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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 도난 경보기의 피에조 센서
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 보안 장치 및 개체 신호 센서의 주요 요소는 관성 변환기로 보완된 압전 요소입니다. 센서의 디자인은 그림 1에 나와 있습니다. 1. 개방형 라이닝이있는 음향 압전 방출기 4가 M 자형 와이어 지지대 3이 납땜 된 인쇄 회로 기판 2에 부착되고 탄성 스포크 1가 납땜되어 한쪽 끝이 평평하고 구부러져 있습니다. 반원형이고 보드 5에 납땜되고 다른 쪽 XNUMX에는 부하가 고정됩니다.
저자의 센서 사본에서 스포크는 직경 0,8mm(종이 클립)의 강선으로 만들어졌으며 평평한 끝의 두께는 0,2 ... 0,25mm이고 하중 5는 무게가 3g인 납 큐브였습니다. 실험은 그러한 변환기 Fpez = 23Hz의 공진 주파수를 보여주었습니다. 이 설계는 부하의 진동을 압전 소자의 가변 압력으로 변환합니다. 변환기는 압전 소자(그림 2)의 전압이 기하급수적으로 감쇠된 진동(주파수 Fres 포함)으로 짧은 충격 및 충격에 응답하며, 초기 진폭 Ua는 작용력에 따라 다릅니다. 이 신호가 비교기의 입력 중 하나에 적용되고 예시적인(임계값) 전압 Up이 두 번째 입력에 적용되면 N = Frez-Tp 펄스에서 지속 시간 Tp의 "팩"이 출력에서 형성됩니다.
그림. 2 분명히 약하고 드문 충격과 충격의 경우 강하고 빈번한 것보다 비교기의 출력에서 더 적은 수의 펄스가 생성되며 높은 활동(범죄?)에서는 특정 한계를 초과할 수 있습니다. 센서의 초월 여기에 응답하여 경보 신호(log. 1)를 생성하는 장치의 개략도가 그림 3에 나와 있습니다. 삼.
비교기는 마이크로 전력 연산 증폭기 DA1에 조립되며 스위칭 임계값 Up은 조정 저항 R4에 의해 설정됩니다. 정지 상태에서 연산 증폭기 DA1의 반전 입력 전압은 비 반전 입력 전압을 0,3 ... 3 mV 초과하므로 출력에서 낮은 레벨이 설정됩니다. 0. 연산 증폭기 DA1을 전환하기에 충분한 진폭으로 압전 소자 B1에 교류 전압이 나타나면 출력에서 펄스 "패키지"가 형성되고 논리 소자 DD1.3에 의해 반전된 후 카운터 DD2의 입력 C와 단일 진동기의 입력(핀 6 DD1.1)은 요소 DD1.1, DD1.2에 조립됩니다. 이 단일 진동기는 지속 시간 Tact = 0.7*С1*R8 = 7초인 펄스를 생성하며, 이는 센서의 활성 작동을 위한 시간 간격(펄스 계수 주기의 지속 시간)을 설정합니다. 이 간격이 끝나면 DD1.4 요소의 출력에서 짧은(t = 0.7*R9*C3 = 14ms) 펄스가 생성되어 카운터 DD2를 재설정합니다. 2P 카운터 DD2의 출력에서 높은 논리 레벨 신호(경보)는 카운터에서 2p번째 펄스를 수신할 때만 발생하므로 센서 임계값은 이 카운터의 출력 중 활성화된 것에 따라 다릅니다. 그림과 같이 하면. 3에서 1번째 펄스가 카운터 DD2의 입력 C에 도달하면 "출력 64"에서 알람이 발생합니다. 또 다른 센서 출력("출력 2") - 전계 효과 트랜지스터 VT1의 오픈 드레인 - 자체 전원이 있는 부하를 연결할 수 있습니다. 모든 요소는 1,5mm 두께의 양면 호일 유리 섬유로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착되며 그 그림은 그림 4에 나와 있습니다. 2. 요소 설치 측면의 포일 부분은 공통 와이어로 사용됩니다. 저항, 커패시터 및 기타 부품의 "접지" 단자에 대한 연결은 검은색 점으로 표시됩니다. 직경이 약 4mm인 보호 원은 요소의 리드를 건너뛰는 위치에서 이 호일에 에칭되어야 합니다(그림 XNUMX에는 표시되지 않음). 보드의 첫 번째 및 두 번째 측면의 금속화된 섹션의 접합부는 중앙에 밝은 점이 있는 검은색 사각형으로 표시됩니다.
