음향 탐지기. 계획, 설명

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우리는 독자들에게 실내 창문을 보호하도록 설계된 독창적인 보안 경보 센서를 제시합니다.

최근 몇 년 동안 무선 엔지니어링 문헌에 보안 장치에 관한 많은 출판물이 등장했습니다. 물론 이것은 우연이 아니며 재산 보호 주제는 매우 관련이 있습니다.

다양한 물리적 원리를 기반으로 작동하는 보안 장치가 많이 있습니다[1]. 이들 모두는 자동차, 창고, 사무실, 아파트 및 기타 물건을 보호하도록 설계되었습니다. 이러한 장치의 필수 부분은 "보안 감지기"입니다. 이는 보호 구역에 대한 무단 침입을 알리고 경보 신호를 생성하는 기술 장치입니다[2].

한 가지 특별한 예를 고려해 보겠습니다. 도둑이 창문을 통해 아파트에 들어올 가능성을 차단해야 한다고 가정해 보겠습니다. 열린 창문을 통과하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 유리 덮개를 깨지 않고 프레임(창문)의 움직이는 부분을 여는 것이고, 두 번째는 프레임의 움직이는 부분을 열지 않고 유리 덮개를 깨는 것(유리 깨기, 절단, 노출)입니다.

전통적으로 첫 번째 경우의 보호를 위해 자기 접촉 감지기 SMK-1, SMK-3, IO 102-4, IO 102-5, IO 102-6이 사용되었습니다. 두 번째 경우 - 전기 접촉 감지기(알루미늄 호일), "창" 유형의 표면 충격 접촉 감지기. 물론 이러한 제품은 거실 내부를 "장식"하지 않으며 예를 들어 창문을 청소할 때 소유자에게 추가적인 문제를 야기하지 않습니다. 또한 보안장치의 비밀성 문제도 해결되지 않았다. 사실, "유리" 유형의 표면 음향 탐지기를 권장할 수도 있지만 비용이 상당히 높습니다.

음향 탐지기는 많은 요구 사항을 충족할 수 있습니다[3]. 작동 원리는 다음과 같습니다. 마이크 VM1(그림 1)은 환경으로부터 음향 신호를 수신하여 적절한 주파수와 진폭의 교류 전압으로 변환되며 이득 k를 갖는 선형 증폭기로 전송되고 출력에서 이미 터 BA1로 전송됩니다. 소리로의 역변환이 발생합니다. 이미터에 의해 재생된 신호는 전송 계수 β로 환경에 전파되고 환경의 소리와 혼합되어 마이크 VM1의 입력으로 전송되어 다시 변환된 다음 증폭됩니다. 마이크와 이미터 사이의 피드백 연결은 외부 환경을 통해 닫혀 있습니다.

음향 감지기

증폭기가 협대역으로 만들어지면 마이크에 도달하는 전체 음향 신호 스펙트럼 중에서 이미터는 증폭기의 주파수 대역에 속하는 신호만 재생합니다. 10~15kHz의 작동 주파수 범위를 선택합니다. 주로 10kHz 미만 범위에서 많은 오디오 간섭을 조정할 수 있습니다.

피드백이 있는 증폭 장치에서는 피드백이 양수(위상 균형)이고 순방향 채널 전송 계수 k와 역방향 채널 β의 곱이 더 큰 경우 감쇠되지 않은 진동이 발생하는 것으로 알려져 있습니다(자기 여기 모드). 1(진폭 균형)보다 크거나 같으면 kβ> XNUMX입니다. 위상 균형이나 진폭 균형의 조건이 충족되지 않으면 장치는 안정적인 상태, 즉 선형 증폭 모드에 있습니다. 투과 계수 β를 변경하면 해당 장치의 상태를 제어할 수 있습니다.

이 원리는 음향 탐지기의 작동에 사용됩니다. 창문을 보호하기 위해 창문 프레임 사이에 마이크를 배치하고(조금만 노력하면 아주 잘 위장할 수 있음) 증폭기와 이미미터가 실내에 위치합니다. 따라서 마이크와 이미터는 유리 파티션으로 분리되어 있어 이들 사이의 음향 피드백이 약해집니다. 증폭기 출력에서 전압 진폭은 중요하지 않습니다.

공격자가 창문을 통해 아파트에 들어가려고 하면(창이나 창문을 열거나 유리를 깨거나 노출시키는 경우) 마이크와 방출기 사이에 음향 연결이 발생하고 장치가 활성화됩니다. 증폭기 출력의 전압 진폭은 여러 번 증가합니다.

임계값 장치를 증폭기의 출력에 연결함으로써 음향 검출기를 얻습니다(그림 2).

