Czujnik piezoelektryczny w alarmie antywłamaniowym

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Urządzenia zabezpieczające i sygnalizacja obiektów

 Komentarze do artykułu

Głównym elementem czujnika jest element piezoelektryczny, uzupełniony o przetwornik bezwładnościowy. Konstrukcję czujnika pokazano na ryc. 1. Akustyczny emiter piezoelektryczny 1 z otwartą wyściółką jest przymocowany do płytki drukowanej 4, do której przylutowany jest wspornik drutu w kształcie litery M. Przylutowany jest do niego elastyczny szprych 3, którego jeden koniec jest spłaszczony, wygięty półokrąg i przylutowany do płytki 2, a na drugiej jest zamocowany ładunek 1.

Rys.. 1

W autorskiej kopii czujnika szprycha została wykonana z drutu stalowego o średnicy 0,8 mm (spinacz do papieru), jej spłaszczony koniec miał grubość 0,2...0,25 mm, obciążenie 5 stanowiła kostka ołowiana o wadze 3g. Eksperyment wykazał, że częstotliwość rezonansowa takiego przetwornika Fpez = 23 Hz.

Taka konstrukcja przekształca drgania ładunku w zmienny nacisk na element piezoelektryczny. Przetwornik reaguje na krótkie wstrząsy i wstrząsy wykładniczo tłumionymi oscylacjami (o częstotliwości Fres) napięcia na elemencie piezoelektrycznym (rys. 2), którego amplituda początkowa Ua zależy od działającej siły. Jeżeli sygnał ten zostanie podany na jedno z wejść komparatora, a na drugie przykładowe napięcie (progowe) Up, to na jego wyjściu powstanie „pakiet” o czasie trwania Tp z N = impulsów Frez-Tp.

Rys.. 2

Oczywiście przy słabych i rzadkich wstrząsach i wstrząsach na wyjściu komparatora będzie generowana mniejsza liczba impulsów niż przy silnych i częstych, a przy dużej aktywności (przestępstwo?) może przekroczyć pewną granicę. Schemat ideowy urządzenia generującego sygnał alarmowy (log. 1) w odpowiedzi na transcendentalne wzbudzenie czujnika przedstawiono na ryc. 3.

Rys.. 3

Komparator jest montowany na wzmacniaczu operacyjnym mikromocy DA1, jego próg przełączania Up jest ustawiany przez rezystor strojenia R4. W spoczynku napięcie na odwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego DA1 przekracza napięcie na nieodwracającym o 0,3 ... 3 mV, więc na jego wyjściu ustawiany jest niski poziom - log. 0.

Gdy na elemencie piezoelektrycznym B1 pojawi się napięcie przemienne o amplitudzie wystarczającej do przełączenia wzmacniacza operacyjnego DA1, na jego wyjściu powstaje „pakiet” impulsów, który po odwróceniu przez element logiczny DD1.3 trafi do wejście C licznika DD2 i wejście pojedynczego wibratora (pin 6 DD1.1), zmontowane na elementach DD1.1, DD1.2. Ten pojedynczy wibrator generuje impuls o czasie trwania Tact = 0.7*С1*R8 = 7 s, co określa interwał czasowy aktywnej pracy czujnika - czas trwania cyklu zliczania impulsów. Pod koniec tego okresu na wyjściu elementu DD1.4 generowany jest krótki (t = 0.7*R9*C3 = 14 ms) impuls, zerujący licznik DD2.

Ponieważ sygnał wysokiego poziomu logicznego (alarm) na wyjściu licznika 2P DD2 występuje tylko przy odbiorze 2p-tego impulsu w liczniku, próg czujnika zależy od tego, które z wyjść tego licznika jest włączone. Jeśli zostanie to zrobione, jak pokazano na ryc. 3, to alarm na "Wyjściu 1" wystąpi, gdy 2. impuls dotrze do wejścia C licznika DD64. Inne wyjście czujnika („Wyjście 2”) - otwarty dren tranzystora polowego VT1 - pozwoli ci podłączyć do niego obciążenie, które ma własne źródło zasilania.

