Акустический извещатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

Вниманию читателей предлагается оригинальный датчик охранной сигнализации, предназначенный для защиты окон в помещении

В последние годы в радиотехнической литературе появляется много публикаций об охранных устройствах. И это, конечно, не случайно, тема охраны собственности весьма актуальна.

Существует немало охранных устройств, в основе работы которых лежат различные физические принципы [1]. Все они предназначены для охраны машин, складских помещений, офисов, квартир и других объектов. Неотъемлемой частью любого такого устройства является "охранный извещатель" - техническое средство, сигнализирующее о несанкционированном вторжении в охраняемые помещения и формирующее сигналы тревоги [2].

Рассмотрим один частный пример. Допустим, вам необходимо заблокировать возможность проникновения грабителей в квартиру через оконный проем. Проникнуть через оконный проем можно двумя способами. Первый - открыть подвижные части рамы (форточку), не нарушая стеклянное покрытие, второй - нарушить стеклянное покрытие (разбить, разрезать, выставить стекло), не открывая подвижные части рамы.

Традиционно для защиты в первом случае применяются магнитоконтактные извещатели СМК-1, СМК-3, ИО 102-4, ИО 102-5, ИО 102-6. Во втором случае - электроконтактные извещатели (алюминиевая фольга), поверхностные ударно-контактные извещатели типа "Окно". Эти средства конечно же не "украшают" интерьер жилых комнат и создают для хозяев дополнительные проблемы, к примеру, при мойке окон. Кроме того, не решается вопрос скрытности охранного устройства. Правда, можно еще рекомендовать извещатели поверхностно-звуковые типа "Стекло", но их стоимость довольно высока.

Удовлетворить многим требованиям могут акустические извещатели [3]. Принцип их работы заключается в следующем. На микрофон ВМ1 (рис. 1) из окружающей среды поступают акустические сигналы, которые преобразуются в переменное напряжение соответствующей частоты и амплитуды, они поступают на линейный усилитель с коэффициентом усиления k, а с его выхода - на излучатель ВА1, где происходит обратное преобразование в звук. Воспроизведенный излучателем сигнал распространяется в окружающей среде с коэффициентом передачи β и, смешиваясь со звуками окружающей среды, передается на вход микрофона ВМ1, где он опять преобразуется, затем усиливается и т. д. Таким образом, между микрофоном и излучателем существует обратная связь, замыкающаяся через внешнюю среду.

Если усилитель сделать узкополосным, то из всего спектра поступающих на микрофон акустических сигналов излучатель будет воспроизводить только те, которые попадают в полосу частот усилителя. Выбрав область рабочих частот в пределах от 10 до 15 кГц. можно отстроиться от многих звуковых помех, лежащих в основном в диапазоне ниже 10 кГц.

Из теории известно, что в усилительном устройстве с обратной связью возникают незатухающие колебания (режим самовозбуждения), если обратная связь положительная (баланс фаз), а произведение коэффициентов передачи прямого канала k и обратного β больше или равно единице (баланс амплитуд), то kβ>1. Когда же условия баланса фаз или баланса амплитуд не соблюдаются, то устройство находится в устойчивом состоянии, т. е. в линейном усилительном режиме. Изменяя коэффициент передачи β, можно управлять состоянием рассматриваемого устройства.

Этот принцип и используется в работе акустического извещателя. Для защиты окна микрофон располагают между рамами оконного проема (при небольшом старании его можно очень хорошо замаскировать), а усилитель и излучатель располагают в комнате. Таким образом, микрофон и излучатель разделены стеклянной перегородкой, а акустическая обратная связь между ними ослаблена. На выходе усилителя амплитуда напряжения незначительна.

Если злоумышленник попытается проникнуть в квартиру через окно (откроет окно или форточку, разобьет или выставит стекло), между микрофоном и излучателем возникнет акустическая связь и устройство возбудится. Амплитуда напряжения на выходе усилителя многократно возрастет.

Подключив к выходу усилителя пороговое устройство, получим акустический извещатель (рис. 2).

(нажмите для увеличения)

На ОУ DA1 собран активный полосовой фильтр. Его коэффициент усиления 1000 на резонансной частоте 11 кГц, полоса пропускания - 800 Гц. Выходные транзисторы VT1 и VT2 работают в режиме класса В, благодаря чему потребляемая мощность в дежурном режиме минимальна. Коэффициент усиления устройства можно регулировать резистором R4 в пределах от 2 до 20 раз. Это необходимо для настройки чувствительности извещателя после размещения его на объекте. С выхода усилителя сигнал поступает на динамическую головку ВА1 и на пороговое устройство, которое собрано на транзисторах VT3, VT4, диоде VD1 и стабилитроне VD2.

В дежурном режиме транзисторы VT3 и VT4 закрыты и на выходе порогового устройства присутствует низкий уровень. Когда устройство, в силу упомянутых выше обстоятельств, возбуждается, на базе VT3 возникает положительное напряжение. Если оно превышает пороговое напряжение, задаваемое стабилитроном VD2, транзисторы VT3 и VT4 открываются. На выходе порогового устройства появляется сигнал "Тревога" - положительное напряжение около 15 В. Это напряжение можно использовать в качестве управляющего для различных оконечных устройств.

