Dispositivo di sicurezza ad ultrasuoni. Schema, descrizione

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Dispositivo di sicurezza ad ultrasuoni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nei sistemi di sicurezza per locali vengono utilizzati vari sensori. Caratteristica degli ultrasuoni: facilità di installazione. Se utilizzato all'interno, non è necessario predisporre un anello di sicurezza.

Il dispositivo è costituito da un sensore di movimento, un segnale acustico e un alimentatore autonomo uniti in un unico alloggiamento. Può proteggere una stanza fino a 20 mq. Posizionalo sul muro all'interno dell'oggetto protetto. Un segnale acustico viene attivato quando un oggetto viene spostato, con un breve segnale acustico di avvertimento prima. Se il proprietario è entrato nella stanza, questo segnale lo avviserà che il dispositivo ha funzionato e deve essere spento. In caso contrario, in un minuto il dispositivo emetterà un segnale acustico forte per alcuni minuti, quindi passerà nuovamente alla modalità armata.

Il sensore di movimento è costituito da un emettitore acustico e da un ricevitore. L'emettitore genera un segnale nella gamma ultrasonica di ampiezza e frequenza stabili. È preferibile scegliere una frequenza compresa tra 25 e 35 kHz. Le onde sonore si propagano in tutte le direzioni dall'emettitore ed entrano nel sensore ricevente in modi diversi. Il segnale diretto va direttamente dal trasmettitore al ricevitore. Inoltre, i segnali riflessi dagli oggetti circostanti vengono ricevuti all'ingresso del sensore ricevente. L'ampiezza e lo sfasamento del segnale riflesso rispetto al segnale diretto hanno un valore casuale ma costante e dipendono dalle dimensioni della stanza, dalla posizione del sensore e dagli oggetti nella stanza.

Nel sensore ricevente, i segnali diretti e riflessi vengono mescolati, formando un segnale ricevuto totale di una certa ampiezza. Quando si sposta almeno un oggetto che colpisce l'onda sonora, la fase e l'ampiezza del segnale riflesso cambiano. Spostando la superficie riflettente di circa 1 cm cambierà la fase del segnale riflesso di 180°, quindi un lungo movimento della superficie riflettente causerà un'ondulazione del segnale totale ricevuto a una frequenza da 1 a 100 Hz, a seconda della velocità e direzione del movimento. Quando questo tipo di ondulazione appare nel segnale ricevuto, viene attivato un dispositivo di allarme e viene emesso un segnale acustico.

Lo schema del dispositivo è mostrato in figura. Il generatore di emettitori è costruito secondo lo schema capacitivo a tre punti. L'emettitore BQ1 è incluso nel circuito di retroazione del transistor VT1.

(clicca per ingrandire)

La frequenza di oscillazione del generatore dipende dalla frequenza di risonanza dell'emettitore BQ1 e dai parametri del circuito L1 C1. La potenza di radiazione è regolata dalla selezione del resistore R3 e la frequenza è regolata dalla selezione del condensatore C1.

Il ricevitore è costituito da un microfono a ultrasuoni BM1, un amplificatore del segnale ricevuto sull'amplificatore operazionale DA1.1, un rilevatore sugli elementi R11, VD2, C8, R13, un amplificatore del segnale rilevato sull'amplificatore operazionale DA1.2. 2 e un interruttore a transistor VT3VT25. I parametri del rivelatore sono selezionati in modo tale che la soppressione della frequenza portante nell'intervallo 35...1 kHz sia massima e l'attenuazione delle ondulazioni a bassa frequenza 100...7 Hz sia minima. Il circuito C12R9C14R1.2 imposta il guadagno e la larghezza di banda dell'amplificatore operazionale DA10. Quando appare una tensione alternata alla sua uscita, una semionda positiva attraverso il condensatore C2 apre l'interruttore del transistor VT3VT3 e una semionda negativa attraverso il diodo VD10 ricarica il condensatore CXNUMX.

