基于压力传感器的笔记本电脑防盗报警装置

秦玉伟

(渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南 714099)

基于压力传感器的笔记本电脑防盗报警装置

秦玉伟

(渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南 714099)

针对笔记本电脑安全防盗问题,设计了一种采用压力传感器的笔记本电脑防盗报警装置.通过压力传感器感知笔记本电脑对散热架的压力产生的形变,转化为相应的电信号,然后经过信号处理,实现笔记本电脑的防盗功能.该报警装置结构简单、成本低廉,具有较高的实用价值,适合于产业化生产.

笔记本电脑;压力传感器;防盗系统

0 引言

笔记本作为一种便携式个人电脑,具有体积小、携带方便的优点,通常应用于学校、会议、商场以及展厅等公共场所.笔记本电脑不仅价格较高,而且内部存储的数据安全也十分重要.因此,笔记本电脑在带给人们方便的同时,也对防盗问题提出了较高的要求.如果笔记本电脑不慎遗失,除了其本身的经济价值损失外,电脑内部的资料存在被访问或删改的风险,对商业用户而言,将可能影响公司短期战略,甚至使公司遭到毁灭性打击.

目前,针对笔记本电脑盗窃案件多发的现象,出现了多种笔记本电脑的防盗方法,以防止电脑本身和内部数据的丢失[1-2].常用的一种防盗装置是将钢丝一端插入防盗锁插槽,另一端绕在难以移动的物体上,达到防盗的目的,电脑拥有者则可以通过钥匙开锁和密码打开防盗锁.这种防盗锁操作简单、价钱低廉,但使用破坏性工具也可以将防盗锁破坏,进而盗走笔记本电脑,因此该防盗锁只能起到延缓防盗的作用,不能达到防盗报警的目的.针对传统防盗锁的缺陷,本文设计了一种基于压力传感器的防盗报警装置,提高防盗效果.

1 防盗系统的基本原理

该防盗报警系统集成在笔记本电脑散热架上,节约成本和空间,结构如图1所示.

图1 防盗报警装置结构图

该防盗报警装置充分利用散热架的隐蔽性,将压敏电阻置于散热架上,当人拿走笔记本电脑时,电阻应变式传感器感受压力变化,接通电路使计数器开始工作,同时微型摄像头对盗取电脑者进行拍照取证.计数器的时间即为警报响起前的等待时间,如果在指定的短时间内不及时将笔记本电脑放回原处或者插入钥匙解锁,警报就会响起,实现防盗报警功能.若电脑主人及时插入钥匙使启动锁电路断开,则可以终止警报系统的启动,顺利取走电脑,不会出现警报响起的现象.

启动锁结构外观与平常看到的暗锁没有较大区别,只是在锁腔内部有一个特殊的环,如图2所示.环的上半部分是金属材质的,可以导电,下半部分是绝缘材料.当钥匙孔处于垂直(也即锁住)状态时,上半部分电路接通,这样就会形成闭合回路.当电脑的主人需要取走电脑时,先将钥匙插入锁腔,并转动半圈,使环绝缘的部分接入电路,警报系统断开,就可以安全地将电脑取走.

图2 启动锁结构图

2 系统设计

该防盗报警系统的核心敏感部件是压力传感器,利用电阻应变式传感器制成,用来感知压力变化,并启动防盗报警装置.当弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,粘贴在表面的电阻应变片(转换元件)也随之产生形变,电阻应变片的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路将该电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程.由于惠斯登电桥灵敏度高、各臂参数一致,并具有能够抑制温漂和侧向力干扰的优点,因此可以解决压力传感器的补偿等问题,使外界干扰对电桥的影响相互抵消,所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥检测电路,把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出[3-5].

由于用户有时候自己忘记防盗报警装置,在未解锁之前将电脑拿走,引起防盗报警装置误报警,因此需要有一个延迟时间,并增加提醒功能,使用户及时插入钥匙解锁或者将电脑放回,该防盗报警装置利用74LS161芯片实现计数功能,实现时间延迟.CP脉冲由电源与逆变器组合起来共同提供,但由于电池只能提供直流电,不能满足CP脉冲的要求,因此要通过逆变器将电池提供的直流电转换为交流电,为计数器提供相应的CP脉冲,完成其计数功能[6].最终,防盗报警系统利用单片机实现显示、开关控制以及报警功能.

3 实验结果与结论

为了保证笔记本电脑能够对压力传感器的感应片产生有效形变,对笔记本电脑的重量做了测量,由测量结果可知,常用笔记本电脑的重量大约在1～3 kg之间.为保证压力传感器的灵敏度和防盗报警功能的有效性,选择笔记本电脑防盗报警装置的有效感应范围为0.5～4 kg.此外,为了保证笔记本能准确地产生压力,在散热架上端设计了一个与散热架大小相同的压条,下面放置两个弹簧和压力感应片,弹簧的弹性力使有效压力提高1 kg左右,使整个系统更有效.

在实验室环境下对该笔记本电脑防盗报警装置进行多次实验,该装置均能完成报警功能,由实验结果可知,设计的防盗报警系统灵敏度高、响应范围大.此外,该防盗报警装置成本低、适用面广、实用性高,适合规模化生产,具有较高的实用价值.该防盗报警系统既能解决笔记本电脑防盗的问题,又能被推广至其他领域,用于改造其他领域的防盗报警装置.若将该防盗系统直接集成在散热架上,或者与国内微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS)芯片制造商合作,采用先进工艺,将该防盗报警装置进行集成,则可以大大缩小防盗报警装置体积,增强防盗效果.

[1]刘西贤.一种实现笔记本电脑防盗的方法[J].信息安全与技术,2011,(9):89-90.

[2]王娅妮,李茜.笔记本电脑追踪与数据安全系统的研究[J].陕西教育(高教版),2011,(7-8):207.

[3]李彦芳.压力传感器温漂及非线性校准技术研究[J].测控技术,2013,32(7):8-10.

[4]苏亚,孙以才,李国玉.压力传感器热零点漂移补偿各种计算方法的比较[J].传感技术学报,2004,(3):375-378.

[5]郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用[M].第3版.西安:西安电子科技大学出版社,2008.40-55.

[6]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京:高等教育出版社,2009.489-496.

【责任编辑 牛怀岗】

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项成果获渭南市第十一届自然科学优秀论文及学术成果

2013-12-17

陕西省军民融合研究基金项目:基于光学相干层拼成像的无损检测技术(13JMR18);渭南师范学院科研计划项目:传感器微弱信号检测方法研究(13YKS013)

秦玉伟(1979—),男,山东诸城人,渭南师范学院物理与电气工程学院讲师,西安交通大学博士研究生,主要从事光电检测与传感器技术研究.

2013年,“渭南市第十一届自然科学优秀论文及学术成果”评委会办公室共接收到渭南市科协所属各学会、协会、研究会、事业单位科协、各大中专院校、大中型企业、行业部门、县(市、区)科协等推荐的论文及学术成果445篇(项).经过初评推荐、专家评审、市评委会审定和公示,共评选出获奖论文及成果183篇(项),其中:一等奖21篇(项),二等奖57篇(项),三等奖105篇(项).渭南师范学院共有27篇(项)学术成果获奖,其中:一等奖3篇(项),二等奖11篇(项),三等奖13篇(项).