Date post: | 26-Jul-2015 |
Category: |
Documents |
Author: | grasuovidiu2766 |
View: | 136 times |
Download: | 2 times |
1CURS1Sistemele de securizare sant reprezentate de echipamentele si componentele utilizate pentrudetecie, avertizare i alarmare si care servesc la asigurarea unui climat de siguran pentrudesfurarea activitilor umane, pentru protejarea proprietii. Activitatea uman, viaa sau proprietatea pot fi serios afectate de apariia unor dezastre naturale,sau de aciunea iresponsabil, antisocial a factorului uman. n acest sens, au aprut i i-audezvoltat activitatea, firme specializate n conceperea, i montarea de echipamente i sisteme ceutilizeaz tehnici sofisticate de securitate ce au ca obiect protejarea oamenilor i a bunuriloracestora.Sistemele de securizare se regsesc n practic sub forma echipamentelor de detecie,avertizare , alarmare si supraveghere a zonelor aeroportuare, a traficului, a zonelor aglomerate ,pentru instituii financiar-bancare, pentru transportul banilor i valorilor, de protecieprevenire sialarmare a populatiei civile contra dezastrelor naturale, de personalizare sia accesului, deprevenire a crimelor i infraciunilor.O categorie aparte de echipamente i sisteme de protecie sunt cele care au ca obiect aciunea desupraveghere a calitii mediului i de prevenire a polurii acestuia.SCHEMABLOCAUNUI SI STEMDESECURI ZAREEl ement el ec omponent eal eaces t ui s i s t ems unt :BE- Bl ocEne r get i cEN- Ener gi eRT- Recept or r adi ocomandBC- Bl oc ComandBA- Bl ocdeAve r t i za r e/ Al a r ma r eRE- Radi oEmi t orMOD- ModemUC- Uni t at edeCont r olSi - Se nzor iLi - l i ni i de l e g t ur P- Pe r i met r ul Pr ot ej atFuncionarea ntregului sistem se desfoar n jurul unitii de control U.C. Aceast unitaterealizat n general cu circuite integrate specializate pe o structur hard cu microprocesor saumicrocontroler, este de fapt un microcalculator specializat ce guverneaz funcionarea ntreguluisistem. Astfel, U.C. gestioneaz informaiile primite de la senzorii Si i decizioneaz n bazasoftului instalat, dac n perimetrul protejat P s-a produs un eveniment i dac este cazul s iniiezeprocedura de alarmare. Alarmarea se realizeaz prin blocul de alarmare local BA, optic O iacustic A i sau prin intermediul modemului MOD ctre un post telefonic fix sau prin intermediulradioemitorului RE, ctre un telefon mobil sau ctre reeaua internet.2Accesarea unitii de control UC, activarea sau dezactivarea acesteia se poate realiza local prinintermediul blocului de comand BC sau de la distan prin intermediul radioreceptorului detelecomand RT. ntregul sistem primete energie electric din reea, prin intermediul unui bloc energetic BE.Acest bloc poate fii o surs acumulatoare ce funcioneaz temporar, n cazul alimentrii cutensiune continu, sau un bloc U.P.S. (Unintreruptibile Power Suply) n cazul n care esteobligatorie alimentarea cu 220V50Hz. Este posibil ca acest bloc energetic s primeasc energie dela panouri fotoelectrice, n cazul obiectivelor ce nu beneficiazde o reea de alimentare cu energieelectric.Legtura ntre elementele componente ale sistemului se realizeaz prin liniile de legtur Li.Acestea pot fi linii de legtur cu contact fizic (prin fire conductoare) sau linii de legtur frcontact fizic (legtur optic, acustic, radio, etc.).Legturile cu contact fizic se realizeaz cu fire sau cabluri conductoare electrice ascunse, iprezint avantajul c pot fi utilizate i ca suport energetic pentru alimentarea circuitelor electronicede amplificare, adaptare, etc. ce echipeaz elementele senzoriale. Legturile fr contact fizic,presupun existena unei alimentri separate a modulelor periferice (senzori, blocuri de avertizare alarmare, radiomodemuri, etc.) realizat n general cu baterii alcaline, acumulatoare sau celulefotovoltaice (solare) prin acest tip de legturi realizndu-se numai conexiuni informaionale.LINIIDELEGATURAntre diversele componente ale unui sistem de securizare se stabilesc legturi (conexiuni) Li detip informaional i energetic. Principalele linii de legtur sunt realizate ntre unitatea de controlUC i elementele senzoriale Si. Acestea din urm, au rolul de a informa UC. asupra strii zonei n care sunt amplasate. Cum ngeneral Si sunt componente active, ele necesit o surs de alimentare. Aceast surs de alimentare (9 sau 12 Vcc) se poate realiza local, cu baterii alcaline sauacumulatori. Consumul unui echipament senzorial este extrem de mic, astfel c o baterie alcalinde 9V(6F22) poate asigura o autonomie de 2 ani. n situaia alimentrii cu surse proprii, acesteechipamente sunt dotate cu circuite specializate care sesizeaz scderea capacitii bateriei .Dinmomentul sesizarii, echipamentul respectivemite periodic ( la intervale de ordinul zecilor deminute) semnale sonore (bip) de atentionare pentru schimbarea bateriei.Chiar i n aceast situaie echipamentul este funcional nc 3-4 sptmni.Atunci cnd echipamentul nu este prevzut a funciona cu surs local, se impune folosirea uneilegturi prin fire conductoare, princarese alimenteaz de blocul energetic B.E.. Deoarece seutilizeaz fire pentru alimentare, n asemeni situaii se mai utilizeaz i alte fire, pentru transmisiainformaiei.Acest tip de legtur utilizeaz ca mediu de transmisie conductoarele de legtur, astfel cinformaia nu poate fi accesat dect prin conectarea galvanic pe firele transmitoare deinformaie. Din punct de vedere al accesului la informatia vehiculata, legatura galvanica este ceamai sigura deoarece de cele mai multe ori conductoarele sant ascunse fiind ingropate in pereti sauin sol contactul galvanic cu acestea neputandu-se realiza de la distanta ci numai prin prezenta petraseul lor.3 Pentru ca reeaua de cabluri s nu poat fi sabotat (tiat sau scurtcircuitat) la captul celordou conductoare de alimentare se monteaz o rezisten de sarcin Rs care permite circulaia unuicurent dinspre BE cu o valoare riguros stabilit. Anularea acestui curent (tierea cablurilor) saucreterea lui la valori foarte mari (scurtcircuitarea cablurilor) conduc la ideea c reeaua de cabluria fost sabotat i n acest caz se declaneaz alarma.Dei simplu acest tip de legtur prezint mai multe dezavantaje:- Costul cablurilor de legtur este ridicat, mai ales atunci cnd suprafaa protejat P este mare, ideci lungimile legaturilordevin importante.- Necesit o manoper ridicat pentru mascarea i ngroparea cablurilor.-Pozarea aparenta care se impune uneori deranjeaza din punct de vedere esteticntruct n marea majoritate a aplicaiilor informaia furnizat de un senzor este binar (0 sau 1),corezpunznd in general cu starea contactelor releelor de ieire ce echipeaz cu precdere senzoriisistemelor de alarmare, s-a pus problema minimizarii numaruluicablurilor de legtur. Acestlucru a devenit posibil prin utilizarea unei singure perechi de conductoare, pe care se facealimentarea cu energie electric i se vehiculeaz i informaii.Informaiile sunt legate n acest caz de codul de identificare al senzorului, cod ce nsoeteinformaia legat de un eveniment. Acest gen de legtur se numete legtur prin cureni purttori. Principiul metodei este foarte simplu i const n injectarea unui curent de nalt frecven (ceconstitue flux informaional), ntr-o linie de alimentare n curent continuu (ce constitue un fluxenergetic). S presupunem c se pune problema transmiterii uneiinformaii de la un senzor pecare-l vom numi emitor Txi , ctre unitatea de control UC, pe care o vom numi receptor Rx. Attreceptorul ct i emitorul sunt alimentate de la aceeai surs de curent continuu BE. Sursa BE,poate fi un redresor stabilizat in cazul in care alimentarea se realizeaza din reteaua de curentalternativ, sau o sursa autonoma realizata cu acumulatoare fara intretinere cu Pb, NiCd,NiMh,LION, si celule fotovoltaice, sau turbine eoliene.4Se obs e r v cpe l i ni ac omun ci r cul a t t c ur ent cont i nuu, ct i c ur entde nal t f r ec ven pr odus de Txi . Pe ci r cui t ul deal i ment a r e i ncur e ntcont i nuual ec hi pame nt el or c onect at el al i ni ac omuna , s unt pr e