Сенсорный датчик в охранной сигнализации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

В предлагаемой статье описано устройство, реагирующее на прикосновение к какому-либо предмету - к дверному замку, сейфу и т. п. Оно может быть использовано в охранной системе.

На рис. 1 показана схема, поясняющая принцип действия устройства. Здесь G1 - генератор переменного напряжения (электросеть); Ср - высоковольтный разделительный конденсатор малой емкости; Д - чувствительный пороговый элемент; КП - контролируемый предмет, обладающий электропроводностью; С0 - его электрическая емкость; Ск - электрическая емкость человека, касающегося КП.

Zвх много меньше, чем емкостное сопротивление конденсатора С0. Поэтому ток I, возникающий в дежурном режиме (без Ск), приближенно равен I=314.Ur.Ср. С0/(Ср+С0), а напряжение на входе чувствительного элемента: Uвх=I.Zвх, где Zвх его входное сопротивление, а Ur - напряжение генератора. Напряжение Uвх должно быть ниже порога срабатывания чувствительного элемента. Подключение к КП постороннего предмета приведет к увеличению емкости до С0'=С0+ Ск и, соответственно, тока в цепи до I'=314. Ur.Ср.С0'/ (Ср+С0'). Напряжение на входе при этом Uвх'=I'.Zвх. Это напряжение должно быть выше порога, и тогда прикосновение к КП вызовет сигнал тревоги.

На рис. 2 показана принципиальная схема устройства. Генератором переменного напряжения с разделительным конденсатором на выходе служит емкостный делитель С9С10, подключенный к электрической сети. Входное сопротивление порогового элемента Zвх=40 кОм (оно имеет комплексный характер). Фильтр низких частот R1C1R2C2 ослабляет возможные высокочастотные и импульсные помехи.

Операционный усилитель DA1 и транзистор VT1 составляют экономичный компаратор, сигнал с которого поступает на счетный вход 14-разрядного счетчика DD2. На микросхеме DD1 собран генератор, формирующий короткие импульсы. Они поступают на вход R счетчика и периодически возвращают его в исходное состояние. Период следования этих импульсов Tr=2.R12. C6 в изготовленном образце составил 7 с. Цепь R14C8 введена для обнуления счетчика DD2 при включении питания.

Транзистор VT2, работающий в режиме электронного ключа, включает пьезосирену HA1 при появлении высокого уровня на выходе счетчика. Но это произойдет лишь в том случае, если в интервале между импульсами сброса на вход С поступит не менее 256 импульсов с частотой сети переменного тока. То есть, если прикосновение к КП будет длиться не менее Тс=Nс/F=256/50=5,12 с, где F=50 Гц - частота переменного тока в сети. Отсюда максимальная продолжительность сигнала тревоги Тmax=Tr-Tc=1,9 c. В действительности его продолжительность будет зависеть от момента прикосновения к КП, она может быть любой в пределах 0...Тmax. Если прикосновение к КП сохраняется, тревожный сигнал будет периодически повторяться.

Резистор R4 - СП3-38а или СП3-19б, остальные - МЛТ 0,125. Конденсаторы С9 и С10 (их монтируют в сетевой вилке или розетке) - К5-15-Н70 (рабочее напряжение 1,6 кВ), К73-9 (630 В) или КСО-2 (500 В). Конденсаторы C3 и С5 - К50-35, К50-40 и т. п., остальные - КМ-6, К10-17б и др. Транзистор VT2 - кремниевый составной структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 400 и допустимым током коллектора не менее 200 мА. В качестве DD2 может быть использована микросхема КР1561ИЕ20. Пьезосирена HA1 - АСТ-10.

В собранном устройстве нужно проверить напряжение на выходе DA1 (вывод 6) в дежурном режиме. Если оно превышает 1 В (минимальное напряжение на выходе операционного усилителя обычно не нормируется), следует установить резистор R8 меньшего сопротивления - в этом режиме транзистор VT1 должен быть надежно закрыт.

Порог чувствительности DA1 U=Uпит.R4/(R3+R5) устанавливают подстроечным резистором R4. Устройство начнет реагировать на входной сигнал лишь в том случае, если его амплитуда превысит этот порог.

В охранной системе ту или иную задержку включения тревожного сигнала делают почти всегда. Это один из приемов, которыми пользуются, пытаясь передать автоматам алгоритмически непростую функцию - выделение из множества возможных событий лишь потенциально опасных, угрожающих. Принятая здесь задержка не сработает на домашних, привычно быстро (менее чем за Тс) отпирающих дверь своей квартиры, но отреагирует на вора, слишком долго (более 2Тс) подбирающего отмычку.

Временные характеристики устройства (задержку включения тревожной сигнализации Тс и максимальную длительность звучания Тmax) можно изменить, если установить частотозадающие элементы с другими номиналами и снимать выходной сигнал с другого выхода счетчика DD2. Так, при Тr=7 с и Nс=128 (для этого резистор R10 подключают к выводу 13 DD2) имеем: Тс=2,56 с, Тmax=4,4 с. При Тr=4,8 с (для этого конденсатор С6 должен быть 0,68 мкФ) и Nс=128 имеем: Тс=2,56 с, Тmax=2,2 с. Если столь значительная задержка не нужна и на прикосновение к КП следует реагировать немедленно, достаточно подключить резистор R10 к выходу 23 (вывод 7) счетчика DD2. Сигнал тревоги прозвучит в таком случае через 0,16 с.

