Використання ультразвука - це ще один напрям в розробках "Детекторів Близькості". На рис.1 показано, як працює такий пристрій. У верхній частині малюнка зображена можлива конфігурація, коли передавач і приймач ультразвука знаходиться напроти один одного. Поки ніщо не заважає ультразвуку повною мірою досягати приймача, схема знаходиться у очікуванні. А перешкодити цьому може якраз порушник, що знаходиться між випромінювачем і приймачем.
Варіанти ультразвукової охоронної сигналізації
Подібний пристрій здатний забезпечити вельми високий рівень надійності. Адже будь-яке зниження рівня сигналу від передавача або паже припинення його роботи взагалі розцінюватиметься ланцюгами приймача як небезпека. Вищенаведені приклади можуть виникнути просто при виведенні передавача з ладу.
У нижній частині малюнка зображене інше ефективне розташування приймача і передавача. В цьому випадку ультразвук відображається від віднесеного на відстань твердого предмету і поступає на приймач. Сигнал, що випромінюється передавачем, повинен бути достатньо могутнім. Природно, всякий об'єкт, що встав на шляху звуку, викличе сигнал тривоги.
Можливий інший шлях роботи пристрою. В цьому випадку звук досягає приймача, тільки відобразившись від грабіжника, що знаходиться поблизу від передавача і приймача.
Всі описані способи хороші, так що вибирайте один з них, який краще всього підходить до ваших умов. Ультразвуковий сторож з роздільними приймачем і передавачем
На рис.1 приведена принципова схема ультразвукового передавача.
Основою її є таймер типу 555, а робочу частоту визначають номінали резисторів R1 і R4 і конденсатора С1.
Схема ультразвукового передавача.
Ультразвуковий випромінювач TR1 забезпечує найбільшу віддачу на власній резонансній частоті, а значить, і харчуватися повинен саме з цією частотою. Якщо під час роботи пристрою частота генератора передавача буде "плавати", це в якийсь момент призведе до зниження рівня сигналу, що випромінюється передавачем, тобто викличе помилкову тривогу. Для підвищення стабільності частоти генератора в ньому через конденсатор C3 створено зворотний зв'язок. Сам випромінювач стає подібним резонансного контуру, сигнал на якому максимальний на частоті резонансу. Таким чином, наведена позитивна зворотній зв'язок утримує генератор на власній частоті випромінювача і звужує діапазон перебудови її резистором R4. Для ще більшого підвищення стабільності частоти слід живити схему від стабілізованого джерела живлення. Але треба сказати, що скачки напруги живлення до 1, не викликають ні відходу частоти, ні зниження рівня вихідного сигналу.
Передавач збирають на платі з ізоляційного матеріалу і поміщають у металевий або пластмасовий корпус. При монтажі дотримуйтесь акуратність, а в цілому схема некритична до розташування деталей, і конструкцію підберіть на свій розсуд. Оскільки деталей в передавачі трохи, непогано було б і плату, і випромінювач розташувати в одному корпусі. До того ж довгі з'єднувальні дроти, що йдуть до випромінювача, негативно впливають на роботу схеми. Але якщо все одно не вдасться обійтися без проводів, робіть їх не більше 15 см завдовжки.
Коли всі підготовчі роботи закінчені, приступайте до налагодження передавача. Завдання полягає в налагодженні його на власну частоту випромінювача. Якщо у вас є осцилограф, його сигнальний провід підключіть до точки з'єднання конденсаторів С2 і C3, а "землю" - до загального проводу схеми. Перемикач діапазонів посилення встановіть у положення 1 В/справ. Резистором R4 добийтеся істотного збільшення амплітуди сигналу на екрані осцилографа. Максимальний сигнал показує, що ми налаштувалися на резонансну частоту. Цю єдину операцію з налагодження передавача можна і відкласти до часу, коли буде готовий приймач.
Схема приймача наведена на рис.2.
Схема приймача
Транзистори Q1, Q2 і Q3 утворюють загальновідомий трьохкаскадний підсилювач, в завдання якого входить збільшення рівня прийнятого сигналу до значення, коли його можна буде продетектировать, а отриманим постійною напругою перевести транзистор Q4 у відкритий стан. Загальне посилення схеми регулюється змінним резистором R13, включеним в ланцюг емітера транзистора Q3. З колектора цього транзистора сигнал надходить на випрямляч з подвоєнням напруги. Постійна напруга, що виділяється на конденсаторі С5, створює зміщення на базі транзистора Q4 через резистор R12. Збірка приймача нічим практично не відрізняється від складання передавача. Як і там, проводи, що з'єднують ультразвуковий датчик зі схемою, повинні бути по можливості короткими. Готову плату помістіть в металевий або пластмасовий корпус.
Введення пристрою в роботу
Якщо слідувати зображення у верхній частині мал. 3.20, першим кроком щодо перевірки роботи схеми повинно бути визначення, наскільки далеко можна рознести приймач і передавач. Виберіть місце, де відсутні повітряні потоки. Випромінювач передавача розмістіть на висоті 1 м над підлогою, направивши його у відкритий простір. Подайте живлення від тимчасового джерела на приймач. Встановіть резистор R13 до положення найменшого опору, що буде відповідати максимальному посиленню. Підключіть вольтметр постійної напруги до затискачів Лів. Якщо амплітуда ультразвукових хвиль досить висока, вольтметр показуватиме напруга, майже рівну напрузі живлення. Відходьте повільно з приймачем від випромінювача передавача. З якогось місця показання вольтметра почнуть стрибати, іноді навіть падаючи до нуля. Після цього зменшіть відстань на 30-60 см, ще раз переконавшись, що пристрій працює надійно.
