Порядок виконання роботи. 1. Підключити лабораторний стенд до мережі ~220В і вимикачем на стабілізованому блоці

1. Підключити лабораторний стенд до мережі ~220В і вимикачем на стабілізованому блоці живлення Д2-27 включити напругу 12В.

2. Почергово для кожного типу МКС, використовуючи відповідні магніти, зняти криві характеристик робочого зазору та зазору відпускання.

Для цього магніт відповідного МКС встановлюється на межі спрацювання в двох випадках:

а) при русі під кутом 90 град. від геркона;

б) при русі під кутом 90 град. на геркон.

При цьому вимірюються відстані між герконом і магнітом, на яких спрацьовіють контакти МКС.

3. Магніт зміщується від осі на 5, 10, 15, 20, 25, 30мм, і в кожному випадку вимірюються відстані робочого зазору та зазору відпускання. Дані заносяться в таблицю.

4. За експериментальними даними будуються графіки робочих зазорів та зазорів відпускання для кожного типу МКС.

5. За допомогою металевої пластини та постійного магніту перевірити можливість блокування МКС. Для цього в зазор між герконом та магнітом МКС необхідно помістити намагнічену постійним магнітом пластину та відвести від геркона магніт самого МКС. Якщо контакти геркона залишилися замкнутими, то блокування геркона вдалося.

2.3. Зміст звіту до лабораторної роботи

Звіт до лабораторної роботи повинен вміщувати:

- мету роботи;

- основні технічні характеристики пристроїв, що досліджуються;

- пункти виконання експериментальної частини лабораторної роботи у відповідності з завданням. Кожний пункт повинен вміщувати результати вимірювань, які до нього відносяться, та необхідні пояснення;

- висновки до виконаної лабораторної роботи.

2.4. Контрольні питання

1. Яке призначення магнітоконтактних сповіщувачів?

2. Як конструктивно влаштований МКС?

3. Які основні параметри МКС Ви знаєте?

4. Від чого залежать робочий зазор та зазор відпускання МКС?

5. Які максимальна кількість спрацювань та максимальний струм МКС? Назвіть орієнтовні цифри цих параметрів та вкажіть, на що вони впливають.

6. Чому контакти МКС повинні мати малий електричний опір і яке максимальне значення цього опору?

7. З яких матеріалів виготовляються пластини герконів і навіщо на контакти наноситься спеціальне покриття?

8. Які ви знаєте основні особливості та способи встановлення МКС?

9. Якими способами можливо захистити МКС від блокування?

Лабораторна робота 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ПАСИВНИХ ІНФРАЧЕРВОНИХ СПОВІЩУВАЧІВ СИСТЕМ ОХОРОННОЇ СИГНАЛІЗАЦІЇ

Мета роботи:

§ вивчення будови, принципу дії та характеристик пасивних інфрачервоних сповіщувачів (ПІЧ) систем охоронної сигналізації;

§ дослідження параметрів пасивних інфрачервоних сповіщувачів систем охоронної сигналізації.

3.1. Стислі теоретичні відомості

Пасивні інфрачервоні сповіщувачі руху чи сповіщувачі, відомі також за назвою оптико-електронні, є пристроями, які найчастіше використовуються для виявлення руху в контрольованій зоні. Це обумовлено досить високою ефективністю виявлення руху та низькою вартістю цих пристроїв. Ефективність виявлення проникнення в зону, що охороняється, визначається насамперед тим, що пасивні інфрачервоні сповіщувачі дозволяють контролювати весь об’єм приміщення. Тим самим вирішується задача реєстрації вторгнення не тільки через найбільш уразливі місця, але практично при будь-якому шляху проникнення: через вікна, двері, проломи підлоги, стелі, стіни. Очевидно, що це значно ефективніше, ніж блокування тільки периметра об'єкта (вікон, дверей і тому подібних конструктивних елементів об'єкта). Це не виключає блокування першого рубежу охорони, що дозволяє в більшості випадків отримати ранній сигнал тривоги і мати більше часу на відповідну реакцію.

Контроль об’єму всього приміщення – це не єдина задача, яку розв'язують ПІЧ-сповіщувачі. Використовуючи змінні лінзи (оптичні системи), можна ефективно контролювати вузьку смугу (наприклад, коридор) чи створити горизонтальну фіранку (наприклад, для контролю приміщень, у яких знаходяться домашні тварини) чи формувати вертикальну зону виявлення уздовж стін з вікнами чи дверима.

Сучасні ПІЧ-сповіщувачи використовують цифрову обробку сигналів, здійснюють постійний самоконтроль, розрізняють сигнали від домашніх тварин і реальних порушників, мають підвищену стійкість до впливу різних дестабілізуючих факторів (радіозавад, сонячного світла і т.п.). З огляду на те, що при таких можливостях ці пристрої мають цілком прийнятні ціни, вони можуть використовуватися для охорони найрізноманітніших по тактиці охорони і необхідному рівню безпеки об'єктів.

