基于壓力傳感器的筆記本電腦防盜報(bào)警裝置

秦玉偉

(渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院,陜西渭南 714099)

基于壓力傳感器的筆記本電腦防盜報(bào)警裝置

秦玉偉

(渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院,陜西渭南 714099)

針對筆記本電腦安全防盜問題,設(shè)計(jì)了一種采用壓力傳感器的筆記本電腦防盜報(bào)警裝置.通過壓力傳感器感知筆記本電腦對散熱架的壓力產(chǎn)生的形變,轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號,然后經(jīng)過信號處理,實(shí)現(xiàn)筆記本電腦的防盜功能.該報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,具有較高的實(shí)用價值,適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn).

筆記本電腦;壓力傳感器;防盜系統(tǒng)

0 引言

筆記本作為一種便攜式個人電腦,具有體積小、攜帶方便的優(yōu)點(diǎn),通常應(yīng)用于學(xué)校、會議、商場以及展廳等公共場所.筆記本電腦不僅價格較高,而且內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)安全也十分重要.因此,筆記本電腦在帶給人們方便的同時,也對防盜問題提出了較高的要求.如果筆記本電腦不慎遺失,除了其本身的經(jīng)濟(jì)價值損失外,電腦內(nèi)部的資料存在被訪問或刪改的風(fēng)險,對商業(yè)用戶而言,將可能影響公司短期戰(zhàn)略,甚至使公司遭到毀滅性打擊.

目前,針對筆記本電腦盜竊案件多發(fā)的現(xiàn)象,出現(xiàn)了多種筆記本電腦的防盜方法,以防止電腦本身和內(nèi)部數(shù)據(jù)的丟失[1-2].常用的一種防盜裝置是將鋼絲一端插入防盜鎖插槽,另一端繞在難以移動的物體上,達(dá)到防盜的目的,電腦擁有者則可以通過鑰匙開鎖和密碼打開防盜鎖.這種防盜鎖操作簡單、價錢低廉,但使用破壞性工具也可以將防盜鎖破壞,進(jìn)而盜走筆記本電腦,因此該防盜鎖只能起到延緩防盜的作用,不能達(dá)到防盜報(bào)警的目的.針對傳統(tǒng)防盜鎖的缺陷,本文設(shè)計(jì)了一種基于壓力傳感器的防盜報(bào)警裝置,提高防盜效果.

1 防盜系統(tǒng)的基本原理

該防盜報(bào)警系統(tǒng)集成在筆記本電腦散熱架上,節(jié)約成本和空間,結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 防盜報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)圖

該防盜報(bào)警裝置充分利用散熱架的隱蔽性,將壓敏電阻置于散熱架上,當(dāng)人拿走筆記本電腦時,電阻應(yīng)變式傳感器感受壓力變化,接通電路使計(jì)數(shù)器開始工作,同時微型攝像頭對盜取電腦者進(jìn)行拍照取證.計(jì)數(shù)器的時間即為警報(bào)響起前的等待時間,如果在指定的短時間內(nèi)不及時將筆記本電腦放回原處或者插入鑰匙解鎖,警報(bào)就會響起,實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警功能.若電腦主人及時插入鑰匙使啟動鎖電路斷開,則可以終止警報(bào)系統(tǒng)的啟動,順利取走電腦,不會出現(xiàn)警報(bào)響起的現(xiàn)象.

啟動鎖結(jié)構(gòu)外觀與平常看到的暗鎖沒有較大區(qū)別,只是在鎖腔內(nèi)部有一個特殊的環(huán),如圖2所示.環(huán)的上半部分是金屬材質(zhì)的,可以導(dǎo)電,下半部分是絕緣材料.當(dāng)鑰匙孔處于垂直(也即鎖住)狀態(tài)時,上半部分電路接通,這樣就會形成閉合回路.當(dāng)電腦的主人需要取走電腦時,先將鑰匙插入鎖腔,并轉(zhuǎn)動半圈,使環(huán)絕緣的部分接入電路,警報(bào)系統(tǒng)斷開,就可以安全地將電腦取走.

圖2 啟動鎖結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該防盜報(bào)警系統(tǒng)的核心敏感部件是壓力傳感器,利用電阻應(yīng)變式傳感器制成,用來感知壓力變化,并啟動防盜報(bào)警裝置.當(dāng)彈性體(彈性元件,敏感梁)在外力作用下產(chǎn)生彈性變形,粘貼在表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨之產(chǎn)生形變,電阻應(yīng)變片的阻值將發(fā)生變化(增大或減小),再經(jīng)相應(yīng)的測量電路將該電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(電壓或電流),從而完成了將外力變換為電信號的過程.由于惠斯登電橋靈敏度高、各臂參數(shù)一致,并具有能夠抑制溫漂和側(cè)向力干擾的優(yōu)點(diǎn),因此可以解決壓力傳感器的補(bǔ)償?shù)葐栴},使外界干擾對電橋的影響相互抵消,所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋檢測電路,把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵鯷3-5].

