方便實(shí)用的共享型地震計(jì)

寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院 蔣 敏

1.引言

布放一個直徑為3000米電磁蜘蛛網(wǎng)就可以在一個居民小區(qū)或者農(nóng)村一個村莊共享地震前地磁異常信號，一般震中處存在強(qiáng)大的地震波電磁場、地震地磁霧會影響接收的接受端信號，甚至強(qiáng)大的地震波電磁場會淹沒各種電臺發(fā)出的無線電波，利用電磁蜘蛛網(wǎng)制作的地震計(jì)其原理就是與地震前收音機(jī)異常一樣可以方便地在接收端檢測異常信號。自制共享型地震計(jì)其輸出方式與與常用氣壓計(jì)、溫度計(jì)相類似。圖1是共享型地震計(jì)方框原理圖，以下介紹實(shí)用的共享地震計(jì)設(shè)計(jì)方法：

圖1 共享型地震計(jì)方框原理圖

2.發(fā)射電路

本模塊采用6~8路315MHz晶體振蕩器（或聲表面諧振器）以及大功率射頻電路制成。屬于ASK調(diào)制發(fā)射。發(fā)送模塊主要由HS1527無線發(fā)碼芯片、晶體振蕩器（或聲表面諧振器）、指示燈及濾波電路等組成，發(fā)送模塊以前作為遠(yuǎn)距離（3000米）遙控器來操作，電路圖如圖2所示。改變（頻率調(diào)制）模塊電阻，就可以得到不同的發(fā)射頻率，當(dāng)按下不同的按鍵K時，發(fā)碼芯片就會通過天線發(fā)出不同的編碼，編碼經(jīng)過天線發(fā)送到接收模塊由接收模塊將編碼交由控制模塊解析處理，發(fā)送模塊供電電壓9V，由電池供電。模塊采用ASK方式調(diào)制，可以降低待機(jī)功耗，在信號沒有發(fā)射的很長一段時間內(nèi)發(fā)射電流降為零，圖2是發(fā)送模塊電路一般形式。

圖2 發(fā)送模塊電路一般形式

3.接收電路

利用超再生接收模塊，其接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為-105dbm，接收天線最好為25～30厘米的導(dǎo)線，最好能豎立起來。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)電路靈活方便超再生接收模塊采用LC振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號為TTL電平，可直接至解碼器，使用極為方便，并且價格低廉，所以被廣泛使用。

4.制作定時器方法

利掛鐘表機(jī)芯指針上放置釹鐵硼（Nd-Fe-B）強(qiáng)力磁鐵，驅(qū)動干簧管工作或用電子秒表制做定時器電路如圖3所示。就能每小時接通2~3秒，非常節(jié)約能量，一般一節(jié)9V電池可以正常使用一年時間。電子秒表整點(diǎn)報(bào)設(shè)置：在時間顯示下按住左鍵，出現(xiàn)鬧鈴時間，看顯示上面有無橫線，有則整點(diǎn)報(bào)開啟。關(guān)閉整點(diǎn)則在按住左鍵后按一下中間那個鍵，開啟則再按一下中間那個鍵。

圖3 定時器電路之一

圖4 三菱PLC或者自制CF2n-20MT接線圖

5.輸出指示器

利用STC11F56XE單片機(jī)自己制做PLC，采用GX Developer開發(fā)環(huán)境可以直接梯形圖寫單片機(jī)，省略了編寫程序的麻煩。三菱PLC或者自制CF2n-20MT接線圖如圖4所示。最新布局放置選用了（ARM內(nèi)核）2N-20MT PLC性能更加穩(wěn)定，搭載最先進(jìn)的內(nèi)核，無論是抗干擾，運(yùn)算，通訊速度等各方面都優(yōu)于同類產(chǎn)品。

