жет варьировать контрольное время срабатывания системы.
Обширные данные измерений того, как движутся различные люди, показы-
вают, что человек не способен двигаться быстрее некоторой скорости.
Настроив на нее контрольное время срабатывания, можно с уверенностью ут-
верждать, что сигнал о сдвиге частот, длящийся меньше установленного
срока, не имеет отношения к преступнику. Система способна игнорировать
короткие пульсации силы тока и напряжения в цепи своего электропитания.
Длительный сигнал система однозначно опознает как принадлежащий наруши-
телю, и поднимает тревогу.
Эта методика носит название "сортировка входного сигнала по времени",
и ее нельзя смешивать с растягиванием сигнала в кнопках тревоги. Систе-
ма, как это очевидно, может быть настроена на возможную квалификацию
преступника. Экспериментальным путем можно добиться срабатывания системы
без задержки через десятую долю секунды после начала движения или после
2-3 шагов, то есть - через секунду.
Используемые частоты
Чем выше частота ультразвукового излучения, тем менее чувствителен
ультразвуковой детектор к естественным и искусственным источникам ложных
тревог. Нижняя граница допустимых частот пролегает в районе 20000 герц,
а наиболее часто используется частота 40000 герц. Насколько удобно ис-
пользовать, скажем, частоту в 80000 герц? В принципе, выбор частоты
конструктором определяется следующими обстоятельствами:
Затухание
В главе 4 уже говорилось, что затухание волны в воздухе обратно про-
порционально квадрату частоты. Если быть более предметным, то удвоение
частоты с 20 килогерц до 40 килогерц при сохранении того же угла излуче-
ния и дистанцию вчетверо снижает относительную мощность эха. Новое удво-
ения частоты - до 80 килогерц - снизит исходную мощность эха в 261 раз.
Дальнейшее наращивание частоты потребует или сверхмощного передатчика,
или особо чувствительного приемника.
Форма пучка
Как известно из четвертой главы, способность к фокусированию ультраз-
вука, света и микроволнового излучения описывается близкими физическими
законами. Наиболее часто используемые параметры УЗ-излучения приводятся
ниже, в разделе, посвященном излучателям. Здесь можно отметить, что при
слишком высокой рабочей частоте пучок становится слишком узким и острым
и не подходит даже для направленного пространственного обнаружения.
Взаимные помехи
Допустим, что частота работы детектора выбрана удачно, однако требу-
ется защитить довольно большое помещение, i В этом случае невыгодно по-
лагаться только на одно устройство. Однако, если несколько УЗ-детекторов
будут работать в одной комнате и с одной частотой, то из-за наложения
полей возможно появление сдвигов в частоте принимаемых сигналов. Система
будет постоянно принимать их за допплеровский эффект и бить тревогу. На-
илучший способ избавиться от этой неприятности - выделить каждому уст-
ройству свою рабочую частоту и развести диапазоны этих частот за пределы
максимального воспринимаемого УЗ-детектором допплеровского сдвига. Если
вы конструктор, то теперь вам ясно, что надо сделать, а если заказчик,
то знаете, о чем спросить поставщиков системы сигнализации.
Типы излучателей
Пользуясь определением, данным в главе 4, ультразвуковой детектор -
прибор активного действия. Это значит, что ему нужен неприродный источ-
ник ультразвука. Электрический ток преобразуется в этом источнике в
ультразвук с помощью излучателя. Хороший пример этому - высококачествен-
ный динамик. Представив себе его, мы почти вплотную подходим к простей-
шему типу излучателя. В 4 главе обсуждалось то влияние, которое форма и
размеры излучателя оказывают на форму пучка. В высококачественных дина-
миках по мере роста частоты воспроизводимого звука требуется уменьшать и
размер диафрагмы, что позволяет добиться приемлемой в стереофонии диаг-
раммы направленности излучения и качества звучания. Генерация высокочас-
тотного ультразвука с той же шириной пучка потребует дальнейшего
уменьшения диаметра диафрагмы-излучателя.
