[发明专利]地磁异常报警器

说明书

技术领域

本发明能够对地磁异常的现象实行监测报警，根据地磁异常的感应，为可能遭遇强地震，火山爆发等地质活动潜在威胁地区的个人提供了一种经济，简便的辅助预警手段。

背景技术

很多地震预警基于横波和纵波的传输时间差来提供预警，但是基于这个原理的预警时间很短，可能即使预测成功也没有足够的逃生时间。在地震史料中，多次记载大地震前震中及附近有磁铁失磁现象和指南针罗盘不正常偏转，磁针不规则运动等磁场改变现象。基于地磁异常的检测可以将预警时间大大提高，为挽救广大人民群众的生命财产提供了更多的机会。本发明通过使用磁针监控地磁的异常，并将异常状态通过电信号实时响应，最后转化为声音信号和光信号及时报警，整个设计经济，小巧，省电，即使个人家庭也便于使用，甚至有设计成为多样化的小工艺装饰品的潜力。

发明内容

本发明用一种简便实用的手段将地磁的异常状态及时地通过电信号转化为声音和光信号报警，为预防特殊地质活动的灾害提供一种及时预警的手段。

 

传感器设计：为了实现地磁异常报警的功能，本设计选择了一个小型的磁针作为传感器，在设计中利用到了磁针的弱磁性和导电性。磁针的弱磁性保证了它正常情况下处于南北指向，但是地磁异常的情况下，磁针的物理偏转会触发电路开关，利用磁针的导电性激活电路工作。磁针在电路板上通过磁针支架和电路共地相连。磁针支架的物理位置在电路板上可以调节，放置得离触点越近感应的灵敏度越高。

电路设计：为了提高电路的可靠性，电路部分采用了一款通用微处理器，其中一个输入管脚和感应触点相连，正常设置为弱上拉的状态，通过外部引脚异步触发的方式检测磁针的导通，只要磁针触碰到微处理器的感应触点，微处理器马上可以响应该外部事件，即使磁针再次无规则地偏转到其他方位和感应触点分离，电路部分仍可以继续工作报警。按下电路的复位开关，系统即可以停止报警重新恢复到地磁监测模式，直到再次发生磁针接触触点的事件重新产生报警。

触点的设计：触点用于连接磁针和微处理器。因为磁针在异常的时候可能顺时针偏转也可能逆时针偏转，因此在磁针两边各布置了一个触点，电路板布线使其电气相通，均连接至微处理器的同一输入管脚。触点的材料需要满足两个要求，第一导电性要好，第二不能干扰磁场影响磁针的偏转。本发明原型机目前采用了固定在电路板上的铜柱作为感应触点，其他满足要求的材料亦可。

报警功能的设计：当微处理器响应到磁针指向方位异常的信息后，通过输出控制信号导通一个外部三极管，该三极管在导通状态下将电源信号传送到一个蜂鸣器，通过微处理器的软件控制三极管间隔性地循环开启关闭，蜂鸣器就会发出一阵阵响亮的警报声，同时微处理控制一个发光二极管产生闪烁。

低功耗设计：本发明软件部分的设计将微处理平时设置于一个省电的低功耗工作模式下，只有磁针偏转碰到触点，微处理器才会被唤醒，唤醒以后软件启动工作立即打开声控电路和发光二极管驱动电路执行报警。本设计采用3V电路，可用电池供电，低功耗的设计确保整个电路能够长期处于监测模式下工作而无需频繁更换电池；低功耗的另一个效果是确保正常监测模式下整个电路没有任何足够强的电流变化活动通过电磁感应影响磁针的异常偏转。

软件设计说明：微处理本身自带非易失性存储器，监测软件通过编程器接口烧录于非易失性存储器中。正常上电后，程序控制系统处于发光二极管熄灭，蜂鸣器电源断开的状态，微处理器本身也处于低功耗状态，但是和触点相接的管脚设置为低电平或者电平下降沿触发外部中断使能状态和低功耗模式唤醒使能状态。一旦磁针偏转碰到触点，微处理器即可响应中断，软件由中断入口程序引导驱动蜂鸣器和发光二极管。

 使用注意事项：由于要确保磁针工作的稳定可靠，系统不能接近磁铁，铁质物体以及强电流变化物体。系统需要保持稳定放置，确保磁针正常指向南北并和触点分离，避免受到诸如风力等外力影响。