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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sensor táctil en la alarma de seguridad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Seguridad y proteccion El artículo propuesto describe un dispositivo que reacciona al tocar un objeto: una cerradura de puerta, una caja fuerte, etc. Puede usarse en un sistema de seguridad. En la fig. 1 muestra un diagrama que ilustra el principio de funcionamiento del dispositivo. Aquí G1 es un generador de tensión alterna (red eléctrica); Ср - condensador de separación de alto voltaje de pequeña capacidad; D - elemento de umbral sensible; KP - un objeto controlado con conductividad eléctrica; C0 - su capacitancia eléctrica; Sk es la capacitancia eléctrica de una persona que toca el CP.
Zin es mucho menor que la capacitancia del capacitor C0. Por tanto, la corriente I que se produce en el modo de espera (sin Sk) es aproximadamente igual a I=314.Ur.Sr. С0/(Ср+С0), y el voltaje en la entrada del elemento sensor: Uin = I.Zin, donde Zin es su resistencia de entrada y Ur es el voltaje del generador. La tensión Uin debe estar por debajo del umbral del elemento sensible. Conectar un objeto extraño a la caja de cambios aumentará la capacitancia hasta C0'=C0+ Sk y, en consecuencia, la corriente en el circuito hasta I'=314. Ur.Cp.C0'/ (Cp+C0'). En este caso, la tensión de entrada Uin'=I'.Zin. Este voltaje debe estar por encima del umbral, y luego tocar el CP activará una alarma. En la fig. 2 muestra un diagrama esquemático del dispositivo. Un generador de tensión alterna con un condensador de acoplamiento en la salida es un divisor capacitivo C9C10 conectado a la red eléctrica. Resistencia de entrada del elemento de umbral Zin=40 kOhm (tiene un carácter complejo). El filtro de paso bajo R1C1R2C2 atenúa posibles ruidos de alta frecuencia e impulsos.
El amplificador operacional DA1 y el transistor VT1 forman un comparador económico, cuya señal se alimenta a la entrada de conteo del contador de 14 bits DD2. En el chip DD1, se ensambla un oscilador que genera pulsos cortos. Entran en la entrada R del contador y la devuelven periódicamente a su estado original. El periodo de repetición de estos pulsos es Tr=2.R12. C6 en la muestra fabricada fue de 7 s. El circuito R14C8 se introduce para restablecer el contador DD2 cuando se enciende la alimentación. El transistor VT2, que opera en el modo de llave electrónica, enciende la sirena piezoeléctrica HA1 cuando aparece un nivel alto en la salida del contador. Pero esto sucederá solo si, en el intervalo entre los pulsos de reinicio, llegan a la entrada C al menos 256 pulsos con la frecuencia de la red de CA. Es decir, si el contacto con el reductor dura al menos Tc=Nc/F=256/50=5,12 s, donde F=50 Hz es la frecuencia de la corriente alterna en la red. De ahí la duración máxima de la alarma Tmax=Tr-Tc=1,9 s. De hecho, su duración dependerá del momento de tocar el CP, puede ser cualquiera dentro de 0...Tmax. Si se mantiene el contacto con el panel de control, la alarma se repetirá periódicamente. Resistencia R4 - SP3-38a o SP3-19b, el resto - MLT 0,125. Condensadores C9 y C10 (están montados en un enchufe o toma de corriente) - K5-15-N70 (voltaje de funcionamiento 1,6 kV), K73-9 (630 V) o KSO-2 (500 V). Condensadores C3 y C5: K50-35, K50-40, etc., el resto: KM-6, K10-17b, etc. Transistor VT2: estructura compuesta de silicio npn con un coeficiente de transferencia de corriente de al menos 400 y una corriente de colector permitida de al menos 200 mA. Como DD2, se puede utilizar el chip KR1561IE20. Sirena piezoeléctrica HA1 - AST-10. En el dispositivo ensamblado, debe verificar el voltaje en la salida DA1 (pin 6) en modo de espera. Si excede 1 V (el voltaje mínimo en la salida del amplificador operacional generalmente no está estandarizado), se debe instalar una resistencia R8 de menor resistencia; en este modo, el transistor VT1 debe estar bien cerrado. El umbral de sensibilidad DA1 U=Upit.R4/(R3+R5) se ajusta con una resistencia de corte R4. El dispositivo comenzará a responder a la señal de entrada solo si su amplitud supera este umbral. En el sistema de seguridad, casi siempre se realiza uno que otro retraso en el encendido de la señal de alarma. Este es uno de los trucos que se utilizan cuando se intenta transferir a los autómatas una función algorítmicamente difícil: la selección de solo eventos potencialmente peligrosos y amenazantes de una variedad de eventos posibles. El retraso adoptado aquí no funcionará para los hogares que habitualmente abren rápidamente (menos de Tc) la puerta de su apartamento, pero sí reaccionará ante un ladrón que tarde demasiado (más de 2Tc) en recoger una llave maestra. Las características temporales del dispositivo (el retraso en el encendido de la alarma Tc y la duración máxima del sonido Tmax) se pueden cambiar instalando elementos de ajuste de frecuencia con otras clasificaciones y tomando la señal de salida de otra salida del contador DD2. Entonces, con Tr=7 s y Nc=128 (para esto, la resistencia R10 está conectada al terminal 13 DD2) tenemos: Tc=2,56 s, Tmax=4,4 s. En Tr = 4,8 s (para ello, el condensador C6 debe ser de 0,68 μF) y Nc = 128 tenemos: Tc = 2,56 s, Tmax = 2,2 s. Si no se necesita un retraso tan significativo y debe responder de inmediato a un toque en la caja de cambios, basta con conectar la resistencia R10 a la salida 23 (pin 7) del contador DD2. En este caso, la alarma sonará después de 0,16 s. Dado que se toma la red como generador de tensión alterna necesaria para el normal funcionamiento del sensor, es conveniente utilizarla para alimentar el sensor. Solo es necesario elegir una fuente de alimentación de red (adaptador) adecuada para el voltaje y la carga de corriente de cualquier receptor de radio o juguete electrónico. En este caso, es posible que no se requieran los condensadores C9 y C10: la experiencia muestra que el acoplamiento capacitivo con la red, que se produce en la propia fuente de alimentación, es suficiente. La tabla lo ayudará a elegir la fuente de alimentación, donde Upit es el voltaje de la fuente de alimentación, Idezh es la corriente consumida por el dispositivo en modo de espera, Itr está en modo de alarma. Solo notamos que con un aumento en Upit, aumenta el consumo de energía en modo de espera, y la sirena piezoeléctrica AST-10 suena lo suficientemente fuerte incluso en Upit = 4,5 V.
El dispositivo descrito es, en esencia, un sistema de seguridad independiente. También se puede utilizar como parte integral de un dispositivo más complejo, eliminando la señal de las salidas del contador DD2. Los elementos R7, R8, R9 y VT1 no se pueden instalar si la tensión de alimentación es superior a 8 V, mientras que la salida DA1 se debe conectar directamente a la entrada C DD2. Los elementos DD1.3, DD1.4, R14, C8 también son opcionales - el circuito diferenciador C7R13 se puede conectar entre la salida 3 del elemento DD1.2 y la entrada R DD2. En este caso, el terminal superior R13 según el diagrama debe conectarse a un cable común. Autor: Yu.Vinogradov, Moscú
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