ИТЗИ_лаб4

ИНФРАКРАСНЫЕ АКТИВНЫЕ СИГНАЛИЗАЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ В некоторых ситуациях использование электроконтактных устройств для обнаружения нарушителей не всегда надежно или удобно. Исторически одной из первых альтернатив ЭУ стало использование пучков света, направленных поперек возможного пути нарушителя. Пучок этот создавался электрической лампой с системой линз типа электрического фонаря. Это был передатчик. Фотоэлектрический приемник устанавливался на противоположном конце пучка света. Пересекая пучок, нарушитель прерывал ток в цепи и включал сигна- лизацию. В постоянной войне защитных мер и изобретательности злоумышленников пучки видимого света вскоре потеряли свое значение, так как их назначе- ние стало очевидным. Следующим шагом стало использование лучей из неви- димой области спектра излучения лампы. С помощью фильтра пропускались лишь инфракрасные лучи, на которые приходится наибольшее количество энергии света. Лучевые системы обладают одним ценным преимуществом. Они сами предуп- реждают о своих дефектах. Если лампа перегорает, отсутствие света акти- визирует систему сигнализации. Подобные сбои на практике происходили достаточно часто из-за непрерывной многочасовой работы лампы. Устранить эту трудность удалось с появлением полупроводниковых светодиодов инфрак- расного излучения. В такой форме инфракрасные лучевые системы заняли свое достойное место в арсенале приборов сигнализации, причем, как внеш- ней, так и внутренней. Ниже описываются типичные образцы инфракрасных устройств активного действия. Позднее, в главе 17, вы познакомитесь с инфракрасными приборами пассивного действия, не нуждающимися в источнике света. Инфракрасные активные устройства Считается, что некоторые разновидности их подходят, и для наружной и для внутренней сигнализации, однако цена и требования охраны окружающей среды привели к появлению различных модификаций. Их мы и рассмотрим. Инфракрасные активные датчики для внутренних помещений Знакомясь с использованием инфракрасных пучков света в сигнализации, вы неизбежно услышите байки работников служб безопасности. Например, о том, что нарушители могут пользоваться военными приборами ночного виде- ния, чтобы различить путь луча, или направить на приемник дополнительный источник света и не дать таким образом системе сработать при пересечении основного луча. Хотя подобные приемы вполне допустимы, нарушитель вряд ли станет с ними возиться. Тем не менее, на всякий случай предпринимают- ся следующие предосторожности. Во-первых, линзы приемника могут быть из- готовлены так, чтобы принимать пучок инфракрасного света под меньшим уг- лом рассеяния, чем предполагает дистанция. Более того, излучение свето- диода можно модулировать по яркости или перевести источник света в режим мигания. Частота его может меняться в широких пределах. Если все же ос- таются опасения, что нарушитель определит и смодулирует эту частоту, то в случае, если находящееся под охраной имущество имеет большую ценность, стоит задуматься о дополнительной защите или более надежной альтернативе инфракрасного устройства. Следовательно, в случаях невысокого риска изощренного проникновения на рассказанные легенды можно не обращать внимания. Пример британской компании "Радиовизор", впервые использовавшей невидимое излучение для защиты коллекции серебра на одной из выставок в 1929 году, показывает, что изготовление хороших и простых приборов тоже оправдывает себя. К примеру, их многоцелевой прибор модели М125. Светодиод испускает излучение с длиной волны 940 ммк в направлении линзы приемника, имеющей угол обзора не более 5 градусов. Аккуратное на- ружное оформление скрывает фокусирующие элементы, позволяющие закрепить передатчик и приемник на стенах в секторе до 180 градусов друг против друга. Однако реальный угол луча скрыт от нарушителя полукруглой комби- нированной непрозрачной в видимом диапазоне крышкой. Пучок света модули- руется по яркости и действует на расстоянии до 125 метров. Здесь стоит отметить, после того, как вы познакомились в главе 13 с разновидностями ЭУ, что для включения сигнализации все типы приборов не- обходимо снабжать электрическими контактами. В инфракрасном приборе М125 используется механическое реле, и это наиболее удобная защита от ложных тревог, возникающих из-за приема внешними кабелями подобно антеннам ра- диочастотных сигналов. Американская разновидность подобного инфракрасно- го устройства выпускается фирмой " Palnix". Привлекательной и неожидан- ной чертой их устройств является то, что и передатчик и приемник объеди- нены под одной крышей. Луч передатчика отражается назад зеркалом, уста- новленным на месте приемника. Преимущество заключается в том, что, по- добно инфракрасным приборам пассивного действия, а также ультразвуковым и микроволновым детекторам, ток подается только на один блок. В традици- онной схеме к источнику питания подключены раздельные передатчик и