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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Detector acústico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Seguridad y proteccion Los lectores están invitados al sensor de alarma antirrobo original, diseñado para proteger las ventanas de la habitación. En los últimos años, han aparecido muchas publicaciones sobre dispositivos de seguridad en la literatura de ingeniería de radio. Y esto, por supuesto, no es casual, el tema de la protección de la propiedad es muy relevante. Hay muchos dispositivos de seguridad basados en varios principios físicos [1]. Todos ellos están diseñados para proteger automóviles, almacenes, oficinas, apartamentos y otras instalaciones. Una parte integral de cualquier dispositivo de este tipo es un "detector de seguridad", una herramienta técnica que señala una intrusión no autorizada en las instalaciones protegidas y genera alarmas [2]. Consideremos un ejemplo particular. Digamos que necesita bloquear la posibilidad de que los ladrones ingresen a su apartamento a través de la abertura de una ventana. Hay dos formas de pasar por la abertura de la ventana. La primera es abrir las partes móviles del marco (ventana) sin romper la cubierta de vidrio, la segunda es romper la cubierta de vidrio (romper, cortar, exponer el vidrio) sin abrir las partes móviles del marco. Tradicionalmente, para la protección en el primer caso, se utilizan detectores de contacto magnético SMK-1, SMK-3, IO 102-4, IO 102-5, IO 102-6. En el segundo caso: detectores de contacto eléctrico (lámina de aluminio), detectores de contacto de choque superficial del tipo "Ventana". Estos fondos, por supuesto, no "decoran" el interior de las salas de estar y crean problemas adicionales para los propietarios, por ejemplo, al lavar las ventanas. Además, no se resuelve el tema del secreto del dispositivo de seguridad. Es cierto que aún podemos recomendar detectores de sonido de superficie del tipo "Glass", pero su costo es bastante alto. Los detectores acústicos pueden satisfacer muchos requisitos [3]. El principio de su trabajo es el siguiente. El micrófono BM1 (Fig. 1) recibe señales acústicas del entorno, que se convierten en tensión alterna de la frecuencia y amplitud adecuadas, se alimentan a un amplificador lineal con ganancia k, y de su salida al emisor BA1, donde se produce la conversión inversa en sonido. La señal reproducida por el emisor se propaga en el ambiente con un coeficiente de transmisión β y, mezclándose con los sonidos del ambiente, se transmite a la entrada del micrófono BM1, donde es nuevamente convertida, luego amplificada, etc. Así, existe una retroalimentación entre el micrófono y el emisor, que se cierra a través del ambiente externo.
Si el amplificador es de banda estrecha, entonces del espectro completo de señales acústicas que llegan al micrófono, el emisor reproducirá solo aquellas que se encuentran dentro de la banda de frecuencia del amplificador. Seleccionando el área de frecuencias de operación que van desde 10 a 15 kHz. es posible desconectar muchas interferencias de audio, que se encuentran principalmente en el rango por debajo de 10 kHz. Se sabe por la teoría que las oscilaciones no amortiguadas ocurren en un dispositivo amplificador con retroalimentación (modo de autoexcitación), si la retroalimentación es positiva (equilibrio de fase) y el producto de los coeficientes de transferencia del canal directo k y el inverso β es mayor o igual a la unidad (balance de amplitud), entonces kβ>1. Cuando no se cumplen las condiciones para el equilibrio de fase o el equilibrio de amplitud, el dispositivo se encuentra en un estado estable, es decir, en un modo de amplificación lineal. Al cambiar el coeficiente de transmisión β, es posible controlar el estado del dispositivo considerado. Este principio se utiliza en el funcionamiento del detector acústico. Para proteger la ventana, el micrófono se coloca entre los marcos de la abertura de la ventana (con un poco de esfuerzo se puede enmascarar muy bien), y el amplificador y el emisor se colocan en la habitación. Por lo tanto, el micrófono y el emisor están separados por una mampara de vidrio y la retroalimentación acústica entre ellos se debilita. A la salida del amplificador, la amplitud del voltaje es despreciable. Si un intruso intenta ingresar al apartamento a través de una ventana (abre una ventana o ventana, rompe o expone un vidrio), se producirá una conexión acústica entre el micrófono y el emisor y el dispositivo se excitará. La amplitud del voltaje a la salida del amplificador aumentará varias veces. Al conectar un dispositivo de umbral a la salida del amplificador, obtenemos un detector acústico (Fig. 2).
