超声波安全装置。方案、说明

超声波安全装置。无线电电子电气工程百科全书

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在场所的安全系统中，使用了各种传感器。超声波的特点 - 易于安装。在室内使用时，无需铺设安全回路。

该设备由一个运动传感器、一个声音信号和一个集成在一个外壳中的自主电源组成。它可以保护一个最大20平方米的房间。将其放在受保护对象内的墙上。移动物体时会触发声音信号，首先会发出短暂的警告蜂鸣声。如果主人进入房间，这个信号会警告他设备已经工作，需要关闭。如果不这样做，则设备会在一分钟内发出响亮的哔哔声，持续几分钟，然后再次切换到布防模式。

位移传感器包括声学发射器和接收器。发射器产生稳定振幅和频率的超声波范围内的信号。最好选择 25 ... 35 kHz 范围内的频率。声波从发射器向各个方向传播，并以不同的方式进入接收传感器。直接信号直接从发射器传送到接收器。此外，从周围物体反射的信号在接收传感器的输入处被接收。反射信号相对于直接信号的幅度和相移具有随机但恒定的值，并且取决于房间的大小、传感器的位置和房间中的物体。

在接收传感器中，直接和反射信号混合在一起，形成一定幅度的总接收信号。当移动至少一个撞击声波的物体时，反射信号的相位和幅度会发生变化。将反射面移动大约 1 cm 会使反射信号的相位改变 180°，因此反射面长时间移动会导致总接收信号以 1 到 100 Hz 的频率波动，具体取决于速度和运动方向。当接收到的信号中出现这种波纹时，就会触发报警装置并发出声音信号。

设备示意图如图所示。发射器发生器是根据电容式三点方案构建的。发射极BQ1包含在晶体管VT1的反馈电路中。

（点击放大）

发生器的振荡频率取决于发射极 BQ1 的谐振频率和电路 L1 C1 的参数。辐射功率由电阻R3的选择来调节，频率由电容C1的选择来调节。

接收器由超声波麦克风 BM1、运算放大器 DA1.1 上的接收信号放大器、元件 R11、VD2、C8、R13 上的检测器以及运算放大器 DA1.2 上的检测信号放大器组成。 2和一个晶体管开关VT3VT25。检波器的参数选择使得在 35...1 kHz 范围内对载波频率的抑制最大，对 100...7 Hz 的低频纹波的衰减最小。电路 C12R9C14R1.2 设置运算放大器 DA10 的增益和带宽。当交流电压出现在其输出端时，通过电容器 C2 的正半波打开晶体管开关 VT3VT3，通过二极管 VD10 的负半波为电容器 CXNUMX 充电。

信号装置包括元件 DD1.1、DD1.2 上的施密特触发器、元件 DD1.3、DD1.4 上的控制单元、晶体管 VT5、VT6 上的电流放大器、晶闸管 VS1 和声音信号发射器 BF1 . 当电源打开时，电容器C12被充电。大约 1 ... 1.5 分钟后，DD2 元件的引脚 1.1 出现高电平。现在，如果位移检测器被触发，晶体管 VT2、VT3 和 VT4 打开，DD1 元件的引脚 1.1 上的高电平将切换触发器。 DD1.1的输出端会出现低电平，触发器的输出端（DD4的引脚1.2）会出现高电平。电路 C13R23 设置短哔声的持续时间 - 0,1 秒，电路 R21C14 - 提供长哔声的延迟 - 60 秒。 R20C12电路决定了开机后蜂鸣的持续时间和设备运行的延迟时间。

待机模式下消耗的电流不超过 70 mA，而在声音信号模式下 - 1 ... 2A。

调谐到相同谐振频率（例如 1 kHz）的双压电晶片压电元件用作 BQ1 发射器和 BM34 接收器。压电元件之间的距离应为3 ... 5 cm，它们之间需要铺设泡沫橡胶制成的隔音垫片。原则上，如果没有双压电晶片压电元件，可以使用普通的高频动圈头和麦克风，同时将辐射频率降低至10 kHz。但这会恶化设备的抗噪能力，因为接收器的频率选择性会恶化。发出的声音也会被听到，但对于保护较小的封闭空间、物体，例如汽车，灵敏度已经足够了，并且声音辐射可以很好地屏蔽车身。在这种情况下，必须改变发电机的设计。

声音警报器 BF1 是一种汽车信号，电流消耗为 1 ... 2 A。线圈 L1 缠绕在 M2000 品牌的铁氧体环上，尺寸为 20x12x6，包含 100 匝 PEV-0,3 线，抽头来自中间。设备的主体必须具有安全边际，并牢固地固定在受保护场所内的墙壁上。

建立从发电机的设置开始。为此，请关闭接收压电元件 BM1 并将其连接到示波器。通过将压电元件彼此相对放置并向发生器供电，通过选择电容器C1和电阻器R3，实现接收信号的最大幅度。您可以测量发生器的频率 - 它必须对应于发射器的谐振频率。然后您需要恢复连接，将压电元件放入外壳中并为整个设备供电。运算放大器 DA1.1 和 DA1.2（引脚 10 和 12）的输出电压必须等于电源电压的一半。

总之，检查运算放大器DA1.1输出的放大交流电压的幅度，它应该大约等于0,1 V。幅度与这个值的很大差异会导致灵敏度有所下降。如果您将手放在压电元件的前面，则运算放大器 DA1.1 输出端的交流电压幅度将开始脉动。脉动的频率越高，运动的速度就越高。

设备的其余部分不需要配置，如果安装正确，应该可以立即工作。

作者：A. Koinov，滨海边疆区纳霍德卡；出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru

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