Экономичный охранный сенсор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

Важнейшей характеристикой охранной системы является ее энергопотребление в дежурном режиме. Принципиальная схема экономичного охранного сенсора, формирующего сигнал тревоги при прикосновении к контролируемому предмету (КП), показана на рис. 1. Контролируемым предметом может быть, например, дверной замок.

(нажмите для увеличения)

Генератором переменного напряжения, на которое будет реагировать сенсор, служит емкостный делитель С6С7, включенный в сеть переменного тока. Напряжение на входе порогового устройства (элемент DD1.1) зависит от тока, возникающего в цепи C6C7R10R2C1R1Cкп, где Скп - емкость, подключенная к КП. Резистор R1 и конденсатор С1 ослабляют высокочастотные наводки.

В дежурном режиме собственная емкость КП мала. В этом случае ток через R1 должен быть настолько малым, чтобы напряжение на входе элемента DD1.1 оказалось меньше порога переключения. При прикосновении к КП его емкость возрастет и ток увеличится. Если он достигнет величины, при которой напряжение на входе DD1.1 превысит порог переключения, то на выходе элемента DD1.1 возникнет последовательность прямоугольных импульсов, следующих с частотой 50 Гц. Счетчик DD2, считая спады этих импульсов, сформирует на своем выходе 28 (выход 9-го разряда) через 5,12 с сигнал высокого уровня, который включит пьезосирену НА1.

Устройство содержит инфранизкочастотный генератор (элементы DD1.2-DD1.4), на выходе которого возникают импульсы длительностью 2 мс с периодом следования 10 с. Эти импульсы поступают на вход R счетчика DD2 и периодически возвращают его в исходное нулевое состояние. Поэтому продолжительность тревожного сигнала сенсора в любом случае не превысит 5 с. Но если прикосновение к КП продолжится, тревожные сигналы будут повторяться.

Выбранного времени 5 с должно хватить хозяину, привычно быстро отпирающему свою дверь ключом, и вряд ли хватит пришедшему с отмычкой. Конечно, это время можно изменить, переключив резистор R7 к другому выходу счетчика DD2.

Высокая экономичность сенсора в дежурном режиме обеспечивается резистором R6, понижающим напряжение питания микросхем до 3,5...4 В. Лишь при таком питании потребляемый устройством ток (в основном это сквозной ток переходного режима в инфранизкочастотном генераторе) уменьшается до 15 мкА.

Печатную плату устройства изготавливают из фольгированного с обеих сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2).

Фольга под деталями служит лишь общим проводом сенсора - соединения с ней выводов конденсаторов, резисторов и др. показаны зачерненными квадратами. Выводы 7 DD1 и 8 DD2 перед монтажом отгибают в сторону. Квадратами со светлой точкой в центре показано положение перемычек, прокалывающих плату и соединяющих с фольгой общего провода минусовые выводы конденсаторов С4 и С5. В местах пропуска проводников в фольге должны быть вытравлены защитные кружки диаметром 1,5...2 мм. Транзистор VT2 монтируют над микросхемой DD2, перед этим его выводы следует отогнуть.

Почти все резисторы в устройстве - МЛТ-0,125 (R4 - КИМ-0,125). Конденсаторы С1 - КМ-6, С2 - К10-176, C3 - КМ-5, С4 и С5 - любые оксидные подходящих размеров. Конденсаторы С6 и С7 типа К15-5-Н70-1.6 кВ устанавливают в стандартной или в специально изготовленной сетевой вилке, которую соединяют с платой гибким монтажным проводом нужной длины.

Сенсор имеет высокую чувствительность и поэтому собственная емкость КП не может быть слишком большой. В противном случае сенсор будет срабатывать от собственной емкости и его чувствительность потребуется снизить. Это можно сделать, применив резистор R2 меньшего сопротивления и (или) конденсатор С1 большей емкости. Небольшое уменьшение чувствительности сенсора (в 2...3 раза) может быть достигнуто подключением его входа к КП через конденсатор небольшой емкости (10...50 пФ). Хотя большая собственная емкость КП в любом случае уменьшит полезный сигнал.

Сенсор устанавливают около контролируемого предмета. Длина проводника, идущего к КП, не должна превышать 30...50 см.

Источником питания может служить любая 6-вольтная батарея, способная отдать потребляемый сиреной ток. В сенсоре может работать практически любая из номинально 12-вольтных пьезосирен: почти все они сохраняют достаточную акустическую мощность при значительном снижении напряжения питания. Сирена АС-10 довольно громко звучит и при 6-вольтном питании, потребляемый ею в этом режиме ток - 80...90 мА.

При токе в дежурном режиме 15 мкА срок службы питающей батареи будет определяться ее саморазрядкой. О питании сенсора, снабженного литиевой батареей емкостью 1400 мА-ч, можно не заботиться несколько лет. Такую емкость имеют, например, батареи DL223A (габариты - 19,5x39x36 мм) и DL245 (17x45x34 мм).

У читателя может возникнуть вопрос, поскольку для нормальной работы сенсора нужен 50-герцовый сигнал электросети, то почему бы не питать от нее и сам сенсор? Потому, прежде всего, что охранная система не должна зависеть от электропитания охраняемого объекта, которое может быть снято в расчете на дезактивацию его защиты.

