- •Виртуальная лабораторная работа № 14
- •Оптико-электронный охранный извещатель rokonet
- •C макетированием в пакете electronics workbench
- •Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания
- •1. Описание работы извещателя “rokonet“
- •Назначение и достоинства извещателя
- •Принцип работы
- •1.3. Описание структурной и принципиальной схемы извещателя
- •Стабилиз,
- •Источник опорных напряжений r8 – r11
- •2. Расчет основных параметров и элементов извещателя
- •2.1. Выбор и расчет имитатора pir-модуля
- •Выбор схемы имитатора pir-модуля
- •Расчет диапазона частот работы имитатора
- •Расчет значения амплитуды сигнала снимаемого с пироэлемента
- •2.2. Расчет источников опорного напряжения
- •Выбор значений опорных напряжений для усилителя ad1.2 и компараторов ad3
- •Расчет резистивного делителя r8-r11 источника опорных напряжений
- •2.3.1. Расчет коэффициента усиления эквивалентного усилителя kэкв, состоящего из двух полосовых усилителей; расчёт коэффициентов усиления первого и второго усилителя
- •2.4. Расчет накопителя импульсов
- •2.4.1. Расчет сопротивлений r12, r13
- •Расчет длительности тревожного сообщения
- •3. Экспериментальные исследования виртуального извещателя
- •3.3. Составление и исследование модели источников опорного
- •Проверка работы виртуального извещателя в сборе
- •Литература
2. Расчет основных параметров и элементов извещателя
2.1. Выбор и расчет имитатора pir-модуля
Выбор схемы имитатора pir-модуля
При перемещении нарушителя через диаграмму направленности на входе PIR-модуля формируется переменный тепловой сигнал, который преобразуется пироэлементами в переменное напряжение. Поэтому совокупность оптической системы и пироэлементов можно представить в виде низкочастотного генератора Г. Схема имитатора PIR-модуля приведена на рис. 7.
Расчет диапазона частот работы имитатора
Проведем упрощенный расчёт частоты входного сигнала PIR-модуля, полагая что дальний веер (Рис. 4) горизонтален. Дальний веер имеет следующие характеристики: , , число зон обнаружения n=7, для упрощения считается, что зоны расположены равномерно, дальность действия извещателя Rmax=12 м.
Скорость перемещения нарушителя V=(0,3 – 3) м/с.
177
Рис. 7
Считаем, что по середине центральной зоны обнаружения (Rср=ac=RMAX/2=6 м) сигнал имеет синусоидальную форму. Тогда при прохождении нарушителя по линии b-c-d, он будет пересекать n –зон. Время пересечения одной зоны соответствует периоду одного синусоидального сигнала (Рис. 4).
При увеличении расстояния вдвое (R=Rmax) частота уменьшается вдвое. Минимальная частота fmin будет на максимальном удалении нарушителя от извещателя
Максимальная частота сигнала будет при максимальной скорости перемещения нарушителя Vmax вблизи извещателя, когда голова нарушителя попадает в поле дальнего веера (Рис. 3). При высоте установки извещателя росте нарушителя 1,8 м, наклоне дальнего веера 300 и дальности действия Rmax = 12 м это расстояние R можно принять равным Rmin 2метрам.
178
На более близком расстоянии голова нарушителя будет ниже области действия дальнего веера и сигнала не будет.
В соответствии с приведенными формулами рассчитываются значения и имитатора.
Расчет значения амплитуды сигнала снимаемого с пироэлемента
Амплитуда сигнала, снимаемого с пироэлемента, определяется [2] по следующей формуле
,
где - чувствительность пиромодуля;
G=5,7 10-8 Вт/м2к4 – постоянная Стефана Больцмана;
T1=293K – температура окружающей среды в Кельвинах;
Т2=Т1+5=298К – температура тела нарушителя с учетом адаптации одежды и температуры окружающей среды;
Sоптики -усреднённая площадь одного элемента оптики (центрального) дальнего веера;
Sудал= - площадь круга с радиусом R;
Sизл – площадь тела нарушителя, проецируемая на элемент оптики
= 90; = 4. Для
При проекция ширины нарушителя на плоскость сектора перестаёт увеличиваться с расстоянием, проекция высоты нарушителя на сектор продолжает расти, поэтому площадь излучения можно записать следующим образом
Коэффициент 57,32 обеспечивает перевод градусов в радианы.
=0,04 – коэффициент, учитывающий ослабление излучения в воздушной среде;
k – поправочный коэффициент, учитывающий особенности оптики,
179
пирмодуля и т. д. Для предварительных расчетов принимаем к=0,3; значение “к” для данной работы определялось на реальном макете на оснований сравнений расчетных и реальных сигналов в контрольной точке XN1.
В соответствии с приведенными формулами рассчитываются значения напряжений для разных значений R в соответствии с таблицей 1. Полученное значение напряжения используется для установки значения напряжения имитатора.
Таблица 1
П/п бригады |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
R (м) |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
12 |
Рассчитанные ранее значения частот имитатора оставляем прежними.