這里采用的就是一塊輸入輸出加了隔離保護(hù)的單片機(jī)系統(tǒng)，配合“梯形圖寫單片機(jī)”編程器使用。使用者就不必自己搭單片機(jī)系統(tǒng)了，把用“梯形圖寫單片機(jī)”編程器寫好PLC程序的單片機(jī)，按正確的方向裝上，接通電源，它就是一個功能很強(qiáng)大（12入8出）的仿三菱的FX2n PLC，通過輕輕松松DIY。支持完善的輸入、輸出及電源保護(hù)電路，即使處于非常惡劣的電磁環(huán)境中，也能夠穩(wěn)定工作。如果需要修改程序，把單片機(jī)取下來，重新插入“梯形圖寫單片機(jī)”編程器中，寫入修改后的PLC程序即可。

6.結(jié)合地磁偏移共同參與檢測

實(shí)際布局電磁蜘蛛網(wǎng)時配合使用了低功耗長時效大地磁場偏移檢測器，在軟件設(shè)計(jì)中也有報(bào)警部份與磁場異常程序，讀者詳細(xì)可以參閱2012年第8期電子世界。

7.小結(jié)

方便實(shí)用的共享型地震計(jì)可以在布放一個電磁蜘蛛網(wǎng)由多用戶接收使用。每路接收器通過網(wǎng)線連接到屋內(nèi)指示器，就能分別在中央接收端上分別收到信號，利用便宜的鐘表機(jī)芯定時器或秒表定時器，就能每小時接通一路發(fā)射3秒ASK信號，在終端分別掃描接收各路，屋內(nèi)連線可以選普通網(wǎng)絡(luò)雙絞網(wǎng)絡(luò)線直接由接收模塊以LED方式指示或由單片機(jī)及其軟件判斷大地電磁場異常與報(bào)警。專門用來地震前監(jiān)視空間電場變化，這是一種很實(shí)用的地震短臨預(yù)報(bào)方法。這里試制的共享型地震計(jì)是經(jīng)過多年努力的成果，主要面向居民小區(qū)或者農(nóng)村一個村莊使用，指示方法就好比溫度計(jì)指示溫度，氣壓計(jì)指示大氣壓力一樣直觀。此裝置可以在震前幾小時到幾天的時間內(nèi)感知電磁場變化。當(dāng)今世界地震頻繁，強(qiáng)震對人員傷亡和破壞力都很大。如能及時知道地震將要發(fā)生，則可以避免許多可怕的事情。在空曠地上放置6~8個ASK（幅度調(diào)制）無線發(fā)射模塊（1000米~3000米），就可以在方圓約3~30平方公里范圍內(nèi)感應(yīng)到大地電磁場變化，發(fā)射電路每小時接通一路發(fā)射3秒ASK信號，在終端分別掃描接收各路，選擇點(diǎn)動的工作方式，屋內(nèi)連線可以選普通網(wǎng)絡(luò)雙絞網(wǎng)絡(luò)線，直接由接收模塊和PLC電路方式指示單片機(jī)軟件轉(zhuǎn)梯形圖的方法判斷大地電磁場異常與報(bào)警。可專門用來地震前監(jiān)視空間電場變化，這是對地震短臨預(yù)報(bào)方法的一種嘗試。發(fā)射電路中電池一般可使用一年以上，特別適合在廣大農(nóng)村地區(qū)面放與使用。

[1]李四光.地震地[M].科學(xué)出版社，1973.

[2]蔣敏.聲光指示電子指南針[J].電世界，1996.

[3]蔣敏.利用空間電場和大地磁場變化設(shè)計(jì)的地震臨震預(yù)報(bào)器[J].科技與企業(yè)，2012.

[4]蔣敏.低功耗長時效大地磁場偏移檢測器（地震臨震預(yù)報(bào)器）[J].電子世界，2012，8.

[5]蔣敏.利用無線電發(fā)射、接收電路制成的地震前電場異常預(yù)報(bào)器[J].電子世界，2013，3（46-46）.

[6]蔣敏.如何編織能預(yù)測地震的電磁蜘蛛網(wǎng)[J].電子世界2013，5.

[7]蔣敏.電磁蜘蛛網(wǎng)制作的地震計(jì)[J].電子世界，2013，7.