При установці ультразвукової сигналізації слід дотримувати декілька чітких установок.
1. Не розмішайте її в зоні, де працює кондиціонер в режимі нагнітання повітря. Інакше сигналізація спрацьовуватиме всякий раз при його перемиканні.
2. Не залишайте поблизу ніяких предметів, які можуть із-за протягу потрапити в промінь передавача.
3. Не намагайтеся використовувати систему на вулиці або в приміщенні, де постійно відкриваються вікна і двері.
4. Якщо звіри або птахи - постійні мешканці тієї території, де ви збираєтеся застосувати таку сигналізацію, то тут вона неприйнятна.
Як вже мовилося вище, можна так розташувати передавач і приймач, що останній сприйматиме звук, відбитий від якої-небудь твердої поверхні. Це може бути стека або двері. Одяг людини погано відображає і, навпаки, добре поглинає ультразвук. Коли хто-небудь перетне один з променів, сигналізація спрацює. Якщо під охороною знаходилася двері, то пристрій зреагує, коли її відкриють.
Випромінювач передавача і ультразвуковий датчик приймача розташовують на відстані не більше 5 см один від одного, при цьому пристрій здатний "відмітити" людини або який-небудь об'єкт в декількох сантиметрах від нього. Де б ви не встановлювали своє творіння, не забувайте про наступне: не варто налаштовуватися на максимальну чутливість і використовувати пристрій в несприятливих навколишніх умовах. Пристрій сигналізації з об'єднаними приймачем і передавачем
Схема наступного ультразвукового сторожа показана на рис.1. Схема незвичайна тим, що на базі однієї мікросхеми в ній зібраний генератор передавача і що вона працює як виборчий приймач відбитого сигналу. Для цього використовується мікросхема 567, що вміщає в себе джерело сигналу і його приймач.
Рис.1. Схема приймача
Познайомимося ближче з тим, як функціонує схема, що виконує подвійну роботу. Хвилі сприймаються пьезокерамичним / датчиком, після чого посилені каскадом на транзисторі Q2 вони надходять на вивід 3 мікросхеми, причому частоті сигналу виходить в точності дорівнює тій, що генерує сама мікросхема. На відміну від раніше описаного пристрою в цій ситуації вже не важливо, наскільки частота може відхилитися від спочатку встановленої.
Робоча частота визначається номіналами ланцюжка резисторів R3 і R6 і ємності конденсатора C3. Регулюється вона змінним резистором R6. При заданих номінали деталей вона може змінюватись в межах від 8 до 25 кГц, а в кінцевому рахунку визначається застосовуваними пьезодатчиками. З висновку 5 мікросхеми сигнал прямокутної форми надходить на базу транзистора Q1, включеного по схемі із загальним колектором. В якості навантаження цього транзистора включено ланцюжок з резистора R5 і низкоомного динаміка. Коли на вхід схеми надходить достатній по амплітуді сигнал, світлодіод горить, а клеми А і являють собою нормально замкнуті контакти. У випадку, коли амплітуда сигналу зменшується або він зовсім відсутній, вихід схеми переходить в розімкнене стан. В іншому це пристрій може бути використаний з будь-якої конфігурації із запропонованих на рис. 3.20. Відверто кажучи, схема краще працює на високих звукових частотах, ніж на ультразвукових.
Останнє слово про робочій частоті кажуть застосовуються в пристрої випромінювач і п'єзодатчик. Для тих з них, які вказані в списку застосовуваних деталей, частота варіюється в діапазоні від 8 до 16 кГц. Якщо вас не задовольнять такі частоти, потрібно лише підібрати іншу пару, оскільки сама схема може працювати на частотах до 25 кГц. Верхня ж межа обмежена лише можливостями мікросхеми. Але не варто особливо старатися, оскільки для частот вище 43 кГц вже важко підібрати випромінювач і п'єзодатчик.
У комплекті з двома запропонованими перетворювачами схема дуже добре працює на частоті 12 кГц. І не страшно, що вона чутна. Адже навряд чи хто-небудь наважиться з нею посперечатися. Та й миші, судячи з усього, віддадуть перевагу яке-небудь інше місце, ніж це.
Складання схеми
Деталі схеми монтуються на платі з ізоляційного матеріалу, і, оскільки їх не так багато, щільність монтажу не позначається на її функціонуванні. У даній конструкції не потрібно розміщувати п'єзодатчик і випромінювач поблизу від самої схеми. Але тоді для кожного перетворювача бажано використовувати екрановані дроти. Цим ви уникнете виникнення зв'язку між виходом і входом схеми.
Введення пристрою в експлуатацію. Перевіривши правильність монтажу, підключіть живлення схеми. Це може бути джерело напругою 6-9 Ст. Повзунок резистора R6 встановіть в середнє положення, при цьому ви повинні чути писк високого тону. Встановіть випромінювач на столі або іншій підставці так, щоб перед ним був вільний простір у 3 м. Тримаючи п'єзодатчик в руках, "направте його на випромінювач. Світлодіод при цьому повинен загорітися. Відходячи з пєзодатчиком від випромінювача, зауважте те місце, де світлодіод згасне. Це означає, що ви знайшли точку максимальної чутливості.
Зазначимо місця, де зручно розташувати таку сигналізацію:
- через приміщення;
- на виході;
- навпаки підлогового, настінного сейфа або дорогий картини;
- на проході на горище або в напівпідвал;
- в будь-якому іншому місці, де може пройти грабіжник.
Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru