Как устроен датчик наклона и перемещения
Как устроен датчик наклона-перемещения внутри…
Для написания статьи взят датчик наклона и перемещения Spider TMS2
Что же у него внутри?
Рисунок 1. Ключевые компоненты датчика.Сердце датчика – 3-координатный датчик ускорений (акселерометр). На фотографии он отмечен буквой «А».
Акселерометры выпускает несколько фирм-столпов мировой микроэлектроники. В датчике наклона от Spider® применен MEMS-датчик от Freescale.
Внутри он содержит микромеханические емкостные сборки, чувствительные к ускорению (так называемые g-cell) и интегрированную микросхему, обеспечивающую первичную обработку сигнала, термокомпенсацию и выдачу его для дальнейшей обработки микроконтроллером.
Чувствительный элемент (g-cell) представляет собой механическую структуру, сформированную из полупроводниковых материалов (поликремния) при помощи технологических процессов маскирования и травления. Их можно представить как набор электродов, прикрепленных к массе, подвижной относительно жестко закрепленных электродов. Под воздействием ускорения масса отклоняется от нейтрального положения, изменяя соотношение расстояний между подвижными и неподвижными электродами.
Рисунок 2. Упрощенный эскиз ячейки, чувствительной к ускорению (g-cell)Масса с подвижными электродами смещается под воздействием приложенного ускорения. При этом пропорционально изменяются емкости сформированных электродами конденсаторов (у одного конденсатора она увеличивается, а у другого уменьшается). Встроенная в акселерометр интегральная схема измеряет емкости и вычисляет ускорение, основываясь на их разнице. Также интегральная схема усиливает сигнал и нормализует таким образом, чтобы он был пропорционален ускорению.
В акселерометре есть три чувствительных элемента, сориентированных по осям X,Y и Z и три канала, сигналы в которых соответствуют действующему на датчик ускорению.
На все окружающие нас предметы действует сила тяжести. Говоря иными словами все они, даже находясь в состоянии покоя, испытывают ускорение свободного падения (g).
Вот это ускорение и «раскладывается по осям» акселерометра.
Устаревшие датчики наклона автомобилей были построены на 2-координатных акселеромерах (еще несколько лет назад 3-координатный датчик из-за большей сложности изготовления и цены считался непозволительной роскошью) и требовали установки в положении, как можно более горизонтальном. Иначе просто переставали «видеть» наклон.
Как устроен датчик наклона современный: у него внутри уже 3-координатный сенсор. то есть тот же Spider TMS2 или Spider STMS, обладая способностью ориентироваться во всех трех координатах нашего трехмерного пространства, одинаково хорошо работает независимо от положения его установки.
Сигнал с акселерометра обрабатывается высокоинтегрированным микроконтроллером (отмечен на Рисунке 1 буквой «М»). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) оцифровывает сигналы. При воздействиях на автомобиль меняется результирующая «раскладка» ускорения по осям.
Микроконтроллер и встроенная в него программа также проделывает дополнительную обработку для отфильтровывания ложных сработок. А они, как можно догадаться из принципа работы, могут быть спровоцированы ударами, вибрацией, раскачиванием и даже просто большим изменением температуры.В общем виде он выглядит так:
— сигналы с частотами выше 30-60 Гц – это удары
— сигналы с частотами 0,1-10 Гц – это движения (естественно раскачивания и оттаскивание машины отличаются)
— изменения постоянной составляющей – это подъем кузова
— и т.д.
Когда с машины попытаются снять колеса или куда-то ее оттащить, попытаются укатить мотоцикл или мопед микроконтроллер датчика наклона (в соответствии с настройками чувствительности) выдаст сработки зон предупреждения и тревоги. Алгоритмы, позволяющие по изменениям сигнала достоверно различать что происходит с машиной, являются «ноу-хау» производителя датчиков наклона. Но именно во внимании к «мелочам» заключается секрет сочетания высокой чувствительности и иммунитета к ложным срабатываниям датчика.
Высокая надежность датчиков наклона-перемещения Spider TMS2 и Spider STMS обеспечивается:
— использованием интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов
— применением лучшей элементной базы от мировых производителей
— бескомпромисным отношением к качеству сборки
Датчики Spider TMS2-M и Spider STMS имеют двухслойную заливку специальным лаком для защиты электронной схемы от воздействия конденсата, как это делают только производители электроники, поставляемой на конвейеры ведущих автопроизводителей.
© 2010 Mobile Electronics co.
Все права принадлежат Mobile Electronics.
Любая публикация допускается только со ссылкой на первоисточник.
использование статьи и отдельных ее частей возможно исключительно с разрешения Mobile Electronics
P.S. Специально для охраны стационарных объектов Mobile Electronics выпускает Комбинированный датчик удара-наклона-перемещения Spider STMS , который с середины 2012 года успешно используется для охраны банкоматов и терминалов ведущих украинских банков, устанавливается на торговых автоматах.
задать вопрос на форуме
Статья «MEMS: микроэлектромеханические системы»
mobileelectronics.com.ua
Датчик колебаний для автосигнализации
В этой статье расскажем про датчик колебаний для автосигнализации. Покажем схему данного датчика.
Один мой товарищ проживал рядом с аэродромом. Всё было ничего до той поры, пока через этот аэродром не стали перелетать самолёты-истребители. Причём – ночью. От их взлёта стоял такой грохот, что во всех окружающих дворах и автомобильных парковках начиналось «многоголосое» визжание автомобильных сигнализаций. А поскольку истребители взлетали поочерёдно, то этот визг продолжался половину ночи. Мой товарищ, не выдержав постоянного визга брелка сигнализации, отключил датчик удара. В ту ночь, по словам участкового полисмена, были «разуты» семь автомобилей с хорошей резиной и литьем. Одним из пострадавших оказался мой товарищ. Позже, органы преступную группу поймали, но смогли доказать только два эпизода.
Группа действовала просто – во время взлёта самолётов, подельники находились в разных дворах, вычисляя те машины, которые не визжат. Позже, для достоверности, прыгая попой на капот убеждались в отсутствии, или отключении датчика удара. С 3-х до 5-ти часов ночи, когда у людей наиболее крепкий сон, гайки откручивали четверо одновременно на всех четырех колёсах, а колёса снимали другие двое, подъезжая на тентованном микрогрузовичке, используя два пневматических домкрата. Одна пожилая женщина, страдающая бессонницей, выйдя на балкон их видела, но не придала этому значения. Подельники были в яркой униформе, в касках. Скрытности в их действиях она не заметила. Подумала, что их срочно вызвал хозяин автомобиля. А о том, что они, работая чётко, были во дворе не более пяти минут она и не задумалась.
Практически все автовладельцы оборудуют свои автомобили автосигнализацией, или противоугонной системой. В этих охранных устройствах в качестве датчиков применяются концевые размыкатели капота и багажника, дверные выключатели освещения салона и обычно единственный бесконтактный датчик – датчик удара.
Как правило, это двухуровневый датчик, чувствительный к вибрации — ударам по кузову и сильным ударам по колёсам. В этом датчике имеется настройка чувствительности. Если он настроен на высокую чувствительность, то сигнализация будет срабатывать на рядом проезжающий автобус. Если выставлена низкая чувствительность, то воры, использующие хитроумный ключ-баллонник «без лишнего шума и пыли» смогут снять колёса с такого автомобиля. Как правило, оптимально настроить чувствительность датчика удара сложно, либо он будет «ложно» срабатывать на проезжающий мимо автобус, или грузовик, либо его низкая чувствительность позволит «подготовленным» ворам снять колёса. Конечно им понадобится больше времени на это, но если автомобиль стоит не на открытом просматриваемом месте, то на «бесшумное» снятие колёс у них будет предостаточно времени. Такая уж у этого датчика особенность. Датчик удара срабатывает лишь на резкую вибрацию и не способен реагировать на плавные наклоны кузова автомобиля во время его подъема домкратом. Чем мягче подвеска, тем хуже чувствительность датчика к колебаниям кузова.
Чем дороже сигнализация, тем больше в ней «наворотов», но дополнительные датчики обычно отсутствуют, либо продаются как «дополнительная опция». В современных автосигнализациях, на центральном блоке обычно имеется разъем для подключения двухуровневого дополнительного датчика. Именно к нему возможно подключение датчика, изготовленного своими руками.
Предлагаемый датчик колебаний реагирует на наклоны, качку кузова, удары и вибрацию кузова автомобиля. Фактически, предлагаемый датчик более универсален, чем штатный датчик удара автосигнализации, реагирующий только на удары и резкую вибрацию. При желании, предлагаемый датчик можно использовать вместо штатного датчика.
