Датчики, применяемые в автомобильных сигнализациях

1.2 Датчики, применяемые в автомобильных сигнализациях

Электроконтактные устройства (ЭУ) стали использоваться для защиты и распознавания проникновения ранее всех остальных электронных и электрических охранных приборов и тот факт, что различные их разновидности всё ещё используют и поныне свидетельствует о наличии у них достоинств в определённых ситуациях [2]. ЭУ, вмонтированные в коробку двери (капота, багажника) известны как дверные контакты (дверные выключатели, концевые переключатели). Эти контакты всегда есть в дверях (соединены с лампой плафона). Установка их в багажнике и капоте не представляет труда. Достоинства данных датчиков: определённость действия (однозначность перехода между рабочими ситуациями и малая реакция на случайные помехи), высокая надёжность. Но есть и проблемы: загрязнение поверхности контактов, окисление, нагрев зоны контакта. Место установки контактов трудно скрыть, и традиционно считается, что их легко вывести из строя, закрепив рычажок в закрытой позиции кусочком жевательной резинки, если у преступников есть предварительный доступ к интересующей их двери.

Широкое применение нашли герконовые (магнитоуправляемые) датчики, когда контакты замыкаются при приближении магнита, установленного, например, на дверях. Но опытный преступник может нейтрализовать их, используя мощный внешний магнит. Однако, реально трудно одновременно удерживать магнит в требующемся положении открывать дверь. Более того, фирма Sigma, например, выпускает герконовые датчики, экранированные от постоянного магнитного поля специальными защитными пластинами-экранами и снабжённые специальными герконовыми контактами, срабатывающими в присутствии постороннего поля.

Ударный датчик. Ударный датчик представляет собой устройство, которое улавливает вибрации корпуса автомобиля. Если амплитуда вибраций превышает заданную величину, ударный датчик вызывает срабатывание сигнализации. Традиционно, ударные датчики являются самыми простыми и дешевыми, среди применяемых в автомобильных сигнализациях. Они поставляются, как правило, в базовом комплекте. Серьезным недостатком ударного датчика является нечувствительность к качанию и высокая чувствительность к помехам. Ударный датчик может с большим приоритетом срабатывать на проезжающие мимо тяжелые автомобили, чем на откручивание колеса.

Обычно, вибрационный датчик [3] содержит корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний контакты, между которыми размещён сферический элемент из электропроводящего материала, в верхней части корпуса размещена с возможностью перемещения крышка, верхний контакт соединён с крышкой, а нижний контакт - с корпусом. С целью расширения области использования датчика, нижний и верхний контакты выполнены в форме шайбы, причём опорная поверхность верхнего контакта выполнена в форме углубления конической формы, а опорная поверхность нижнего контакта выполнена в виде углубления сферической формы.

Ударный датчик охранной сигнализации может содержать корпус [4], в котором размещён чувствительный узел, выполненный в виде подвижного и неподвижного элементов с возможностью их взаимодействия. В такой датчик введены винтовой элемент, пластина с отверстием и стопорное кольцо. Корпус выполнен в виде колпака с дном, в котором выполнено отверстие, в котором размещена пластина, закреплённая стопорным кольцом. Неподвижный элемент чувствительного узла выполнен в виде полого цилиндра из поляризованного пьезокерамического материала, на торцах цилиндра размещены обкладки, цилиндр размещён на пластине соосно с её отверстием. Подвижный элемент чувствительного узла выполнен в виде маятника, нить которого соединена с винтовым элементом, а инерционная масса маятника размещена во внутреннем диаметре цилиндра, обкладки которого являются выходами датчика.

К данному классу относится и лазерный датчик, принцип работы которого заключается в смещении чувствительного элемента фотоприемника относительно узкого луча полупроводникового светодиода при вибрациях и ударах по кузову автомобиля.

Основной недостаток вышеупомянутых вибродатчиков - труднорегулируемая чувствительность [5].

Датчик качания. Очень простой датчик. Опишем датчик колебаний кузова, пригодного для совместной работы с цифровыми автомобильными сторожевыми устройствами (выходное напряжение может принимать значения, соответствующие принятым логическим уровням цифровых микросхем) [6]. Благодаря своим высоким характеристикам подобные датчики весьма популярны у автолюбителей. Датчик формирует импульсный выходной сигнал, содержит минимальное число элементов, может работать в широком интервале напряжений без существенных изменений основных характеристик. В качестве чувствительного элемента, преобразующего механические колебания в электрические сигналы, используется малогабаритный микроамперметр М476/1 с утяжелённой стрелкой. Даже при незначительном толчке подвижная система начинает колебаться, и на выходе микроамперметра появляется напряжение, по форме близкое к синусоидальному. Усилитель-преобразователь собран на компараторе, а не на традиционном операционном усилителе. Отсюда и все основные преимущества. Большой коэффициент усиления (не менее 150 000 для К554СА3) позволяет добиться высокой чувствительности датчика в целом во всём интервале питающего напряжения (5..15 В), а выходная ступень компаратора упрощает сопряжение его с любыми цифровыми микросхемами. Налаживание устройства заключается в установке требуемой чувствительности резистором, изменяя напряжение смещения “нуля”, приведённого ко входу.