vzut e f i l t r ede t i p t r ecej os , r eal i zat c udoui nduct i vi t i L i condens at or ul C. ncur e nt c ont i nuur e zi s t e n ai nduct i vi t i l or Les t e ne gl i j abi l .De De a s emenea , c onde ns at or ul Cs t ncr cat l a t e ns i unea cont i nu deal i ment a r e Ua , r eal i za ndof i l t r a r es upl i me nt a r as i odecupl a r e.Cur ent ul pr odus de t ens i unea de nal t f r ec ve n Uhf , nupoat es t r bat e r eact an el e i nduct i ve L,e ve nt ual a t e ns i uner e g s i t dup pa r cur ge r ea i nduct i vi t i l or L, f i i nds c ur t ci r cui t at decondens a t or ul C.Cons i de r ndf of r ec ve n a de t i e r e, s econs t at ca pe nt r u f r ec ve n e mai mi cidect f oa t enua r eas ca de pr act i c l a 0,i a r pent r uf r ec ve n e mai mar i de f o,at e nua r eas devi n maxi ma m,omdBaaa log 10 ) ( = .Pe nt r uunr apor t 20=aam, s eob i neoa t enuar e dB adB 3 ) ( = .Car act e r i s t i ca f i l t r ul ui t r ecej os npl anul at enuar e- f r ec ve n nce pr i ve t e t ens i unea de na l t f r ec ven Uhf , aceas t a pr oduce uncur e nt ce t r a ve r s eaz conde ns at oar el ede decupl a r eCx, t e ns i unea c ont i nuUa ne put ndu- l e t r a ve r s a. Condens at oa r el e Cx, f or meazde f a pt unf i l t r ut r eces us .5Caracteristicile filtrului trece sus n planulatenuare-frecvenPentru ca acest sistem s funcioneze ct mai corect este de dorit ca frecvena fo s fie ct mainalt.Transmisia de cureni purttori se poate realiza i pe reeaua de curent alternativ de 50 Hz,deoarece tensiunea de nalt frecven Uhf, este caracterizat de frecvene de ordinul a 150-400KHz, putndu-se separa foarte comod de cele dou frecvene (50 Hz respectiv fHF).Se utilizeaza banda de frecvente cuprinsa intre 150Khz si 400Khz pentru a nu apare interferentecu transmisiile radio pe unde lungi (max.110Khz) si superior sub frecventa intermediara (455Khz),utilizata la radioreceptoarele superheterodina.Trebuie menionat faptul c detecia realizat de senzor, n aceast situaie nsemneaz generareacu ajutorul unui oscilator intern a frecvenei Uhf. Recunoaterea de ctre unitatea de recepie Rx, amesajului de nalt frecven transmis de senzor se face dup demodularea (decodificarea) acestuian cadrul receptorului.Prin codificarea semnalului de nalt frecven, se pot transmite informaii seriale analogice (cumodulaie MA sau MF) sau digitale. Avantajul acestei metode const n aceea c utilizeaz o liniede legtur constant cu doar dou fire.6CURS 2Datorit dezavantajelor pe care le prezint legturile cu contact fizic, ct i din dorina asigurriiuneiposibiliticomodedemodificareaarhitecturiisistemelordeprotecieisupraveghere,s-audezvoltatnultimavremetehnicisofisticatedetransmisieainformaieifrfirsaualtfelspus fr contact fizic-wireless. Liniiledelegaturafaracontactfizic,seintalnescsubformalegaturiloracustice,optice sauradio.Indiferentdetipullor,mediuldetransmisieersteatmosfera,calitateauneilegaturi faracontact fizic depinzand nu numai de performantele echipamentelor utilizate la emisie si la receptieci si de conditiile momentane de propagare prin atmosfera.Transmisia acustic se poate realiza n domeniul frecvenelor audibile (15 Hz 15 000 Hz),sau n domeniul ultrasunetelor (16 KHz 60 KHz) i const n punerea n micare a aerului (careeste un mediu elastic) de undele sonore emise de emitorul acustic i propagarea lor din aproapenaproapepnlareceptor.Vitezaundelorsonorenaerestede340m/s,eaputndfiiputernicinfluenat de temperatur, umiditate etc.DistanelepecaresepotrealizaacestetransmisiipotatingesutedemsauKm.Caracteristicaeste n general omnidirecional.Transmisia optic se realizeaz n domenul vizibil sau invizibil (n general infrarou), deci ndomeniul frecvenelor 1 000 GHz 5 000 GHz). O radiaie optic se propag n linie dreaptrezultnd de aici n general necesitatea ca emitorul i receptorul s se vad, deci s fie situatepe o ax de aliniament opticiar ntre ele s nu fie situate corpuri opace. Foarte utilizat n ultimavreme este transmisia laser ce se realizeaz i n domeniul vizibil, distanele la care se pot realizalegturi n cazul unei atmosfere calme, atingnd civa Km.Transmisiaradio esteceamaiutilizatlegturdinseriacelorfrcontactfizic.Avantajulconst n distanele la care se pot realiza legturile.Frecvenele utilizate n domeniul undelor radio, se ntind de la 10 KHz pn la aproape 10 GHz.Propagarea undeor radio este mai puin perturbat de factorii atmosferici, distanele la care se potrealiza legturi radio , fiind n general influenate de gradul de ionizare al atmosferei. Undele rediosepropagntoatedireciile(omnidirecional)dacnusefolosescantenespecialedirecionale.Datoritreflexiilordinionosfer,sepotrealiza legturi radio la nivelul Terei.n general, putem spune deci c realizareauneilegturifrcontactfizicsepoaterealizaprintr-oradiaie(ngeneralelectromagnetic)generatdeunemitor,radiaiecaresepropagprinmediulatmosfericpnlareceptor.ngeneraloundelectromagneticesteoundtransversalcarearedou componente:ounda electric,perpendicularpe oundamagnetic,iambeleperpendicularepedireciadepropagare.Celedoucomponenteauovariaiesinusoidalacu valoareainstantanee: unde:y = Ymaxsin( t+ ) - este faza initiala Ymax este amplitudinea maxima =2 ff=1/T este frecventa [hz] T-este perioada [ s ]7Pentrurealizareaunorlegturiladistanemarisepuneproblemacaundaelectromagneticsaib o frecven suficient de ridicat.Majoritateafenomenelortehnice,sedesfoarcufrecvenemici.Seimpunedecitransmisiaunorsemnaledefrecvenemici(variaiilente)pesuporturi(semnalepurttoare) caracterizatedefrecvenemari.Prin semnal,nelegemngeneralevoluiantimpaunuiasaumaimultorparametriaiuneimrimifizice. Evoluiantimpaunuisemnalsenumeteformdeund.Semnalele pot fii continue sau analogice i discrete sau numerice. n general, pentru transmisia fr legtur fizic, (cum este cazul transmisiei radio), se utilizeazcasuportunsemnalpurttorcuvariaientimpsinusoidalmodulatcusemnaluldefrecvenjoas, purttorul informaiei. Prin modulare, se nelege modificarea unui parametru al unui semnal(denumitsemnalpurttor)nconcoordancuevoluiaunui altsemnal(numitsemnalmodulator)de frecven mai mic i care reprezint mesajul sau informaia util. Modularea se poate realiza namplitudine (MA) n frecven (MF) durat, faz, etc. Pot fii modulate att semnale continue ct icele discrete.Procesul de modulare se desfoar la emitor iar pentru extragerea mesajului sau a informaieiutile la receptor se face operaia de demodulare (sau detecie).Modulaia de amplitudine MA.n acest caz, semnalul modulator m(t) (mesajul), modific amplitudinea semnalului purttor p(t),ntre emitor i receptor transmindu-se semnalul sA(t) care are aceiai frecven cu a purttoarei.Modulaia de frecven MF.n acest caz, semnalul modulator m(t), modific frecvena semnalului purttor p(t), ntre emitor ireceptor, transmindu-se semnalul sf(t), care are amplitudinea constant.8UncazparticularaltransmisieicumodulaiedefrecvenMF,etetransmisiarealizatdemodemurile(modulatoarele) folositentehnicadecalcul.n acest caz,transmisiaestedigitaldetipserial.ntehnicadecalculun cuvnt este formatdintrunnumrdebii(0sau1),numrullordeterminnd lungimea cuvntului. Transmitereaunuiastfeldecuvnt,serealizeazserial,modulatorulcalatpefrecvenafo,generndfo+ tpentru1logic,respectivfo - fpentru0logic.ngeneralfrecvenafoestedeordinul Kilo-hertzilor, fiind ns dependent de viteza sau rata de transmisie.Cunoscnd viteza (rata) transmisiei [N cuvinte/sec], lungimea cuvntului [n bii), rezult c duratatransmisieiunuibitestetb=n N 1[s] ideaiciperioadaminimiimplicitsepoatedeterminafrecvena purttoarei fo.Transmisia serial a unor cuvine binare, prin generarea a dou frecvene (fo + f), respectiv (fo -f),suprapusepesteofrecvenpurttoare,nupermitetotdeaunaouoarsecretizaresaupersonalizareainformaiei.nacestsensseutilizeazcircuitespecializatepentrucodareasaucodificareainformaiei,numite encodoareicircuitespecializatededecodificaresaudecodarenumite decodoare.Evidentuncircuitdetipencoderseutilizeazlaemitor,iarlareceptorse9utilizeazundecoder.Existogam largde asemeneacircuitespecializatenecesare