За основу схемы взят датчик колебаний, входящий в схему цифрового сторожевого устройства, опубликованного в журнале «Радио» №2 за 1992 год. В качестве чувствительного элемента используется магнитная рамка микроамперметра М476/1 контроля уровня записи кассетного магнитофона. Для изготовления датчика корпус микроамперметра вскрывают – это легко сделать лезвием ножа. На изогнутый конец стрелки надевают и аккуратно обжимают плоскогубцами небольшой груз. Им может быть отрезок трубчатого припоя диаметром 3 мм и длиной 5 мм. Флюс из канала предварительно удаляют. Между грузом и шкалой должен быть зазор не менее 1,5 мм. По краям шкалы на неё нужно наклеить демпферы-ограничители размерами 5х5х5 мм из мягкого поролона. После этого, корпус микроамперметра склеивают и высушивают.
Датчик в сборе устанавливают в потайном месте салона автомобиля так, чтобы ось вращения рамки микроамперметра была параллельна направлению движения автомобиля, а стрелка с грузом направлена вниз.
Принципиальная электрическая схема изображена на рисунке.
В1 – микроамперметр М476/1. Полярность подключения значения не имеет. Колебания магнитного поля, наводимые в рамке микроамперметра усиливаются операционным усилителем КР140УД1208. При достижении выходного напряжения операционного усилителя порога переключения логического элемента D2.3 на выходной разъём поступает сигнал тревоги 1-го уровня, при котором «колокол» сигнализации издает короткий звук. На элемент D2.1 сигнал не проходит потому, что его часть падает на диодах VD1 и VD2, не позволяя элементу D2.1 открыться. В случае сильного раскачивания кузова автомобиля и появления на выходе операционного усилителя сигнала большой амплитуды (большого уровня), элемент D2.1 переключается, и на выходном разъёме появляется сигнал тревоги 2-го уровня, при котором «колокол» сигнализации издает длительный непрерывный звук. Элементы R10,VD3,C2 –понижающий стабилизатор питания 9 вольт. Резистором R2 производится настройка чувствительности датчика колебаний. Микросхема D2 — КМОП типа К176ЛА7.
Спаренный переключатель S1 предназначен для возможного подключения к любому типу автомобильной сигнализации, как с нормально замкнутыми контактами, так и нормально разомкнутыми.
Предлагаемый датчик можно подключить не только к дополнительному разъёму, но и в параллель к штатному датчику, а также параллельно дверным выключателям освещения салона. Для этого, на выходе схемы необходимо использовать буферные транзисторные каскады.
meanders.ru
Датчики объема и прочие сенсоры автосинганлизации
Стандартная автомобильная сигнализация представляет собой совокупность таких устройств, как:
- основной блок, установленный в салоне;
- реле;
- датчики;
- модули управления.
Датчик сигнализации
Все это работает во взаимосвязи друг с другом. Основной блок обменивается данными с брелоками, отвечает за обработку полученной информации и производит определенные действия, к примеру, отправляет электрический импульс на запирающие реле дверей, запускает сигнальную сирену и пр.
Также главный блок получает с датчиков информацию и в зависимости от ее характера выполняет заданные действия. Функциональность автомобильной сигнализации зависит во многом от количества и типа используемых датчиков, которые подключены к блоку.
Существуют модели сигнализаций с определенными дополнительными датчиками в комплекте, но в основном компании комплектуют устройства стандартным набором, который реагирует на заданные сценарии. По этой причине при покупке защитной противоугонной системы важно обращать внимание на комплектацию. Не ленитесь поинтересоваться, совместима ли ваша автосигнализация с разными датчиками, которые можно докупить отдельно.
Видео:
Датчики, называемые также сенсорами, различаются по назначению и типу. Ниже мы рассмотрим разновидности датчиков, которые входят в стандартную комплектацию и продаются отдельно.
Контактные датчики
Они срабатывают при открытии капота, дверей или багажника. Другими словами, контактный датчик представляет собой кнопку, рабочий режим которой сохраняется при нажатии. При открытии происходит замыкание электроцепи, а на главный блок отправляется импульс, запускающий световой или звуковой сигнал.
