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無線電子工学および電気工学の百科事典 盗難警報装置のピエゾセンサー
無線電子工学と電気工学の百科事典 / セキュリティデバイスとオブジェクトシグナリング センサーの主要な要素は、慣性トランスデューサーによって補完された圧電要素です。 センサーの設計を図1に示します。 1.プリント基板4にオープンライニングの音響圧電エミッタ3を取り付け、M字型ワイヤサポート2をはんだ付けします。弾性スポーク1をはんだ付けし、一端を平らにして曲げます。半円形でボード5にはんだ付けされ、他のXNUMXに負荷が固定されます。
著者のセンサーのコピーでは、スポークは直径0,8 mmの鋼線（ペーパークリップ）でできており、平らな端の厚さは0,2 ... 0,25 mmで、負荷5は重さ3 gの鉛の立方体でした。実験は、そのようなコンバータの共振周波数 Fpez = 23 Hz であることを示しました。 この設計は、負荷の振動を圧電素子の可変圧力に変換します。 トランスデューサは、圧電素子の電圧の指数関数的に減衰する振動（周波数Fpez）を伴う短い衝撃および衝撃に応答します（図2）。その初期振幅Uaは作用力に依存します。 この信号がコンパレータの入力のXNUMXつに適用され、例示的な（しきい値）電圧UpがXNUMX番目に適用されると、N=Frez-Tpパルスからの持続時間Tpの「パック」がその出力に形成されます。
図。 2 明らかに、弱くてまれなショックやショックでは、コンパレータの出力で生成されるパルスの数は、強くて頻繁なものよりも少なく、アクティビティ（犯罪？）が高い場合は、特定の制限を超える可能性があります。 センサーの超越的な励起に応答してアラーム信号（ログ1）を生成するデバイスの概略図を図3に示します。 XNUMX。
コンパレータはマイクロパワーオペアンプDA1に組み込まれており、そのスイッチングしきい値Upはチューニング抵抗R4によって設定されます。 静止状態では、オペアンプDA1の反転入力の電圧が非反転入力の電圧を0,3〜3 mV超えているため、出力-logに低レベルが設定されます。 0。 オペアンプDA1を切り替えるのに十分な振幅の交流電圧が圧電素子B1に現れると、パルスの「パッケージ」がその出力に形成され、論理素子DD1.3によって反転された後、次のようになります。カウンタDD2の入力Cとシングルバイブレータの入力（ピン6 DD1.1）は、エレメントDD1.1、DD1.2に組み込まれています。 この単一のバイブレーターは、持続時間Tact =0.7*С1*R8= 7 sのパルスを生成します。これは、センサーのアクティブな動作の時間間隔、つまりパルスカウントサイクルの持続時間を設定します。 この間隔の終わりに、短い（t = 1.4 * R0.7 * C9 = 3 ms）パルスがDD14エレメントの出力で生成され、カウンターDD2がリセットされます。 2P カウンター DD2 の出力での高論理レベル信号 (アラーム) は、カウンターで 2p 番目のパルスを受信した場合にのみ発生するため、センサーのしきい値は、このカウンターのどの出力が有効になっているかによって異なります。 これを図のようにすると、 3 の場合、1 番目のパルスがカウンタ DD2 の入力 C に到達すると、「出力 64」でアラームが発生します。 別のセンサー出力 (「出力 2」) - 電界効果トランジスタ VT1 のオープン ドレイン - を使用すると、独自の電源を持つ負荷をそれに接続できます。 すべての要素は、厚さ1,5mmの両面ホイルグラスファイバー製のプリント回路基板に取り付けられています。その図を図4に示します。 2.エレメントの取り付け側のホイルの一部は、共通のワイヤーとして使用されます。 抵抗、コンデンサ、その他の部品の「接地」端子への接続は、黒い点で示されています。 エレメントのリードがスキップされる場所で、直径約4 mmの保護円をこのホイルにエッチングする必要があります（図XNUMXには示されていません）。 ボードの第XNUMX面と第XNUMX面の金属化されたセクションの接合部は、中央に明るい点が付いた黒い正方形として示されています。
固定抵抗が使用されます：R8 - KIM、C3-14、残り - MLT、C2-23、チューニング抵抗 - SPZ-19a。 酸化物コンデンサは漏れ電流が少なく輸入されており、残りはKM-6、K10-17です。 圧電素子 B1 - 音響エミッタ ZP-19。 そのベースは、ボード上の特別に設計された接触パッドにはんだ付けされています。 負荷が基板に接触するのを防ぐために、基板に切り欠きを作ることができます (図 4 の点線で示されています)。 組み立てた板は、ブイヨンキューブの下からブリキの箱に入れ、82箇所のネジで留めます。 この設計では、センサーの全体寸法は 35x15xXNUMX mm になります。 しかし、DD2カウンターのどの出力からアラームを削除する必要があり、タクトセンサーのアクティブな動作の時間間隔はどのくらいにする必要がありますか? まず、条件を満たす必要があります。 Fpez * Tact> 2のn乗。ここで、2はカウンタ出力DD2の名前です。 そうしないと、圧電素子が継続的に励起されてもセンサー出力アラームは発生しません。 図に示されている要素の定格については、この条件が満たされています。 Frez * Cycle = 23 * 7 = 161、およびセンサー出力は、カウンター DD2 の 2 つの出力のいずれかである可能性があります: 4 の 2 乗、5 の 2 乗、6 の 2 乗、または 7 の2 乗 (7 の 128 乗 = 161 < 2)。 最高の感度 (および干渉も) には、アラーム信号が出力 4 から 2 のべき乗まで除去され、最もノイズ耐性の高いセンサーがあります (出力 7 から XNUMX のべき乗まで)。 センサーが短期間の単一の衝撃に応答する必要がある場合は、間隔タクトも時間的に近い必要があります。 ただし、そのような制限がない場合は、タクトを増やすことをお勧めします。 これは、タクトが増加すると、誤警報が発生する可能性が低くなるためです。 ただし、ここで使用する回路ソリューションでは、経験からわかるように、抵抗R35の抵抗は40MΩを超えてはならず、コンデンサC8の最大静電容量は、最大30〜2秒までしか増加できません。 （セラミックまたはフィルム）は通常2,2μFを超えません。 酸化物コンデンサの使用は、そのリーク電流がセラミックコンデンサよりもはるかに高いため、望ましくありません。 コンパレータのしきい値は、トリミング抵抗R4によって設定されます。 「ソフトな」衝撃では、圧電素子の信号の振幅が小さすぎる可能性があるため、そのような衝撃に対するセンサーの感度が大幅に増加すると、Fres が低下する可能性があります。 これは、負荷の重量を増やすことで実現できます。 実験は、5、9、および 15 g の負荷質量で、共振周波数がそれぞれ 18、13、および 9 Hz であることを示しました。 「Exit 2」は、「外国の」セキュリティシステムとの調整だけでなく、必要になる場合があります。 また、可聴信号装置 (サイレン) や白熱灯などの強力な負荷の直接制御にも適しています。 セットアップ時には、HPM14AX などのジェネレーター内蔵の低出力音声信号デバイスをこの出力に接続できます。 スタンバイモードでの消費電力が非常に低いため、小容量のガルバニリチウム電池を電力として使用できます。 おそらく、セキュリティシステム自体よりも長生きします。 出版物：radioradar.net
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