codriisaudecodrii personalizate a unui cuvnt binar ce este transmis serial.SuntderemarcatnacestsenscircuiteleMC145026,MC145027,MC145028,SC41343,SC41344 ale firmei MOTOROLA, sau TCM 5089, TEA 5500, MM 35200, UM 3750, etc.Unreprezentanttipicalacesteigame,esteUM3750careesteunencoder/decoderrealizatntehnologieCMOS/LSI.Acestcircuitconineunoscilatorinterncepoateoscilapeofrecventipic fo de 100 KHz, dar a crei valoare poate fi modificat n limitele 15% cu ajutorul grupuluiRC conectat la pinul 13.Acestcircuitpoatefuncionaca encoder(Modeselect=1)furnizndimpulsurimodulatenduratcufrecvenafopepinul17Tx/Rxo{ut,formaimpulsurilorfiinddeterminatdepersonalizarea realizat pe intrrile A1 ... A12..n funcie de configurarea acestor intrri (0 sau 1)sepotrealiza4096coduridiferite.Pentruafuncionaca decoder(Modeselect=0),circuitulprimete informaia serial pe pinul 16. Dac grupul RC are aceiai valori ca ale circuitului identicutilizatcaencoder(deci aceiaifrecvenderezonanfo)idacexistoaceiaiconfigurareacelor 12 bii de personalizare cu cei ai encoderului i dac sunt recepionate 4 cuvinte succesiveidentice (nici un bit eronat), atunci ieirea 17 Tx/Rx out basculeaz n 1 logic i rmne n aceaststare pn la ncetarea emisiei.Circuitele MC145027, sau MC145028 utilizeaz pentru cei 9 biiai cuvntului de programare cele 3 stri logice (0,1 i impedan mare) (tree state), rezultnd 19683de combinaii posibile.Ultimele tipuri de circuite realizate pentru personalizare sunt cele de tip cod sritor ce constaudin cipuri ce au inscripionate un numr foarte mare de coduri.La fiecare emisie, este transmis un cod nou, care este recunoscut de decodorul ce de fapt este totun cip specializat n jurul unei memorii ce conine toate codurile inscripionate n encoderul cucod sritor.10Concluzionnd, putem considera c liniile de legtur, sau altfel spus modalitatea de transmiterea informaiei ntre senzorii Si amplasai n suprafaa mrginit de perimetrul protejat i unitatea decontrol Uc se poate face: a.1-prin mai multe perechi deconductoare (fire)a)-cu contact fizic: a.2-printr-o pereche de fire (prin pereii purttori)Linii de legtura-n domeniul vizibil b.1-optic: -n infrarou-laser-n domeniul audibilb)-fr contactb.2-acustic fizic - cu ultrasunete- radioTrebuiementionatfaptulcaceamaisiguralegaturaesteceacucontactfizic,sabotareaacesteiaimplicand cunoasterea traseului si cnectarea fizica pe circuit Legturilefrcontactfizic,utilizeazatmosferaterestrcamediuprincareserealizeaz,rezultnddeaiciideeacsuntuorsupuseposibilitilordeidentificare,analizinfinalsabotare.Desigursofisticareamijloacelordecriptare,personalizareaucondusladezvoltareatehnicilor de depistare, interceptare (prin tehnici de scanare) i prin apariia softurilor specializatededecriptare.Dinacestemotivenusepoatespunecexistunsistemdeproteciesausupraveghere inviolabil. Este necastfel nct sabotarea s devin dac nu imposibil, oricum foartedificil.11CURS 3Se vor prezenta n continuare exemple concrete de realizare a unei linii de legtur.-Legturi cu contact fizic:Acesttipdelegtur,serealizeazcuconductoareelectricentreunitateadecontrolUCisenzoriiSi.Trebuieremarcatfaptulcieirealaacetisenzorinuestecontinu(analogic),ciprezintocaracteristicdetipreleu,adicuncontactaflatnstaredesupraveghere(standby)nchis sau deschis, i care la apariia unui eveniment, basculeaz n stare opus nchis sau deschis.Pelngconexiunilepecareleimpliccunoatereastriiieirii,ngeneralmaisuntnecesarecircuite de alimentare pentru fiecare senzor. n cazul a, fiecare senzor este legat cu minim dou conductoare cu UC. Este recomandabil ca nstareadeveghe(standby)ieirilesenzorilorsnuseaflentr-oaceiaistare(normalnchissaunormal deschis), pentru a nu se putea identifica n scopul sabotrii un algoritm de funcionare.Acesttipdelegtur,pemiteidentificareasenzoruluiideciazoneincares-aprodusuneveniment. Deasemeniinformaiavehiculatestegreudecunoscutfiindnecesaraccesullaconductoare. Prezint dezavantajul celui mai mare numr de conductoare necesar.ncazulb,liniadelegturesteformatdindouconductoare,lacaptulopusUCexistndconectatorezistendesarcinRs. nacestfel princircuitsestabilete un curentde controlIc,monitorizatdeUC.StareadeveghepentrusenzoriiSiestecaracterizatdecontactenormaldeschise. La apariia unui eveniment, are loc nchiderea unui contact i deci scurtcircuitarea liniei,curentul Ic crescnd la valoarea de scurtcircuit.Dispariia curentului Ic, conduce la concluzia c linia a fost sabotat prin tiere. i n acest cazUC trebuie s declaneze procedura de alarmare. n cazul c, starea de veghe este caracterizat de contactele normal nchise ale senzorilor Si. Prinnserierea lor se obine un circuit nchis n stare de veghe. Deschiderea circuitului conduce evidentla concluzia c s-a produs un eveniment. Sabotarea liniei, indiferent n ce zon se poate realiza prinscurtcircuitarea acesteia ct mai aproape de UC, fcnd astfel sistemul inoperant. Variantele b i c, utilizeaz un numr redus de conductoare fa de a, dar nu permite cunoatereazonei unde s-a produs evenimentul. Acest tip de legturi se utilizeaz la senzorii cu contact magnetic (Reed) utilizai pentru proteciala intruziune i care se montez pe tocurile uilor sau ferestrelor.12 Un exemplu de legtur ce minimizeaz numrul cablurilor de conexiune, este legtura realizatprin cureni purttori , prezentat n continuare. Metoda n sine, presupune existena unei reele dealimentare monofazic de 220 Vca ce se ntinde n interiorul i exteriorul unui obiectiv ce trebuieprotejat. Fiecare element senzorial Si va fii considerat n continuare ca un element ce activeaz unmicroemitor Txi. Informaia transmis n cazul unui eveniment n zona unde este plantat senzorulSi(mpreuncuemitorul Txi),vafirecepionatdeunreceptorspecializatRx,amplasatlngunitatea de control UC. Microemitorul Txi, este realizat cu un circuit integrat oscilator LM555, care oscileaza pefrecventa proprie f0 atunci candprin intermediul contactului normal deschis al senzorului Si,rezistenta R11 eate conectata la +5V Microemitatorul Txi Perioada de oscilaie To, depinde de elementele de circuit R11,R12, C8 prinrelaiaTo =0,7(R11+2R15)C8=0,7( )9 310 22 10 47 =1,03mSf0=01T=310 03 , 11=969Hz 1000HzFrecvena f0, moduleaz n durat generatorul de cureni purttori format cu 4 pori NAND, alecircuituluiSN7406.PorileIiII,realizeazuncircuitmonostabilcuduratastriiinstabilede150 s, iar porile III i IV, un circuit basculant astabil, care n funcie de valorile lui R18 i C12,oscileazpefrecvenade100KHz.TranzistorulBC107,alimentatprinR20detensiuneanestabilizatde12vobinutdupredresareatensiuniidinsecundarultransformatoruluiTrcuajutorul redresorului R, realizeaz o amplificare a impulsurilor obinute de la poarta III, pe care leinjecteaznreeaua220V/50HzprinintermediulcondensatoarelorC13iC14.Acestecondensatoare cu dielectric stiroflex sau policarbonat trebuie s fie de bun calitate i s reziste lacel puin 600Vca. (Ele realizeaz separarea galvanic i izolarea microemitorului Txi de reea).13Personalizareafiecruisenzor,saumicroemitorserealizeazprinparticularizareaperioadeiTo, adic prin modificarea lui R11, R15, C8, astfel c la recepie dup msurarea lui To se poate tiicaremicroemitorafostnemisie.Trebuieremarcatfaptulcaceastidentificareesteposibilnumai atunci cnd este n emisie un singur microemitor.Receptorul Rx realizat n cadrul acestei legturi este realizat n continuare: Semnalulde100KHz,esteextrasdinreeauade220V/50Hz,prinintermediul condensatoarelorC1 i C2, i separat de componenta de 50Hz, prin intermediul filtrului trece sus de tip RC, realizatcucondensatoareleC3-C5irezisteneleR1-R3.Semnalulastfelfiltratesteaplicatpebaza14tranzistoruluiT1.Polarizareaacestuitranzistoresteastfelaleas,nctnabsenasemnalului,pecolectorul su se afl un potenial cuprins ntre 3 i 5V. Emitorul este decuplat cu condensatorul C7pentru mrirea amplificrii n ca. Tranzistorul T2 joac rolul de etaj final, n absena semnalului, potenialul pe colectorul su fiind0V. Cu ajutorul diodei D i a condensatorului C8 se realizeaz eliminarea componentei purttoarede100KHz,realizndu-seastfeldemodularea.Semnalulfurnizatlaieire,estedreptunghiularcudurata de 150 s i perioada T0 dependent de senzorul Si care a validat transmisia. Trebuiemenionatfaptulcaceastlegtursepoaterealizanumaipecircuitulmonofazatcorespunztoare unei aceleiai faze. De asemenea transmisia nu poate depi contorul de energie,datorit bobinei de curent a acestuia, ce se comport ca filtru trece jos. Legtura este funcional ncazul ntreruperi tensiunii reelei prin utilizarea unui U.P.S.