к содержанию ↑Датчик удара
Датчик удара
Называемое также шок-сенсором это устройство реагирует на резкие вибрации или удары. Подобные датчики обычно имеются в базовой комплектации. Недорогие датчики основываются на принципе электромагнитной индукции, а современные надежные шок-сенсоры представляют собой световые приборы, которые срабатывают за счет отклонения лазерного луча на определенную величину.
к содержанию ↑Датчик наклона
Этот сенсор активизируется при изменении горизонтального положения авто в пространстве. Такое случается в следующих случаях:
- покачивание;
- наклон;
- поднятие авто на домкрате.
к содержанию ↑Датчик предотвращает незаконное перемещение автомобиля, кражу колес и другие несанкционированные действия.
Датчик движения
Датчик движения
Он реагирует на появление движущихся объектов в салоне. Это второй рубеж охраны, которые предназначен для забывчивых автомобилистов, которые деактивировали или забыли включить автосигнализацию, а в салон попал посторонний человек.
Акустические датчики
Видео:
Эти сенсоры отправляют главному блоку информацию при возникновении резких шумов. Они способны реагировать на высокочастотные звуки при разбитии стекла, металлические звуки и пр.
к содержанию ↑Диагностические датчики
Называемые также сервисными эти сенсоры являются необходимым компонентом автомобильных сигнализаций. Устройства следят за параметрами напряжения, определяют изменения силы тока в цепях. Они предотвращают самопроизвольное выключение системы из-за снижения заряда АКБ или действий злоумышленников, направленных на обесточивание энергетических систем авто или на их вывод из строя.
к содержанию ↑Датчик объема
Датчик объема
На этом датчике, называемом также микроволновым, мы остановимся поподробнее. Это устройство пришло на замену выше упомянутому датчику движения, но в отличие от него оно не реагирует на росу, мух, температурные перепады, поэтому очень популярно. Также вы можете настраивать его чувствительность.
Датчики объема могут быть многоуровневыми. В основном в продаже встречаются 2-уровневые системы. Как у двухуровневых датчиков удара у них один сигнал предупреждающий, а второй включает систему оповещения.
В зависимости от принципа действия автосигнализации, ее производителя и фантазии человека, который занимался установкой, иногда монтируют несколько датчиков объема:
- в салон;
- в багажник;
- под капот.
В основном они одноуровневые. Но случается такое, что их единственный сигнал только предупреждает отдельный датчик оповещения, которые с учетом настроек после определенного количества предупреждения срабатывает, включая систему оповещения.
Датчик объема
Такие системы стоят сравнительно дорого, поэтому при монтаже бюджетных и средних по цене систем в основном устанавливают один 2-уровневый датчик объема, покупаемый чаще всего отдельно, так как его нет обычно в комплекте.
В системах начального уровня такой сенсор почти не используется, так как в изготовлении этих приспособлений процесс направлен на удешевление продукции, а не на улучшение качества. Изредка в дешевых системах производитель предусматривает отдельный разъем под датчик объема.
Независимо от преимуществ датчика объема перед сенсором удара, у него есть недостатки:
- сравнительно высокая стоимость;
- в ходе проливного дождя датчик может среагировать на стекающую по стеклу воду и сработать;
- при уменьшении температуры окружающей среды чувствительность сенсора возрастает.
Последний фактор сильно усложняет процесс настройки системы. Кроме того, именно поэтому зимой повышается риск ложных срабатываний. Устанавливаются датчики объема обычно где-то возле центрального плафона салонного освещения.
Датчик объема
Бывают случаи, когда эти сенсоры оказываются в совершенно иных местах:
- возле ручника;
- под консолью;
- под панелью приборов и в других местах.
Для установки его в то место, где он должен быть, необходимо демонтировать обшивку потолка, что сделать очень непросто.
Таким образом, недобросовестные монтажники просто часто устанавливают датчик в том месте, где им удобно, но где сенсор не работает должным бразом. Приборная панель и консоль возле ручника изготовлены обычно из пластмассы, которая прозрачна для микроволн, которые ищут металлические элементы на своем пути (они выступают в роли своеобразного экрана).
Таким образом вы должны проследить за тем, где будет расположен датчик объема после установки автосигнализации. Не стоит ждать правильной его работы, если монтажники прикрепят его под сиденье, под приборную панель или в дверь.
avtozvuk.info
