Sensor de movimento acústico. Esquema, descrição

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A operação de muitos sistemas de alarme de segurança baseia-se num princípio muito simples: não deve haver movimento na área protegida em horários estranhos. Para detectá-lo, a sala é “cheia” de radiação - geralmente rádio ou acústica. Depois de serem refletidos repetidamente nas paredes e objetos da sala, os raios chegam ao receptor. Qualquer mudança na situação provocará uma modulação do sinal recebido, que será registrado pelo sensor.

Sensores acústicos (ultrassônicos) desse tipo têm uma vantagem bastante significativa sobre aqueles que utilizam ondas de rádio - eles não emitem nada no “éter” e não requerem licenças para instalação e operação. É oferecida ao leitor a descrição de um desses sensores, relativamente simples e sensível o suficiente para proteger uma sala de até 20 m2.

Ao contrário dos sensores acústicos, cujas descrições foram publicadas anteriormente na revista "Radio" [1 - 3], o proposto opera segundo um princípio ligeiramente diferente, protegido por patente [4].

Principais características técnicas

Frequência do som, kHz ...... 10
Potência acústica irradiada, mW, não mais....5
Tensão de alimentação (constante), V......10...16
Consumo de energia em modo de espera, mW......120
Dimensões, mm......150x50x30

O circuito de saída são contatos de relé “secos”, além disso, a ativação é indicada pelo acendimento do LED.

O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1.

Sensor de movimento acústico
(clique para ampliar)

Um microfone piezoelétrico VM1.1 é conectado à entrada do amplificador nos amplificadores operacionais DA1.2 e DA1, e um emissor de som piezoelétrico BF1 é conectado à saída. Como resultado, o amplificador é coberto por feedback acústico através de um volume de gás controlado, devido ao qual ocorrem auto-oscilações no sistema. A sua frequência depende da resposta de frequência e da resposta de fase dos elementos (principalmente o microfone e o emissor) e das propriedades acústicas da área protegida. A amplitude de oscilação é mantida constante por um sistema AGC composto por um detector nos diodos VD2, VD3 e um amplificador em um dos elementos do microcircuito DA2 K176LP1. Os elementos de controle AGC são transistores de efeito de campo individuais localizados no mesmo microcircuito, cujas seções de fonte de drenagem estão incluídas nos circuitos de feedback local das cascatas nos amplificadores operacionais DA1.1 e DA1.2.

Se algum objeto (intruso) se mover na zona sensível do sensor, a atenuação e o atraso das ondas acústicas refletidas nele mudam, o que leva a uma mudança na amplitude das oscilações geradas pelo sensor. Os circuitos R7C10 e R6C1C6 definem as características de frequência do circuito AGC, necessárias para a operação estável do sensor em diversas condições, enquanto monitoram efetivamente as mudanças na amplitude do sinal.

O componente de tensão alternada na saída do amplificador AGC, causado pelo movimento, é alimentado na entrada do comparador DA1.3. O limite de resposta é definido ajustando o resistor R8. O LED HL1 é conectado à saída do comparador através de um amplificador buffer composto por dois elementos do microcircuito DD1 conectados em paralelo, que pisca para indicar movimento na área protegida.

Além disso, o sinal das saídas dos elementos DD1.1 e DD1.2 aciona um monoestável nos elementos DD1.3 e DD1.4, cujos pulsos abrem a chave do transistor VT2, fazendo com que o relé K1 funcione. O gerador one-shot gera pulsos somente se a entrada 13 do elemento DD1.4 for de nível lógico alto. Graças ao circuito R14C16, este nível só será alcançado algum tempo após a alimentação ser ligada, dando ao sensor a oportunidade de entrar em estado estacionário sem gerar alarmes.

Se os pulsos de alarme forem repetidos com muita frequência, o capacitor C16 é descarregado através do resistor R16 e do diodo VD5, o que bloqueia a partida do monovibrador e evita operação desnecessária do relé K1. Isto alcança economias significativas na vida útil do relé e no consumo de energia.

O estabilizador de tensão de alimentação é construído segundo um circuito um tanto inusitado com um transistor regulador VT1 no circuito negativo, o que possibilitou reduzir o número de peças no dispositivo. O diodo VD1 protege contra polaridade incorreta de conexão à fonte de alimentação.

A aparência do sensor é mostrada na Fig. 2. É montado sobre uma placa de circuito impresso colocada em um invólucro feito de material isolante, como poliestireno. O microfone VM1 e o emissor BF1 são instalados na tampa superior da caixa, isolados acusticamente da caixa e um do outro por meio de arruelas de espuma com 3 mm de espessura. Quanto maior for a distância entre o emissor e o microfone, maior será a sensibilidade do sensor. No desenho do autor era de 100 mm. A mesma tampa possui um orifício para o LED HL1.

Sensor de movimento acústico

Os mesmos transdutores piezoelétricos VUTA-1, produzidos pela empresa Alfa-Optim (Volgogrado), são utilizados como BF1 e VM1. É desejável substituí-los por outros de maior frequência e sensíveis, mas isso exigirá algumas modificações no sensor, alterando as características de frequência do circuito de autogeração.

O sensor está equipado com capacitores de óxido K50-35, capacitores cerâmicos K10-17, resistores MLT-0,125, relé RES55A (passaporte RS4.569.600-01). Os transistores KT361B podem ser substituídos por KT361G, KT361E e outras estruturas pn-p de silício de baixa potência.

Ao ajustar a sensibilidade do sensor (com resistor de corte R8), às vezes é necessário trocar os pinos 12 e 13 do elemento DA1.3 para obter o resultado desejado.

Literatura

Will W. Autoguard ultrassônico. - Rádio, 1996, nº 1, p. 52-54.
Volkov A. Sensor de ultra-som para alarmes de segurança. - Rádio, 1996, nº 5, p. 54-56.
Koinov A. Dispositivo de segurança ultrassônico. - Rádio, 1998, nº 7, p. 42.
Guskov V., Guskova M. Um método para determinar mudanças no estado de um volume preenchido com um meio elástico e dispositivos (opções) para sua implementação. - Patente RF nº 2104494 MKI 6G 01D1/18, declarada em 26 de janeiro de 1995, publicada em 10 de fevereiro de 1998

Autores: V.Guskov, V.Sviridov, Samara

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