(확대하려면 클릭하십시오)

능동 대역 통과 필터는 연산 증폭기 DA1에 조립됩니다. 공진 주파수 1000kHz에서 이득은 11이고 대역폭은 800Hz입니다. 출력 트랜지스터 VT1 및 VT2는 클래스 B 모드에서 작동하므로 대기 모드에서의 전력 소비가 최소화됩니다. 장치의 이득은 저항 R4에 의해 2~20배 범위에서 조정될 수 있습니다. 이는 감지기를 현장에 배치한 후 감지기의 감도를 조정하는 데 필요합니다. 증폭기 출력에서 신호는 다이나믹 헤드 BA1과 트랜지스터 VT3, VT4, 다이오드 VD1 및 제너 다이오드 VD2에 조립되는 임계값 장치로 이동합니다.

대기 모드에서는 트랜지스터 VT3 및 VT4가 닫히고 임계값 장치의 출력에 로우 레벨이 나타납니다. 위에서 언급한 상황으로 인해 장치가 여자되면 VT3 베이스에 양의 전압이 나타납니다. 제너 다이오드 VD2에 의해 설정된 임계 전압을 초과하면 트랜지스터 VT3 및 VT4가 열립니다. "경보" 신호는 임계값 장치의 출력에 나타납니다(약 15V의 양의 전압). 이 전압은 다양한 터미널 장치의 제어 전압으로 사용될 수 있습니다.

다이어그램에 표시된 것 외에도 K140UD6 연산 증폭기, MD-52 마이크, 10GDV-2 또는 10GDV-4 다이나믹 헤드를 사용할 수 있습니다. 마이크를 연결하는 전선은 차폐되어 있어야 합니다.

감지기는 현장에서 직접 구성됩니다. 창이 닫히면 저항 R4는 최대 이득(따라서 최대 감도)을 설정합니다. 자가 여기가 발생하면 정지할 때까지 게인이 감소합니다. 그런 다음 창(창)을 열거나 유리를 제거하십시오. 장치가 다시 활성화되어야 하며 임계값 장치의 출력에 "경보" 신호가 나타나야 합니다. 기기가 켜지지 않는 경우가 발생할 수 있습니다. 그런 다음 이미터와 마이크의 상대적 위치를 선택해야 합니다. 서로를 향하도록 배치하는 것이 좋습니다. 대기 모드에서 감지기가 소비하는 전류는 -6V 전원에서 15mA, +8V 전원에서 15mA입니다. 알람 모드의 전류는 각 소스에서 260mA를 초과하지 않습니다.

제안된 방식에 따라 조립된 장치의 성능은 30x70cm(저녁) 및 115x120cm(낮) 크기의 창문에서 170일 동안 테스트되었습니다. 창이 열렸을 때(이 경우 β는 약 30dB만큼 변경됨) 감지기는 항상 "경보" 신호를 보냈습니다. 점검 중에는 오탐지가 기록되지 않았습니다.

따라서 설명된 장치의 작동 경험을 통해 우리는 해당 장치의 사용 전망에 대해 이야기할 수 있습니다. 또한 금고와 같은 다른 물건을 보호하는 데에도 사용할 수 있습니다.

덧셈. 음향 감지기의 일렉트릿 마이크

내 기사 "음향 "검출기""에 설명된 설계에서는 전기 역학 마이크가 사운드 센서로 사용되었습니다. 이로 인해 센서와 DA1 칩의 연결이 최대한 단순화되었습니다. 그러나 다이나믹 마이크의 크기가 작음에도 불구하고 (길이는 몇 cm) 설치 및 마스킹 작업이 일부에게는 노동 집약적인 작업일 수 있습니다.

이런 점에서 일렉트릿 마이크를 연결할 수 있도록 앰프의 입력 회로를 수정하기로 결정했습니다. 이러한 장치는 작은 크기로 구별됩니다. 예를 들어, 오래된 수입 카세트 레코더에서 제거된 마이크 유형 CZN-15E는 직경이 10mm, 높이가 6mm에 불과합니다. 당연히 이러한 센서를 설치하고 위장하는 것이 더 쉽습니다.

그림은 일렉트릿 마이크를 음향 검출기 증폭기에 연결하는 다이어그램을 보여줍니다. 새로 도입된 저항 R14, R15 및 커패시터 C11이 보드에 설치됩니다. 마이크는 차폐선으로 연결되어야 합니다.

음향 감지기

디자인에 다른 일렉트릿 마이크를 사용하는 것도 가능합니다. 이러한 교체를 통해 감지기의 감도가 증가하므로 이 옵션에서는 마이크와 BA1 다이내믹 헤드 사이의 거리를 늘릴 수 있습니다.

문학

Nilov V. A., Chlenov A. N., Shakirov F. A. 보안 및 화재 경보 시스템의 기술적 수단. - M .: NOU "타키르", 1998.
GOST 26342-84. 보안, 화재 및 보안-화재 경보 시스템. 유형, 주요 매개변수 및 크기.
Shepitko G. E. 적응형 보안 탐지기: 개요 정보. -M .: GNITSUI, 1985.

저자: I.Medvedev, Bryansk

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