- •Активный инфракрасный охранный извещатель вектор 3а с макетированием в пакете electronic workbench
- •Программа работы
- •Методические указания
- •1. Описание работы активного инфракрасного извещателя «Вектор-3а»
- •1.1 Принцип работы активных инфракрасных извещателей
- •Рассмотрим режим «тревога»
- •2. Расчет основных устройств извещателя
- •2.1. Расчет периода и длительности импульса передатчика
- •2.2. Расчет емкостей мультивибратора и ждущего мультивибратора
- •2.3. Расчет усилителя тока передатчика
- •2.4. Расчет входного устройства приемника Определение значения полезного сигнала снимаемого с входного устройства приемника
- •Определение выигрыша коэффициента преобразования для импульсного светового сигнала по отношению к постоянной засветке от Солнца (рис.5)
- •2.5. Расчет усилителя приемника Расчет сопротивления r17
- •Расчет емкостей конденсаторов с6 и с7
- •Выбор операционного усилителя
- •2.6. Анализ принципа действия временного анализатора
- •2.7. Расчет выходного устройства извещателя
- •Выбор микросхем, добавочных источников напряжения, типа реле и светодиода
- •Расчет сопротивлений r19 и r20
- •3. Экспериментальные исследования извещателя
- •3.1 Исследование передатчика
- •3.2 Исследование входного устройства приемника Описание работы имитатора входного устройства
- •Экспериментальное определение значения r14-1
- •Определение выигрыша в коэффициенте преобразования при импульсной засветке фотодиода по сравнению с постоянной засветкой
- •Компенсация задержки создаваемой реле
- •Исследование усилителя приемника
- •3.4. Оценка правильности срабатывания регистра сдвига
- •Анализ помехозащищенности извещателя
- •3.5. Исследование выходного устройства
- •3.6. Исследование имитатора приемника в сборе
- •3.6.1 Режим «норма»
- •Режим «тревога»
- •4. Выводы
- •Литература
Выбор операционного усилителя
Операционный усилитель выбирается из базы данных на основании рассчитанных значений KAD1 и fв по частоте единичного усиления f1. Значение f1 рассчитывается по формуле fI ≥ (3÷5)KAD1 · fв
Уменьшение крутизны нарастания может привести к тому, что последующее логическое устройство не сработает. Экспериментально проверено, что при а=0,44 инверторы срабатывают при Т=20мс, τu=20мкс и даже при Т=2мс и τu=2 мкс.
2.6. Анализ принципа действия временного анализатора
Временной анализатор состоит из регистра DD3 и ячейки DD4.1типа 4ИЛИ–НЕ (рис. 2б., рис.10). Питание осуществляется от источника E0=5 В.
Сигнал с усилителя АD1 подается на J-K' вход DD3. Определенное подключение выводов регистра (входы А – D, SH/LD подключены к источнику напряжения, входной сигнал подается на объединенные J-K′ входы) позволило получить последовательный четырехразрядный регистр сдвига «D»-типа с прямым выходным кодом. Данные о сигнале на J-K входе перепадом из «0» в «1» по тактовому входу «CLK'» записываются на выход QA первого триггера. С приходом следующего тактового импульса информация с выхода QA первого триггера переписывается на выход QВ второго триггера, а на выходе QA записывается новая информация с J-K' входа. В режиме «НОРМА» на J-K' входе присутствуют импульсы (принятые фотодиодом) синхронно с тактовыми импульсами. В результате на выходах всех четырех триггеров через некоторое время будут «1» и на выходе ячейки DD4.1 будет «0», информирующий об отсутствии нарушения. Для того чтобы постоянная составляющая напряжения с выхода AD1 не поступала на вход DD3, сигнал подается на вход JK' через переходную цепочку C8, R18.
Цепочка C9,R21, R22 обеспечивает при включении питания начальную установку DD3 в ноль. При включении эквивалентное сопротивление конденсатора C9 близко к нулю и на входе CLR' будет ноль. Затем емкость C9 заряжается, напряжение на входе CLR' достигает уровня единицы и снимается запрет на работу микросхемы DD3.
При нарушении сигнал не поступает на фотодиод и, соответственно, не поступает сигнал на J-K' вход. На выходе QA регистра будет «0». Если через следующие 16 мс (период световых импульсов) нарушение продолжается, то «0» будет уже на двух выходах регистра сдвига и так далее.
При пропадании четырех световых импульсов(t = 16 мс · 4 = 64 мс) на всех выводах регистра сдвига будет «0», на выходе DD4 устанавливается «1» и последующие устройства формируют сигнал «ТРЕВОГА». Таким образом, на микросхемах DD3 и DD4 собран временной анализатор, который фактически проверяет, перекрыт ли луч на время ≥ 64 мс.
Использование временного анализатора позволяет повысить помехозащищенность извещателя за счет того, что решение о том, перекрыт луч или нет, принимается только при поступлении тактовых импульсов, то есть только тогда, когда излучается реальный световой импульс. Помехи, поступающие не синхронно с тактовыми импульсами, временным анализатором не рассматриваются.