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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ultraschall-Sicherheitsgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Sicherheitseinrichtungen und Objektsignalisierung In Sicherheitssystemen für Gebäude werden verschiedene Sensoren verwendet. Merkmal von Ultraschall - einfache Installation. Beim Einsatz im Innenbereich entfällt das Verlegen einer Sicherungsschlaufe. Das Gerät besteht aus einem Bewegungssensor, einem Tonsignal und einer autonomen Stromversorgung, die in einem Gehäuse vereint sind. Es kann einen Raum von bis zu 20 Quadratmetern schützen. Bringen Sie es an der Wand innerhalb des geschützten Objekts an. Beim Bewegen eines Objekts ertönt ein akustisches Signal, zunächst mit einem kurzen Warnton. Wenn der Besitzer den Raum betritt, warnt ihn dieses Signal, dass das Gerät funktioniert hat und ausgeschaltet werden muss. Wenn dies nicht der Fall ist, gibt das Gerät nach einer Minute einen lauten Piepton aus, der einige Minuten lang ertönt, und wechselt dann wieder in den scharfgeschalteten Modus. Der Wegsensor umfasst einen akustischen Sender und einen Empfänger. Der Sender erzeugt ein Signal im Ultraschallbereich mit stabiler Amplitude und Frequenz. Es empfiehlt sich, eine Frequenz im Bereich von 25 ... 35 kHz zu wählen. Schallwellen breiten sich vom Sender in alle Richtungen aus und gelangen auf unterschiedliche Weise in den Empfangssensor. Das Direktsignal geht direkt vom Sender zum Empfänger. Darüber hinaus werden am Eingang des Empfangssensors von umliegenden Objekten reflektierte Signale empfangen. Die Amplitude und Phasenverschiebung des reflektierten Signals gegenüber dem Direktsignal haben einen zufälligen, aber konstanten Wert und hängen von der Raumgröße, der Position des Sensors und den Objekten im Raum ab. Im Empfangssensor werden das direkte und das reflektierte Signal gemischt und bilden ein Gesamtempfangssignal mit einer bestimmten Amplitude. Beim Bewegen mindestens eines Objekts, das auf die Schallwelle trifft, ändern sich Phase und Amplitude des reflektierten Signals. Eine Bewegung der reflektierenden Oberfläche um etwa 1 cm ändert die Phase des reflektierten Signals um 180°, sodass eine lange Bewegung der reflektierenden Oberfläche dazu führt, dass das gesamte empfangene Signal je nach Geschwindigkeit und Geschwindigkeit mit einer Frequenz von 1 bis 100 Hz wellt Bewegungsrichtung. Wenn diese Art von Welligkeit im empfangenen Signal erscheint, wird eine Alarmvorrichtung ausgelöst und ein akustisches Signal gegeben. Das Diagramm des Geräts ist in der Abbildung dargestellt. Der Emittergenerator ist nach dem kapazitiven Dreipunktschema aufgebaut. Der Emitter BQ1 ist in der Rückkopplungsschaltung des Transistors VT1 enthalten.
Die Schwingungsfrequenz des Generators hängt von der Resonanzfrequenz des Emitters BQ1 und den Parametern der Schaltung L1 C1 ab. Die Strahlungsleistung wird durch die Auswahl des Widerstands R3 geregelt, und die Frequenz wird durch die Auswahl des Kondensators C1 eingestellt. Der Empfänger besteht aus einem Ultraschallmikrofon BM1, einem Verstärker des empfangenen Signals am Operationsverstärker DA1.1, einem Detektor an den Elementen R11, VD2, C8, R13, einem Verstärker des erfassten Signals am Operationsverstärker DA1.2. 2 und einen Transistorschalter VT3VT25. Die Parameter des Detektors sind so gewählt, dass die Unterdrückung der Trägerfrequenz im Bereich 35...1 kHz maximal und die Dämpfung niederfrequenter Welligkeiten 100...7 Hz minimal ist. Schaltung C12R9C14R1.2 stellt die Verstärkung und Bandbreite des Operationsverstärkers DA10 ein. Wenn an seinem Ausgang eine Wechselspannung auftritt, öffnet eine positive Halbwelle durch den Kondensator C2 den Transistorschalter VT3VT3 und eine negative Halbwelle durch die Diode VD10 lädt den Kondensator CXNUMX wieder auf. Das Signalgerät enthält einen Schmitt-Trigger an den Elementen DD1.1, DD1.2, eine Steuereinheit an den Elementen DD1.3, DD1.4, einen Stromverstärker an den Transistoren VT5, VT6, einen Thyristor VS1 und einen Tonsignalgeber BF1 . Wenn der Strom eingeschaltet wird, wird der Kondensator C12 geladen. Nach ca. 1 ... 