Диск. Излучатель представляет собой плоский диск диаметром около 10
мм, изготовленный из титаната бария. Этот материал, кстати, используется
и в высококачественных динамиках колонок радиоаппаратуры, но есть и раз-
ница. При использовании подобных излучателей в звуковоспроизведении нам
необходима широкая гамма высоких частот, а для систем сигнализации нужна
работа только на одной частоте. Этого можно добиться и с использованием
пьезоэлектрических материалов. Чтобы полностью скомпоновать ультразвуко-
вой детектор движения, необходимо аналогичное устройство и для приемника
с тем же конусом приема. Конуса передачи и приема у размещенных рядом
передатчика и приемника могут перекрывать друг друга.
Дисковый передатчик / Дисковий приемник
Луч, исходящий от дискового излучателя, очень заострен, и его расхож-
дение не превышает 40 градусов. С одной стороны, это выгодно для регули-
ровки направления, с другой стороны, нарушителю легче его обойти.
Кольцо. Второй тип излучателя - достаточно толстое кольцо, опять же
изготовленное из титаната бария. На практике центральная ось кольца
обычно ориентирована вверх. Кольцо передатчика устанавливается примерно
на 300 мм выше кольца приемника. Кольцо излучает по всему периметру, то
есть, на 360 градусов, но стена ограничивает этот угол 180 градусами, а
угол - 90 градусами. В вертикальной плоскости угол излучения зависит от
толщины кольца, и считается, что 60 градусов достаточно в большинстве
ситуаций.
Трубка. Третий тип излучателя - это трубка, и, видимо, возможно на
основе сказанного в главе 4 и только что прикинуть возможные рабочие уг-
лы. Вертикальное расхождение пучка можно сузить, повысив частоту. Подоб-
ные излучатели используются на частотах от 40 до 80 килогерц, чтобы до-
биться в горизонтальной плоскости углов от 90 градусов до 360 градусов,
а в вертикальной - всего 10-20 градусов.
Большей гибкости использования, полного кругового эффективного обзора
и контроля можно достичь, закрепив детектор излучателем вниз на потолке
или перекрытии. Этот вопрос еще будет обсужден в этой главе.
Возможности снижения количества ложных срабатываний
Многие из причин и способов избежать ложных срабатываний обсуждались
в главе 4. В той главе, написанной в форме дополнительного справочника,
этим вопросам уделено немалое внимание. Поэтому эта глава написана в
форме слегка дополнительного справочника.
Понимание
Конструктор, прежде всего, должен знать и понимать основные свойства
воздуха, излучателей и электронной техники, а в трудных случаях обра-
щаться к надлежащей литературе.
Опыт
Предмет невозможно схватить, всего лишь ознакомившись с ним по кни-
гам. Проверьте все сложные моменты по наблюдениям, проведите эксперимен-
ты, чтобы выявить все причинно-следственные связи.
Доводы
Соедините ваше понимание с опытными исследованиями и все время ста-
райтесь ответить на вопрос: "Будет ли моя схема работать?" Ваш ответ по-
может системе сигнализации нормально функционировать в сложных условиях,
в которых, обычно, работает сигнализационная техника.
Полная стоимость
Полная стоимость системы есть сумма затрат на ее приобретение, теку-
щих затрат в период ее работы и стоимости поддержания материальной части
в рабочем состоянии. Рыночные факторы, как правило, влияют на снижение
продажной цены, мало затрагивая два других ее компонента. Конструкторы
же концентрируют свои усилия на повышении качества и надежности системы.
Способны ли вы, как производитель продукции, дать своим агентам по мар-
кетингу достаточный набор козырей, чтобы они могли продать ваш более ка-
чественный продукт по цене выше среднерыночной? Есть ли у вас возможнос-
ти продать качественную продукцию по цене ниже среднерыночной? Способны
ли вы создать систему, которая будет вне конкуренции?