-Legturi fr contact fizic:-Legtura n infrarou: Radiaianinfraroutrebuieneleascaoundelectromagneticinvizibilochiuluiumanicaracterizatdeoperioadcuprinsntre800nmi4-5 m.Aceastlegturserealizeazcuajutorul unor emitoare de unde infraroii (LED-uri cu spectrul n infrarou) i a unor receptoare(fotodiode) de unde infraroii. Condiia esenial ca aceste elemente s se afle n legtur, este caputerea radiat Pr (pentru LED) i sensibilitatea relativ S (pentru fotodiod) s prezinte un maximla o aceiai lungime de und. Pentrurealizarealegturii,estenecesarcaceledoucomponenteLED-fotodiod,sseafle pe aceiai linie (legtur optic direct), mediul s fie propice propagrii luminii (s fietransparent).Pentrumrireadistaneidelegtur,laoraactualseutilizeazLED-urisupraintens alimentate n impulsuri cu vrfuri de curent de ordinul amperilor, i prevzutecusistemeopticedefocalizare.Siincazulacesteitransmisii,senzorulSiactiveazaemitatorul Txi ce aplica impulsuri de curent unui LED emitator in infrarosu.Emitatorulrealizatinacestcazesterealizatcuuncircuitintegratencoder/decoderTEA5500, radiatia infrarosie fiind generata de dioda LED de tip CQY 89 A. Acest circuitintegrat permite obtinerea a 59047 combinatii posibile (coduri) prin configurarea intrarilorE1 E10 , care pot lua valorile 0, sau 1.Configurarea circuitului ca encoder se realizeaza cupinii E1,E2 aflati in 1 lgic, iar ca decoder cu E1,E2 aflati in 0 logic . Pinul 2 al circuitului seconecteaza prin intermediul unui condensator Cosc la 1 logic, in acest fel circuitul oscilandpe o frecventa f0 . Contactul unui senzor Si in cazul unui eveniment, aplica nivel logic 0 peintrareaE6(caexemplu)realizand astfeluncuvantunicpentruSi.Trenuldeiompulsurimodulate in durata cu configuratie specifica (generata de Si ) va fi aplicat diodei LED ,prinintermediultranzistoruluiT1detipPNPcuroldeamplificatorincurent.RadiatiaparticularaemisalaactivareasenzoruluiSivafireceptionatadefotodiodaFDaflatalareceptie si conectata intre pinii 1, 16 ai circuitului specializat LS486 .Trebuie mentionat ca15 Emitatorul Tx emite permanent serial, cuvinte de o anumita configuratie, pentru ca logicade comanda UCsa fie informata asupra corectei functionari (nu a fost obturata transmisia) Modificareaconfiguratieicuvantuluitransmis(prinalocareaintrariiE6la0logic)esteinterpretata ca eveniment la senzorul Si . Incetarea oricarei transmisii este interpretata ca incercarede sabotare, declansinda-se alarmarea. Acesta situatiese poate datora si conditiilor atmosferice.Receptor in infrarosu16CURS 4LEGATURALASER FenomenulLASER (delainiialeledenumiriinlimbaenglezafenomenului LightAmplificationbyStimulatedEmisionofRadiation)constnemisiastimulatauneiradiaii,ndomeniul vizibil, ultraviolet sau infrarou. Se cunoate faptul c un electron aflat pe o orbit (nivelenergetic)estecaracterizatdeoanumitenergiespecificcaracteristicelementuluirespectiv.Pentrua trecedepeun nivelenergeticfundamental,peunnivelenergeticsuperior,electronulvatrebui s primeasc o energie din exterior egal cu diferena dintre nivelurile energetice respective.Revenirea de pe un nivel energetic superior pe cel fundamental se realizeaz cu emisia unui fotondeenergiecarevaaveaoenergiedeasemeneaegalcudiferenadintreceledouniveledeenergie. Aceast dezexcitare poate fi radiant, procesul fiind denumit emisie spontan, sau poate fine-radiant,aceastenergiefiindtransferataltuielectron.Emisiaunuifotonprinrevenireaelectronului la nivelul energetic fundamental poate fi stimulat de un foton care are aceiai energieegal cu diferena dintre cele dou nivele. Fotonulstimulatornupierdenacestfelenergie,darnurmaacestuiprocessevorobinedoifotoniidentici.Rezultunfenomennavalanceconducelaamplificareanumruluidefotoniemiiiastfellaapariiaemisieimonocromatice (deoarece fotoniiseobinprinemisiestimulat,toiauaceiaienergieiimplicitaceiailungimedeund,caracteristicmediuluincareseproduce stimularea). Pentru realizarea laserelor semiconductoare, se folosesc de regul cristale deGaAs i GaAlAs dopate cu impuriti acceptoare de Zn i impuriti donore de Te. Cel mai adesea semiconductoarele emit n infrarou dar i n domeniul vizibil. Fenomenul laserapareintr-odiodsemiconductoareLASERlaunanumit curent(curent deiniiere).Acestcurentarevaloriridicate,fiindfoarteaproapedecurentulmaximadmisdediod.PentruacontrolacurentulprindiodaLASER,estenecesarssecunoascmomentulapariieiefectuluilaserimeninerea acestuia. Acest lucru se realizeaz cu ajutorul unei fotodiode amplasate n aceiai capsul, pe traseul optical radiaiei LASER. Exemplu n acest sens este dioda LASER CQL800PHILIPS.17 Deoarece efectullaseraparedelaoanumitputerensusestenecesardisipareaclduriicuajutorulunuiradiatortermic.CurentulprindiodestereglatcuajutorultranzistoruluiBC640,larndul su comandat de ieirea din amplificatorul operaional din circuitul integrat LM358. Generatoruldecurentastfelrealizat,primeteinformaiaasupraemisieidiodeiLASER,delafotodioda(F).StrlucireafascicoluluiLASER,estereglatcuajutorulpoteniometruluiPprinbucla de reglare realizat cu fotodioda F i amplificatorul LM358. Condensatorul C2, introduce oconstantdetimp(ontrziere)pentrucreterealentacurentuluiprindiodaD,maialeslapunerea n funciune a montajului. RadiaiaLASERprodusdeCQL800arelungimeadeund =680nm,deciestevizibil,deculoare roie. Recepia acestui spot luminos se realizeaz cu un echipament optic i a unui elementfotosensibil(cusensibilitatemaximlaradiaiecu =680nm)caredecelemaimulteoriconineetajuldeamplificareintegrat(seriaSFH5110-36).Decodareaiprelucrareasemnaluluicaptatdepindedelogicainternfolosit,nunpuinernduriprelucrareasemnaluluifiindrealizatdeUC.LEGATURACUULTRASUNETE Ultrasunetelesuntundeelasticecorespunzndcomprimriiidilatriisuccesiveaunuimediuelastic.Elesepropagnspaiusubformaundelorlongitudinalecuofrecvenmaimarede20KHz. Se folosesc pn la frecvena de 200 MHz. Viteza ultrasunetelor n aer este de 340 m/s fiindputernic dependent de temperatur.Legturaserealizeazutilizndunemitordeultrasuneteirespectivunreceptor,ambeleacordate pe aceiai frecven. Cu precdere n domeniul echipamentelor de securizare se utilizeaz frecvena de 40 KHz. Emitorul de ultrasunete Tx, este realizat cu un circuit integra TMS3835 pilotat cu un circuit decuar.Frecvenageneratde40KHzesteamplificatcutranzistorulT,cearecasarcintransformatorulAT.Acestaridictensiunealavaloareanecesarexcitriitransductoruluipiezoelectric400ST.ApariiaunuievenimentconcretizatprinnchidereacontactuluiSi,permitealimentareaemitoruluiiimplicitradiereanspaiulnconjurtoralundelorultrasonorecufrecvena de 40 KHz.18 ReceptorulRx,utilizeazuntransductorpiezoelectricdetip400SRconectatlaintrareaunuiamplificator realizat cu tranzistorele T1 i T2. Dup detecia realizat cu diodele D1, D2 i filtrareacuC5,seobineotensiunecontinu,ceprinintermediulpoteniometruluiVR,esteaplicattranzistorului final ce are sarcin releul Rel. Legturilenultrasuneteserealizeazladistanerelativscurte(pnn20-30m),fiinduorperturbate de armonici superioare ale sunetelor i zgomotelor.Este de remarcat faptul c pot deranja animalele domestice, care le percep.LEGATURARADIO PresupuneutilizareaunormicroemitoareamplasatenzonancaresuntplasaisenzoriiiaunuiradioreceptornvecintateaUC.Existlaoraactualodiversitatedemicroemitoaredestinatetelecomenzilor,operndcuputerideordinulmWnbenzideradiofrecvenoperatespecial (433,92MHz, 418 MHz, 224,5 MHz, 27 MHz, etc). n teren deschis se pot realiza legturipedistanedeordinulsutelordemetri,aceastadepinznddeconfiguraiaterenului,prezenaobstacolelor i nu n ultimul rnd de o anten degajat i corect amplasat. O gam reprezentativsuntradioemitoareledetipTx-SAW/433S-ZiradioreceptoruldetipAC-Rx,sauradioemitoarele i radioreceptoarele din seria MIPOT.UnmicroemitorMIPOTesterealizatntehnologiehibrid,peoplacdealumincudimensiunilede38mm38mm,iestealctuitdintr-uncircuitoscilatorbazatpeutilizareaunuirezonatorcuundedesuprafaiuncircuitdeformareasemnaluluitransmis.Posedo ieireacordat pe 50ce permite conectarea unei antene exterioare cu care poate furniza aproape 10mWn emisie. Tensiunea de alimentare poate fi cuprins ntre 11-13V, curentul absorbit n emisie fiindde aproximativ3,5mA. MicroemitoruldinseriaMIPOT,este acordat nbandade433,92MHz,specialalocattelecomenzilor,vitezamaximadatelorserie,decipentrumodulaieON-OFnupoate depi 9,6 Kbps.MicroemitoareleMIPOTsuntoferitenvariantelesuperreaciesausuperheterodindenaltsensibilitate i selectivitate. Un microreceptor conine:-Un etaj de intrare ce asigur adaptarea pe 50 a etajului de RF.