一种用于精神病人的控暴器及其控暴方法

摘要

本发明提供一种用于精神病人的控暴器及其控暴方法，由红外遥控器和控制盒组成；控制盒包括外壳、集成电路和带有放电触点的锁铐链，集成电路板上分别安装有高压模块、高压放电触点线、单排排针、红外接收头、自锁开关、达林顿管、单片机、显示屏、电阻、电容、继电器及晶振体。按下放电按键，信号经单片机端口进入中断程序中，判断并根据键码值决定瞬时放电时间和强度，输出电流经达林顿管放大后驱动继电器常开开关，导通高压放电电路，输出最大7kV的电压，锁铐链上的高压放电触点促使发病者无法继续施暴。从而及时有效防止伤害事故，保证其他人员的生命财产安全，且不会对人体造成伤害，对佩戴者具有一定的心理规范作用。

说明书

技术领域

本发明属于自动防暴装置领域，尤其涉及一种用于防止精神病人发病时施暴的控暴器及其控暴方法。

背景技术

当今的社会是一个充满竞争和压力的社会，在这样的环境下可能会出现许多精神分裂的精神病患者，当这类人精神不正常或情绪激动时可能会做出一些非常危险的暴力举动，容易伤及到周围的亲人或者无辜的人。精神病患者是社会上长期存在的安全隐患，做好对这类人群的监控，是保证社会和谐、稳定的重要任务。因此，除了给他们进行相应的各种治疗之外，还需要采取一些必要的防止其使用暴力的措施，从而避免造成不良后果，保证周围人群的人身安全。

目前，在这方面的研究工作已经有了一些成果，其中电棍是非常通用的用于制止精神病人施暴的工具，然而只有用电棍接触施暴者才能制止其行为，这就需要近距离的接触到施暴者，存在较大的危险性；而且电棍输出电压高达上万伏，这种高强电压极易对人体造成较大伤害。

发明内容

本发明旨在提供一种能够及时有效制止精神病人的暴力行为，防止伤害事故，保证其他人员生命财产安全的精神病人用控暴器及其控暴方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种用于精神病人的控暴器，由红外遥控器和控制盒组成；

所述红外遥控器包括壳体、红外发射头、锂锰电池、放电与显示按键；

所述控制盒包括锁铐链、外壳和集成电路，集成电路由晶振电路、显示电路、信号放大电路和高压模块控制电路四部分组成；金属外壳内镶嵌有集成电路板，集成电路板上分别安装有高压模块、高压放电触点、单排排针、红外接收头、自锁开关、达林顿管、单片机、显示屏、电阻、电容、继电器及晶振体。

锁铐链上设有锁孔及高压放电触点，金属锁铐链通过销轴活动连接在控制盒外壳上。

所述单片机为8K 在系统可编程Flash存储器，单芯片为8位CPU，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。

所述显示屏分辨率为128x64，屏幕尺寸0.96寸，黄蓝双色驱动IC，管脚16pin，接口8-bit 68XX/80XX 并口。

所述高压模块外形尺寸为41×24×17mm，最大输出电压7kV，线路板由两节1.5V电池供电。

所述达林顿管配置七模块，晶体管极性npn型，电压为Vceo:50V，电极直流电流500mA，直流电流增益 1000，工作温度范围：-20°C 到 +85°C，针脚数16，晶体管数7，最大连续电流500mA，最大输入电压5V，最大输出电压50V，最大输出电流500mA输出类型:开路集电极，7通道。

所述继电器为G6K-2F-Y小型继电器。

所述红外接收头内部电路包括红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路及比较器。

所述红外遥控器外形尺寸为84×39mm，内置3V钮扣锂锰电池，遥控距离8～10m。

所述晶振体频率为11.0592MHz。

一种用于精神病人的控暴方法，其特征在于，当精神病患者施暴时，按下遥控器上的放电按键，控制盒内的红外接收头将红外发射头发射的信号接收并传输给单片机，信号经单片机端口进入单片机的中断程序中，进而通过设定程序判断出遥控器按下的键码值，并根据键码值决定瞬时放电时间和强度；单片机输出电流经达林顿管放大后，驱动继电器开关打向常开开关，从而导通高压放电电路，电池经高压模块后放电，输出最大7kV的电压，锁铐链上的高压放电触点使施暴者瞬间产生一种触电的感觉，通过防御性条件反射控制其无法继续施暴。

本发明的有益效果为：

本发明操作简单，安全可靠，通过显示屏可清楚显示佩戴者的基本信息，从而有利于精神异常者走失后的追踪查找。采用微安级电流，既能在安全的距离内遥控制止精神病人发病时的暴力行为，使其放弃施暴，从而及时有效防止伤害事故，保证其他人员的生命财产安全。但又不会对人体造成伤害，并可对佩戴者具有一定的心理规范作用。适用于精神异常者、劳教犯人等特殊人群佩戴使用。

附图说明

图1是红外遥控器外形示意图；

图2是控制盒外形示意图；

图3是控制盒集成电路板布局图；

图4是红外接收头电路图；

图5是晶振电路图；

图6是显示电路图；

图7是放大电路图；

图8是高压模块控制电路图；

图9是控暴过程框图。

图中：壳体1、红外发射头2、放电Ⅰ档按键3、放电Ⅱ档按键4、放电Ⅲ档按键5、屏幕控制键6、锁铐链7、锁孔8、外壳9、显示屏10、高压放电触点11、高压模块12、放电触点连接线13、单排排针14、红外接收头15、自锁开关16、达林顿管17、单片机18、电阻19、电容20、继电器21、晶振体22。

