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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Взаимодействие между двумя пространственно-временными кристаллами 26.08.2020 Ученым, впервые в истории науки, удалось засвидетельствовать взаимодействие между двумя материальными образованиями, которые находятся в особом квантовом состоянии, известном под названием "пространственно-временные кристаллы". Результаты данного достижения могут стать основой новых технологий обработки квантовой информации из-за того, что структура пространственно-временных кристаллов остается стабильной и сохраняет свою последовательность, невзирая на изменяющиеся условия окружающей среды. И именно эта стабильность сможет обеспечить надежную работу процессоров мощных квантовых компьютеров, состоящих из сотен и тысяч квантовых битов, кубитов. Пространственно-временные кристаллы практически не имеют ничего общего с обычными кристаллами, которые состоят из соединенных друг с другом атомов, формирующих повторяющуюся в пространстве решетчатую структуру. Теоретическую возможность существования пространственно-временных кристаллов обосновал в 2012 году Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek), а уже в 2016 году ученым удалось создать и наблюдать поведение частиц первого реального пространственно-временного кристалла. Частицы, из которых состоят пространственно-временные кристаллы, находятся в постоянном движении, они колеблются, вращаются и перемещаются в разных направлениях. Но, несмотря на такое сложное движение, через строго определенные промежутки времени структура всего кристалла возвращается к своей исходной форме, невзирая на любые внешние воздействия. Международная группа ученых из университетов Ланкастера и Йельского университета, Великобритания, университета Аальто, Хельсинки, создала пространственно-временные кристаллы в среде гелия-3, редкого изотопа гелия, в ядре которого не хватает одного нейтрона. Сверхтекучий гелий-3 был охлажден до температуры в одну десятитысячную градуса выше точки абсолютного нуля (0,0001K или -273,15 градуса Цельсия). И в получившейся после такого охлаждения сверхтекучей жидкости (супержидкости) ученым удалось индуцировать два кристалла, которые слегка "затрагивали" друг друга. Заглянув в объем супержидкости при помощи специализированного оборудования, ученые увидели, что два кристалла взаимодействуют друг с другом. Частицы одного кристалла, не нарушая его структуры, постоянно перетекают в другой пространственно-временной кристалл и через некоторое время возвращаются назад в процессе, известном под названием эффекта Джозефсона (Josephson effect).

Другие интересные новости:

▪ Ускорение тока в квантовой плазме

▪ LG закрывает завод по производству плазменных панелей

▪ Мечников ошибался

▪ Гибкий смартфон сможет заменить компьютер

▪ Электромагнитный пистолет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Кружева на доме. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какая валюта стала обозначаться знаком $ раньше, чем доллар? Подробный ответ

▪ статья Электромонтер по эксплуатации распределительных систем. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Солнечная энергия в сочетании с другими возобновляемыми источниками. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распадающийся шар. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026