-Un amplificator de RF format din dou etaje ce asigur decuplajul ntre etajul de intrare i mixerrealizat cu tranzistoare MOSFET dubl poart.-Un oscilator cu unde de suprafa.19-Un comparator pe ieire ce furnizeaz semnal compatibil TTL i CMOS.Modalitatea de realizare a unei legturi radio, utiliznd microemitoare/receptoare MIPOT. ncazulacesteilegturi,seutilizeazunmicroemitorMIPOT,unmicroreceptorMIPOTi3circuite encoder/decoder UM3750.LaemisieseutilizeazuncircuitcodorUM3750,icontacteleS1iSialesenzorilor,cepotconfiguradoucuvintedistinctecuA1=0iA7=0.LarecepieseutilizeazdoudecodoareUM3750,cevorselectaceledoucuvinte(IcuA1=0ialII-leacuA7=0)cevordeterminaanclanarea releului Rel 1 (la nchiderea lui S1) sau a lui Rel 2 (la nchiderea lui Si).Legturaradio,areavantajuluneimobilitideosebite,arhitecturazoneiprotejatepunndu-semodificapermanent,prinmodificareaamplasamentuluisenzoruluiSiialmicroreceptoruluiaferent. Consumulreduspermiteofuncionarededuratcubateriialcaline.Acestemicroemitoareseutilizeaz la telecomenzile utilizate pentru activare/dezactivare.Deoareceputerealordeemisieesteextremdemic,(sub10mW),esteimportantcalaamplasarea unui senzor prevzut cu microemitor radio, s se verifice raza lui de aciune, i mai20alescapacitatearedusdearealizalegturiprinpereidebetonarmat,saudinzoneecranate.nacestsensseutilizeazsistemedemicroemitoaredubleTWINWAY cumestecelpropus desistemul anti-efracie DIAGRAL. Acest sistem const n utilizarea a dou emitoare ce folosesc dou purttoare diferite, mbinndnmodinteligentperformaneledepropagarea uneipurttoareunade27MHzcepermiteomaibun penetrare a pereilor n general, i una de 433,92MHz caracterizat de o bun directivitate i obun reflexie din perei.Puteriledeemisieredusesuntadaptatedindorinacainformaiacodificatcearelocntreemitoareireceptorsnusepropageattdedepartenctspoatfiinregistrat,scanatiprelucratn vederea sabotrii sistemului.21CURS 5SENZORISuntelementecomponentealeoricruisistemdesecurizare,rolul lorfiindaceladeapuneneviden apariia unui eveniment detectabil din punct de vedere funcional i care se desfoar nzona de supraveghere a senzorului respectiv. n general un senzor n accepiunea general cuprindeunelement sensibilsau traductorT,ceconverteteomrimene-electric(lumin,temperatur,vibraie, zgomote, etc.) specific unui anume eveniment, ntr-o mrime electric prelucrabil, careestengeneralamplificatdeun amplificatorelectronicAiadaptabilprintr-un circuitdeadaptare CA, la linia de legtur cu UC. Senzorul(sau elementul sensibil) poate fii:-pasiv;-activ (generator).Aceast clasificae din punct de vedere energetic prezint particularitatea c un acelai fenomenneelectric poate modifica, un parametru fizic al unei componente electrice pasive, sau poate generao tensiune electromotoare.SENZORIPASIVI*Senzori rezistivi fac parte din categoria traductoarlor parametrice, la care un fenomen electricnumit mrime de intrare, conduce la modificarea rezistenei senzorului. Modificarea rezistenei seproduce ca urmare a faptului c mrimea de intrare poate afecta una din mrimile de dependen arezistenei:R=Slunde constant de material denumit rezistivitate; l lungimea elementului rezistiv; S seciunea elementului rezistiv.n general, majoritatea traductoarelor rezistive au la baz principiul modificrii rezistivitii .22*Fotorezistenele sunt acele rezistene a cror valoare se modific sub aciunea luminii. Evidentaceastmodificarearelocntr-unanumitdomeniuspectral.ngeneralfotorezistenelesuntsensibile pentru radiaii cu =1-10 m. Labazaconstrucieiuneifotorezistenestunmaterialsemiconductoriarfuncionareasebazeazpemodificarealimiistratuluidevalenecuprinsntrebandadeconducieibandadeblocare.nconstruciafotorezistenelorpentrudomeniulvizibil(400 m-700 m)iinfrarouapropiat (700 m-1400 m) se utilizeaz materiale din sruri (CdS, CdSe, CdTe) iar pentru cele celucreaz n infarou deprtat (1,2-4 m) sulfuri i selenuri pe baz de plumb (PbS, PbSe). n aceastcategorieseaflelementelesenzorialePIR-MELDER,caracteristicedetectoarelorpirometricepasive de micare.Dependena R=f( e) este aproximativ o dreapt cu panta negativ. Se construiesc fotorezistenecu puteri pe care le pot disipa de 50mW- 1W.Aceste fotorezistene echipeaz echipamentele ce funcioneaz la diverse grade de iluminare, labariereoptice,ladetectoaredefum,laactivareaunorstripetimpdenoapte,laactivareailuminatului odat cu lsarea ntunericului, etc. *Magnetorezistenelesuntacelerezisteneacrorvaloaresemodificsubaciuneaunuicmpmagnetic.SuntconfecionatedinsemiconductoaredetipNiFeCosauNiFeMo,rezistenamodificndu-senraportde2%-5%dinvaloareancavitateecranat.Seconstruiescpentruintensiti ale cmpului magnetic cuprinse ntre 1000A/m - 20000A/m.Echipeazechipamentepentrustudiulcalitii.Echipeazechipamentepentrustudiulcalitiimediului.Trebuie menionat c valoarea maxim acceptabil pentru omeste de 100 T.Liniaritatea caracteristici este de aproximativ 3%. Sunt mult mairapide dect senzorii Hall.*Termorezistenele funcioneaz pe baza modificrii micrii Browniene a atomilor sub aciuneatemperaturii, deci a modificrii rezistivitii a materialului.Legea de variaie a rezistenei cu temperatura este de forma:R=R0(1+ ) ......22 1nnT T T + + +23Unde: R0 rezistena la temperatura de referin 0 T supratemperatura T=A-0 A temperatura termorezistenei.DependenaR=f( )esteaproximativliniardeoarecepondereatermenilorcun2esteneglijabil.Cu suficien aproximaie R=R0(1+ ) T .Termorezistenelesuntconfecionatedinmetalepurepretioase.PtsaudinaliajedeNiCr.Materialul este sub form de fir cu diametrul 25 m-250 m i care este bobinat pe un suport izolantdin sticl sau alumin.Termorezistenele sunt utilizate ca elemente traductoare sensibile la apariia degajrilor de gaze.Principiulconstnnclzireaunuifirlaotemperaturoarecarerodusdeuncurentconstant.ntructcurentulesteconstant,rezultctensiunea msuratlacapetelefiruluiestedirectproporional cu rezistena acestuia.Prezena unui gaz combustibil (metan, oxigen), provoac o oxidare puternic la suprafa firului,creterea temperaturii i implicit a tensiunii la bornele sale.*Termistoarelesuntrealizatedinmaterialesemiconductoare,funcionareabazndu-sepemodificarealrgimiistratuluidevalendintrebenzileconductiveiblocareasubaciuneatemperaturii. Caracteristica static a termistoarelor este puternic neliniar, putnd ajunge n funciede tehnologie la caracteristici tip tigger.Termistoarelesentlnesccucaracteristicistaticecresctoare(PTC positivetemperaturecoefficient)saucucaracteristicistaticedescresctoare(NTC negativtemperaturecoefficient).Termistoarele cu caracteristic trigger sunt utilizate n sistemele de avertizare contra incendiilor.*Senzoricapacitivifuncioneazpebazaprincipiuluidemodificareacapacitiiunuicondensator plan.24npracticseutilizeazdiferiteformedecondensatoareplane,rezultndexpresiidiferitealecapacitii. Senzoriiceutilizeaztraductoarecapacitive,permitpunereanevidenavibraiilor,auumiditii,fiindutilizainspeciallaechipamenteleprivindmonitorizareacalitiimediului,laaccelerometreleutilizatepentudetectareamicrilorseismice,azgomotelor,lasenzoriipentrumprejmuiri etc.SENZORIACTIVI( GENERATORI)Sunt caracterizai de apariia unei tensiuni electromotoare, la aciunea mrimii de intrare.