고정 저항이 사용됩니다. R8 - KIM, C3-14, 나머지 - MLT, C2-23, 튜닝 저항 - SPZ-19a. 산화물 커패시터는 누설 전류가 낮은 수입품이며 나머지는 KM-6, K10-17입니다. 압전 소자 B1 - 음향 이미 터 ZP-19. 베이스는 보드에 특별히 설계된 접촉 패드에 납땜됩니다. 부하가 보드에 닿지 않도록 하기 위해 컷아웃을 만들 수 있습니다(그림 4에서 점선으로 표시). 조립된 보드는 부용 큐브 아래에서 주석 상자에 설치되고 세 지점에서 나사로 고정됩니다. 이 디자인에서 센서의 전체 치수는 82x35x15mm입니다. 그러나 DD2 카운터의 출력 중 어느 것에서 알람을 제거해야 하며 Tact 센서의 활성 작동을 위한 시간 간격은 얼마여야 합니까? 우선 조건이 충족되어야 합니다. Fpez*Tact > 2의 n승, 여기서 2는 카운터 출력 DD2의 이름입니다. 그렇지 않으면 압전 소자가 계속 여자되어도 센서 출력 알람은 발생하지 않습니다. 다이어그램에 표시된 요소의 등급에 대해 이 조건이 충족되기 때문에. Frez * 사이클 = 23 * 7 = 161이고 센서 출력은 카운터 DD2의 2가지 출력 중 하나일 수 있습니다. 4의 2승, 5의 2승, 6의 2승 또는 7의 2승 7의 거듭제곱(128의 161의 거듭제곱 = 2 < 4). 가장 높은 감도(그리고 간섭에 대해서도)는 알람 신호가 출력 2에서 7의 거듭제곱으로 제거되고 가장 노이즈에 영향을 받지 않는 센서가 있습니다(출력 XNUMX에서 XNUMX의 거듭제곱까지). 센서가 단기간의 단일 충격에 응답해야 하는 경우 간격 Tact도 시간적으로 가까워야 합니다. 그러나 이러한 제한이 없다면 Tact를 높이는 것이 좋습니다. 이는 Tact가 증가할수록 오경보가 발생할 확률이 감소하기 때문입니다. 그러나 여기에 사용된 회로 솔루션은 Tact를 최대 35 ... 40초까지만 증가시킬 수 있습니다. 경험에서 알 수 있듯이 저항 R8의 저항은 30MΩ을 넘지 않아야 하고 커패시터 C2의 최대 커패시턴스는 (세라믹 또는 필름)은 일반적으로 2,2μF를 초과하지 않습니다. 산화물 커패시터의 사용은 누설 전류가 세라믹 커패시터보다 훨씬 높기 때문에 바람직하지 않습니다. 비교기의 임계값은 트리밍 저항 R4에 의해 설정됩니다. "부드러운" 충격의 경우 압전 소자의 신호 진폭이 너무 작을 수 있으므로 이러한 충격에 대한 센서의 감도가 크게 증가하면 Fres가 감소할 수 있습니다. 이것은 하중의 무게를 증가시켜 달성할 수 있습니다. 실험은 5, 9 및 15g의 하중 질량에서 공진 주파수가 각각 18, 13 및 9Hz임을 보여주었습니다. "출구 2"는 "외부" 보안 시스템과 협력할 뿐만 아니라 필요할 수 있습니다. 가청 신호 장치(사이렌)나 백열등과 같은 강력한 부하를 직접 제어하는 데에도 적합합니다. 설정 시 HPM14AX와 같은 내장 발생기가 있는 저전력 사운드 신호 장치를 이 출력에 연결할 수 있습니다. 대기 모드에서 소비 전력이 매우 낮아 전력용으로 소용량 갈바닉 리튬 배터리를 사용할 수 있습니다. 보안 시스템 자체보다 오래 지속됩니다. 발행: radioradar.net
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