при- емник. Тем не менее, создатели одноблочных систем вынуждены учитывать, что по законам физики угол отраженного луча вдвое больше угла смещения излучателя. Иначе говоря, если отражатель сдвинулся на 1 градус от рабо- чей позиции, его отраженный пучок уйдет в сторону на 2 градуса, нарушив работу системы. Фирма Pulnix признает этот недостаток и рекомендует ог- раничивать длину луча до 5 метров для прибора PR-5B и до 10 метров для других моделей. Этого вполне хватает для многих защищаемых точек внутри помещений. Инфракрасные датчики наружных систем сигнализации Использование инфракрасных лучей в наружных системах куда более вы- годно, о чем уже говорилось в главе 6. Физический принцип действия дела- ет их приборами "линии зрения", и, следовательно, они не способны следо- вать контурам рельефа и ограждения. Однако площадь, занимаемая ими, ма- ла, и по сравнению со многими другими устройствами они мало подвержены поломкам. Надежность инфракрасных активных систем снижается, так как инфракрасный луч, в конечном счете можно обойти, а кроме этого, в сильный туман эти системы могут отказать. Но даже в таких условиях они эффективно действуют долгое время после полной потери видимости, поскольку длина волны инфракрасного света больше длины волны видимого света и поэтому его энергия меньше поглоща- ется или рассеивается на частицах тумана. Как правило, эта длина волны составляет около 10 микрон (1 микрон - одна тысячная доля миллиметра). Видимый свет имеет в 20 раз меньшую длину волны (0,5 микрона для зелено- го света). Инфракрасные активные периметровые системы могут иметь от одного лу- ча, направленного поперек пути прохождения нарушителя, до лучевого барьера - комбинации из трех и более параллельных в вертикальной плос- кости лучей, преграждающих путь нарушителю через проход или ограду заг- раждения. Обычная прикидка, чтобы вы сделали на месте злоумышленника, вроде описанной в главе 2, покажет, как надо и как не надо устанавливать инфракрасные устройства. Например, их можно использовать для слежения по периметру, если уста- новить между внешней оградой и внутренним ограждением. Они особенно по- лезны при работе внутри не очень внушительной комбинированной внеш- не-сигнализационной цепной ограды, но подобный вывод вынуждает нас обра- тить особое внимание на то, чтобы инфракрасные устройства не устанавли- вались внутри ограды из кирпича. Крепость такой стены позволит нарушите- лю перемахнуть через нее незаметно для системы сигнализации. Когда используются комбинации пучков, ее очертания могут различаться. Конкретная форма зависит от того, делается ли акцент на снижение процен- та ложных тревог или на уверенное и быстрое обнаружение. Может также по- мочь установление "минимального времени срабатывания" при перекрытии лу- ча, вычисленное на основе опытов по прерыванию луча человеком в различ- ных условиях. Все, что проникает внутрь за меньший период времени, сис- тема не будет считать человеком. Ярким представителем производителей многолучевых активных инфракрас- ных периметровых систем является фирма" First Technology PLC". Например, разберем образец их башенной системы из серии "Rayonet Z". Каждая башня содержит до 4 инфракрасных излучателей, замкнутых на приемник в следую- щей башне, тоже имеющей свои излучатели. Башни устанавливаются в прохо- дах или по периметру. Изящной конструкторской находкой явилось прикреп- ление излучателей и приемников на каркас, связанный только с основанием башни, а не с ее стенками. Это значит, что внешняя оболочка может дви- гаться от порывов ветра и не сбивать при этом направление лучей. " First Technology" советует устанавливать башни на максимальном расстоянии в 100 метров, но эта дистанция может быть сокращена из-за особенностей рельефа, зданий в черте периметра охраны. Интересная вариация на эту тему предложена инженерами фирмы " Arrowhead Security Ltd". Они использовали технику модульного конструиро- вания и создали типовые конструкции, похожие на кирпичи, которые могут быть передатчиками, приемниками или пустышками. В башне может быть до 6 таких "кирпичиков". Это позволяет варьировать высоту инфракрасного барьера. Один передатчик может активизировать до 5 приемников в противо- положной башне. Оценивая эффективность однолучевых и многолучевых систем, важно пони- мать, что пригодная для обнаружения часть луча имеет форму карандаша и идет параллельно в каждой паре "передатчик-приемник". Рассеянная часть луча никакой ценности для систем сигнализации не имеет и представляет интерес постольку, поскольку дает некоторую свободу в изменении угла наклона. Излишняя площадь рассеяния может затруднять работу, так как от примыкающих стен или окон может отражаться достаточно излучения, чтобы удерживать приемник от включения сигнализации, даже если преступник пе- ресечет основной луч. Полезно также помнить, что полезное сечение пучка инфракрасного света не превышает 50 миллиметров по всей его длине.