*Senzorulpiezoelectric(piezoceramic) arelabazefectulpiezoelectricceconstnapariiauneipolarizripefeeleunuicristalsemiconductor,subaciuneaunuiefortmecanic.Fenomenuleste reversibil. Sunt confecionai din cuar sau titanat de bariu, sau Seignette.25 Acest tip de senzor este foarte utilizat n echipamentele securizare, la echipamentele de sesizareaudio la sesizarea ocurilor, la producerea i recepionarea ultrasunetelor, la construcia senzorilorde geam spart, la sistemele de alarmare, la detectarea presiunilor, etc.*Senzorulinductiv:Se bazeaz pe legea induciei electromagnetice.ntr-o spir (conductor) de lungime l ce se deplaseaz cu viteza v pe o direcie perpendicular peliniile de cmp magnetic de inducie B, se induce o tensiune electromotoare e.e = B v l Fenomenul este reversibil n sensul c aplicnd o tansiuneunei spire aflate n cmp magnetic deinducie B, rezult prin spir un curent I i implicit apariia unei forece se exercit asupra spirei.f = i Ki - unde este fluxul ce traverseaz planul spirei.Legeainducieielectromagnetice,stlabazafuncionriisistemelorelectromecanicesauamicrofoanelordinamiceinteligentepentrumsurarea(punereaneviden)azgomotelor,laconstrucia geofoanelor utilizate n sistemele de supraveghere seismic, etc.*SenzorulHallsebazeazpeefectulHalldescoperitn1879deHallicareconstnapariiauneitensiunielectromotoarepefeeleopusealeunuicristalparcursdeuncurentelectric i aflat ntr-un cmp magnetic.EHall=EH(B)+ EH(F)+ EH(F)+ EH(T) TensiuneaHallfurnizat,depindedeinducie(B),decurentul(I),defora(F)idetemperatur (T). Se folosesc la construcia senzorilor de proximitate, de deplasare, la detectareacmpului magnetic.*Senzoripiroelectricitransformenergiatermicnenergieelectric.Seutilizeazladetectarea micrii.PE = TpA unde: p - coeficient piroelectric de material - constant de dielectricT A - supratemperatura26T A = tamb-t0- tamb- temperatura ambiant- t0-temperatura iniialFuncionarea multor senzori de tip piroelectric, se bazeaz pe efectul Seebek-Peltier ce const napariia unei tensiuni electromotoare ntre dou metale diferite i a cror jonciune (sudur) se aflla temperaturi diferite. Fenomenul este reversibil, astfel c dac n locul voltmetrului V se aplic odiferendepotenial,princeledouconductoarevacirculauncurentcevaconducelarcireaunei suduri i la rcirea celeilalte. Tensiunea Seebek indus atunci cnd cele dou suduri snt supuse unei diferene de temperaturT A , este foarte redus ca valoare (de ordinul v/C).E = aSKT A unde aSK este coeficient de material, coeficient Seebek.EfectulSeebek-Peltier,caracterizeazianumitetipuridesemiconductoarecuuncoeficientSeebekaSKmaimareicurandamentedeconversiedepn la 10%.Laoraactualserealizeazbateriitermoelectriceformatedinmaimulteelementesemiconductoarenseriate.*SenzorifotoelectricisebazeazpeefectulfotovoltaicdescoperitdeBecquerelnanul1839,iconstnapariiauneitensiunielectromotoaresubaciunealuminii.Fenomenulestecuattmaievident la semiconductoare.O celul fotovoltaic semiconductoare din siliciu, se compune dintr-o plcu de siliciu de tip npe care prin depunere de impuriti acceptoare se obine o seciune p i astfel o jonciune pn. Celedoufeealeplcueipotficonectatentr-uncircuitelectric,prinintermediulunorelectrozitranspareni.Subaciunealumini(formatdinfotoni)electroniidinatomiistricturicristalineiesdinstareancareseaflauiniialisedeplaseazlibernreea.Subaciuneaacesteienergiideactivarececonduceladeplasarealiberaelectronilornreea,vacreteconductibilitateaelectricasemiconductoruluiiastfelpolarizareajonciunii.Desigurfenomenulestemultmaicomplex.Fenomenulfotoelectricaparenumaidelaoanumitenergieafotonilor,aceastadepinznddegraduldeiluminareafotoniloridelungimeadeundaradiaieirespective.Prinnseriereadecelulefotovoltaiceseobinsurseautonomedealimentare.Funcionndtamponcubateriiacumulatoare,ntimpulzileiseasiguralimentareaincrcareaacumulatorilor,asigurndu-seastfelautonomia n alimentarea pe 24 h a echipamentelor autonome amplasate n diferite zone desupraveghere sau protecie. Randamentul acestor baterii solare, nu depete ns 10%, iar preullor actualmente este extrem de ridicat.27ALTETIPURIDESENZORISenzorii prezentai anterior, reprezinta numai o parte din mijloacele utilizate pentru detectarea unorevenimente ce s-ar produce intr-o zona securizata. Combinnd diverse componente senzoriale, cutehnicadecalculaccesibilacuajutorulmicroprocesoarelor,sauaunormicrocontrolere,s-auimaginat diverse tehnici sofisticate de detectie si alarmare.*Sistemsenzorialpt.detectiedegeamspart contineunmicrofonpiezoceramic(electret)directivce se monteaza in interior i care este orientat catre fereastra ce trebuie supravegheat . Semnalulcaptat de microfon este analizat din punct de vedere spectral cu ajutorul unui microprocesor aflatincomponenasistemuluiiestecomparatcurspunsulspectralcorespunztoruneispargeridegeam, stocatnmemoriamicroporocesorului.Acestavaanalizarelativaidentitatearspunsurilorspectrale i va decide activarea alarmei.*Senzoriaudio auincomponenunmicrofonpiezoceramic(electret)cenregistreazzgomotulambientaldintr-ozon(n generallainterior)securizat.Dupaamplificaresifiltrarecorespunztoare,semnalulaudioesteprelucrat,nregistrat.Pentruafiutilizatntehnicadesupraveghere,estenecesarcazgomotultipicuneiintruziuni,incendiu,inundaieetc.spoatfiidentificatcu altezgomotenregistratenprealabil.Esteevident csenzoriiaudiopot fiutilizainumaiacolounderaportulsemnalzgomotareovaloarefavorabil.Estederemarcatfaptulczgomotedeintensitatefoartemarecuoapariiealeatoare potgeneraalarmefalse.Ocategorieaparteoconstituie senzoriiaudiodeultrasunete cesntsensibililaspectruldefrecvenecorespunzatorfrecriintredoucorpuriconfecionatedinplasticdur,sticlsaumetal.Senzoriiaudio se utilizeaza in general mpreuna cu sistemele de supraveghere video*In cadrul sistemelor de securizare, se mai utilizeaz:*Contacte electrice normal nchise sau normal deschise, ce i modific starea la aciuneauneideplasri,lanclinare,laaciuneatemperaturii(contactebasculantesautermocontactetipKlixon), la aciunea cmpului magnetic (Reed) sau la aciunea presiunii presostate, etc.*Fototranzistoare curentul prin jonciunea E-C crete odat cu iluminarea. Sunt mult maisensibile ca fotorezistenele.* Fotodiode curentulinversprin jonciuneaP-N,semodificsubaciunealuminii.Suntmult mai rapide ca fotorezistenele28CURS 6Detectareami cri i uti l i zndul trasuneteUltrasunete Caracteristici generaleUltrasunetele snt oscilaii ale unui mediu elastic ce se produc cu frecvente mai mari de 18 20Khzcereprezintlimitasuperioarasuneteloraudibile.Casiundeleelectromagnetice,ultrasunetele se reflect i refract la suprafaa de separare a dou medii. Datorit lungimii de undmici n comparaie cu sunetele, ultrasunetele se propag unidirecional sub form de fascicul ca ilumina. Se observ din caracteristica de directivitate a unui senzor ultrasonic, faptul ca intensitateaoscilaiilorscadeodatcudeprtareadesursageneratoaredeoscilaii,caurmareafenomenuluideabsorbie.Datorit absorbieiultrasunetelor n aer,acestea nu pot fi utilizatepentru distane mai mari deordinul sutelor de metri.Intensitatea ultrasunetelorscade odat cu distanta dela sursa generatoare duplegeai=I0 e-kdUnde I0 esteintensitateaultrasunetuluila surs.d-estedistantadelasursageneratoarek-esteuncoeficientcedepindedecaracteristicilemediuluicumarfidensitatea,vscozitateainmoddeosebittemperatura.Atuncicndultrasuneteleseutilizeazpentrumsurareadistanelor,sauncadrulservosistemelorpentrufocalizareacontinuautilizatalacamcordere, se realizeaz corecia vitezei(340 m/s in aer, 1430 m/s n apa la 200C) cu temperatura.Ultrasunetele pot fi produse inbaza efectuluipiezoelectricsaumagnetostrictiv.EfectulPiezoelectricafostdescoperit in anul 1880 de ctrePiere i Jacques Curie i constanapariiapolarizriielectrice29la suprafaa unui cristal atunci cnd asupra lui se exercita o presiune mecanica - acesta fiind efectulpiezoelectric direct sau la contracia i dilatarea acestuia n urma aplicrii unui cmp electric pesuprafaa sa- efect piezoelectric invers.Cristalele ce prezint efect piezoelectric, sunt: titanatu de bariu, zirconatul