Кроме указанных на схеме, можно применить ОУ К140УД6, микрофон МД-52, динамическую головку 10ГДВ-2 или 10ГДВ-4. Провод для подключения микрофона должен быть экранированным.

Настройку извещателя производят непосредственно на объекте. При закрытом окне резистором R4 устанавливают максимальное усиление (а значит, и максимальную чувствительность). Если при этом возникает самовозбуждение, то усиление уменьшают до его прекращения. После этого открывают окно (форточку) или убирают стекло - устройство должно вновь возбудиться, а на выходе порогового устройства появиться сигнал "Тревога". Может случиться, что устройство не возбудится. Тогда необходимо подобрать взаиморасположение излучателя и микрофона. Следует иметь в виду, что их желательно размещать так, чтобы они были направлены друг на друга. Ток, потребляемый извещателем в дежурном режиме, составляет 6 мА от источника питания -15 В и 8 мА от источника +15 В. Ток в режиме тревоги не превышает 260 мА от каждого источника.

Работоспособность устройства, собранного по предложенной схеме, проверялась в течение 30 дней на окнах размерами 70х 115 см (в вечернее время) и 120x170 см (в дневное). При открывании форточки (в данном случае β изменяется примерно на 30 дБ) извещатель всегда подавал сигнал "Тревога". За время проверок ложных срабатываний не зафиксировано.

Таким образом, опыт эксплуатации описанного устройства позволяет говорить о перспективности его применения. Кроме того, оно вполне может быть использовано и для охраны других объектов, например, сейфов.

Дополнение. Электретный микрофон в акустическом извещателе

В конструкции, описанной в моей статье "Акустический "извещатель", в качестве звукового датчика был применен электродинамический микрофон. Это максимально упрощало подключение датчика к микросхеме DA1. Однако, несмотря на небольшие размеры динамического микрофона (длина несколько сантиметров), его установка и маскировка для кого-то может оказаться трудоемким делом.

В связи с этим я решил доработать входную цепь усилителя таким образом, чтобы была возможность подключить электретный микрофон. Эти устройства выгодно отличаются своими небольшими габаритами. Например, микрофон типа CZN-15E, изъятый из старого импортного кассетного магнитофона, имеет диаметр всего 10 мм и высоту 6 мм. Естественно, что установить и замаскировать такой датчик проще.

На рисунке показана схема подключения электретного микрофона к усилителю акустического извещателя. Вновь введенные резисторы R14, R15 и конденсатор С11 устанавливают на его плате. Микрофон должен подключаться экранированным проводом.

В конструкции допустимо применить и другие злектретные микрофоны. Замечу, что при такой замене увеличивается чувствительность извещателя, и поэтому в таком варианте расстояние между микрофоном и динамической головкой ВА1 можно увеличить.

Литература

1. Нилов В. А., Членов А. Н., Шакиров Ф. А. Технические средства охранно-пожарной сигнализации. - М.: НОУ "Такир", 1998.
2. ГОСТ 26342-84. Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Типы, основные параметры и размеры.
3. Шепитько Г. Е. Адаптивные охранные извещатели: Обзорная информация. - М.: ГНИЦУИ, 1985.

Автор: И.Медведев, г.Брянск

Смотрите другие статьи раздела Охрана и безопасность.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Волнистые транзисторы 16.02.2006 Ученые из Иллинойсского университета сделали транзисторы, подобные гармошке. Чтобы сделать полупроводниковые гармошки, ученые из Иллинойсского университета (США) во главе с профессором Йонганом Хуаном нанесли сверхтонкие полоски полупроводниковых устройств из монокристаллического кремния на стандартную кремниевую подложку. Затем с помощью травления их отрезали, получив ленты толщиной в 100 нм и сверху положили лист растянутой резины. Кремниевые полосы к нему прилипли и отделились от подложки. Когда резиновый лист сжался, получилась волнистая поверхность, похожая на меха гармони. Как и настоящую гармонь, ее можно много раз сжимать и растягивать, и это никак не сказывается на работе полупроводниковых устройств. "Растяжимые кремниевые диоды и транзисторы - лишь два примера волнистых электронных устройств, которые можно делать по нашей технологии, - говорит Йонган Хуан. - В будущем этим способом удастся формировать целые микросхемы. А пригодятся они для создания датчиков и управляющих механизмов, которые станут встраивать в искусственные мышцы или ткани человека".

Другие интересные новости:

▪ Музыка для пришельцев

▪ Пуля с дистанционным взрывателем

▪ Сенсорные дисплеи без использования редкоземельных элементов

▪ Пинцет, уничтожающий опасные бактерии

▪ Система очистки воды на основе плазмы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочные материалы. Подборка статей

▪ статья Жак Тюрго. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где в Европе находятся страны чужаков? Подробный ответ

▪ статья Толокнянка обыкновенная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Логические элементы и таблицы истинности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой микрофонный микшер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026