Sensor de toque no alarme de segurança. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Este artigo descreve um dispositivo que responde ao toque em qualquer objeto - uma fechadura de porta, um cofre, etc. Ele pode ser usado em um sistema de segurança.

Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama que explica o princípio de funcionamento do dispositivo. Aqui G1 é um gerador de tensão alternada (rede elétrica); Ср - capacitor de separação de alta tensão e pequena capacidade; D - elemento limite sensível; CP - objeto controlado com condutividade elétrica; C0 é a sua capacidade elétrica; Sk é a capacitância elétrica de uma pessoa tocando a caixa de câmbio.

Zin é muito menor que a capacitância do capacitor C0. Portanto, a corrente I que ocorre em modo standby (sem SK) é aproximadamente igual a I = 314.Ur.Avg. С0/(Ср+С0), e a tensão na entrada do elemento sensível: Uin=I.Zin, onde Zin é sua resistência de entrada e Ur é a tensão do gerador. A tensão Uin deve estar abaixo do limite de resposta do elemento sensível. Conectar um objeto estranho à caixa de engrenagens levará a um aumento na capacitância para C0'=C0+ Sk e, consequentemente, a corrente no circuito para I'=314. Ur.Méd.С0'/ (Ср+С0'). A tensão de entrada é Uin'=I'.Zin. Esta tensão deve estar acima do limite e, em seguida, tocar no CP acionará um alarme.

Na Fig. A Figura 2 mostra um diagrama esquemático do dispositivo. O gerador de tensão alternada com capacitor separador na saída é um divisor capacitivo S9S10 conectado à rede elétrica. A resistência de entrada do elemento limite é Zin = 40 kOhm (é de natureza complexa). O filtro passa-baixa R1C1R2C2 reduz possíveis ruídos de alta frequência e de impulso.

O amplificador operacional DA1 e o transistor VT1 constituem um comparador econômico, cujo sinal é alimentado na entrada de contagem do contador DD14 de 2 bits. O chip DD1 contém um gerador que gera pulsos curtos. Eles chegam à entrada R do contador e periodicamente o retornam ao seu estado original. O período de repetição destes pulsos é Tr=2.R12. C6 na amostra fabricada foi de 7 s. O circuito R14C8 é introduzido para zerar o contador DD2 quando a energia é ligada.

O transistor VT2, operando em modo chave eletrônica, liga a sirene piezo HA1 quando aparece um nível alto na saída do contador. Mas isso só acontecerá se, no intervalo entre os pulsos de reset, pelo menos 256 pulsos com a frequência da rede CA chegarem à entrada C. Ou seja, se o toque no redutor durar pelo menos Tc=Nc/F=256/50=5,12 s, onde F=50 Hz é a frequência da corrente alternada na rede. Daí a duração máxima do alarme Tmax=Tr-Tc=1,9 s. Na realidade, a sua duração dependerá do momento de toque na caixa de velocidades, podendo ser qualquer uma dentro de 0...Tmax. Se o toque no CP persistir, o sinal de alarme será repetido periodicamente.

Resistor R4 - SP3-38a ou SP3-19b, o restante - MLT 0,125. Capacitores C9 e C10 (montados em plugue ou tomada) - K5-15-N70 (tensão de operação 1,6 kV), K73-9 (630 V) ou KSO-2 (500 V). Capacitores C3 e C5 - K50-35, K50-40, etc., o resto - KM-6, K10-17b, etc. O transistor VT2 é uma estrutura npn composta de silício com um coeficiente de transferência de corrente de pelo menos 400 e um coletor permitido corrente de pelo menos 200 mA. O microcircuito KR2IE1561 pode ser usado como DD20. Piezosirene HA1 - AST-10.

No dispositivo montado, é necessário verificar a tensão na saída DA1 (pino 6) em modo standby. Se ultrapassar 1 V (a tensão mínima na saída do amplificador operacional geralmente não é padronizada), o resistor R8 deve ser instalado com resistência menor - neste modo, o transistor VT1 deve estar bem fechado.

O limite de sensibilidade DA1 U=Upit.R4/(R3+R5) é definido com o resistor de ajuste R4. O dispositivo começará a responder ao sinal de entrada somente se sua amplitude exceder esse limite.

Num sistema de segurança, quase sempre há algum atraso no acionamento do sinal de alarme. Esta é uma das técnicas usadas ao tentar transferir para autômatos uma função algoritmicamente difícil - selecionar apenas aquelas potencialmente perigosas e ameaçadoras de um conjunto de eventos possíveis. O atraso aqui adotado não funcionará para domicílios que habitualmente destrancam rapidamente (em menos de Tc) a porta de seu apartamento, mas responderá a um ladrão que demore muito (mais de 2 Tc) para pegar a chave mestra.

As características de temporização do dispositivo (retardo de ativação do alarme Tc e duração máxima do som Tmax) podem ser alteradas se você instalar elementos de ajuste de frequência com classificações diferentes e remover o sinal de saída de outra saída do contador DD2. Assim, com Tr = 7 s e Nc = 128 (para isso o resistor R10 é conectado ao pino 13 do DD2) temos: Tc = 2,56 s, Tmax = 4,4 s. Com Tr = 4,8 s (para isso o capacitor C6 deve ser de 0,68 μF) e Nc = 128 temos: Tc = 2,56 s, Tmax = 2,2 s. Caso não seja necessário um atraso tão significativo e você deva responder imediatamente ao tocar no redutor, basta conectar o resistor R10 à saída 23 (pino 7) do contador DD2. Neste caso, o alarme soará após 0,16 s.

Como a rede elétrica é utilizada como gerador de tensão alternada necessária ao funcionamento normal do sensor, é conveniente utilizá-la para alimentar o sensor. Basta selecionar uma fonte de alimentação (adaptador) adequada à tensão e corrente de carga de qualquer rádio ou brinquedo eletrônico. Neste caso, os capacitores C9 e C10 podem não ser necessários: a experiência mostra que o acoplamento capacitivo à rede elétrica que ocorre na própria fonte de alimentação é suficiente.

A tabela irá ajudá-lo a selecionar uma fonte de alimentação, onde Up é a tensão da fonte de alimentação, I é a corrente consumida pelo dispositivo em modo standby, Itr está em modo de alarme. Observemos apenas que com um aumento no Upit, o consumo de energia no modo de espera aumenta, e a sirene piezoelétrica AST-10 soa bastante alta mesmo em Upit = 4,5 V.

O dispositivo descrito é essencialmente um sistema de segurança independente. Também pode ser utilizado como componente de um dispositivo mais complexo, retirando o sinal das saídas do contador DD2.

Os elementos R7, R8, R9 e VT1 não podem ser instalados se a tensão de alimentação for superior a 8 V, enquanto a saída DA1 deve ser conectada diretamente na entrada C do DD2. Os elementos DD1.3, DD1.4, R14, C8 também são opcionais - o circuito diferenciador C7R13 pode ser conectado entre a saída 3 do elemento DD1.2 e a entrada R DD2. Neste caso, o terminal superior R13 do diagrama deve ser conectado ao fio comum.

Autor: Yu.Vinogradov, Moscou

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