Поскольку в качестве генератора переменного напряжения, необходимого для нормальной работы датчика, взята электросеть, удобно воспользоваться ею и для питания датчика. Нужно лишь подобрать подходящий по напряжению и току нагрузки сетевой блок питания (адаптер) от какого-либо радиоприемника или электронной игрушки. Конденсаторы С9 и С10 в этом случае могут и не потребоваться: опыт показывает, что вполне достаточной оказывается емкостная связь с электросетью, возникающая в самом блоке питания.

Поможет выбрать источник питания таблица, где Uпит - напряжение источника питания, Iдеж - ток, потребляемый устройством в дежурном режиме, Iтр - в режиме тревожной сигнализации. Заметим лишь, что с увеличением Uпит растет энергопотребление в дежурном режиме, а пьезосирена АСТ-10 звучит достаточно громко и при Uпит=4,5 В.

Описанное устройство является, по существу, самостоятельной охранной системой. Его можно использовать и в качестве составной части более сложного устройства, снимая сигнал с выходов счетчика DD2.

Элементы R7, R8, R9 и VT1 можно не устанавливать, если напряжение питания более 8 В, при этом выход DA1 следует соединить со входом С DD2 непосредственно. Не обязательны и элементы DD1.3, DD1.4, R14, С8 - дифференцирующую цепочку С7R13 можно подключить между выходом 3 элемента DD1.2 и входом R DD2. При этом верхний по схеме вывод R13 должен быть подключен к общему проводу.

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:

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 Запах кожи и микробиом определяют привлекательность человека для комаров 15.08.2026 Почему комары одних людей преследуют буквально повсюду, а других словно не замечают? Дело может быть не только в температуре тела, углекислом газе или индивидуальном запахе. Новое исследование показывает, что важную роль способен играть микробиом кожи - совокупность микроорганизмов, обитающих на ее поверхности. Ученые обнаружили три вида бактерий, которые чаще встречались у людей, особенно привлекательных сразу для трех распространенных видов комаров. Исследование провели специалисты Международного университета Флориды под руководством нейрогенетика Мэтью ДеДженнаро. В эксперименте участвовали 119 добровольцев, каждый из которых помещал руку в специальную трубку - ольфактометр. С помощью этого устройства исследователи оценивали, насколько запах конкретного человека привлекает насекомых. Для экспериментов использовали Aedes aegypti, Aedes albopictus и Culex quinquefasciatus. Результаты показали, что у разных видов комаров предпочтения заметно различаются. Например, Aedes aegypti несколько чаще выбирал мужчин, тогда как для Aedes albopictus и Culex quinquefasciatus пол человека существенной роли не играл. Кроме того, одни насекомые реагировали прежде всего на привлекательные для них компоненты человеческого запаха, а другие в большей степени ориентировались на вещества, которых старались избегать. Поэтому человек, особенно привлекательный для одного вида, вовсе не обязательно окажется таким же "желанным" для другого. Сам запах человека представляет собой сложную химическую смесь. Он формируется не только непосредственно кожей: большое значение имеют микроорганизмы, живущие на ее поверхности. Бесцветные выделения кожи взаимодействуют с бактериями, в результате чего образуются летучие органические соединения. Известно более тысячи таких веществ, а их индивидуальное сочетание создает своеобразную химическую подпись каждого человека. Именно эти сигналы комары способны использовать при поиске потенциальной жертвы. Чтобы выяснить, связана ли привлекательность людей с составом кожного микробиома, ученые дополнительно исследовали образцы всех участников эксперимента. У людей, особенно привлекательных для всех трех видов комаров, чаще обнаруживались Corynebacterium kefirresidentii, Cutibacterium granulosum и Staphylococcus epidermidis. Исследователи предполагают, что эти бактерии могут участвовать в формировании летучих веществ, помогающих насекомым распознавать наиболее привлекательный для них запах. При этом универсального "запаха жертвы", вероятно, не существует. Каждый вид комаров воспринимает собственное сочетание химических сигналов, поэтому один и тот же человек способен сильно привлекать одних насекомых и практически не интересовать других. Такая специфика показывает, насколько сложным может быть взаимодействие между организмом человека, его микробиомом и органами чувств комаров. Полученные данные потенциально могут пригодиться при создании новых средств защиты от этих насекомых. Если ученым удастся установить точные бактериальные и химические сигналы, используемые комарами для поиска особенно привлекательных людей, появится возможность разрабатывать репелленты, способные целенаправленно блокировать или маскировать соответствующие запахи. Особенно актуальным такой подход может оказаться для борьбы с видами, которые переносят опасные для человека инфекции.

Другие интересные новости:

▪ Рация Xiaomi Walkie-Talkie 3

▪ Лазерные 4К-проекторы Samsung The Premiere

▪ Новый способ беспроводной передачи данных

▪ Крыло от слизняка

▪ Жиры сгорают по вечерам

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Играть в бирюльки. Крылатое выражение

▪ статья При какой температуре вода имеет максимальную плотность? Подробный ответ

▪ статья Распиловка кости. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электрические счетчики. Справочник

▪ статья Чай + молоко = чернила. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026