Акустический датчик движения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

Работа многих систем охранной сигнализации основана на очень простом принципе: в охраняемом помещении в неурочное время не должно быть никакого движения. Чтобы обнаружить его, помещение "заполняют" излучением - чаще всего радио- или акустическим. Многократно отразившись от стен и находящихся в помещении предметов, лучи достигают приемника. Любое изменение обстановки вызовет модуляцию принятого сигнала, что и зафиксирует датчик.

Акустические (ультразвуковые) датчики такого типа имеют довольно существенное преимущество над использующими радиоволны - ничего не излучая в "эфир", они не требуют оформления разрешений на установку и эксплуатацию. Читателям предлагается описание одного из подобных датчиков, сравнительно простого и достаточно чувствительного для охраны помещения площадью до 20 м2.

В отличие от акустических датчиков, описания которых были ранее опубликованы в журнале "Радио" [1 - 3], предлагаемый действует по несколько иному принципу, защищенному патентом [4].

Основные технические характеристики

• Частота звука, кГц......10
• Излучаемая акустическая мощность, мВт, не более......5
• Напряжение питания (постоянное), В......10...16
• Потребляемая мощность в дежурном режиме, мВт......120
• Габариты, мм......150x50x30

Выходная цепь - "сухие" контакты реле, кроме того, о срабатывании сигнализирует зажигание светодиода.

Схема прибора показана на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

К входу усилителя на ОУ DA1.1 и DA1.2 подключен пьезоэлектрический микрофон ВМ1, к выходу - пьезоэлектрический звукоизлучатель BF1. В результате усилитель охвачен акустической обратной связью через контролируемый газовый объем, за счет которой в системе возникают автоколебания. Их частота зависит от АЧХ и ФЧХ элементов (в первую очередь микрофона и излучателя) и от акустических свойств охраняемого помещения. Амплитуду колебаний поддерживает постоянной система АРУ из детектора на диодах VD2, VD3 и усилителя на одном из элементов микросхемы DA2 К176ЛП1. Регулирующими элементами АРУ служат имеющиеся в той же микросхеме отдельные полевые транзисторы, участки сток-исток которых включены в цепи местной обратной связи каскадов на ОУ DA1.1 и DA1.2.

Если в чувствительной зоне датчика движется какой-либо объект (нарушитель), изменяется затухание и задержка отраженных от него акустических волн, что приводит к изменению амплитуды генерируемых датчиком колебаний. Цепями R7C10 и R6C1C6 заданы частотные характеристики контура АРУ, необходимые для устойчивой работы датчика в различных условиях при эффективном слежении за изменениями амплитуды сигнала.

Переменная составляющая напряжения на выходе усилителя АРУ, вызванная движением, поступает на вход компаратора DA1.3. Порог срабатывания устанавливают подстроечным резистором R8. К выходу компаратора через буферный усилитель из двух соединенных параллельно элементов микросхемы DD1 подключен светодиод HL1, вспышками свидетельствующий о движении в охраняемом помещении.

Кроме того, сигнал с выходов элементов DD1.1 и DD1.2 запускает одновибратор на элементах DD1.3 и DD1.4, импульсы которого открывают ключ на транзисторе VT2, заставляя сработать реле К1. Одновибратор генерирует импульсы лишь при условии, что на входе 13 элемента DD1.4 - высокий логический уровень. Благодаря цепи R14C16 этот уровень будет достигнут лишь через некоторое время после включения питания, давая датчику возможность войти в установившийся режим, не подавая сигналов тревоги.

Если тревожные импульсы повторяются слишком часто, конденсатор С16 разряжается через резистор R16 и диод VD5, что блокирует запуск одновибрато-ра и предотвращает лишние срабатывания реле К1. Таким образом достигается значительная экономия ресурса реле и потребляемой мощности.

Стабилизатор напряжения питания построен по несколько необычной схеме с регулирующим транзистором VT1 в минусовой цепи, что позволило уменьшить число деталей в приборе. Диод VD1 защищает от неправильной полярности подключения к источнику питания.

Внешний вид датчика показан на рис. 2. Он собран на печатной плате, помещенной в корпус из изоляционного материала, например, полистирола. На верхней крышке корпуса установлены микрофон ВМ1 и излучатель BF1, акустически изолированные от корпуса и друг от друга с помощью поролоновых шайб толщиной 3 мм. Чем больше расстояние между излучателем и микрофоном, тем выше чувствительность датчика. В авторской конструкции оно составило 100 мм. В той же крышке предусмотрено отверстие для светодиода HL1.

В качестве BF1 и ВМ1 применены одинаковые пьезопреобразователи ВУТА-1, выпускаемые предприятием "Альфа-Оптим" (г. Волгоград). Замена их на более высокочастотные и чувствительные желательна, однако это потребует некоторых доработок датчика, изменяющих частотные характеристики контура автогенерации.