de plumb si cuarul.EfectulmagnetostrictivafostdescoperitdeJamesPrescott,Jouleinanul1847iconstanmodificareadimensiunilorunormaterialeferomagneticeatuncicndsuntsupuseunuifluxmagneticvariabil.Variaiavolumuluiacestormateriale,aflateincmpmagneticvariabil,vorproduce unde acustice. Materialeceprezintasemeneaproprietisntferiteleialiajelefieruluicupmnturiraredeexemplu:Niobiu( Nb) sau Telurul(Te) Incadrulechipamentelordesecuritate,generarea ultrasunetelor, dar i a sunetelordealarmaresuntprodusecuprecderepebazaefectuluipiezoelectric.Inconstruciaacestorechipamente,elementuldebazaesteundisccusuprafeelemetalizate.Diametruligrosimeadisculuideterminafrecventapropriederezonana.Tensiuneadeexcitaieaplicata,trebuiesaibaceeai frecventa cu frecventa proprie.Ctrezonaundeserealizeazemisiasaurecepiaultrasunetelor,seutilizeazolentilaacusticacugrosimeegalacuunsfert din lungimea de unda si care are roluldeaconcentrasidirecionanidinsprespaiulexteriorultrasunetele.Inspateledisculuiexistaunstratdematerialcuimpedana acustic sczut, ce are rolul deaamortizavibraiileideareducecapacitatea de rezonanta sonor. Frecventatipicutilizatpentruultrasunetensistemedesecurizareestede40KHz,iarpentru avertizare sonor 600- 2000 Hz. Detectarea micrii cu ultrasunetePentru detecia micrii se utilizeaz in principiu 2 metode: Bariera cu ultrasunete Detecia DOPPLERBar i er acuul t r asunet ePoate fi realizata in 2 moduri:a) cuelementedecomunicare(Tx,Rx)montatedeoparteialtaauneizonedetrecere in spaiul protejatb) cu retroreflexieambele elemente(Tx, Rx) situate n acelai loc al zonei.a) Principiul acestei bariere consta in amplasarea unei surse de ultrasunete(emitor Tx) de oparte a unei zone de trecere si a unui receptor Rx de ultrasunete de cealalt parte.30Celedouaelementesuntsituatefatanfata.Pentruanufisabotatabariera,emitorultrimitesprereceptor,ultrasunetecodificatesaumodulatedupologica,recunoscutadeunitateadecomandaUC.ntrerupereasemnaluluirecepionatdeRxdatoritunuiobiect0cesedeplaseazpeodireciedepropagare va conduce la interpretarea de ctre unitatea de comanda UC, a faptului ca in zonadetrecereaavutlocuneveniment.Interpretareamicriidetectatenzonadetrecereserealizeaz printr-un semnal de avertizare sau comanda pe ieirea OUT.b) Barieracuretroreflexie,utilizeazoperechedeelementeTx,Rxaflatainacelailocnraport cu zona de trecere.Inlipsaunuiobiect0dinzonadetrecere,ultrasuneteleemisedeTxsedisipnspaiu,receptorulRxrecepionndunsemnalreflectatfoarteslabsituatnzonazgomotuluipropriu.Prezentaunuiobiect0inzonadetrecereTcudimensiunimaimariincomparaieculungimeadeunda,provoacreflexiaultrasunetelor,astfelcaopartedinultrasunetele emise se propag napoisubformadeecou,undesuntcaptatedereceptorulRxsiinterpretatedeUC.Cainprimulcaz ultrasunetele emise sunt codificate intr-un anumit mod, recunoscut de UC.Detecia Doppler Efectul Doppler se refera la modificarea frecvenei semnalului recepionat de un receptor Rx fade recepia semnalului emis de un emitor Tx, atunci cnd emitorul Tx i receptorul Rx se aflain micare relativ unul fa de altul. SaconsidermcaemitorulTxestefixiemiteundecufrecvenaf0,iarreceptorulRxsedeprteazcuovitezaV.Considermcaorigineatimpului,(t=0) momentulemiterii primei unde, care ajungelareceptornintervaluldetimpt1=X/V0 , unde:-Xestespaiulparcursdelaemitor pan la receptor.-V0estevitezadepropagareaundeloremisedeTx(340m/sptultrasunete) Ceade-adouaund,ajungelaRxlamomentuldetimpt2,cuontrziere At=t2-t1,fadeprimul,datdentrziereacucarea31fostemis,deciperioadat0asemnaluluiiniial,plustimpulnecesarparcurgeriidistaneisuplimentare V*T0 de ctre receptor in intervalul T0, deci VT0/V0At=T0+00VTVIntervalul de timp intre prima und i cea de-a doua recepionat de receptor, este tocmai perioadasemnalului recepionat de receptor. Frecvena semnalului recepionat este inversul perioadei. Deci:) 1 (1 100VVTtfRx+=A=Dar:TxTxfTTf1 100= =este perioada undelor emise de TxRezult:01VVffTxRx+= SeconstatcafrecvenaundelorrecepionatedereceptorulRxaflatnmicarededeprtarecuviteza V este mai mic dect frecvena undelor emise de Tx.011VVffTxRx+=sauTx Tx Rx TxfVVVVVVf f f f0001 111+=||||.|
\|+ = = ADacvitezaVcucaresedeprteazreceptorulestemultmaimicdectV0,atunciputemconsidera0VV
Txf .Cretereadefrecven se realizeaz cu aceeaiTxfVVf0= A Putemconcluziona:Frecvenarecepionatdeunreceptoraflatnmicarefadeunemiatorceemiteunsemnal cufrecvenaf0,vafimai marein cazul aproprieriisaumai micin cazuldeprtrii cu o cantitate aproximativ proporional cu viteza relativdintre emitor si receptor.DeteciaDopplersepoate aplicanumaipentru punereaineviden aunei micripedireciadepropagareaultrasunetelor,micareatransversalneconducndlamodificrisensibilealefrecvenei.Concret detecia micrii pe baza efectului Doppler, const in analiza semnalului reflectat (ecou)dectreunobiect0aflatnmicarepedireciadepropagare.Principial,sistemuldedeteciesecompunedintr-unemitordeultrasuneteTx,unreceptorRxsiundiscriminatordefrecvencepune in evidena semnalul recepionat, caracterizat de frecvena.20\1||.|
\|+=VVffTxRxDeteciamicriisemanifestprinapariia32unui semnal de avertizare pe ieirea OUT.Det ect or demi car ecuul t r asunet eEchipamentulprezentat,secompunedintr-unemitordeultrasuneteTx,iunreceptorRxcapabil sa recunoasc ecoul produs in urma apariiei in zona protejat a unui obiect 0.Emitorul, este realizat dintr-un oscilator compus din R21, R22, C11, C12, XTALi Ic/1 i etajul finalcompusdinIc/2,Ic/3,Ic/4,Ic/5,Ic/6,USONIC.Construciaemitoruluiesterealizatinjurulcircuitului integrat CMOS 14049, ce conine 6 circuite inversoare.Receptorul este realizat cu patru tranzistoare bipolare i un amplificator operaional. Ultrasunetelereflectate de corpul aflat in zona de supraveghere, vor fi recepionate si convertite ntr-un semnalelectriccufrecvenade40KHz,dectresenzoruldeultrasuneteRx-400ST/R160.Acestsemnal,este amplificat de tranzistorele T1 si T2, redresat de D1,D2i filtrat de R14, C5.Tensiunea continu obinut, este amplificat de amplificatorul operaional A0 i aplicat grupuluide tranzistoare T3, T4 ce comand anclanarea releului REL.33SpectrulvizualInfraroulMicroundeCURS7DETECTIAMISCARIIUTILIZANDRADIATIAINFRAROSIERadi a i ai ni nfrarou -Caract eri st i ci GenerareReacia infraroie,trebuie neleasa, ca o und electromagneticace se compune din doua cmpurielectric si respectiv magnetic, dispuse perpendicular si variabile in timp si spaiu. Viteza depropagare in aer a radiaiei infraroii este aceeai cu a luminii .In funcie de lungimea de unda radiaia infraroie se situeaz in cadrul spectrului electromagnetic,in dreapta spectrului vizibil, fiind caracterizata de lungimea de unda m ) 15 78 . 0 ( e . Si in acestdomeniu ntlnim infraroul apropiat m ) 6 78 . 0 ( e , infraroul mediu m ) 8 6 ( esiinfraroul deprtat m ) 15 08 ( e . Apr.Mediu Dep.Violet verdeportocaliuAlbastruGalben Rou 0.786 8 15In infraroul apropiat si mediu, deci pentru m ) 8 78 . 0 ( ese realizeaz transmisiunile ininfrarou, iardomeniul infraroului deprtat este utilizat pentru detecia de micare a corpurilor viisi pentru camerele cutemoviziune.Deii invizibil ochiului uman, radiaia infraroie are proprieti optice identice cu ale luminii,intensitatea propagrii ei in mediu scznd cu ptratuldistanei de la surs, dar fiind atenuata intr-o mai mica msura dect lumina de factori de mediu precum fumul, praful sau ceaa.2DkI=I - intensitatea radiaiei infraroiik constanta de proporionalitate - constanta factorului de mediuD- distana de la sursDetecia micrii in infrarou, se poate realiza prin utilizarea de:a. bariere cu fascicule infraroiib. senzori pasivi PIRa). Bariera cu fascicule infraroii face parte din categoria echipamentelor active formate dintr-unemitor de radiaii infraroii si un receptor ce reacioneaz la modificarea legii de modulare, sau lantreruperea legturii .34Ca i n cazul altor tipuri de bariere, se ntlnesc:- Bariere cu caracteristica de supraveghere de tip cortin.