Ультразвуковой сканер. Ультразвуковой сканер предназначен для обнаружения движения в салоне. Он относительно не сложен, доступен по элементной базе и не требует для налаживания узкоспециальной аппаратуры.

а) б)

Рис1.2. Строение системы УЗ обнаружения.

Излучатель и приёмник располагают как показано на рис.1.2.а,б [7]. Излучатель ВQ1 возбуждает стабильные по частоте и амплитуде ультразвуковые колебания (хотя можно применять и специальное амплитудное заполнение [19]). Принятый УЗ сигнал микрофон ВМ1 преобразует в электрический. Далее в электронном устройстве сигнал претерпевает усиление, детектирование и анализ по амплитуде. При колебании амплитуды УЗ сигнала устройство формирует сигнал тревоги. Энергия волны в зоне микрофона есть результат интерференции всех падающих волн (прямая волна, отражения от всех предметов в объёме). Какое-либо движение отражающих или поглощающих поверхностей или изменение физических свойств Среды приведёт к изменениям путей прохождения волн, а следовательно, к изменениям интерференционной картины. Это приведёт к колебаниям амплитуды микрофона.

Способ на рис.1.2а экономичнее, т.к. волна от излучателя к приёмнику проходит по наиболее короткому пути с наименьшим затуханием. Но высока вероятность ложной тревоги из-за возможных потоков воздуха. Сложение скорости звука со скоростью воздуха воспринимается как перемещение объекта. При втором способе на рис.1.2б длина пути волны увеличится, что потребует увеличение излучаемой мощности. Но при этом приращение скорости взаимно компенсируется, что и повышает устойчивость устройства к ложным тревогам в условиях относительно равномерных потоков воздуха, движущихся в любых направлениях. Однако, нестабильность интерференционной картины из-за деформации стекол и дверей в результате порывов ветра снаружи, вибрации и т.д. заставили применять более помехоустойчивый метод детектирования сигнала - не по амплитуде, а по частоте. При любом перемещении объекта (особенно вдоль распространения волны) отражённая от него волна будет иметь некоторое смещение по частоте относительно излучаемой. Это явление получило название эффекта Доплера. Поэтому движущийся объект не может быть не обнаружен. К недостаткам ультразвукового сканера относятся:

-  низкая чувствительность к медленным перемещениям;

-  возможность экранирования излучателя (звукоизолирующим материалом);

-  ложные срабатывания при воздействии конвекционных потоков воздуха.

Микроволновой сканер. Микроволновой сканер обнаруживает движение внутри салона и вблизи автомобиля. Его действие основано на интерференции радиоволн сантиметрового диапазона. Устройство очень эффективно, но нуждается в тщательной регулировке, т.к. его действие может распространяться за пределы автомобиля и вызывать ложные срабатывания. Микроволновой сканер нечувствителен к движению потоков воздуха, шумам, вибрациям, но не обнаруживает медленные движения. Существуют двухпороговые модели, позволяющие реализовать отпугивание при приближении к автомобилю. Наибольшее распространение получили микроволновые сканеры AU-94 и AU-94T (одно-зонный и двухзонный соответственно). Среди микроволновых сканеров отечественного производства можно рассмотреть сканер «АРГУС-АВТО2», который изготавливается Санкт-Петербургским АО «Аргус-Спектр» [ ]. Эта модель является 2-х зонной, предназначена для использования в качестве дополнительного или основного датчика в автомобильных охранных системах с дистанционным управлением и имеет следующие технические характеристики:

- рабочий диапазон питающих напряжений, В от 8 до 25

- рабочий диапазон температур,°С от –30 до +50

- ток потребления в режиме «Охрана», мА не более 20

- количество охраняемых зон 2

- количество регулировок чувствительности 2

- допустимый ток нагрузки сигнальных цепей, мА не более 500

- габаритные размеры, мм 66х48х25

- масса, г не более 50

Принцип работы:

Внешняя зона- обеспечивает охрану некоторого периметра вокруг автомобиля и зависит от типа автомобиля и места установки сканера. Внутренняя зона- имеет меньший радиус действия и может быть настроена на охрану салона автомобиля. При движении объекта внутри внешней зоны (не пересекая внутреннюю) на исполнительное устройство периодически поступает сигнал тревоги длительностью 5+1 сек. по сигнальной цепи внешней зоны. При пересечении границы внутренней зоны по сигнальной цепи этой зоны поступает сигнал тревоги 5+1 сек. При дальнейшем движении объекта внутри внутренней зоны этот сигнал тревоги периодически повторяется, а по цепи внешней зоны сигнал тревоги выдается непрерывно.