Основні вимоги до пасивних інфрачервоних сповіщувачів визначає відомчі будівельні норми ВБН (_______). Відповідно до нього пасивний інфрачервоний сповіщувач – охоронний сповіщувач, що реагує на зміну рівня інфрачервоного (ІЧ) випромінювання в результаті руху людини в контрольованій зоні.

Принцип дії

Для пасивного інфрачервоного сповіщувача як і для будь-якого іншого пристрою виявлення, необхідна деяка ознака (зміна яких-небудь фізичних характеристик чи параметрів об'єкта), що дозволяє прийняти рішення про рух порушника на об'єкті. У даному випадку такою ознакою є зміна інфрачервоного (теплового) випромінювання в контрольованій зоні.

Відомо, що всі тіла з температурою вище абсолютного нуля є джерелами ІЧ-випромінювання. Це відноситься і до людини, різні ділянки тіла якої мають температуру в діапазоні 25-36 °С. Очевидно, що інтенсивність ІЧ-випромінювання буде залежати від багатьох факторів, наприклад, від виду одягу людини. Проте, якщо на об'єкті, що не має джерел ІЧ-випромінювання із змінною температурою, з'являється людина, то буде змінюватися загальний потік ІЧ-випромінювання з контрольованої зони. Виключенням буде вкрай рідкий, практично нереальний випадок, коли температура тіла цілком збігається з температурою тла на об'єкті. З погляду виявлення руху це буде найгірша ситуація.

Таким чином, ПІЧ-сповіщувач повинен реєструвати зміну інфрачервоного випромінювання з появою на об'єкті порушника. У той же час він не повинен реагувати на зміни такого ж випромінювання, викликаного зміною температури тла протягом доби (швидкість зміни температури порядку 1 °С/хв), включенням чи відключенням опалювальних приладів, що створюють конвекційні повітряні потоки, тобто сповіщувач повинен бути завадостійким.

Основні елементи, які повинні входити до складу ПІЧ-сповіщувача для того, щоб він реєстрував зміну ІЧ-випромінювання, показані на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Основні елементи ПІч-випромінювання

По-перше, це чутливий елемент - піроелемент (ПЕ), що перетворює ІЧ-випромінювання в електричний сигнал. По-друге, оптична система (ОС), яка фокусує на піроелементі ІЧ-випромінювання з визначеної частини об'єкта. По-третє, це схема обробки сигналу (СОС) від чутливого елементу. І, нарешті, виконавчий елемент (ВЕ), що забезпечує підключення сповіщувача до шлейфу сигналізації, тобто сполучення сповіщувача з іншими елементами системи сигналізації.

Піроелемент здійснює перетворення ІЧ-випромінювання з контрольованої зони об'єкта в електричний сигнал, необхідний для схеми обробки. Конфігурація контрольованої зони визначається оптичною системою, що створює визначену діаграму спрямованості сповіщувача і, отже, формує зону виявлення сповіщувача. Схема обробки реалізує визначений алгоритм аналізу вихідного сигналу ПЕ та приймає рішення про наявність чи відсутність руху на об'єкті. У випадку прийняття рішення про наявність руху, тобто про проникнення на об'єкт, активізується виконавчий елемент. Зазвичай, останній елемент – це реле з контактами, які вмикаються в шлейф сигналізації.

Піроелектричні приймачі

Перетворення ІЧ-випромінювання в електричний сигнал здійснює піроприймач. Перші пристрої подібного типу складалися з двох одноплощадних ПЕ, що включалися паралельно. У цьому випадку, якщо ІЧ-випромінювання, що падає на обидва ПЕ, однакові, струм, формований ними, однаковий за величиною і протилежний за напрямком. Отже, вхідний сигнал підсилювача, що випливає з вищесказаноого, дорівнює нулю. При несиметричному опроміненні піроелементів їхні сигнали будуть відрізнятися і з'явиться струм на вході підсилювача схеми обробки.

Сучасні ПІЧ-сповіщувачі використовують подвійний піроелемент як чутливий елемент. Подвійний піроелемент має в своєму складі дві площадки на одній підкладці. Типові розміри цих площадок складають: 1 мм завширшки, 2 мм у висоту з відстанню між площадками 1 мм. Ці два піроелементи підключені певним чином до стокового повторювача, змонтованого в тому ж корпусі. Таке підключення реалізує зустрічно-паралельне включення двох окремих частин піроелемента з попередньою обробкою сигналу. Таким чином, це вже не просто піроелемент, а піроприймач, що здійснює перетворення вхідного сигналу – теплового інфрачервоного випромінювання – в електричний сигнал і попередню обробку останнього. Але основна ідея залишається та ж сама – вихідний сигнал з'являється тільки при несиметричному опроміненні площадок піроприймача.

