СВЧ датчик движения для охранной сигнализации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

На основе конструкции, предложенной А. Хабаровым (см. статью "Датчик движения" в "Радио", 2001, № 10), я решил сделать СВЧ датчик движения для своей охранной сигнализации. Так как питание датчика предусматривалось от источника питания системы сигнализации с 12-вольто-вым кислотным аккумулятором в буфере, сетевой выпрямитель я исключил, стабилизатор DA1 заменил параметрическим на одном транзисторе и стабилитроне, а каскады VT2, U1, DA3 заменил трехкаскадным транзисторным ключом с электромагнитным реле на выходе.

Анализ ранее скачанной из сети Интернет информации по зарубежным охранным СВЧ датчикам движения выявил следующие особенности схемотехники этих датчиков, а именно:

1. Входной усилитель всегда отделен от СВЧ автодина разделительным конденсатором, а в некоторых устройствах, наряду с разделительным конденсатором, включен и Г-образный заградительный ВЧ фильтр.

2. Входной операционный усилитель (ОУ) всегда инвертирующий.

3. Между входным усилителем и компаратором всегда есть одна, а чаще две ступени усиления, отделенные от входного усилителя разделительным конденсатором.

На основании изложенного я взял СВЧ автодин А. Хабарова за основу, а всю низкочастотную часть полностью переделал. Результатом разработки является устройство, схема которого показана на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

СВЧ автодин на транзисторе VT1 и топология его печатной платы оставлены без изменений. Входной усилитель-фильтр на ОУ DA1 - инвертирующий. Заграждающий ВЧ фильтр L3C1 предотвращает попадание СВЧ сигнала на вход ОУ DA1. По питанию входной усилитель развязан с остальными узлами устройства фильтром R18C5.

Каскады на транзисторах VT2 и VT3 - две ступени усиления по НЧ. Далее следует двухкаскадный УПТ на транзисторах VT4 и VT6. Роль компаратора выполняют стабилитрон VD3 и реле К1. Компарация происходит на порогах, сопоставимых с напряжением питания, а все каскады развязаны по постоянному току разделительными конденсаторами, что обеспечивает высокую термостабильность.

Конструктивно датчик собран на двусторонней печатной плате (рис. 2). Так как плата не имеет металлизации отверстий, монтаж деталей следует вести продуманно, чтобы не закрывать доступ к точкам пайки деталями, которые можно впаять позже.

Корпус датчика - мыльница с размерами полости внутренней части 95x55x19 мм и внешними размерами наружной части 100x61 х20мм. Корпус датчика установлен на текстолитовом либо алюминиевом основании размерами 180x70 мм на стойках длиной 10 мм, сквозь которые проходят потайные винты М3. Стойками платы внутри мыльницы являются гайки М3 с наложенными на них текстолитовыми шайбами. Саму плату также крепят гайками М3. Через отверстия по углам платы проходят винты крепления мыльницы и платы. Через отверстие в центре платы со стороны деталей крепят стойку со сквозной резьбой М3. По оси этой стойки в крышке мыльницы сверлят отверстие диаметром 3 мм. Через это отверстие фиксируется крышка мыльницы винтом М3, вкручиваемым в эту стойку. Стойка может быть из любого материала.

Проводники платы можно облудить, за исключением резонатора и щелевой антенны, которые желательно отполировать до зеркальной чистоты. Это можно сделать пастой ГОИ, разведенной в машинном масле. После сборки платы резонатор и щелевую антенну следует покрыть тонким слоем канифоли, разведенной в ацетоне или спирте для предотвращения их окисления с течением времени.

На основании, кроме корпуса с датчиком, установлена стандартная распределительная коробка УК для присоединения датчика к охранной системе. Плата датчика соединена с контактами коробки УК ленточным кабелем через прорезь в корпусе мыльницы.

Если датчик предполагается использовать с круговой диаграммой направленности, то его изготавливают на неметаллическом основании и крепят на неметаллическую поверхность охраняемого объекта. При этом чувствительность датчика нужно устанавливать с учетом движения людей в соседних неохраняемых помещениях и за пределами здания. При круговой диаграмме стойки крепления к основанию могут быть менее 10 мм, вплоть до крепления корпуса прямо на основание. Датчик крепят к стене или другому конструктиву объекта шурупами через отверстия диаметром 4 мм, которые просверлены по углам основания.

Катушки L1 и L2 содержат 10 витков провода диаметром 0,25, намотанных на оправке 0,8 мм.

В качестве DA1 не следует применять микромощные ОУ, например, КР140УД12, так как они имеют высокое выходное сопротивление и не обеспечивают требуемой нагрузочной способности по току.

Резистор R14 подбирают при регулировке датчика в зависимости от его назначения и условий применения. Чем меньше сопротивление этого резистора, тем чувствительность ниже. R14 припаивают к проволочным стойкам, забитым в отверстия печатной платы.

