圖3 紅外熱釋防盜報(bào)警電路Fig.3 Infrared anti-theft alarm circuit

當(dāng)按下A0的B鍵時(shí)，除無A11觸發(fā)、HA2無聲音外，其它功能均與按下A鍵相同。此時(shí)是單向報(bào)警，只有司機(jī)隨身配帶的A0發(fā)出“Bi---Bi”聲報(bào)警。當(dāng)A0報(bào)警后，司機(jī)即可采取有效行動(dòng)，以制止犯罪。

當(dāng)按下A0的C鍵時(shí)，進(jìn)入燈光尋車功能。此時(shí)A1的C端輸出高電平， 使 A2工作。 由 A2、C2、R2、R3、R4組成的自激多諧振蕩電路起振，A2的3腳輸出一串脈沖信號，使T3交替導(dǎo)通、截止，控制J1的吸合與釋放，使前燈電路M2接通和斷開，促使前燈發(fā)出閃光，在夜間能明確地告知司機(jī)汽車的位置。其電路如圖4所示。

圖4 尋車功能電路Fig.4 Looking for car circuit

當(dāng)按下A0的D鍵時(shí)，A1的D端輸出高電平，進(jìn)入酒后開車報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)司機(jī)呼出的氣酒精濃度過高時(shí)，A5（QM—NJ9）[4]就被觸發(fā)，4腳輸出電壓達(dá)到1.6 V時(shí)，A4接通，A6語音模塊開始工作，通過A7放大以后HA1發(fā)出“酒后別開車”的語音報(bào)警信號。同時(shí)，M9接通，使得J2-1斷開，M6不通電，點(diǎn)火電路斷開。電路圖如圖5所示。

圖5 酒后開車報(bào)警電路Fig.5 Alarm circuit of drunk driving

另外，A1的Io端8腳是非鎖存輸出端，每按一下A0上的任一功能鍵，Io端均輸出一個(gè)脈沖信號，并且給C1充電，T1、T2就導(dǎo)通一下，使HA1發(fā)出短促的“嘀”聲，在白天一樣能用來指示汽車的具體位置。

3 主要電路制作及元件選擇

1）無線電發(fā)射與接收部件

A0、A1選用T996-4和T998C-12V型高穩(wěn)定度四位無線電遙控專用編碼發(fā)射器[5]。

和接收解碼模塊，也可以用TX315B1型組件直接代換。A11、A12是采用TH-4W無線電遙控套件。A12通過單根導(dǎo)線引出主機(jī)盒隱蔽固定，其負(fù)極編織線和天線W2同軸電纜編織線分別就近搭鐵，不能連在一起或和主機(jī)負(fù)極相連，以避免相互間造成干擾。A0是司機(jī)隨身配帶。A0用兩種電池供電，一節(jié)是A23-12V型電池；另外是用兩節(jié)UM-5或AM5型1.5 V干電池串聯(lián)供電，靜態(tài)電流小于0.6 mA。更換電池時(shí)，每次接通電源均有“Bi---Bi”聲，表示供電正常。

2）紅外感應(yīng)電路

傳感器電路是由A10（SD02型）紅外熱釋傳感器件、A3被動(dòng)式紅外探測控制集成模塊TWH9513和A8（7809型）9V穩(wěn)壓集成電路[6]組成。SD02型紅外熱釋傳感器，表面裝有濾波片，對太陽、電燈等光有抗干擾性。根據(jù)維恩位移定律：λT=2 898 μmK，人體體溫（約 309 K）的輻射波長為 λ=2 898/309=9.4 μm。此時(shí)，人體輻射最強(qiáng)，紅外濾波片選取7.5～14 μm波段。

從圖6可以看出，6.5～11.0 μm的輻射，穿透率高達(dá)70%以上。因此能有交地防止和控制電燈、太陽等光的干擾，并準(zhǔn)確地選取人體的紅外輻射。SD02型紅外熱釋傳感器的外形如圖7所示。