Wszystkie elementy są zamontowane na płytce drukowanej wykonanej z dwustronnej folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm, której rysunek pokazano na ryc. 4. Część folii po stronie montażu elementów służy jako wspólny przewód. Połączenia z nim „uziemione” zaciski rezystorów, kondensatorów i innych części pokazano czarnymi kropkami. W tej folii należy wytrawić kółka ochronne o średnicy około 2 mm w miejscach pominięcia wyprowadzeń elementów (nie pokazano na rys. 4). Połączenia metalizowanych odcinków pierwszego i drugiego boku płytki są pokazane jako czarne kwadraty z jasną kropką pośrodku.

Rys.. 4

Stosowane są rezystory stałe: R8 - KIM, C3-14, reszta - MLT, C2-23, rezystor tuningowy - SPZ-19a. Kondensator tlenkowy jest importowany z niskim prądem upływu, reszta to KM-6, K10-17. Element piezoelektryczny B1 - emiter akustyczny ZP-19. Jego podstawa jest przylutowana do specjalnie zaprojektowanych styków na płytce. Aby ładunek nie dotykał deski, można w niej wykonać wycięcie (pokazane linią przerywaną na rys. 4). Zmontowana deska jest umieszczana w blaszanym pudełku spod kostek bulionowych i mocowana śrubami w trzech punktach. W tej konstrukcji czujnik będzie miał gabaryty 82x35x15 mm.

Ale z którego z wyjść licznika DD2 należy usunąć alarm i jaki powinien być przedział czasowy dla aktywnej pracy czujnika Tact? Przede wszystkim warunek musi być spełniony.

Fpez*Tact > 2 do potęgi n, gdzie 2 to nazwa wyjścia licznika DD2. W przeciwnym razie alarm wyjścia czujnika nie wystąpi, nawet jeśli element piezoelektryczny będzie stale wzbudzany. Dla ocen elementów wskazanych na schemacie warunek ten jest spełniony, ponieważ.

Frez * Cykl = 23 * 7 = 161, a wyjściem czujnika może być dowolne z czterech wyjść licznika DD2: 2 do potęgi 4, 2 do potęgi 5, 2 do potęgi 6 lub 2 do potęgi potęga 7 (2 do potęgi 7 = 128 < 161). Największą czułość (i na zakłócenia też) będzie miał czujnik, w którym sygnał alarmowy jest usuwany z wyjścia 2 do potęgi 4, a najbardziej odporny na zakłócenia - z wyjścia 2 do potęgi 7.

Jeśli czujnik musi reagować na krótkotrwałe pojedyncze uderzenia, odstęp czasowy Tact również powinien być zbliżony w czasie. Ale jeśli nie ma takiego ograniczenia, zaleca się zwiększenie Taktu. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem Taktu maleje prawdopodobieństwo wystąpienia fałszywego alarmu. Ale zastosowane tutaj rozwiązanie obwodów pozwoli na zwiększenie taktu tylko do 35 ... 40 s, ponieważ, jak pokazało doświadczenie, rezystancja rezystora R8 nie powinna przekraczać 30 MΩ, a maksymalna pojemność kondensatora C2 (ceramika lub folia) zwykle nie przekracza 2,2 μF . Zastosowanie kondensatora tlenkowego jest niepożądane, ponieważ jego prąd upływu jest znacznie wyższy niż w przypadku kondensatora ceramicznego. Próg dla komparatora jest ustalany przez rezystor trymujący R4.

Przy „miękkim” wstrząsie amplituda sygnału na elemencie piezoelektrycznym może być zbyt mała, więc znaczny wzrost czułości czujnika na takie wstrząsy może skutkować spadkiem Fres. Można to osiągnąć poprzez zwiększenie ciężaru ładunku. Doświadczenie wykazało, że przy masie ładunku 5, 9 i 15 g częstotliwość rezonansowa wynosiła odpowiednio 18, 13 i 9 Hz.