Il dispositivo di segnalazione include un trigger Schmitt sugli elementi DD1.1, DD1.2, un'unità di controllo sugli elementi DD1.3, DD1.4, un amplificatore di corrente sui transistor VT5, VT6, un tiristore VS1 e un emettitore di segnali sonori BF1 . All'accensione, il condensatore C12 viene caricato. Dopo circa 1 ... 1.5 minuti, si verifica un livello alto al pin 2 dell'elemento DD1.1. Ora, se il rilevatore di spostamento viene attivato, i transistor VT2, VT3 e VT4 si aprono, un livello alto sul pin 1 dell'elemento DD1.1 commuterà il trigger. Si verificherà un livello basso all'uscita di DD1.1 e un livello alto all'uscita del trigger (pin 4 di DD1.2). Il circuito C13R23 imposta la durata di un segnale acustico breve - 0,1 s e il circuito R21C14 - un ritardo nell'erogazione di un segnale acustico lungo - 60 s. Il circuito R20C12 determina la durata del segnale acustico e il ritardo nel funzionamento del dispositivo dopo l'accensione.

La corrente consumata in modalità standby non supera 70 mA e in modalità segnale acustico - 1 ... 2A.

Gli elementi piezoelettrici bimorfi sintonizzati sulla stessa frequenza di risonanza, ad esempio 1 kHz, vengono utilizzati come emettitore BQ1 e ricevitore BM34. La distanza tra gli elementi piezoelettrici dovrebbe essere di 3 ... 5 cm Tra di loro è necessario posare una guarnizione insonorizzata in gommapiuma. In linea di principio, se non sono presenti elementi piezoelettrici bimorfi, è possibile utilizzare una normale testina e microfono dinamici ad alta frequenza, riducendo la frequenza di radiazione fino a 10 kHz. Ma questo peggiorerà l'immunità al rumore del dispositivo, poiché peggiorerà la selettività di frequenza del ricevitore. Si sentirà anche il suono emesso, ma per la protezione di piccoli spazi chiusi, oggetti, come un'auto, la sensibilità sarà sufficiente e la radiazione sonora schermerà bene la carrozzeria. In questo caso, il design del generatore deve essere modificato.

La sirena sonora BF1 è un segnale per auto con un consumo di corrente di 1 ... 2 A. La bobina L1 è avvolta su un anello di ferrite del marchio M2000 con dimensioni di 20x12x6 e contiene 100 giri di filo PEV-0,3 con un rubinetto da la metà. Il corpo del dispositivo deve essere realizzato con un margine di sicurezza e fissato saldamente alla parete all'interno dei locali protetti.

Lo stabilimento inizia con l'installazione del generatore. Per fare ciò, spegnere l'elemento piezoelettrico ricevente BM1 e collegarlo all'oscilloscopio. Posizionando gli elementi piezoelettrici uno contro l'altro e fornendo potenza al generatore, selezionando il condensatore C1 e il resistore R3, si ottiene la massima ampiezza del segnale ricevuto. È possibile misurare la frequenza del generatore: deve corrispondere alla frequenza di risonanza dell'emettitore. Quindi è necessario ripristinare le connessioni, posizionare gli elementi piezoelettrici nella custodia e alimentare l'intero dispositivo. La tensione alle uscite dell'amplificatore operazionale DA1.1 e DA1.2 (pin 10 e 12) deve essere uguale alla metà della tensione di alimentazione.

In conclusione, viene verificata l'ampiezza della tensione alternata amplificata all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.1, dovrebbe essere approssimativamente uguale a 0,1 V. Una forte differenza di ampiezza da questo valore comporterà un certo deterioramento della sensibilità. Se tieni la mano davanti agli elementi piezoelettrici, l'ampiezza della tensione CA all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.1 inizierà a pulsare. La frequenza della pulsazione sarà maggiore, maggiore sarà la velocità di movimento.

Il resto del dispositivo non ha bisogno di essere configurato e, se installato correttamente, dovrebbe funzionare immediatamente.

Autore: A. Koinov, Nakhodka, Primorsky Krai; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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