由于用戶有時候自己忘記防盜報(bào)警裝置,在未解鎖之前將電腦拿走,引起防盜報(bào)警裝置誤報(bào)警,因此需要有一個延遲時間,并增加提醒功能,使用戶及時插入鑰匙解鎖或者將電腦放回,該防盜報(bào)警裝置利用74LS161芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能,實(shí)現(xiàn)時間延遲.CP脈沖由電源與逆變器組合起來共同提供,但由于電池只能提供直流電,不能滿足CP脈沖的要求,因此要通過逆變器將電池提供的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,為計(jì)數(shù)器提供相應(yīng)的CP脈沖,完成其計(jì)數(shù)功能[6].最終,防盜報(bào)警系統(tǒng)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)顯示、開關(guān)控制以及報(bào)警功能.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

為了保證筆記本電腦能夠?qū)毫鞲衅鞯母袘?yīng)片產(chǎn)生有效形變,對筆記本電腦的重量做了測量,由測量結(jié)果可知,常用筆記本電腦的重量大約在1～3 kg之間.為保證壓力傳感器的靈敏度和防盜報(bào)警功能的有效性,選擇筆記本電腦防盜報(bào)警裝置的有效感應(yīng)范圍為0.5～4 kg.此外,為了保證筆記本能準(zhǔn)確地產(chǎn)生壓力,在散熱架上端設(shè)計(jì)了一個與散熱架大小相同的壓條,下面放置兩個彈簧和壓力感應(yīng)片,彈簧的彈性力使有效壓力提高1 kg左右,使整個系統(tǒng)更有效.

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對該筆記本電腦防盜報(bào)警裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),該裝置均能完成報(bào)警功能,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,設(shè)計(jì)的防盜報(bào)警系統(tǒng)靈敏度高、響應(yīng)范圍大.此外,該防盜報(bào)警裝置成本低、適用面廣、實(shí)用性高,適合規(guī)模化生產(chǎn),具有較高的實(shí)用價值.該防盜報(bào)警系統(tǒng)既能解決筆記本電腦防盜的問題,又能被推廣至其他領(lǐng)域,用于改造其他領(lǐng)域的防盜報(bào)警裝置.若將該防盜系統(tǒng)直接集成在散熱架上,或者與國內(nèi)微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems,簡稱MEMS)芯片制造商合作,采用先進(jìn)工藝,將該防盜報(bào)警裝置進(jìn)行集成,則可以大大縮小防盜報(bào)警裝置體積,增強(qiáng)防盜效果.

[1]劉西賢.一種實(shí)現(xiàn)筆記本電腦防盜的方法[J].信息安全與技術(shù),2011,(9):89-90.

[2]王婭妮,李茜.筆記本電腦追蹤與數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)的研究[J].陜西教育(高教版),2011,(7-8):207.

[3]李彥芳.壓力傳感器溫漂及非線性校準(zhǔn)技術(shù)研究[J].測控技術(shù),2013,32(7):8-10.

[4]蘇亞,孫以才,李國玉.壓力傳感器熱零點(diǎn)漂移補(bǔ)償各種計(jì)算方法的比較[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2004,(3):375-378.

[5]郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].第3版.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.40-55.

[6]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第5版.北京:高等教育出版社,2009.489-496.

【責(zé)任編輯 牛懷崗】

Burglar Alarm Device for Notebook Com puter Based on Press Sensor

QIN Yu-wei
(School of Physics and Electrical Engineering,Weinan Normal University,Weinan 714099,China)

Considering the problem of the anti-burglar alarm of the notebook computer,a burglar alarm device for notebook computer based on press sensor was designed.The pressure sensor was used for the deformation sensing caused by the pressure of the notebook computer on the heat dissipation plane.Then the anti-burglar function of the notebook computerwas carried outby processing the electronic signal converted by the sensor signal.It has the characteristics of the simple structure,low cost and high practical value.Furthermore,it suits for the industrialization production.

notebook computer;press sensor;anti-burglar alarm system

TP368.32

A

1009-5128(2014)03-0026-03

我校27項(xiàng)成果獲渭南市第十一屆自然科學(xué)優(yōu)秀論文及學(xué)術(shù)成果

2013-12-17

陜西省軍民融合研究基金項(xiàng)目:基于光學(xué)相干層拼成像的無損檢測技術(shù)(13JMR18);渭南師范學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目:傳感器微弱信號檢測方法研究(13YKS013)

秦玉偉(1979—),男,山東諸城人,渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院講師,西安交通大學(xué)博士研究生,主要從事光電檢測與傳感器技術(shù)研究.

2013年,“渭南市第十一屆自然科學(xué)優(yōu)秀論文及學(xué)術(shù)成果”評委會辦公室共接收到渭南市科協(xié)所屬各學(xué)會、協(xié)會、研究會、事業(yè)單位科協(xié)、各大中專院校、大中型企業(yè)、行業(yè)部門、縣(市、區(qū))科協(xié)等推薦的論文及學(xué)術(shù)成果445篇(項(xiàng)).經(jīng)過初評推薦、專家評審、市評委會審定和公示,共評選出獲獎?wù)撐募俺晒?83篇(項(xiàng)),其中:一等獎21篇(項(xiàng)),二等獎57篇(項(xiàng)),三等獎105篇(項(xiàng)).渭南師范學(xué)院共有27篇(項(xiàng))學(xué)術(shù)成果獲獎,其中:一等獎3篇(項(xiàng)),二等獎11篇(項(xiàng)),三等獎13篇(項(xiàng)).