- Bariere cu retro-reflexie- Bariera cu caracteristica de supraveghere de tip cortin, const din unul sau mai multeemitoare ce trimit raze infraroii Ri ctre receptoare aflate in partea opusa a zonei supravegheate.Evident pentru realizarea comunicaiei este necesar compatibilitatea caracteristicilor spectrale aleelementului emitor (de regula LED ) cu cel dela receptor (de regula fotodioda sau fototranzistor).Caracteristica spectrala a emitoruluiCaracteristica spectrala a receptorului =fluxul de IR emisS=sensibilitatea senzorului receptor de IR00tC= lungimea de unda corespunztoare frecventei0t pe care se realizeaz legtura.Realizarea unei comunicaii IR la distane mari, poate fi afectat de cea, praf, ploaie, aliniereaoptica a emitorului si receptorului. In vederea eliminrii detectrilorfalse, se utilizeaz 2-4fascicule paralele ntreruperea tuturor fasciculelor conducnd la concluzia ca un corp cudimensiuni mai mari dect nlimeaH a zonei definite de fasciculele de IR este prezent inzona protejata de bariera. Prin acelai principiu funcioneazdetectoarele de fum. TxRx- Bariera cu retro-reflecie - const n utilizarea unui emitor si a unui receptor de IR,radiaia infraroie fiind dirijat prin reflecie cu ajutorul unor oglinzi sau benzi reflectorizante.Numrul faciculelor realizate prin reflecii succesive ajunge la 10, maxim 12, deoarece odat cucreterea numrului lor se micoreaz limea l a zonei supravegheate.Emitorul TX, emite o radiaie infraroie modulat in general in durat. Circuitul de detecie35cruia i se aplic semnalul recepionat de Rx, recunoate semnalele emise. Lipsa acestora, sauschimbarea modulrii conduce la ideea ca in zona protejat s-a produs un eveniment.Bariera curetro-reflecie este in general utilizat la interior si prezint avantajul ca distana intre emitor sireceptor este mic, uurnd condiiile transmisieisi prelucrrii informaiei.O bariera in IR, indiferent de tipul ei se poate realiza cu minim un emitor TX i un receptor RXde tipul celor prezentate in cursul 3.b). Detecia micrii utiliznd senzori pasivi P.I.R.Un senzor P.I.R ( Pasiv Intra Root - senzor) este alctuit dintr-un sistem optic realizat culentile Fresnel si un cristal semiconductor ce genereaz pe suprafeele sale sarcini electrice atuncicnd este supus nclzirii produse de o radiaie infraroie cu lungimea de und specific corpurilorcu snge cald ( m 4 . 9 = ).SarcinileculesedepesuprafaacristaluluiseaplicunuiprimetajdeamplificarerealizatcuuntranzistorFET,ncapsulatmpreuncusenzorulderegulaintr-ocapsulaTO5.Capsulaesteprevzutacuofereastraacoperitcuunfiltrucelassa treacradiaiainfraroiecuprinsindomeniul (8..4)m, prezentnd o atenuare minim pentru =9.4 m. lungimea de unda a radiaieiinfraroiecaracteristicaorganismelorcusngecald. Drena tranzistorului FET este conectata la un potenial de tensiune continua bine filtrata sistabilizata si cuprinsa intre 3 si 15 V iar sursa este conectat pe o rezistent de sarcin de 100K .Banda de trecere a amplificatorului astfel realizat este limitata la 10 Hz, pentru a elimina zgomotulde nalta frecventa. O perturbaie puternica ce poate genera alarme false, este radiaia infraroiesolar, ce este captata nedorit ca urmare a reflexiilor din mediul nconjurtor.Pentru a elimina aceasta sursa perturbatoare, care din fericire are o viteza de variaie mica,senzorul PIR este alctuit din dou cristale ce snt nseriatediferenial. Radiaia captat de ambelecristale in acelai momentde timp, se anuleaz ca urmare a nserierii difereniale.In cazul unui corp cald aflat in micare, cele dou cristale sunt baleiatepe rnd, rezultnd de aicio informaie util.36Sistemul optic aferent unui senzor PIR, este un ansamblu de lentile Fresnel, realizate pe o foliedin material plastic translucid in general alba cu o grosime de 0,4.. 0,5 mm.Concret o lentila Fresnel prezint o serie de canale concentrice cu pereii nclinai.Pentru a nelege rolul sistemului optic realizat cu lentilaFresnel, sa ne imaginam o sursa de radiaii infraroii 0 ce sedeplaseaz cu viteza V0 paralel cu suprafaa S a unui senzorPIR.In faa senzorului, s presupunem c exist un corp Copac la radiaia infraroie.Corpul C se afla la o distanta foarte mica fata de suprafaa S a senzorului(20.. 30)mm. Putem inaceasta situaie sa aproximam ca att sursa cat si proiecia umbrei pe suprafaa S, se deplaseaz petraiectorii circulare, cu razele R respectiv r. Cum vitezele unghiulare ale sursei sunt egale, rezultaca umbra se deplaseaz in sens contrar sursei, cu viteza Vv=V0*r /R.R C r Vv0V0SPrezena in faa senzorului a unei lentile Fresnel ce focalizeaz imaginea sursei pe suprafaa S aacestuia, va genera apariia unei succesiuni de imagini calde ale sursei, suprapuse peste fondulrece ambiental, exact ca si deplasarea mai multor umbre generate in cazul cnd corpul C este subforma unui grilaj. Daca fondul ambiental este tot att de cald precum sursa, senzorul PIR nu va maiproduce nici un semnal electric. Principiul deteciei micriiin infrarou consta tocmai inbaleierea realizata cu ajutorul lentilei Fresnel a suprafeei senzorului cu contraste intre cald si rece.Forma canalelor, numrul acestora, distribuia mai multor lentile Fresnel, permit obinerea unorcaracteristici de tip fascicular, cortin, etc.Indiferent de tipul caracteristicii sau a detectorului in sine(periferic al unui sistem de alarmare,declanator al iluminatului, element senzorial pentru comanda uilor la centrele comerciale, etc.) inmarea majoritate a cazurilor se utilizeaz unul sau mai multe elemente PIR urmate de etaje de37amplificare cu factori mari de amplificare si intr-o serie de aplicaii cu validarea ieirii in funciede lumina ambiental.Proiector cu detector de micare HEIMANNAcest proiector utilizeaz un bec sofit halogen de 300W care se aprinde pentru o perioad detimp (reglabila cu P2) cuprinsa intre 1-15 minute, dup lsarea ntunericului(sesizat defotorezistena F.R.) atunci cnd n zona sa de lucru a ptruns un corp cald(sensibilitate reglabila cuP1).Elementul sensibil este un senzor PIR dublu de tip LHI958 foarte utilizat la majoritateadetectoarelor PIR. Acesta conine doua cristale semiconductoare, sensibile la radiaiile IR, si caresunt conectate in opoziie.In aceeai capsula TO5, este integrat un tranzistor FET, si rezistenta de grila RG. Capsula TO5,este prevzuta cu o fereastra acoperita cu un filtru optic. Prezenta celor doua cristalesemiconductoare, asigura o imunitate la variaiile temperaturii ambientale, si la creterea variaiilede tensiune in cazul apariiei unei variaii de IR.Alimentarea senzorului se realizeaz cu tensiunea de 8V, filtrata suplimentar prin grupul R9,C6. Rezistenta tipica de intrare ctre etajul amplificator este de 51K(R1) recomandat de fabricant[PE01]. Circuitul electronic este realizat cu patru amplificatoare operaionale existente in circuitulintegrat LM324. Dup amplificarea realizat cu amplificatorul A1 componenta alternativaesteaplicat prin intermediul lui C4, unui comparator realizat cu A2. Pragul de detecie alcomparatorului este ajustat cu P1, reglndu-se astfel pragul de detecie a radiaiei IR. Cu ajutorullui A3 si A4, se realizeaz doua repetoare cu care se comanda tranzistorului T1. Ziua,fotorezistena FR, are o rezistenta redusa, polariznd cu un potenial ridicat, intrarea de pe pinul 2al circuituluiLM555. Acesta este conectat in montaj de monostabil, realiznd din momentulsaturrii lui T1, atunci cnd FR are o valoare mare(de ntuneric) o temporizare a crei durata este38reglata cu P2. Pe durata temporizrii(dependenta de grupul P2, R15, C8 ) este saturat T2 si astfelreleul REL i nchide contactul, permind alimentarea becului.Montajul este alimentat printr-un divizor capacitiv, realizat cu R18 si C12, puntea redresoarerealizata din diodele D1-D4. Tensiunea continu de aproximativ 24V, este filtrata cu C13, sistabilizata la 8V cu circuitul integrat 78L08.Marea majoritate a detectoarelor de micare PIR prezint scheme electronice foarteasemntoare utiliznd circuitul LM 324Din dorina eliminrii alarmelor false, se utilizeaz detectoarele duale ce se compun dintr-undetector PIR si unul cu microunde, combinndu-se astfel detecia in infrarou cu detecia in cmpde radiofrecvena [RO 07].39