2. Инфракрасный датчик движения и схема подключения

У каждого ИК-датчика есть свои параметры и технические характеристики. Итак перечислим их, а позднее поговорим о каждом в отдельности:

• тип датчика движения;

• вид исполнения датчика;

• количество зон датчика;

• расстояние на котором действует датчик;

• мощность выхода датчика;

• напряжение питания датчика.

Тип датчика движения.

Датчики движения делятся на два типа это либо охранные либо какие-то другие , обычно используемые для освещения дворов либо каких то проходных помещений. Но мы будем говорить здесь только об охранных датчиках. Так же охранные датчики делятся на два типа уличные и датчики устанавливаемые внутри помещения. Уличные отличаются от внутренних улучшенной герметизацией корпуса и высокой помехоустойчивостью.

Вид исполнения датчика.

Датчики бываю двух видов это либо настенные датчики (как на рисунке Астра-5) либо потолочного вида. Какой именно вид будете использовать вы я не знаю выбор за вами. У каждого есть свои плюсы и минусы. И касаются они больше всего монтажа оборудования.

Количество зон датчика.

Все инфракрасные датчики содержат определенное количество контролируемых зон. Допустим у круговых потолочных датчиков он может быть равен 110, а у датчиков типа «шторка» составлять пару зон. Более точно сколько у датчика охранных зон можно посмотреть в технических характеристиках устанавливаемого датчика.

Расстояние на котором действует датчик.

Понятно что все датчики имеют разных производителей и соответственно разные технические характеристики, одна их которых расстояние на котором действует датчик, что это такое я думаю расписывать не надо и так интуитивно можно догадаться.

Мощность выхода датчика.

В принципе данный параметр означает какой же ток может пройти через управляемый контакт датчика. Этот параметр больше интересен тем кто делает освещение на датчике движения, при расчете охранной сигнализации его обычно ни кто не учитывает.

Напряжение питания датчика.

Это параметр тоже все понятен. Обычно это 9 до 16 вольт для охранных инфракрасных датчиков и 220 вольт для обычных уличных датчиков используемых для освящения объекта.

Принцип работы датчика.

Справа я приведу схему работы инфракрасного датчика «Астра-6». Инфракрасный датчик работает по принципу изменения ИК-излучения в зоне действия датчика. При первичном включении датчика он меряет усредненное поле ИК-излучения в охраняемой зоне затем переходит в состояние покоя. При появлении объекта в охраняемой зоне с ИК-излучением отличным от ИК-излучения фона датчик начинает слежение за ним. И в случае перехода этого излучения из зоны в зону датчик выдает тревогу на шлейф сигнализации. Для определения движения объекта используется оптическая система, которая фокусирует луч на ИК-устройство, которое в свою очередь формирует электрические импульсы либо 2 либо 3 импульса в зависимости от установки перемычки в датчике. Также в некоторых датчиках есть возможность выбора размера объекта для срабатывания тревоги, делается это путем выбора измерения мощности ИК-излучения. Сделано это для того чтобы можно было ставить на охрану объекты на которых находятся наши домашние любимцы типа кошек, собак и так далее вес которых к примеру не превышает 25 килограмм. На рисунке также видно что лучи датчика они зоны распространяются по охранной зоне по типу фары. По этому настенные охранные датчики следует вешать не ниже двух метров и не выше четырех метров, опять же все зависит от технических характеристик выбираемых при проектировании объекта инфракрасных датчиков. Теперь перейдем к схеме подключения инфракрасного датчика.

