Ультразвуковое охранное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охранные устройства и сигнализация объектов

 Комментарии к статье

В охранных системах для помещений применяют различные датчики. Особенность ультразвуковых - простота установки. При их использовании в помещении отпадает необходимость в прокладке охранного шлейфа.

Устройство состоит из датчика перемещения, звукового сигнала и автономного блока питания, объединенных в одном корпусе. Оно может охранять комнату площадью до 20 квадратных метров. Размещают его на стене внутри охраняемого объекта. Срабатывание звукового сигнала происходит при перемещении какого-нибудь предмета, при этом вначале подается короткий предупреждающий звуковой сигнал. Если в помещение зашел хозяин, этот сигнал предупредит его, что устройство сработало и его нужно выключить. Если же этого не сделать, то через минуту устройство подаст громкий звуковой сигнал, звучащий в течение нескольких минут, а затем снова перейдет в режим охраны.

В состав датчика перемещения входят акустический излучатель и приемник. Излучатель вырабатывает сигнал в ультразвуковом диапазоне стабильной амплитуды и частоты. Частоту желательно выбирать в пределах 25...35 кГц. Звуковые волны распространяются во все стороны от излучателя и попадают в приемный датчик разными путями. Прямой сигнал идет непосредственно от излучателя к приемнику. Кроме этого, на вход приемного датчика поступают сигналы, отраженные от окружающих предметов. Амплитуда и сдвиг фазы отраженного сигнала относительно прямого имеют случайную, но постоянную величину и зависят от размеров помещения, места расположения датчика и находящихся в помещении предметов.

В приемном датчике прямой и отраженный сигналы смешиваются, образуя суммарный принятый сигнал определенной амплитуды. При перемещении хотя бы одного предмета, на который попадает звуковая волна, фаза и амплитуда отраженного сигнала изменяются. Перемещение отражающей поверхности приблизительно на 1 см приведет к изменению фазы отраженного сигнала на 180°, поэтому длительное перемещение отражающей поверхности вызовет пульсацию суммарного принятого сигнала с частотой от 1 до 100 Гц в зависимости от скорости и направления перемещения. При появлении в принятом сигнале такого рода пульсации срабатывает сигнальное устройство и подается звуковой сигнал.

Схема устройства показана на рисунке. Генератор излучателя построен по схеме емкостной трехточки. Излучатель BQ1 включен в цепь обратной связи транзистора VT1.

(нажмите для увеличения)

Частота колебаний генератора зависит от резонансной частоты излучателя BQ1 и параметров контура L1 С1. Мощность излучения регулируют подбором резистора R3, а подстройку частоты производят подбором конденсатора С1.

Приемник состоит из ультразвукового микрофона ВМ1, усилителя принимаемого сигнала на ОУ DA1.1, детектора на элементах R11, VD2, С8, R13, усилителя продетектированного сигнала на ОУ DA1.2 и транзисторного ключа VT2VT3. Параметры детектора подобраны таким образом, чтобы подавление несущей частоты в диапазоне 25...35 кГц было максимальным, а ослабление низкочастотных пульсации 1...100 Гц - минимальным. Цепь C7R12C9R14 задает коэффициент усиления и полосу пропускания ОУ DA1.2. При появлении переменного напряжения на его выходе положительная полуволна через конденсатор С10 открывает транзисторный ключ VT2VT3, а отрицательная полуволна через диод VD3 перезаряжает конденсатор С10.

Сигнальное устройство включает в себя триггер Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2, узел управления на элементах DD1.3, DD1.4, усилитель тока на транзисторах VT5, VT6, тиристор VS1 и излучатель звукового сигнала BF1. При включении питания заряжается конденсатор С12. Примерно через 1...1.5 мин на выводе 2 элемента DD1.1 возникает высокий уровень. Теперь, если сработает детектор перемещения, транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, высокий уровень на выводе 1 элемента DD1.1 переключит триггер. На выходе DD1.1 возникнет низкий уровень, а на выходе триггера (вывод 4 DD1.2) - высокий. Цепь C13R23 задает длительность короткого звукового сигнала - 0,1 с, а цепь R21C14 - задержку подачи длительного звукового сигнала - 60 с. Цепь R20C12 определяет длительность звукового сигнала и задержку работы устройства после включения питания.

Потребляемый ток в дежурном режиме не превышает 70 мА, а в режиме подачи звукового сигнала - 1...2А.

