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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Rivelatore acustico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Sicurezza e protezione I lettori sono invitati all'originale sensore antifurto, progettato per proteggere le finestre della stanza Negli ultimi anni, nella letteratura sull'ingegneria radio sono apparse molte pubblicazioni sui dispositivi di sicurezza. E questo, ovviamente, non è casuale, il tema della protezione della proprietà è molto rilevante. Esistono molti dispositivi di sicurezza basati su vari principi fisici [1]. Tutti sono progettati per proteggere auto, magazzini, uffici, appartamenti e altre strutture. Parte integrante di qualsiasi dispositivo di questo tipo è un "rilevatore di sicurezza", uno strumento tecnico che segnala un'intrusione non autorizzata in locali protetti e genera allarmi [2]. Consideriamo un esempio particolare. Diciamo che devi bloccare la possibilità che i ladri entrino nel tuo appartamento attraverso l'apertura di una finestra. Ci sono due modi per passare attraverso l'apertura della finestra. Il primo è aprire le parti mobili del telaio (finestra) senza rompere il vetro di copertura, il secondo è rompere il vetro di copertura (rompere, tagliare, esporre il vetro) senza aprire le parti mobili del telaio. Tradizionalmente, per la protezione nel primo caso, vengono utilizzati i rilevatori di contatto magnetico SMK-1, SMK-3, IO 102-4, IO 102-5, IO 102-6. Nel secondo caso - rilevatori di contatti elettrici (foglio di alluminio), rilevatori di contatti d'urto superficiali del tipo "Finestra". Questi fondi, ovviamente, non "decorano" l'interno dei salotti e creano ulteriori problemi ai proprietari, ad esempio quando si lavano le finestre. Inoltre, il problema della segretezza del dispositivo di sicurezza non è risolto. È vero, possiamo ancora consigliare rilevatori di suoni di superficie del tipo "Glass", ma il loro costo è piuttosto elevato. I rivelatori acustici possono soddisfare molti requisiti [3]. Il principio del loro lavoro è il seguente. Il microfono BM1 (Fig. 1) riceve segnali acustici dall'ambiente, che vengono convertiti in una tensione alternata di frequenza e ampiezza appropriate, vengono inviati a un amplificatore lineare con un guadagno k e dalla sua uscita all'emettitore BA1, dove avviene la conversione inversa in suono. Il segnale riprodotto dall'emettitore si propaga nell'ambiente con coefficiente di trasmissione β e, mescolandosi con i suoni dell'ambiente, viene trasmesso all'ingresso del microfono BM1, dove viene nuovamente convertito, quindi amplificato, ecc. un feedback tra il microfono e l'emettitore, che si chiude attraverso l'ambiente esterno.
Se l'amplificatore è realizzato a banda stretta, quindi dall'intero spettro dei segnali acustici che arrivano al microfono, l'emettitore riprodurrà solo quelli che rientrano nella banda di frequenza dell'amplificatore. Selezionando l'area delle frequenze operative che vanno da 10 a 15 kHz. è possibile sintonizzare molte interferenze audio, che si trovano principalmente nella gamma inferiore a 10 kHz. È noto dalla teoria che le oscillazioni non smorzate si verificano in un dispositivo di amplificazione con feedback (modalità di autoeccitazione), se il feedback è positivo (equilibrio di fase) e il prodotto dei coefficienti di trasmissione del canale diretto k e inverso β è maggiore di o uguale all'unità (bilanciamento dell'ampiezza), quindi kβ> 1. Quando le condizioni per l'equilibrio di fase o l'equilibrio di ampiezza non sono soddisfatte, allora il dispositivo è in uno stato stabile, cioè in una modalità di amplificazione lineare. Modificando il coefficiente di trasmissione β è possibile controllare lo stato del dispositivo considerato. Questo principio viene utilizzato nel funzionamento del rivelatore acustico. Per proteggere la finestra, il microfono viene posizionato tra i telai dell'apertura della finestra (con un piccolo sforzo può essere mascherato molto bene), e l'amplificatore e l'emettitore vengono posizionati nella stanza. Pertanto, il microfono e l'emettitore sono separati da una parete di vetro e il feedback acustico tra di loro è indebolito. All'uscita dell'amplificatore, l'ampiezza della tensione è trascurabile. Se un intruso tenta di entrare nell'appartamento attraverso una finestra (apre una finestra o una finestra, rompe o espone il vetro), si verificherà una connessione acustica tra il microfono e l'emettitore e il dispositivo verrà eccitato. L'ampiezza della tensione all'uscita dell'amplificatore aumenterà molte volte. Collegando un dispositivo a soglia all'uscita dell'amplificatore, otteniamo un rilevatore acustico (Fig. 2).