В датчике установлены оксидные конденсаторы К50-35, керамические К10-17, резисторы МЛТ-0,125, реле РЭС55А (паспорт РС4.569.600-01). Транзисторы КТ361Б можно заменить на КТ361Г, КТ361Е и другие маломощные кремниевые структуры p-n-р.

При регулировке чувствительности датчика (подстроечным резистором R8) иногда приходится для достижения нужного результата поменять местами выводы 12 и 13 элемента DA1.3.

Литература

1. Вилл В. Ультразвуковой автосторож. - Радио, 1996, № 1, с. 52-54.
2. Волков А. УЗ датчик охранной сигнализации. - Радио, 1996, № 5, с. 54-56.
3. Койнов А. Ультразвуковое охранное устройство. - Радио, 1998, № 7, с. 42.
4. Гуськов В., Гуськова М. Способ для определения изменения состояния объема, заполненного упругой средой, и устройства (варианты) для его осуществления. - Патент РФ № 2104494 МКИ 6G 01D1/18, заявлено 26 января 1995 г., опубликовано 10 февраля 1998 г.

Авторы: В.Гуськов, В.Свиридов, г.Самара

Смотрите другие статьи раздела Охрана и безопасность.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива В мозге нашли музыкальный отдел 26.12.2015 Мы легко отличаем на слух музыку от речи или, например, от звука шагов. Но значит ли это, что в нашем мозге есть специальные участки, настроенные именно на звуки музыки, или же музыкальные зоны на самом деле совмещают несколько функций, и распознавание музыки - лишь одна из них? Нейробиологи из Массачусетского технологического института утверждают, что верно первое - в слуховой коре действительно есть нейроны, предназначенные для музыкальной информации. В эксперименте участвовали 10 человек, которые слушали самые разные вещи: и музыку, и речь, и телефонные звонки, и шум проезжающего автомобиля, и т. д. Мозг слушателя сканировали в магнитно-резонансном томографе, который вообще-то не позволяет различать достаточно небольшие группы клеток. Предел функциональной МРТ - сотни тысяч или миллионы нейронов, и если, например, различия в активности происходят в двух расположенных рядом клеточных кластерах, в каждом из которых по 500 тысяч нейронов, то фМРТ это увидит, а вот если там будет по 10 тысяч, или по тысяче клеток, то уже нет, эти зоны сольются в одну, пусть даже их активность будет сильно отличаться. Тем не менее, на сей раз исследователям удалось выйти из положения с помощью усовершенствованной обработки данных от фМРТ, что позволило различить сравнительно небольшие (в десятки тысяч) группы нейронов. В результате в слуховой коре нашли шесть групп клеток, для которых была характерна звуковая специализация, то есть они преимущественно реагировали на звуки определенного рода или же определенную характеристику звука. Одна из групп оказалась музыкальной, другая - речевой, остальные отслеживали общие акустические параметры (высоту и частоту). Кора мозга, отвечающая за восприятие звуков, по функциям весьма неоднородна, и авторы работы особо подчеркивают, что речевые и музыкальные группы нейронов не пересекались с первичной слуховой корой, тогда как остальные четыре найденных нейронных кластера с ней как раз перекрывались. Первичная слуховая кора - первая "инстанция", в которую приходит сигнал от рецепторов во внутреннем ухе. Здесь анализируются самые общие акустические признаки, те самые частота и высота, и потому, очевидно, нейроны, специализирующиеся на таких параметрах, включаются на первых стадиях информационной обработки звука. А вот чтобы определить звук как речевой или музыкальный, требуется более сложная, абстрактная работа. Необходимо подчеркнуть, что здесь речь идет именно о звуках музыки и речи, и, например, для содержательного анализа сказанного в коре есть другие отделы, точно так же как и эмоции, которые мы испытываем от любимой песни, можно увидеть в специальных эмоциональных центрах. И музыкальная нейронная группа, которую удалось определить, скорее всего, работает в теснейшей связке с эмоциональными и когнитивными центрами, так что специализированный ответ именно на музыку возникает в ней в том числе и как результат сигналов, пришедших от других "департаментов". В дальнейшем исследователи хотят узнать, есть ли в найденной группе клеток еще более детальная специализация, то есть существуют ли там нейроны мелодии, ритма и т. д. Но тут уже все зависит от того удастся ли дальше повысить разрешающую способность нейробиологических методов.

Другие интересные новости:

▪ Электротурбины от Формулы-1 для дорожных машин

▪ Разгадана главная тайна Плутона

▪ Плазменное зеркало

▪ Город в аэродинамической трубе

▪ Материал будущего, становящийся прочнее при нагрузках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Есть упоение в бою и бездны мрачной на краю. Крылатое выражение

▪ статья Как в названии планеты Плутон была восстановлена историческая справедливость? Подробный ответ

▪ статья Финансовый директор. Должностная инструкция

▪ статья Фотофон. Передача звука с помощью луча света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Портативное сигнальное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025