Информация
Даже хорошая конструкторская идея может не дойти до торговца, уста-
новщика и пользователя, если не предпринять специальных усилий по их
рекламе. Они могут осуществляться в форме подготовки обслуживающего пер-
сонала, раздачи буклетов, включенной в торговые и установочные операции
и, возможно, снабжения упаковок оборудования богатыми информацией ярлы-
ками. Иногда необходимо снабжать приборы схемами их правильного подклю-
чения к целостной системе сигнализации.
Зоны чувствительности
Нет никаких препятствий к созданию датчиков, наилучшим образом прис-
пособленных к обнаружению объектов в данном помещении, что также снизит
число ложных тревог. Достаточно часто разработчики используют излучатели
для дистанционного управления. Правильный выбор излучателя радикально
меняет свойства системы. А поскольку фокусировка ультразвука подчиняется
оптическим законам преломления, то можно использовать и отражатели.
Рабочие частоты излучателей
Во избежание наведенных сигналов искусственного происхождения необхо-
димо использовать частоты свыше 40 килогерц. Чтобы исключить возможность
взаимной интерференции волн от двух ультразвуковых устройств, размещен-
ных в одном помещении, их рабочие частоты должны быть разведены на ин-
тервал, не кратный гармоническому. Обычно не стоит полагаться лишь на
задаваемые кристаллом кварца частоты, подаваемые на все передатчики. По-
добное задание колебаний ультразвуковой волны способно свести на нет не-
чувствительность детекторов к сквознякам и движениям воздуха. Передатчик
одного детектора начнет прямую трансляцию волн к приемнику другого без
участия эха, а это, как вы понимаете, тот же принцип, что и в приборах
"стоячей волны".
Разделение передатчика и приемника
Независимо от размеров объекта, чем ближе к ультразвуковым преобразо-
вателям он движется, тем выше вероятность тревоги. Ложных тревог от мух
и моли можно избежать, "разведя" передатчик и приемник в пространстве.
После этого моль, попадающая в пучок передатчика, не даст эха на прием-
ник. Дистанция расхождения осей определяется геометрически с учетом фор-
мы пучков.
Разделение "стоячей волны" от допплеровского сдвига частот
Ультразвуковой допплеровский детектор может обладать и фазовой
чувствительностью, однако нужно ли это? Такой детектор начинает вести
себя довольно "нервно". Практика показывает, что даже тренированный в
медленном передвижении человек время от времени совершает непроизвольные
движения конечностями, и они вполне уверенно фиксируются при настройке
детектора на выделение только допплеровского сдвига частоты.
Контрольное время срабатывания
Любое движение даже натренированиый взломщик не способен произвести
менее, чем за 100 миллисекунд. Поэтому систему можно настроить на отсеи-
вание более коротких сигналов.
Заземление
Электрическое оборудование обычно заземляется на нулевой провод или
подсоединяется к специальному земляному проводу. Подобным же образом за-
земляется электронное оборудование, имеющее плавкие предохранители. По-
чему бы не заземлить и полупроводниковый прибор? В последнее время это
делается все чаще. Однако это правило почти не распространяется на сис-
темы сигнализации. А ведь их заземление помогло бы избежать целого ряда
ложных тревог из-за случайных разрядов внутри системы. А они, как прави-
ло, совершенно не дают о себе знать при контрольном осмотре системы и
повергают эксплуатационников в глубокое изумление.
Контроль за эффективным радиусом действия
Чувствительность ультразвукового детектора должна быть выставлена не
более той, которая требуется для охраняемой зоны под конкретное уст-
ройство. Чтобы избежать случайного снижения чувствительности до ноля,
радиус действия датчика обычно не выставляют на дистанцию меньшую, чем
1/4 максимального радиуса действия. Более точная настройка эффективного