Схема подключения инфракрасного датчика.

Ну конечно же питание датчика подключаем от источника с выходным напряжением указанным в технических характеристиках датчика, не забываем про полярность если вые ее перепутаете то датчик может выйти из строя (в случае с осветительными датчиками там тоже есть определенные требования при подключении, так что держите наготове индикаторную отвертку), хотя некоторые датчики обладают защитой от переполюсовки питания.

Вот стандартная схема подключения датчиков охранной сигнализации. Реле датчика в спокойном дежурном состоянии находится в замкнутом состоянии, еще говорят так «нормально замкнутый контакт». При срабатывании датчика это контакт разрывается что и отслеживает ППКОП и выдает тревожную сигнализацию.

Принципиальная схема электронного блока ППКОП показана на рис.2. Входная часть представляет собой 85канальный узел обработки входных сигналов. Все каналы одинаковы по схеме и характеристикам. На триггере Шмитта DD1.1 собрано устройство, предотвращающее сбои в работе “сторожа” из5за дребезга контактов реле К1, а на элементе DD3.1 – формирователь коротких импульсов, представляющий собой одновибратор, который вырабатывает выходные импульсы длительностью 0,1 с.

Сигналы с выхода каналов поступают на логическое устройство DD5.1, DD5.2, DD6.1 и далее на вход счетчика импульсов DD7 и триггера, собранного на элементах DD6.3, DD6.4. Первый же импульс переключит триггер, и на его выходе (на выводе 10 элемента DD6.3) появится напряжение высокого уровня, разрешающее прохождение импульсной последовательности частотой 1 Гц через элемент DD8.1 с генератора, выполненного на “часовом” счетчике DD12.

Секундные импульсы поступают на вход счетчика DD9, DD10. Через 20 с, если переключатель SA2 установлен в среднее положение, на выходе 2 счетчика DD10 появляется высокий уровень, обнуляющий счетчики DD7, DD9, DD10 и возвращающий триггер DD6.3, DD6.4 в исходное состояние (в положении 1 переключателя это произойдет через 10 с, а в положении 3 – через 30 с).

В том случае, когда в течение 20 с с ИК датчиков поступит, например, не менее трех импульсов, на выходе 3 счетчика DD7 (переключатель SA1 в положении 2) появляется высокий уровень, вызывающий переключение триггера на элементах DD11.3, DD11.4, формирующего управляющее напряжение UУПР2 высокого уровня. Этот сигнал служит командой на включение сигнального устройства – звукового (сирена) или светового (прожектор). В положении 1 переключателя SA1 сигнал UУПР2 появится с приходом второго импульса с ИК датчиков, а в положении 3 – четвертого.

Через 40 с (в указанном на схеме положении переключателя SA3) сигнальное устройство отключается и система снова возвращается в дежурный режим. Длительность сигнала тревоги можно изменять переключателем SA3. В положении 2 она равна 30 с, в положении 3 – 20 с и в положении 4 – 10 с.

В сельской местности нередки кратковременные отключения сетевого напряжения. Одна из особенностей используемых ИК датчиков состоит в том, что при подаче питания они вновь вырабатывают выходной импульс, который в рассматриваемой ситуации является ложным. Чтобы избежать срабатывания “сторожа” при подаче питающего напряжения, а также для того, чтобы дать хозяину возможность без спешки включить “сторож”, выйти из помещения и запереть двери, предусмотрена одноминутная задержка перехода системы в дежурный режим с момента ее включения. Эта блокировка входной части “сторожа” обеспечена подачей минутного импульса низкого уровня с выхода триггера на элементах DD13.2, DD13.3 (с вывода 4 элемента DD13.2) на управляющие входы микросхем К561ЛС2 (выводы 9, 14).

Тактирующий генератор собран на микросхеме К176ИЕ12 по стандартной схеме с часовым кварцевым резонатором. Узел на элементах DD8.2, DD8.3, транзисторе VT1 и звукоизлучателе НА1 служит для подачи предупреждающего звукового сигнала немедленно после срабатывания ИК датчика. Сигнал представляет собой звуковые импульсы тональной частоты 1024 Гц, следующие с частотой 1 Гц. Необходимые импульсные последовательности снимают с выходов счетчика DD12.