В качестве излучателя BQ1 и приемника ВМ1 использованы биморфные пьезоэлементы, настроенные на одну и ту же резонансную частоту, например 34 кГц. Расстояние между пьезоэлементами должно быть 3...5 см. Между ними необходимо проложить звукоизоляционную прокладку из поролона. В принципе, если не найдется биморфных пьезоэлементов, можно применить обыкновенную высокочастотную динамическую головку и микрофон, снизив при этом частоту излучения вплоть до 10 кГц. Но это ухудшит помехозащищенность устройства, так как ухудшится частотная избирательность приемника. Также станет слышен излучаемый звук, но для охраны небольших закрытых помещений, объектов, например автомобиля, чувствительности окажется вполне достаточно, а звуковое излучение будет хорошо экранировать корпус автомобиля. В таком варианте конструкцию генератора необходимо изменить.

Звуковая сирена BF1 - автомобильный сигнал с током потребления 1...2 А. Катушка L1 намотана на ферритовом кольце марки М2000 размерами 20х12х6 и содержит 100 витков провода ПЭВ-0,3 с отводом от середины. Корпус устройства должен быть сделан с запасом прочности и надежно закреплен на стене внутри охраняемого помещения.

Налаживание начинают с настройки генератора. Для этого необходимо отключить приемный пьезоэлемент ВМ1 и подключить его к осциллографу. Расположив пьезоэлементы друг против друга и подав питание на генератор, подбором конденсатора С1 и резистора R3 добиваются максимальной амплитуды принимаемого сигнала. Можно измерить частоту генератора - она должна соответствовать резонансной частоте излучателя. Затем нужно восстановить соединения, разместить пьезоэлементы в корпусе и подать питание на все устройство. Напряжение на выходах ОУ DA1.1 и DA1.2 (выводы 10 и 12) должно быть равно половине напряжения питания.

В заключение проверяют амплитуду усиленного переменного напряжения на выходе ОУ DA1.1, она должна быть примерно равна 0,1 В. Сильное отличие амплитуды от этого значения приведет к некоторому ухудшению чувствительности. Если провести рукой перед пьезоэлементами, амплитуда переменного напряжения на выходе ОУ DA1.1 начнет пульсировать. Частота пульсации будет тем выше, чем выше скорость перемещения.

Остальная часть устройства в настройке не нуждается и при правильном монтаже должна работать сразу.

Автор: А. Койнов, г. Находка Приморского края; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Охранные устройства и сигнализация объектов.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Модемы LTE Qualcomm MDM9207-1 и MDM9206 для интернета вещей 29.10.2015 С ростом интереса к интернету вещей (IoT) растет потребность в экономичных и надежных средствах подключения к Глобальной сети, рассчитанных на интеграцию в разнообразные устройства IoT. Компания Qualcomm представила подходящие на эту роль модемы LTE, которые получили обозначения MDM9207-1 и MDM9206. Модем MDM9207-1 спроектирован специально для таких приложений IoT как умные счетчики, приборы для охраны и учета, торговые автоматы, носимые электронные устройства и средства промышленной автоматики. По словам производителя, в этих случаях необходимо надежное и энергетически эффективное подключение к облачным сервисам. Модем поддерживает LTE Category 1, обеспечивая скорость приема до 10 Мбит/с и скорость передачи до 5 Мбит/с. Он поддерживает стандарты LTE FDD, LTE TDD, DC-HSPA, GSM и TD-SCDMA. В модем встроен процессор ARM Cortex-A7, работающий на частоте 1,2 ГГц. Среди достоинств MDM9207-1 можно выделить поддержку голосовой связи с помощью Circuit Switched Fall Back (CSFB) и VoLTE, а также поддержку систем спутниковой навигации GPS, Beidou, Glonass и Galileo. По оценке производителя, режим энергосбережения Power Save Mode (PSM) позволяет конструкциям с MDM9207-1 работать более 10 лет без замены источника питания. Средой разработки приложений для модема является Linux. Модем выпускается по 28-нанометровой технологии. Его появление в серийных изделиях ожидается в первой половине 2016 года. Что касается модема MDM9206, он позволит производителям наделять выпускаемые ими устройства недорогим сетевым подключением с небольшой пропускной способностью, поскольку будет соответствовать спецификациям Cat-M (eMTC) и NB-IOT. Подробнее о MDM9206 производитель обещает рассказать, когда будет принят стандарт 3GPP Rel.13, в который войдут эти спецификации.

Другие интересные новости:

▪ Автобус, работающий на муравьиной кислоте

▪ Домашний врач в шкафу

▪ Удаленное управление для PlayStation 3

▪ Асфальт с нанотрубками

▪ Побит рекорд по длине линии квантовой связи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Король царствует, но не управляет. Крылатое выражение

▪ статья Правда ли, что человек зевает, только когда устает? Подробный ответ

▪ статья Хвостовка. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микросхемы управления балластами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Миллиметровые волны в системах связи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026