Реле К1 следует подобрать так, чтобы оно устойчиво срабатывало при напряжении 10 В. Можно применить реле РЭС55А на 12 В. Не следует применять сильноточные не герконовые реле РЭС10, РЭС15 и т. д., так как они могут давать большую "просадку" напряжения питания за счет падения напряжения на шлейфе и защитном резисторе в цепи питания, установленном в приемно-контрольном приборе охранной системы. Большая "просадка" напряжения питания при срабатывании реле К1 может вызвать в датчике автоколебательный процесс.

Во время испытаний датчика выяснилось, что можно легко установить чувствительность 3 м при отсутствии ложных срабатываний и круговой диаграмме направленности. Чувствительность регулируется резистором R11 в диапазоне 0,5...5 м. При чувствительности более 4 м и круговой диаграмме датчик начинает срабатывать от собственных шумов.

Импульсы, генерируемые датчиком, совместимы с приемно-контрольными приборами, рассчитанными на применение в шлейфе сигнализации импульсных магнитно-контактных и ударно-контактных датчиков.

При установке платы датчика или его пластмассового корпуса на металлическую панель размерами в 1,5 раза больше платы датчика с зазором 10 мм диаграмма направленности становится сектором в 120°, а чувствительность возрастает в 2 раза. При длительных испытаниях такого датчика с чувствительностью 5 м ложных срабатываний не обнаружено.

Термостабильность датчика проверялась его нагревом до +70°С и охлаждением до -20°С. При этом было зафиксировано лишь изменение чувствительности примерно на 20%.

Недостатком датчика является его высокая критичность к понижению напряжения питания. Оно не должно опускаться ниже 11 В, а вот повышение напряжения ограничено лишь тепловым режимом стабилизатора VT5, VD4. Если в системе нет мощных сирен, дроссель L4 можно заменить перемычкой.

Хочу обратить внимание тех, кто будет разрабатывать свою плату для датчика: СВЧ автодин обязательно должен быть отделен со стороны монтажа замкнутым контуром цепи общего провода, иначе срабатывания датчика могут сопровождаться "звоном" на фронтах импульсов частотой в сотни герц.

Автор: А.Исаев, г.Железногорск-Илимский Иркутской обл.

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 Самый большой в мире чип 08.09.2019 Компания Xilinx, один из ведущих производителей чипов программируемой логики (FPGA), побила собственный рекорд, выпустив новый чип под названием Virtex Ultrascale+ VU19P. Кристалл этого чипа изготовлен по 16-нм технологии и у него имеется самый высокий показатель плотности логических ячеек на единицу площади и портов ввода-вывода. А всего на кристалле нового чипа располагается 9 миллионов программируемых логических ячеек и 2 тысяч линий ввода-вывода, функции которых задаются пользователем во время программирования. FPGA-монстр обеспечивает полосу пропускания в 1.5 Tbps по интерфейсу памяти DDR4, и до 4.5 Tbps по шине, по которой к нему могут подключаться приемопередатчики беспроводной связи различного типа. "В современной электронике существует большая потребность в средствах эмуляции и прототипирования чипов законченных систем-на-чипе (SoC) и специализированных чипов (ASIC)" - рассказывает Майк Томпсон (Mike Thompson), один из руководителей компании Xilinx, - "Учитывая постоянно растущую сложность чипов SoC и ASIC, справиться с этой задачей могут только огромные FPGA-чипы, такие, как VU19P". Согласно имеющейся информации, чип VU19P ориентирован на прототипирование систем-на-чипе, имеющих интерфейсы беспроводной радиосвязи. Использование FPGA позволит отрабатывать аппаратные решения и программное обеспечение за много месяцев до того, как разрабатываемые системы, предназначенные для искусственного интеллекта, 5G-связи, автомобильной и других отраслей промышленности, могут быть воплощены в кремнии. FPGA VU19P в 1.6 раза больше его предшественника, чипа Virtex Ultrascale 440, изготавливаемого по 20-нм технологии и содержащего 5.5 миллионов программируемых логических ячеек. VU440 был самым большим в отрасли FPGA с того момента, когда он в 2015 году был выпущен на рынок. При создании VU19P разработчики столкнулись с проблемой эффективного охлаждения такого большого устройства. "Для решения этой проблемы кристалл чипа VU19P был перевернут внутри корпуса и охлаждающие элементы могут входить в контакт непосредственно с основанием кремниевой подложки" - рассказывает Майк Томпсон, - "Это позволяет системе охлаждения эффективно отводить от чипа и рассеивать выделяемое им тепло". Согласно планам компании Xilinx, чип Virtex Ultrascale+ VU19P станет доступен на рынке к осени 2020 года.

Другие интересные новости:

▪ Шотландская Атлантида

▪ Защита Мальдив от наводнений

▪ Воздух в метро разрушает организм человека

▪ 2D материал толщиной в 1 атом

▪ Найдено объяснение происхождению месторождений алмазов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Рассуждать о многом трудно, а порою и опасно. Крылатое выражение

▪ статья Когда женщины начали делать прически? Подробный ответ

▪ статья Бережный багажник. Личный транспорт

▪ статья Перестраиваемый малошумящий антенный усилитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Три фокуса с монетами. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025