具体实施方式

本发明用于精神病人的控暴器系由红外遥控器和控制盒两部分所组成。

由图1可见，红外遥控器包括壳体1、红外发射头2、壳体1外表面的放电Ⅰ档按键3、放电Ⅱ档按键4、放电Ⅲ档按键5、屏幕控制键6以及设于壳体1内的锂锰电池。红外遥控器选用型号为HS-021，外形尺寸为84×39mm，内置3V钮扣锂锰电池，遥控距离8～10m。电池型号223040，容量180MAH，额定电压3.7V，充电电压4.2V，电池尺寸为2.2×30×40mm。

如图2所示，控制盒由锁铐链7、外壳9和成电路所组成。锁铐链7采用金属制成，锁铐链7上设有锁孔8及高压放电触点11，锁铐链7通过销轴活动连接在控制盒的金属外壳9上。

图3显示，控制盒外壳9内镶嵌有集成电路板，集成电路板上分别安装有显示屏10、高压模块12、放电触点连接线13、单排排针14、红外接收头15、自锁开关16、达林顿管17、单片机18、电阻19、电容20、继电器21及晶振体22。放电触点连接线13与设于锁铐链7上的高压放电触点11连接。

单片机18选用STC89C52作为核心处理器，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

显示屏10型号LM096-128064，分辨率为128x64，屏幕尺寸0.96寸，颜色黄蓝双色，驱 动 IC：SS1306，显示面积21.744 × 10.864 mm，PCB尺寸34.7 × 29.8 × 4.95 mm，像素尺寸0.154 × 0.154 mm，管脚16pin，接口8-bit 68XX/80XX 并口、3-/4-wire SPI、I2C可选。特点：1. 该产品为OLED模块（带PCB板）。省去转换2个供电电压的烦恼；2. 单电源供电（3.0V--6.0V）。应用更灵活。3.更丰富的接口选择。8-bit 68XX/80XX 并口、3-/4-wire SPI、I2C任意选用，通过PCB板上对应的BS0\BS1\BS2即可选择。

高压模块12外形尺寸为41×24×17mm，最大输出电压7kV，线路板由两节1.5V电池供电。红线接电池正极，白线接电池负极，另一侧两根相同颜色线输出高压。

达林顿管17配置七模块，晶体管极性:npn型，电压Vceo:50V，电极直流电流500mA，直流电流增益 1000，工作温度范围:-20°C 到 +85°C，封装类型SOP，针脚数16，工作温度敏:-20°C，工作温度最高85°C，晶体管数:7，最大连续电流Ic:500mA，最大输入电压5V，最大输出电压50V，最大输出电流500mA，输出类型:开路集电极，通道数7。

继电器21为G6K-2F-Y继电器，具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

由图4可见，红外接收头15内部电路包括红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路及比较器。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。输出的高低电平和发射端是反相的，目的是为了提高接收的灵敏度。红外接收头15设有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同选用相应解调频率的接收头。

晶振体22频率为11.0592MHz。

其电路主要由晶振电路、显示电路、信号放大电路和高压模块控制电路四部分组成。晶振体22及两个30pF电容21构成晶振电路（见图5），为整个系统提供时钟信号。显示电路（见图6）采用的显示屏10型号为LM096-128064。主要用到了9个引脚，连接情况如下表所示：

引脚序号连接引脚引脚1VCCVCC引脚2GNDGND引脚3CSP2.2引脚4RESP2.3引脚5D/CP2.4引脚6R/WP2.5引脚7E/RDP2.6引脚8D0P1.0引脚9D1P1.1

信号放大电路（见图7）：型号为ULN2003，作用是对单片机19引脚输出的信号进行放大，从而可以驱动继电器21等。总共有7路放大电路，用到了其中的第7路，芯片的引脚7接单片机18的P2.0，引脚8接GND，引脚9接到VCC的同时接到继电器21的引脚1，引脚10与继电器21的引脚8相连接。

高压模块12的正极接到继电器21的引脚4上，负极接地，同时，继电器21的引脚3接电池的正极。正常情况下，继电器21的引脚2和3、6和7是导通的，当引脚1和8之间有电压之后，引脚3和4以及引脚5和6导通。当引脚3和4导通后，高压模块12的输入端接入了电压，输出端放出高压电。（高压模块控制电路见图8）

红外接收头15（见图4）的引脚1接单片机18的外部中断0端口P3.2，引脚2接GND，引脚3接VCC。当红外接收头15接收到信号后，立即跳转到中断程序，执行对应的操作指令。

本发明用于精神病人的控暴方法的具体控制过程为：

当精神病患者施暴时，按下遥控器上的放电Ⅰ档按键3（若作用不明显，可按放电Ⅱ档按键4或放电Ⅲ档按键5），控制盒内的红外接收头15将红外发射头2发射的信号接收并传输给单片机18，信号经单片机18的P3.2口进入单片机18的中断程序中，进而通过设定程序判断出遥控器按下的键码值，并根据键码值决定瞬时放电时间和强度；单片机18输出电流经达林顿管17放大后，驱动继电器21开关打向常开开关，从而导通高压放电电路，电池经高压模块12后放电，输出最大7kV的电压，锁铐链7上的高压放电触点11使施暴者瞬间产生一种触电的感觉，通过防御性条件反射控制其无法继续施暴，从而实现控暴作用。具体控制过程见图9。