圖6 紅外濾光片的穿透曲線圖Fig.6 Infrared filter penetration curve

圖7 傳感器內(nèi)部連接圖Fig.7 Sensor connection diagram

TWH9513采用大規(guī)模CMOS數(shù)字電路及微型元件固化封裝，性能指標(biāo)高，一致性好[7]。其外形及引腳功能如圖8所示。

圖8 TWH9513的引腳排列和功能Fig.8 TWH9513 pinout and function

TWH9513控制電路內(nèi)部設(shè)計(jì)有兩個(gè)高阻抗輸入低噪聲運(yùn)算放大器，其總增益限制在67 dB之內(nèi)，靈敏度可通過8腳和9腳間的可調(diào)電阻來調(diào)整。比較器是一個(gè)窗口比較電路，其上下閾值經(jīng)若干次選擇后，確定出最佳門限值。其比較放大電路由內(nèi)部4V穩(wěn)壓電路提供，并有溫度補(bǔ)償電路，所以增益不會(huì)隨外界的溫度變化而變化。TWH9513能有效地抑制熱氣團(tuán)流動(dòng)所產(chǎn)生的紅外干擾，誤報(bào)率低。工作時(shí)輸出延時(shí)4秒，靜態(tài)功耗小于70μA/DC，溫度范圍是-25～+55℃。TWH9513的G、D、S 3根引線采用屏蔽三芯電纜，有效地防止了噪聲雜波的影響。

3）多諧振蕩電路

A2由 LM555型時(shí)基集成電路或 NE555、5G1555或SL555[8]直接代換，以及其外圍電路 C2、C3、R2、R3、R4組成多諧振蕩電路，其輸出頻率 fs=1/[0.7（R2+2R3）C2]=1.98 Hz的一串脈沖信號，用來控制J1的吸合和釋放而達(dá)到目的。

4）其它電路元件

W1、W2分別為A1和A12的自帶天線，其中W2是透明的膠片天線。K選用的是汽車專用鎖控點(diǎn)火開關(guān)，也可以用KWX-2型微動(dòng)開關(guān)，將其安裝在點(diǎn)火鎖后，使鑰匙拔出時(shí)K處于導(dǎo)通狀態(tài)。

5）系統(tǒng)組裝

該系統(tǒng)主機(jī)除 K、HA1、HA2、QM-NJ9、SD02、A12 外，其他全部組裝在一個(gè)體積為10×6×2 cm=120 cm3的絕緣小盒內(nèi)，并隱蔽固定。主機(jī)電源直接由汽車電路提供，點(diǎn)火電路M6的電源通過J2-1連接，以達(dá)到控制目的。HA1安裝在司機(jī)工作臺(tái)下，HA2安裝于車盤底下，W2沿車窗玻璃貼于車蓬上 （注意隱蔽），QM-NJ9安裝于司機(jī)正前上方，SD02可安裝在車內(nèi)頂下上，外加菲涅爾透鏡。

4 結(jié) 論

該系統(tǒng)是一套集多種功能于一體的新型汽車警報(bào)系統(tǒng)。安裝較為方便，且功能強(qiáng)大，市場開發(fā)前景廣闊，成本造價(jià)低于300元人民幣，適用于各類中、高檔汽車使用?？梢詥为?dú)安裝，亦可與汽車系統(tǒng)配套生產(chǎn)。

[1]肖景和，趙健編.實(shí)用遙控電路[M].北京：人民郵電出版社，1999.

[2]丁鎮(zhèn)生.傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1999.

[3]張曉東.汽車無線電遙控防盜系統(tǒng)[J].家用電器，2001，136:20.ZHANG Xiao-dong.Wireless remote control car anti-theft system[J].Electric Appliances，2010，136:20.

[4]謝嘉奎，宣月清.電子線路[M].3版.北京：高等教育出版社，1987.

[5]陳永甫.實(shí)用無線電遙控電路[M].人民郵電出版社，1997.

[6]黃繼昌，徐巧魚，張海英，等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，1998.

[7]何希才.常用集成電路的應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[8]清華大學(xué)電子學(xué)教研室組編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，1998.