При отключении электросети уровень сигнала на выходе емкостного делителя сенсора снизится, но не до нуля. Даже при двухпроводном ее отключении (а выключатель нередко рвет лишь один провод) амплитуда наводок по параллельным проводам может оказаться вполне достаточной для сенсора с его высоким входным сопротивлением. Хотя, конечно, ничто не мешает изготовить для такого случая и автоматически включающийся автономный генератор (его вводят в разрыв идущего от емкостного делителя провода).

И в заключение - о "наводочных" 50-герцовых сенсорах. Казалось бы, нет никакой нужды в каком-то специальном контакте сенсора с электросетью: достаточно просто прикоснуться к входу УЗЧ, чтобы на его выходе возник сигнал наводки. Но такие сенсоры, так хорошо работающие на лабораторном столе, будучи снабженные батарейным источником питания и установленные там, где они нужны, работают крайне неустойчиво, а чаще - вообще не работают. Причина проста - на лабораторном столе при подключении сенсора к сетевому (!) блоку питания он оказывается связанным с электросетью через межобмоточную емкость сетевого трансформатора, а при автономном питании такой связи нет. В описанной конструкции эта связь введена в явном виде - через емкостный делитель.

Резисторы R1 и Р10 должны быть рассчитаны на мощность не менее 0,25 Вт. Это нужно для того, чтобы избежать электрического пробоя по поверхности резисторов.

Автор: Ю.Виноградов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Охрана и безопасность.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Адаптивный полупроводник программируется светом 05.09.2026

Традиционный подход к развизвитю электроники имеет естественные ограничения: уменьшение размеров элементов становится сложнее, а их характеристики после изготовления практически невозможно изменить. Исследователи инженерного факультета Принстонского университета предложили иной путь. Вместо дальнейшего миниатюризирования существующих компонентов они разработали сверхтонкий полупроводниковый материал, способный менять свои свойства под воздействием света. Новый материал имеет толщину всего в несколько молекул, но при этом обладает необычной способностью многократно перестраивать свои электрофизические характеристики. Обычные полупроводники, применяемые в компьютерах и бытовой электронике, в основном получают заданные свойства еще на этапе производства и затем реагируют на поступающие электрические сигналы. Разработка специалистов из Принстона ведет себя иначе: ее параметры можно изменять уже после изготовления устройства. Секрет такой адаптивности заключается в сочетании сверхтонк ...>>

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Случайная новость из Архива Самый мощный суперкомпьютер построен 05.11.2012 В США завершилось строительство самого мощного в мире суперкомпьютера, в основе которого лежат графические ускорители (GPU) NVidia Tesla. Система находится в Национальной лаборатории Окриджа, в штате Теннесси, которая принадлежит Министерству энергетики. Новый суперкомпьютер под именем Titan обладает пиковой производительностью 20 петафлопс. Это значение совпадает с мощностью самого крупного суперкомпьютера. Согласно июньскому рейтингу Топ-500 мощнейших систем в мире, им является Sequoia, который находится в Калифорнии и также принадлежит Министерству энергетики США. Как рассказали в NVidia, компьютер Titan оснащен 18688 модулями NVidia Tesla K20, основанными на наиболее современной архитектуре NVidia Kepler. Они обеспечивают 90% производительности системы. Каждый модуль содержит по одному 16-ядерному процессору AMD Opteron. Новый суперкомпьютер предназначен для открытых научных исследований. Он доступен для всех исследователей университетов, государственных лабораторий и других институтов, где ресурсы Titan могут использоваться для моделирования физических и биологических явлений и получения результатов путем живого эксперимента. Технический директор NVidia Стив Скотт (Steve Scott) перечислил основные сферы применения Titan: исследования материалов на атомарном уровне, исследования климатических изменений, исследования в области биотоплива, ядерной энергетике, процессов сжигания топлива и астрофизике. Кроме того, Titan играет ключевую роль в переходе на экзафлопсный уровень вычислений, так как следующим этапом развития проекта является создание суперкомпьютера мощностью в 1 тыс. петафлопс, добавили в пресс-службе NVidia. Благодаря малому энергопотреблению и низкой цене модулей Tesla K20, компьютер Titan в 10 раз быстрее и в 5 раз экономичнее своего предшественника, системы Jaguar (мощность - 2,3 петафлопс при тех же размерах). Если бы в Национальной лаборатории Окриджа модернизировали Jaguar путем наращивания числа традиционных процессоров, то система была бы в 4 раза больше и потребляла бы более 30 МВт.

Другие интересные новости:

▪ Имитатор солнечного излучения MBJ Solutions

▪ Посмотри в глаза телефону

▪ Синтетический паучий шелк на основе кишечной палочки

▪ Автодорога со светящейся разметкой

▪ Создан прибор для имитации запахов в компьютерных играх

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Рыхлители для обработки почвы. Советы домашнему мастеру

▪ статья Когда появилась цивилизация? Подробный ответ

▪ статья Лаборант дорожной лаборатории. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Отбелка шеллака. Простые рецепты и советы

▪ статья Прыгающее кольцо. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026