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無線電子工学および電気工学の百科事典 太陽電池のセキュリティアラーム。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
防犯警報装置の場合、光は優れたエネルギー源として機能し、光からある程度の距離を置いて検出回路を備えます。 実際、そのような盗難警報は完全に自分自身を養います。
装置の動作原理 光源から始める必要があります。 光線は出入り口、窓、部屋に沿って照射され、セキュリティ ゾーンを形成します。 受信側では、太陽電池が光ビームの存在を検出し、それを電気に変換します。 太陽電池はデバイスの動作において重要な役割を果たします。 光を検出するだけでなく、信号回路自体に電力を供給します。 その秘密は、消費電力を最小限に抑えるために特別に設計された警報方式の選択にあります。 この回路の特性により、太陽電池の出力信号は、光ビームに関する有用な情報として、またデバイス全体に電力を供給するために同時に使用されます。 概略図 シグナリング方式は XNUMX つの部分に分割できます。 まずは光電変換器から見ていきましょう。 実は、これまで説明してきた太陽電池とは、1,6つのセルを直列に接続した太陽電池のことを指します。 電池の合計出力電圧は、セルの実際の照度に応じて、約 1 mA の電流で XNUMX V になります。 まず、ソーラー パネルが警報回路に電力を供給する必要があります。 これは、小型の充電式ニッケルカドミウム電池を充電することで実現されます。 充電回路には、太陽電池、ダイオード D1、バッテリーが含まれています。 「ガード」光が太陽電池の表面に当たると、ダイオード D1 を流れる電流によって電池が充電されます。 前の章で、バッテリーが充電電圧を約 1,35V まで下げることがわかりました。この観点から、バッテリーは実際にはツェナー ダイオードと考えることができます。 ダイオード D0,3 の両端の電圧降下が 1 V であるとすると、太陽電池アレイ自体の電圧は 1,65 V で安定します。 太陽電池からの電流は抵抗R1、R2にも流れます。 この電流の大きさは 250 μA 未満ですが、電流の大部分はバッテリーの充電に使用されます。 抵抗と R2 は検出回路の重要な部分です。 すべてを順番に検討してください (図 1)。 R1 と R2 に電流が流れると、分圧が発生します。 抵抗器 R1 と R2 の抵抗値は、太陽電池が点灯したときに抵抗器 R1 の両端の電圧降下がわずか約 0,21 V になるように選択されます。この電圧はダイオード D1 の両端の電圧降下 (0,3 V) と加算され、結果として次のようになります。トランジスタQ1のベース・エミッタ間の電位差は0,51Vです。 Q1 は最小バイアス電圧が 0,7 V のシリコン トランジスタであるため、ベース電圧が低すぎてトランジスタをオンにできません。 太陽電池に光が照射されると、トランジスタはロックされ、電流は流れなくなります。
しかし、光が遮断されると光電変換部からの電流が停止するため、抵抗R1には電流が流れなくなります。 電流はダイオード D1 を通って停止します。 この場合、次のことが起こります: R1 は高インピーダンスソースになり、D1 は逆バイアスされたダイオード (太陽電池からの電圧の消失により) となり、電流は R2 とトランジスタのベース-エミッタ接合を通って流れます。 Q1. コレクタ電流が表示されます。 コレクタ電流はIC1(警報発生器)に供給されます。 この設計では、非常に低い電源電圧で動作し、消費電流が非常に少ないため、この特定のマイクロ回路が使用されます。 供給電圧が 1,5 V (信号用に通常) になると、LM3909 チップは不安定な状態になり、生成モードになります。コンポーネント R5、R6、および C1 の値が周波数を決定します。世代の。 LM3909 には、電力増幅出力段も含まれています。 発電機の出力 (ピン 2) とバッテリーのプラス端子の間に音響トランスデューサー (ラウドスピーカー) を接続すると、発電機の動作中にはっきりと区別できる大きな信号が聞こえます。 光ビームが遮断されると、検出回路が直ちに作動し、可聴信号が鳴ります。 光が復活するとトランジスタQ1がオフして発電が停止するため、ドアや門が開いたときにベルを鳴らす役割を果たします。 アラームの修正 侵入者警報システムなど、自動回路回復が望ましくない場合は、ベースユニットにラッチ回路が導入されます。 これらは基本的に R3、Q2、および R4 回路の要素ですが、固定回路の全体的なトリックは LM3909 チップによって決まります。 5 オームの抵抗器は、ピン 6 と 12 の間の超小型回路内に接続されています。 正の端子 5 に電圧が印加されていない限り、端子 6 にも電圧はかかりません。 これはコミット前のスキーマの状態です。 光ビームが遮断されると、トランジスタ Q1 がオンになり、ピン 5 が通電され、発振器が起動します。 6番ピンにも電位が現れます。 「ラッチ S1」スイッチがオンの場合、ピン 6 から抵抗 R4 を介して電圧がトランジスタ Q2 のベースに供給されます。 電流がトランジスタ Q2 と抵抗 R3 を流れ始め、トランジスタ Q1 のベースにすでに流れている電流がさらに増加します。 