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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de segurança ultrassônico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Dispositivos de segurança e sinalização de objetos Em sistemas de segurança para instalações, vários sensores são usados. Recurso de ultra-som - facilidade de instalação. Quando usado em ambientes fechados, não há necessidade de colocar um laço de segurança. O dispositivo consiste em um sensor de movimento, um sinal sonoro e uma fonte de alimentação autônoma reunidos em uma caixa. Pode proteger uma sala de até 20 metros quadrados. Coloque-o na parede dentro do objeto protegido. Um sinal sonoro é acionado quando um objeto é movido, primeiro com um breve bipe de aviso. Se o proprietário entrou na sala, este sinal irá avisá-lo de que o dispositivo funcionou e precisa ser desligado. Se isso não for feito, em um minuto o dispositivo emitirá um bipe alto por vários minutos e, em seguida, alternará para o modo armado novamente. O sensor de deslocamento inclui um emissor acústico e um receptor. O emissor gera um sinal na faixa ultrassônica de amplitude e frequência estáveis. É desejável escolher uma frequência dentro de 25 ... 35 kHz. As ondas sonoras se propagam em todas as direções a partir do emissor e entram no sensor receptor de diferentes maneiras. O sinal direto vai diretamente do transmissor para o receptor. Além disso, os sinais refletidos dos objetos ao redor são recebidos na entrada do sensor receptor. A amplitude e a mudança de fase do sinal refletido em relação ao sinal direto têm um valor aleatório, mas constante, e dependem do tamanho da sala, da localização do sensor e dos objetos na sala. No sensor receptor, os sinais diretos e refletidos são misturados, formando um sinal total recebido de certa amplitude. Ao mover pelo menos um objeto, que atinge a onda sonora, a fase e a amplitude do sinal refletido mudam. Mover a superfície refletora em aproximadamente 1 cm mudará a fase do sinal refletido em 180°, então um movimento longo da superfície refletora fará com que o sinal total recebido ondule em uma frequência de 1 a 100 Hz, dependendo da velocidade e direção do movimento. Quando este tipo de ondulação aparece no sinal recebido, um dispositivo de alarme é acionado e um sinal sonoro é dado. O diagrama do dispositivo é mostrado na figura. O gerador emissor é construído de acordo com o esquema capacitivo de três pontos. O emissor BQ1 está incluído no circuito de realimentação do transistor VT1.
A frequência de oscilação do gerador depende da frequência de ressonância do emissor BQ1 e dos parâmetros do circuito L1 C1. A potência de radiação é regulada pela seleção do resistor R3 e a frequência é ajustada pela seleção do capacitor C1. O receptor consiste em um microfone ultrassônico BM1, um amplificador do sinal recebido no amplificador operacional DA1.1, um detector nos elementos R11, VD2, C8, R13, um amplificador do sinal detectado no amplificador operacional DA1.2. 2 e uma chave de transistor VT3VT25. Os parâmetros do detector são selecionados de tal forma que a supressão da frequência portadora na faixa de 35...1 kHz seja máxima e a atenuação das ondulações de baixa frequência 100...7 Hz seja mínima. O circuito C12R9C14R1.2 define o ganho e a largura de banda do amplificador operacional DA10. Quando uma tensão alternada aparece em sua saída, uma meia onda positiva através do capacitor C2 abre a chave do transistor VT3VT3 e uma meia onda negativa através do diodo VD10 recarrega o capacitor CXNUMX. O dispositivo de sinalização inclui um gatilho Schmitt nos elementos DD1.1, DD1.2, uma unidade de controle nos elementos DD1.3, DD1.4, um amplificador de corrente nos transistores VT5, VT6, um tiristor VS1 e um emissor de sinal sonoro BF1 . Quando a energia é ligada, o capacitor C12 é carregado. Após cerca de 1 ... 1.5 minutos, ocorre um nível alto no pino 2 do elemento DD1.1. Agora, se o detector de deslocamento for acionado, os transistores VT2, VT3 e VT4 abertos, um nível alto no pino 1 do elemento DD1.1 acionará o gatilho. Um nível baixo ocorrerá na saída do DD1.1 e um nível alto na saída do trigger (pino 4 do DD1.2). O circuito C13R23 define a duração de um bipe curto - 0,1 s, e o circuito R21C14 - um atraso no fornecimento de um bipe longo - 60 s. O circuito R20C12 determina a duração do bipe e o atraso na operação do dispositivo após a alimentação ser ligada. A corrente consumida no modo de espera não excede 70 mA e no modo de sinal sonoro - 1 ... 2A. Piezoelementos bimorfos sintonizados na mesma frequência ressonante, por exemplo, 1 kHz, são usados como emissor BQ1 e receptor BM34. A distância entre os elementos piezelétricos deve ser de 3 ... 5 cm, entre eles é necessário colocar uma junta à prova de som de espuma de borracha. Em princípio, se não houver elementos piezoelétricos bimorfos, você pode usar um cabeçote e microfone dinâmicos comuns de alta frequência, enquanto reduz a frequência de radiação para 10 kHz. Mas isso piorará a imunidade ao ruído do dispositivo, pois a seletividade de frequência do receptor piorará. O som emitido também será ouvido, mas para a proteção de pequenos espaços fechados, objetos, como um carro, a sensibilidade será suficiente e a radiação sonora protegerá bem a carroceria do carro. Neste caso, o projeto do gerador deve ser alterado. A sirene de som BF1 é um sinal de carro com um consumo de corrente de 1 ... 2 A. A bobina L1 é enrolada em um anel de ferrite da marca M2000 com dimensões de 20x12x6 e contém 100 voltas de fio PEV-0,3 com uma torneira de o meio. O corpo do dispositivo deve ser feito com margem de segurança e fixado de forma segura à parede dentro das instalações protegidas. O estabelecimento começa com a configuração do gerador. Para isso, desligue o elemento piezoelétrico receptor BM1 e conecte-o ao osciloscópio. Colocando os elementos piezoelétricos uns contra os outros e aplicando energia ao gerador, selecionando o capacitor C1 e o resistor R3, a amplitude máxima do sinal recebido é alcançada. Você pode medir a frequência do gerador - deve corresponder à frequência de ressonância do emissor. Então você precisa restaurar as conexões, colocar os elementos piezoelétricos no gabinete e aplicar energia a todo o dispositivo. A tensão nas saídas do amplificador operacional DA1.1 e DA1.2 (pinos 10 e 12) deve ser igual à metade da tensão de alimentação. Em conclusão, a amplitude da tensão alternada amplificada na saída do amplificador operacional DA1.1 é verificada, deve ser aproximadamente igual a 0,1 V. Uma forte diferença na amplitude deste valor levará a alguma deterioração na sensibilidade. Se você segurar sua mão na frente dos elementos piezoelétricos, a amplitude da tensão CA na saída do amplificador operacional DA1.1 começará a pulsar. A frequência da pulsação será tanto maior quanto maior a velocidade do movimento. O restante do dispositivo não precisa ser configurado e, se instalado corretamente, deve funcionar imediatamente. Autor: A. Koinov, Nakhodka, Território de Primorsky; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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