Se ensambla un filtro de paso de banda activo en el amplificador operacional DA1. Su ganancia es de 1000 a una frecuencia de resonancia de 11 kHz, el ancho de banda es de 800 Hz. Los transistores de salida VT1 y VT2 funcionan en modo de clase B, por lo que el consumo de energía en modo de espera es mínimo. La ganancia del dispositivo se puede ajustar mediante la resistencia R4 en el rango de 2 a 20 veces. Esto es necesario para ajustar la sensibilidad del detector después de colocarlo sobre el objeto. Desde la salida del amplificador, la señal va al cabezal dinámico BA1 y al dispositivo de umbral, que se ensambla en los transistores VT3, VT4, el diodo VD1 y el diodo zener VD2. En modo de espera, los transistores VT3 y VT4 están cerrados y hay un nivel bajo en la salida del dispositivo de umbral. Cuando el dispositivo, debido a las circunstancias mencionadas anteriormente, se excita, aparece un voltaje positivo en la base de VT3. Si supera el umbral de tensión establecido por el diodo zener VD2, los transistores VT3 y VT4 se abren. Aparece una señal de "Alarma" en la salida del dispositivo de umbral: un voltaje positivo de aproximadamente 15 V. Este voltaje se puede usar como voltaje de control para varios dispositivos terminales. Además de los indicados en el esquema, puedes utilizar el OU K140UD6, el micrófono MD-52, el cabezal dinámico 10GDV-2 o 10GDV-4. El cable para conectar el micrófono debe estar blindado. El detector se configura directamente en la instalación. Con la ventana cerrada, la resistencia R4 establece la ganancia máxima (y por lo tanto la sensibilidad máxima). Si se produce autoexcitación en este caso, la ganancia se reduce hasta que se detiene. Después de eso, se abre la ventana (ventana) o se quita el vidrio; el dispositivo debe excitarse nuevamente y aparecerá la señal de "Alarma" en la salida del dispositivo de umbral. Puede suceder que el dispositivo no se despierte. Luego debe elegir la posición relativa del emisor y el micrófono. Debe tenerse en cuenta que es conveniente colocarlos de manera que estén dirigidos entre sí. La corriente consumida por el detector en modo de espera es de 6 mA de la fuente de alimentación de -15 V y de 8 mA de la fuente de alimentación de +15 V. La corriente en modo de alarma no supera los 260 mA de cada fuente. El rendimiento del dispositivo ensamblado de acuerdo con el esquema propuesto se probó durante 30 días en ventanas de 70x115 cm (por la noche) y 120x170 cm (por el día). Al abrir la ventana (en este caso, β cambia en unos 30 dB), el detector siempre daba una señal de "Alarma". No se registraron falsos positivos durante los controles. Por lo tanto, la experiencia operativa del dispositivo descrito nos permite hablar sobre las perspectivas de su aplicación. Además, bien puede utilizarse para proteger otros objetos, como cajas fuertes. Suma. Micrófono electret en detector acústico En el diseño descrito en mi artículo "Detector acústico", se utilizó un micrófono electrodinámico como sensor de sonido. Esto simplificó al máximo la conexión del sensor al chip DA1. Sin embargo, a pesar del pequeño tamaño del micrófono dinámico (unos pocos centímetros de largo), su instalación y enmascaramiento para alguien puede ser una tarea laboriosa. En este sentido, decidí modificar el circuito de entrada del amplificador de tal manera que fuera posible conectar un micrófono electret. Estos dispositivos se comparan favorablemente con sus pequeñas dimensiones. Por ejemplo, un micrófono tipo CZN-15E, tomado de una vieja grabadora importada, tiene solo 10 mm de diámetro y 6 mm de alto. Naturalmente, es más fácil instalar y disfrazar dicho sensor. La figura muestra el diagrama de conexión de un micrófono electret a un amplificador detector acústico. Las resistencias R14, R15 y el condensador C11 recién introducidos están instalados en su placa. El micrófono debe estar conectado con un cable blindado.
Está permitido utilizar otros micrófonos electret en el diseño. Observo que con dicho reemplazo, la sensibilidad del detector aumenta y, por lo tanto, en esta realización, se puede aumentar la distancia entre el micrófono y el cabezal dinámico BA1. Literatura
Autor: I.Medvedev, Bryansk
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Comentarios sobre el artículo: Igor Genial articulo!!!
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