Розглянемо основні відомості про піроелектричні приймачі. Як відзначалося, тверді тіла, температура яких вище температури абсолютного нуля (-273°С), є джерелами електромагнітного випромінювання в інфрачервоній області спектра. Відповідно до теореми Віна зв'язок між температурою тіла і довжиною хвилі, що відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, визначається формулою

,

де Т - абсолютна температура, град. К, L- довжина хвилі, мкм. При температурі поверхонь тіла людини 35 °С довжина хвилі, що відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності, дорівнює 9,4 мкм. Спектр випромінювання досить широкий і залежить від великої кількості факторів. Розподіл енергії в спектрі випромінювання абсолютно чорного тіла, тобто залежність випромінювальної здатності від довжини хвилі при різних температурах, зображена на рис. 3.2. При температурі тіла нижче 500 °С випромінюється тільки інфрачервона енергія.

Рис. 3.2. Залежність розподілу випромінювальної здатності

від довжини хвилі

Піроелектричний ефект ґрунтується на властивості деяких діелектриків змінювати свою поляризацію при впливі теплового випромінювання. А це, у свою чергу, призводить до зміни електричних зарядів, яку можна реєструвати. Таким чином, піроелектричний ефект є основою побудови пристроїв, що можуть реєструвати зміну температури. Цей ефект має місце тільки нижче температури Кюрі, що обмежує діапазон робочих температур для сповіщувачів цього типу.

Конструкція піроприймача

Чутливий елемент із піроелектричного матеріалу має електроди, що утворюють конденсатор великої ємності (рис.3.3). Через те, що піроприймач призначений для виявлення дуже малих рівнів випромінюваної інфрачервоної енергії, струм піроелемента досить малий. Тому для перетворення цього струму в прийнятну напругу й узгодження високоомного опору кола піроприймача з наступними каскадами тракту обробки сигналу використовують високоомний резистор і польовий транзистор з малим струмом витоку.

Ємність піроелементу і високий опір затвора польового транзистора утворять RС-коло з постійною часу близько 1 с.

Піроелектричний матеріал розташовується на спеціальній підкладці, на якій також встановлюються високоомний резистор та польовий транзистор. Піроприймач розміщають у корпусі з полосовим фільтром. Смуга пропускання фільтра визначається призначенням піроприймача.

Рис. 3.3. Основні елементи піроприймача

С В точки

Параметри піроприймачів

До найбільш важливих параметрів піроприймачів можна віднести чутливість, балансування і рівень власного шуму. Важливі також співвідношення сигнал/шум і виявляюча здатність.

Чутливість

Чутливість – основний параметр, що характеризує піроелемент і залежить від довжини хвилі, яка випромінюється тестовим тілом, і частоти модуляції. Визначається як відношення средньоквадратичних значень вихідної напруги U_вих і енергії випромінювання Е_випр, що падає на піроелемент:

.

Чутливість вимірюється у вольтах на ват. Чутливість піроприймача залежить від частоти модуляції, і максимум спостерігається на частоті модуляції приблизно 0,1 Гц (рис 3.4).

Рис. 3.4. Залежність чутливості піроприймача від частоти модуляції

Балансування

Цей параметр характеризує ступінь ідентичності між двома елементами здвоєного піроелемента. Балансування є дуже важливою характеристикою сповіщувача і вимірюється у вольтах на ват або у відсотках від чутливості.

Рівень власних шумів

Шум сповіщувача складається з трьох складових: шумів піроелементу, високоомного резистора і польового транзистора. Нижче 40 °С сумарний шум приблизно постійний, при підвищенні температури він починає зростати за експоненціальною залежністю (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Залежність рівня шумів від температури

Так само як і чутливість, рівень напруги шуму залежить від частоти і зменшується зі збільшенням частоти. Значення шуму вимірюється при температурі 25 °С и усереднюється за період часу 30 хвилин.

Еквівалентна потужність шуму і здатність виявлення

Еквівалентна потужність визначає мінімальну потужність випромінювання, при впливі якого на сповіщувач результуючий вихідний сигнал відповідає рівню власного шуму, нормованого до смуги пропускання:

.

Чим менше співвідношення N(l,f,Df), тим краще сповіщувач. Іноді для порівняння сповіщувачів використовують такий показник яквиявляюча здатність, що дозволяє характеризувати чутливий матеріал. Цей параметр є величиною оберненою N(l,f,Df), нормованою до площі поверхні чутливого матеріалу S:

D= .

---

Дата добавления: 2015-10-26