В современных автомобильных охранных устройствах для повышения надежности часто используют одновременно несколько датчиков, разных по принципу действия.
Почти все современные зарубежные системы в своем составе имеют ультразвуковой (объемный) датчик. Такой датчик излучает ультразвуковые колебания (частотой 25 — 50 кГц) в замкнутое пространство салона автомобиля, которые заполняют его многократно отражаясь от различных предметов, находящихся внутри этого пространства (рис. 4.34). В точке приема устанавливается стационарная интерференционная акустическая картина. Датчик приемника выполнен так, что он чувствителен именно к изменению амплитуды колебаний, поэтому при установившейся картине полезный сигнал на его выходе близок к нулю.
Чувствительность ультразвуковой охранной системы может быть исключительно высокой — система способна уверенно реагировать на слабый воздушный поток или на летящую муху. Если в охраняемом пространстве перемещать небольшой предмет, интерференционная картина в точке приема начнет меняться. Приемное устройство зафиксирует это изменение и решающее устройство выдаст команду на подачу звукового сигнала. Датчик защиты салона может быть использован и для регистрации попыток перемещения или качания автомобиля. Для этого необходимо на две нитки подвесить кусочек фольги, например, на заднее стекло.
Рис. 4.34. Размещение излучателя и приемника в салоне автомобиля
Теперь любое покачивание автомобиля вызовет покачивание этой подвески, интерференционная картина резко изменится и сработает чувствительный датчик. Рассмотрим несколько схем ультразвуковых датчиков, которые в современных отечественных автомобильных охранных устройствах применяются сравнительно редко, и принципы их работы,.
Ультразвуковой автосторож
Этот простой ультразвуковой автосторож состоит из двух узлов: излучателя ультразвуковых колебаний и приемника этих колебаний. Совместно работающие излучатель и приемник представляют собой ультразвуковой (объемный) датчик.
В качестве излучателя и приемника в ультразвуковых охранных устройствах очень часто используют пьезоэлектрические микрофоны, которые имеют АЧХ с явно выраженным резонансом. Это позволяет существенно повысить чувствительность и улучшить помехозащищенность устройства от посторонних излучений. В автомобильных охранных устройствах излучатель и приемник часто выполняют в одном блоке. В таком исполнении оси излучателя BQ1 и микрофона приемника ВМ1 датчика располагают в одном плоскости под углом 15 — 45°.
Возможны и другие конструктивные варианты, когда в общем блоке используются выносные излучатель BQ1 и микрофон ВМ1. В таком исполнении провода, соединяющие излучатель и микрофон с общим блоком, должны быть экранированными и как можно более короткими.
Принципиальная электрическая схема излучателя датчика. Излучатель объемного датчика представляет собой генератор с пьезокерамическим излучателем BQ1, выполняющим роль резонатора.
Протекающий через пьезоизлучатель BQ1 переменный ток создает на резисторе R5 падение напряжения, которое через конденсатор С2 поступает на неинвертирующий вход 3 операционного усилителя DA1, собранного на микросхеме КР574УД1. Данное переменное напряжение необходимо для самовозбуждения генератора на резонансной частоте. Резисторы R1, R2 и R3 создают необходимое для работы генератора смещение и обеспечивают мягкий режим самовозбуждения генератора. Цепь, состоящая из конденсатора С1 и резистора R4 предназначена для устранения влияния отрицательной ОС по переменному току. Рассматриваемый генератор требует точной настройки на рабочую частоту — основного резонанса пьезоизлучателя BQ1, поскольку, кроме основного, у пьезоизлучателя есть и ряд других паразитных резонансов, обычно расположенных по частоте выше основного. Поэтому иногда требуется использовать дополнительную цепь для подавления положительной ОС на частоте паразитного резонанса. Излучатель смонтирован на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита-размером 20'25 мм.
Приемник датчика улавливает колебания ультразвуковой частоты и при резком изменении амплитуды этих колебаний формирует последовательность импульсов. Принципиальная схема приемника изображена на рис. 4.37.
Рис. 4.37, Принципиальная схема приемника
Приемное устройство датчика ультразвуковых колебаний работает следующим образом. Микрофон ВМ1 преобразует акустические колебания в электрические. Эти колебания поступают на предварительный усилитель, выполненный на транзисторе VT1. С выхода предварительного усилителя сигнал поступает на основной усилитель, выполненный на операционном усилителе DA1. С выхода усилителя сигнал ультразвуковой частоты поступает на амплитудный детектор, собранный на элементах VD2, R7, С2. Продетектированный сигнал усиливается в ОУ DA2.1, после чего он поступает на вход компаратора напряжения DA2.2. К выводу 10 (точка 2) компаратора подключено исполнительное устройство, собранное на транзисторе VT2, которое управляет работой сигнального устройства автомобиля.
Диод VD1 в схеме основного усилителя предназначен для ограничения амплитуды выходного сигнала при установившейся интерференционной картине волн. Ограниченный сигнал, пройдя детектирующую цепь (VD2, R7, С2), представляет на входе ОУ DA2.1 некоторое постоянное напряжение.