1.5 Minuten tritt an Pin 2 des DD1.1-Elements ein High-Pegel auf. Wenn nun der Verschiebungsdetektor ausgelöst wird, öffnen die Transistoren VT2, VT3 und VT4, ein hoher Pegel an Pin 1 des DD1.1-Elements schaltet den Trigger. Am Ausgang von DD1.1 tritt ein Low-Pegel und am Ausgang des Triggers (Pin 4 von DD1.2) ein High-Pegel auf. Schaltung C13R23 stellt die Dauer eines kurzen Piepsens ein - 0,1 s und Schaltung R21C14 - eine Verzögerung bei der Abgabe eines langen Piepsens - 60 s. Die R20C12-Schaltung bestimmt die Dauer des Signaltons und die Verzögerung beim Betrieb des Geräts nach dem Einschalten. Der verbrauchte Strom im Standby-Modus überschreitet 70 mA nicht und im Tonsignalmodus - 1 ... 2A. Als BQ1-Sender und BM1-Empfänger werden bimorphe Piezoelemente verwendet, die auf die gleiche Resonanzfrequenz, beispielsweise 34 kHz, abgestimmt sind. Der Abstand zwischen den piezoelektrischen Elementen sollte 3 ... 5 cm betragen, dazwischen muss eine Schallschutzdichtung aus Schaumgummi verlegt werden. Wenn keine bimorphen piezoelektrischen Elemente vorhanden sind, können Sie im Prinzip einen gewöhnlichen dynamischen Hochfrequenzkopf und ein Mikrofon verwenden und gleichzeitig die Strahlungsfrequenz auf 10 kHz reduzieren. Dies verschlechtert jedoch die Störfestigkeit des Geräts, da sich die Frequenzselektivität des Empfängers verschlechtert. Der abgestrahlte Schall ist zwar auch hörbar, aber zum Schutz kleiner geschlossener Räume, Gegenstände, beispielsweise eines Autos, reicht die Empfindlichkeit völlig aus und die Schallabstrahlung schirmt die Karosserie gut ab. In diesem Fall muss das Design des Generators geändert werden. Die Soundsirene BF1 ist ein Autosignal mit einer Stromaufnahme von 1 ... 2 A. Die Spule L1 ist auf einen Ferritring der Marke M2000 mit den Abmessungen 20 x 12 x 6 gewickelt und enthält 100 Windungen PEV-0,3-Draht mit einem Abgriff von der Mitte. Der Körper des Geräts muss mit einem Sicherheitsspielraum hergestellt und sicher an der Wand innerhalb des geschützten Raums befestigt werden. Die Gründung beginnt mit der Aufstellung des Generators. Schalten Sie dazu das empfangende piezoelektrische Element BM1 aus und schließen Sie es an das Oszilloskop an. Durch Anordnen der piezoelektrischen Elemente gegeneinander und Zuführen von Energie zum Generator wird durch Auswählen des Kondensators C1 und des Widerstands R3 die maximale Amplitude des empfangenen Signals erreicht. Sie können die Frequenz des Generators messen - sie muss der Resonanzfrequenz des Strahlers entsprechen. Dann müssen Sie die Verbindungen wiederherstellen, die Piezoelemente in das Gehäuse legen und das gesamte Gerät mit Strom versorgen. Die Spannung an den Ausgängen der Operationsverstärker DA1.1 und DA1.2 (Pins 10 und 12) muss gleich der halben Versorgungsspannung sein. Abschließend wird die Amplitude der verstärkten Wechselspannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1 überprüft, sie sollte ungefähr 0,1 V betragen. Ein starker Amplitudenunterschied von diesem Wert führt zu einer gewissen Verschlechterung der Empfindlichkeit. Wenn Sie Ihre Hand vor die piezoelektrischen Elemente halten, beginnt die Amplitude der Wechselspannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1 zu pulsieren. Die Pulsfrequenz ist umso höher, je höher die Bewegungsgeschwindigkeit ist. Der Rest des Geräts muss nicht konfiguriert werden und sollte bei korrekter Installation sofort funktionieren. Autor: A. Koinov, Nachodka, Region Primorje; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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