Рекомендуемые места установки:

-       внизу возле кулисы коробки передач или между креслами (при этом обеспечивается оптимальная настройка внутренней зоны);

-       на потолке в центре (при этом обеспечивается симметрия зон по длине автомобиля);

-       на потолке между светозащитными козырьками (при этом обеспечивается максимальная внешняя зона в направлении капота автомобиля).

Датчик изменения объема салона. Датчик изменения объема салона обнаруживает изменение давления воздуха при открывании двери. Распространенный тип датчика AU-95T.

Датчик разбития стекла. Датчик разбития стекла - датчик микрофонного типа, реагирует на характерный звук разбивающегося стекла. Однопороговые датчики срабатывают даже от звука разбиваемой рядом с автомобилем бутылки, а при понижении чувствительности – вовсе не реагируют. Срабатывание таких датчиков в большей степени зависит от сорта стекла, его толщины и расположения датчика относительно стекла. Двухпороговые датчики регистрируют звук удара по стеклу и звон разбиваемого стекла. Для индикации тревоги такой датчик должен зарегистрировать два соответствующих сигнала с интервалом не более 150 мс.

Датчик падения напряжения бортсети. При включении какого-либо электрооборудования в бортсети автомобиля возникают небольшие броски напряжения. Датчик анализирует эти броски напряжения, идентифицирует подключение и выдает сигнал вторжения в автомобиль. Датчики такого типа, обычно встраивают в центральный блок и входят в базовые комплекты многих сигнализаций.

Сирены. В качестве устройства звукового оповещения широко используются сирены, которые предназначены для беспроводной охраны объектов. Ясно, что такого средства оповещения недостаточно для систем высокого уровня. Особенно, если это вызывает недовольство, например, соседей в ночное время. Однако, мощный звуковой сигнал отпугивает злоумышленников и привлекает внимание охраны или потенциальных свидетелей[8]. Такие устройства должны отвечать следующим требованиям:

минимальный потребляемый ток в режиме ожидания,

мощный звуковой сигнал,

максимальная простота при минимальных габаритах,

высокий КПД,

иметь, по возможности, автономное питание,

характер звукового рисунка должен позволять хозяину реагировать лишь на сигналы своего автомобиля.

В звуковых сигнализаторах важным элементом является звуковой излучатель. Большинство сирен используют динамические головки, что приводит к повышенному расходу энергии источника питания. Однако, обладая весьма малыми габаритами и сравнительно большой громкостью, пьезокерамические излучатели (например, СП-1) [9] способны дать лучшие результаты по сравнению с динамической головкой при использовании их в различных охранных устройствах. Ведь согласно паспортным данным, при подаче на СП-1 переменного напряжения амплитудой 25 В и частотой 3–4 кГц (резонансная частота излучателя) уровень звукового давления достигает 100 dB — этого достаточно, чтобы прозвучал громкий сигнал тревоги. Кроме того, такой сигнал весьма неприятен для слуха.

Из промышленно выпускаемых сирен можно выделить двухтональную электродинамическую SR-74 (120 dB, 12 В), двухтональную с автономным питанием MITRIDAT S-35B (120 dB), двухтональную пьезоэлектрическую TA-AS (125 dB, 12В) [10].

Похожие работы

Проектирование системы охранной сигнализации

Скачать

122653

9

15

... ставкам. 7.2. Локальная смета Таблица 5. Наименование стройки – музей Г.Р. Державина по адресу: наб. р.Фонтанки, 118. ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА на приобретение, монтаж и пусконаладочные работы системы охранной сигнализации Сметная стоимость - 1365,059 тыс.руб Нормативная трудоемкость - 6652,87 чел-ч Сметная заработная плата - 415,896 тыс.руб Составлена в ценах 2005 г. № ...

Разработка системы теплоснабжения

Скачать

98975

2

0

... информации о количестве полученной потребителем или выработанной производителем тепловой энергии, температуре, давлении, объеме (массе) теплоносителя и о времени работы в открытых и закрытых водяных системах теплоснабжения при давлениях до 1,6 МПА (16 кгсм2) и температурах до +150 °С. Область применения - теплоэнергетика, системы коммерческого учета расхода горячей воды и тепловой энергии, ...

Программная и аппаратная часть автоматизированной сигнализации по GSM каналу

Скачать

56862

6

17

... настройки процесса работы МП. - микроконтроллер – ядро всего устройства, содержащее необходимую информацию в виде программного кода, записанного во встроенное ПЗУ, в котором прописан алгоритм работы системы. - считыватель ключей – устройство, с помощью которого система сигнализации ставится/снимается в режим охрана. 8)  Конструкторские требования (габариты, установочные, присоединительные ...

Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

Скачать

167649

57

1

... сигналами времени. Ядро предлагает интерфейс для программирования приложения с целью получения функций в виде отдельных программ. 1.2 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС «Ухтинская» 1.2.1 Цель создания АСУ-ЭС Целью разработки является создание интегрированной АСУ ТП, объединяющей в единое целое АСУ электрической и теплотехнической частей электростанции, ...