Un filtro passa-banda attivo è assemblato sull'amplificatore operazionale DA1. Il suo guadagno è 1000 a una frequenza di risonanza di 11 kHz, la larghezza di banda è di 800 Hz. I transistor di uscita VT1 e VT2 funzionano in modalità di classe B, per cui il consumo energetico in modalità standby è minimo. Il guadagno del dispositivo può essere regolato dal resistore R4 nell'intervallo da 2 a 20 volte. Ciò è necessario per regolare la sensibilità del rilevatore dopo averlo posizionato sull'oggetto. Dall'uscita dell'amplificatore, il segnale va alla testina dinamica BA1 e al dispositivo di soglia, che è assemblato sui transistor VT3, VT4, diodo VD1 e diodo zener VD2. In modalità standby, i transistor VT3 e VT4 sono chiusi e c'è un livello basso all'uscita del dispositivo di soglia. Quando il dispositivo, per le circostanze sopra citate, viene eccitato, sulla base di VT3 compare una tensione positiva. Se supera la tensione di soglia impostata dal diodo zener VD2, i transistor VT3 e VT4 si aprono. All'uscita del dispositivo di soglia appare un segnale di "allarme" - una tensione positiva di circa 15 V. Questa tensione può essere utilizzata come tensione di controllo per vari dispositivi terminali. Oltre a quelli indicati nello schema, è possibile utilizzare l'OU K140UD6, il microfono MD-52, la testina dinamica 10GDV-2 o 10GDV-4. Il cavo per il collegamento del microfono deve essere schermato. Il rilevatore viene configurato direttamente presso la struttura. Con la finestra chiusa, il resistore R4 imposta il massimo guadagno (e quindi la massima sensibilità). Se in questo caso si verifica l'autoeccitazione, il guadagno viene ridotto fino all'arresto. Successivamente, la finestra (finestra) viene aperta o il vetro viene rimosso: il dispositivo dovrebbe essere nuovamente eccitato e il segnale "Allarme" apparirà all'uscita del dispositivo di soglia. Può succedere che il dispositivo non si riattivi. Quindi è necessario scegliere la posizione relativa dell'emettitore e del microfono. Va tenuto presente che è desiderabile posizionarli in modo che siano diretti l'uno verso l'altro. La corrente assorbita dal rilevatore in modalità standby è di 6 mA dall'alimentazione -15 V e di 8 mA dalla sorgente +15 V. La corrente in modalità allarme non supera i 260 mA da ciascuna sorgente. Le prestazioni del dispositivo assemblato secondo lo schema proposto sono state testate per 30 giorni su finestre di dimensioni 70x115 cm (di sera) e 120x170 cm (di giorno). All'apertura della finestra (in questo caso β varia di circa 30 dB), il rilevatore ha sempre emesso un segnale di "Allarme". Durante i controlli non sono stati registrati falsi positivi. Pertanto, l'esperienza operativa del dispositivo descritto ci consente di parlare delle prospettive della sua applicazione. Inoltre, potrebbe essere utilizzato per proteggere altri oggetti, come le casseforti. Aggiunta. Microfono a elettrete in rilevatore acustico Nel progetto descritto nel mio articolo "Rilevatore acustico", è stato utilizzato un microfono elettrodinamico come sensore sonoro. Ciò ha semplificato il più possibile la connessione del sensore al chip DA1. Tuttavia, nonostante le dimensioni ridotte del microfono dinamico ( diversi centimetri), la sua installazione e mascheratura per alcuni può essere un compito noioso. A questo proposito, ho deciso di modificare il circuito di ingresso dell'amplificatore in modo tale che fosse possibile collegare un microfono electret. Questi dispositivi si confrontano favorevolmente con le loro piccole dimensioni. Ad esempio, un microfono di tipo CZN-15E, preso da un vecchio registratore a cassette importato, ha un diametro di soli 10 mm e un'altezza di 6 mm. Naturalmente, è più facile installare e mascherare un tale sensore. La figura mostra lo schema di collegamento di un microfono a elettrete ad un amplificatore rivelatore acustico. Sulla sua scheda sono installati i resistori R14, R15 e il condensatore C11 appena introdotti. Il microfono deve essere collegato con un cavo schermato.
È consentito utilizzare altri microfoni electret nel design. Noto che con tale sostituzione aumenta la sensibilità del rilevatore e quindi, in questa forma di realizzazione, è possibile aumentare la distanza tra il microfono e la testina dinamica BA1. Letteratura
Autore: I.Medvedev, Bryansk
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Commenti sull'articolo: Igor Bellissimo articolo!!!
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