„Wyjście 2” może być wymagane nie tylko do koordynacji z „obcym” systemem bezpieczeństwa. Nadaje się również do bezpośredniego sterowania silnym obciążeniem, takim jak sygnalizator dźwiękowy (syrena) lub żarówka. Podczas konfiguracji do tego wyjścia można podłączyć sygnalizator dźwiękowy małej mocy z wbudowanym generatorem, np. HPM14AX. Niezwykle niski pobór mocy w trybie czuwania pozwala na wykorzystanie do zasilania galwanicznej baterii litowej o małej pojemności. Najprawdopodobniej przeżyje sam system bezpieczeństwa.

Publikacja: radioradar.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Urządzenia zabezpieczające i sygnalizacja obiektów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Kamera SNSPD do badań fotonów 22.11.2023 Naukowcy z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii opracowali kamerę wyposażoną w nadprzewodzący detektor nanodrutowy pojedynczych fotonów (SNSPD), zdolny do przetwarzania informacji z rozdzielczością 400 razy większą niż obecne analogi, bez utraty innych kluczowych właściwości. Ten znaczący postęp może doprowadzić do powstania wielkoskalowych kamer SNSPD zdolnych do przechwytywania obrazów pojedynczych fotonów w szerokim spektrum elektromagnetycznym. Zaprezentowana kamera SNSPD z nowymi technologiami odczytu otwiera nową erę w dziedzinie detekcji fotonów, zapewniając możliwość przetwarzania obrazów w niespotykanej dotąd rozdzielczości. Rewolucyjne podejście do stworzenia kamery o dużej liczbie pikseli może doprowadzić do znaczących zmian w dziedzinie fotoniki i optyki. Pierwsze kamery SNSPD pojawiły się dwie dekady temu, wywołując rewolucję w dziedzinie optyki. Obejmują one układy nanofilamentów schłodzonych do temperatury bliskiej zera absolutnego. Każde włókno przenosi prąd elektryczny poniżej punktu krytycznego, w którym następuje utrata nadprzewodnictwa. Kiedy foton zderza się z nanofilamentem, pochłonięte przez niego ciepło tymczasowo zakłóca nadprzewodnictwo. Dzięki temu kamera może dokładnie określić położenie każdego fotonu. Sondy SNSPD charakteryzują się wyjątkową wydajnością: pracują z dowolną długością fali fotonów do 29 nm i zapewniają skuteczność detekcji na poziomie 98% przy 1550 nm. Pomimo tych zalet skalowanie SNSPD zostało utrudnione przez potrzebę niezależnych wątków odczytu dla każdego piksela, ograniczając ich rozdzielczość do 1000 pikseli. Zespół rozwiązał ten problem, wykrywając fotony za pomocą równoległych linii odczytu rozmieszczonych w każdym rzędzie i kolumnie. Ta metoda, różniąca się od bezpośredniego odczytu sygnału elektrycznego, pozwoliła kamerze określić, gdzie foton został zaabsorbowany. Zmontowana kamera jest w stanie zarejestrować 400 000 pikseli, czyli 400 razy więcej niż możliwości najnowocześniejszych analogów. Dalsze udoskonalenia zapowiadają jeszcze większe osiągnięcia w tym obszarze.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Architektura procesora LoongArch

▪ Samochód elektryczny jako zapasowe źródło zasilania w domu

▪ Praca siedząca wzmacnia zdolności umysłowe

▪ Pojemny i tani akumulator Li-Ion

▪ Nowa metoda kwantowego splątania fotonów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Silniki elektryczne. Wybór artykułu

▪ artykuł Ten majowy spoiler, ten majowy czarownik wieje świeżością swoim wachlarzem. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Co wyjaśnia urocze zachowanie powolnych loris podczas łaskotania? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Praca na wysokości. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Bezkontaktowy wskaźnik fazy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Skup się na długiej karcie. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024