再び太陽電池から電圧が供給されたとしても、太陽電池が発生する電流の流れ経路は大きく変化する。 その結果、抵抗器の抵抗値は抵抗器 R2 の抵抗値より小さくなくなり、R1 の両端の電圧降下が増加します。 R2、R3、Q2 の実効抵抗は R1 に比べて小さくなり、太陽電池はトランジスタ Q1 の飽和を解除できなくなります。 したがって、光ビームが回復した場合でも警報信号が発せられることになる。 スイッチ S1 でのみオフにできます。 防犯装置の設計 設計の基礎となるのは、直列に接続された XNUMX つの小型太陽電池で構成され、外観は瓦屋根に似たバッテリーです。 最小限の電流しか必要としないため、非常に小さな素子を使用できることは明らかです。 要素を切断する技術とそのための対応する装置に関する十分な知識がなければ、このようなバッテリーを作成するのは簡単ではありません。 パーツリストから既製バッテリーを購入することを強くお勧めします。 盗難警報の範囲を広げるために、太陽電池には放物面鏡が装備されています。 鏡は広い空間からの光線を集め、要素に焦点を合わせます。 この目的には携帯用懐中電灯が使用されましたが、あなたも同じことができます。 見つけることができる最大のレンズ口径を備えた懐中電灯を選択する必要があります。これは重要です。 次にリフレクターアセンブリを分解し、バルブを取り外します。 この設計では、レンズは光線を集中させるだけでなく、ミラー反射板を機械的損傷や湿気から保護します。 これで、太陽電池が内側から中央の透明な保護レンズに接着され、電池の裏側がレンズに面するようになります。 レンズは、太陽電池アレイが電球の穴に対して配置されるように配置されます。 バッテリーからのXNUMX本の導体をこの穴に通し、リフレクターを固定します。 もちろん、バッテリーは透明レンズのかなりの部分をブロックするため、可能な限り大きなリフレクターを選択する必要があります。 個々の太陽電池セルのサイズを小さくして、バッテリーのサイズを小さくすることもできます。 直列ソーラーパネルの出力は色分けされていないため、極性を自分で判断する必要があります。 下部エレメントの前面にはんだ付けされたワイヤはマイナス極であり、ボディに取り付けられます。 上部要素の背面に半田付けされたもう XNUMX つのワイヤは、プラスの極性を持っています。 電気リードの極性の同様の分布は、上部の照射層が n 型である pn 接合太陽電池に典型的です。 基本的な n 型シリコンで作られた太陽電池の場合、上部の p 型層とリードの極性は本文で示されている極性とは逆になります。 装置の検出器ユニットと発生器ユニットは、図に示すプリント基板上に配置されています。 2、およびその上の部品の配置 - 図。 3.
ソーラーパネルを除くすべての部品は基板にはんだ付けされています。 接続するとアラームが鳴ります。 必要に応じて、バッテリーと直列にスイッチを取り付けることができます。これにより、使用していないときにアラームをオフにすることができます。 プリント回路基板は、通常は電池用の懐中電灯コンパートメントに取り付けられています。 音響変換器が外部と通信できるように基板を設置する必要があり、そうしないと甲高い音がこもってしまいます。 さらに、「固定」スイッチ用の穴がハウジングに開けられます。 太陽電池からの導体を固定し、慎重に懐中電灯を組み立てる必要があります。今回は電池を回路にはんだ付けします。 セキュリティ装置の準備が整いました。 正しく取り付けられている場合、システムは甲高いアラームを発します。 それを「落ち着かせる」には、トリガーとなる固定をオフにして、太陽電池の表面を照らす必要があります。 これは簡単です。システムを指定の場所に設置する前に、テーブルランプの下に置きます。
セキュリティアラームの設置 出入り口にセキュリティ装置を設置するための一般的なスキームを図に示します。 4. 高さは 60 cm に固定されており、ほとんどの場合に十分です。 光線は、部屋への通路を遮断するように向けられます。
次に、開口部の反対側に警報装置を取り付ける必要があります。 光線が太陽電池の表面に正確に当たるように、光線の方向を調整する必要がある場合があります。 これは簡単に確立できます。ビームが正確に照準を合わせれば、アラームは停止します。 強力な懐中電灯ならどれでも光源として使用できます。 この目的のために、警報回路を配置するのと同じ懐中電灯が使用されました。 バッテリーは 6 ボルトの降圧変圧器に置き換えられ、6 ボルトの巻線の一端が電球に接続され、もう一端が電源に接続されました。 光線を見えなくしたい場合は、赤外線フィルターを使用できます。 赤いセロファンでもビームは目立ちにくくなりますが、シリコン太陽電池はスペクトルの赤色および赤外領域に大きな感度を持っているため、感度の低下は無視できます。 ただし、フィルターによってもたらされる減衰を考慮する必要があります。システムの範囲が同じままであるとは期待できません。 フィルターが発光体の表面を覆うと発熱する可能性がありますのでご注意ください。 加熱の程度はフィルターの種類とその透過率によって異なります。 高熱により火災の原因となることがあります。 AC 電源の光源を使用すると、停電を知らせるという追加の利点があります。 著者：バイヤーズT。
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