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:

Вкус будущего с искусственным языком на графене 20.07.2025

Идея создания искусственного органа чувств давно привлекает внимание ученых, особенно в контексте замены или дополнения утраченных функций человека. Среди таких проектов особенно перспективной выглядит разработка электронного языка - устройства, способного не просто анализировать состав веществ, но и воспроизводить вкус на уровне, сравнимом с восприятием человека. И вот теперь, благодаря инновациям в области нанотехнологий и машинного обучения, этот замысел получил реальное воплощение. Инженеры и исследователи, стоящие за новым проектом, сконструировали устройство, основой которого стал оксид графена, размещенный в нанофлюидной структуре. Такой подход позволил объединить сенсорные и вычислительные элементы на одной платформе. Немаловажно, что система эффективно работает во влажной среде, близкой по условиям к ротовой полости, что делает ее особенно реалистичной в имитации естественного вкусового восприятия. Важнейшей технологической особенностью сенсора является использование пер ...>>

SSD-накопитель Transcend ESD420 20.07.2025

Компания Transcend перезентовала SSD Transcend ESD420 - новый портативный и производительный накопитель с уникальной системой крепления. Основная особенность устройства заключается в наличии встроенного магнита, который позволяет легко прикрепить его к задней панели iPhone, поддерживающего MagSafe. Это делает использование внешнего хранилища особенно удобным в полевых условиях, когда важно снимать видео без тряски и задержек, а свободное место заканчивается на глазах. Инженеры компании Transcend позаботились о совместимости: накопитель можно подключить напрямую через кабель USB-C - USB-C, что особенно актуально для последних моделей iPhone. Благодаря этому подключению устройство способно поддерживать ресурсоемкие функции, такие как запись в формате 4K ProRes прямо на внешний SSD, обходя ограничения встроенной памяти. Накопитель выполнен в компактном корпусе и весит всего 48 грамм, что делает его почти незаметным при использовании. Внешняя оболочка обладает ударопрочными характ ...>>

Выращены томаты без косточек 19.07.2025

Современное сельское хозяйство все чаще обращается к молекулярной биологии, чтобы преодолеть вызовы, связанные с климатом, сроками хранения и требованиями рынка. Один из таких прорывов связан с выращиванием плодов без семян - давно востребованных как в пищевой промышленности, так и среди потребителей. Пока обезкосточенные бананы и виноград стали привычными, новое внимание ученых сосредоточено на других культурах. Индийские исследователи уверенно двигаются в этом направлении, предложив инновационный подход к созданию томатов без косточек. Исследование было проведено на кафедре ботаники факультета естественных наук Университета Маунтин-Си в индийском городе Вадодара. Руководство проектом осуществлял профессор Сунил Сингх, а финансирование обеспечивал Совет по научным и инженерным исследованиям. Ученые сосредоточились на изучении так называемых каспазоподобных генов, которые играют ключевую роль в развитии растений, в частности - в вегетативных и репродуктивных функциях. По словам п ...>>

Случайная новость из Архива Портативный CD плеер с FM передатчиком 21.12.2003 Princeton Technology выпустил портативный CD плеер PMP-ACD с компактным FM передатчиком. Модель плеера будет доступна лишь в одном цветовом решении - серебристом. PMP-ACD оснащен "антишоком" на 48 секунд, четырьмя фиксированными установками эквалайзера, функцией оповещения смены композиции, автоматическим выключением питания. Информация о длительности композиции, номере "трека", включенных режимах и прочее выводится на монохромный ЖК дисплей проводного пульта ДУ. Помимо обычных Audio CD плеер читает МРЗ и Ogg Vorbis файлы, записанные на CD-R/RW "болванки". При помощи FM передатчика вы сможете транслировать музыку сразу на несколько приемников (например, музыкальный центр, радио и т.п.). Питается плеер от двух АА батареек. Время работы от батарей -10 часов, от аккумуляторов (NiMH) - 25.

Другие интересные новости:

▪ Органические полупроводники

▪ Велодорожка с солнечными панелями

▪ Сополимеры в 5 раз увеличат емкость HDD

▪ 10" планшет Fujitsu Arrows Tab Wi-Fi FAR70B

▪ Домашний очиститель воздуха Xiaomi Mi Air Purifier Maх

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Отойди от зла и сотвори благо. Крылатое выражение

▪ статья Почему Солнечная система имеет такую форму? Подробный ответ

▪ статья Охрана труда женщин

▪ статья Квартирный звонок из сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Магический колпачок и исчезающая монета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025