Датчики электронных систем безопасности

В. Ю. Серенков

 

Датчики электронных систем безопасности

 

Рекомендовано УМО по образованию в области информатики и радиоэлектроники для специальности 1-39 03 01 «Электронные системы безопасности» в качестве пособия

 

 

Минск БГУИР 2017

УДК [681.586+004.056](076)

ББК 32.96-04я73+32.973.26-018.2я73

   С32

 

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра автоматизированных систем

управления производством учреждения образования «Белорусский государственный аграрный технический университет

(протокол №12 от 15.06.2016);

 

декан факультета инжиниринга и технологий связи учреждения образования «Белорусская государственная академия связи», кандидат технических наук, доцент

Будник А.В.

 

 

Серенков, В. Ю.

 

   Датчики электронных систем безопасности: пособие/

С32      В. Ю. Серенков. – Минск: БГУИР, 2017. – 70 с. ил.

ISBN 978-985-513-371-3.

 

 

                                                                    УДК [681.586+004.056](076)

ББК 32.96-04я73+32.973.26-018.2я73

ISBN 978-985-543-371-3                            ã Серенков В.Ю., 2017

                                                                  ã УО «Белорусский государственный

университет информатики

и радиоэлектроники», 2017

Содержание

 

1. Датчики электронных систем безопасности. 4

1.1. Общие сведения и классификация датчиков. 4

1.2. Физические принципы работы датчиков. 7

1.3. Структура, функциональное назначение и эксплуатационно-технические характеристики датчиков. 12

1.4. Выбор датчиков для ЭСБ. 31

1.5. Интерфейсные схемы датчиков. 41

2. Общая характеристика контрольной работы.. 47

Литература. 64

 

 

Датчики электронных систем безопасности

Выбор датчиков для ЭСБ

1.4.1. Датчики систем контроля и управления доступом

 

Работу системы контроля и управления доступом (СКУД) можно в упрощённом виде описать следующим образом. Каждый сотрудник или постоянный посетитель организации получает идентификатор (электронный ключ) ‑ пластиковую карточку или брелок с индивидуальным кодом. Электронные ключи выдаются в результате регистрации перечисленных лиц с помощью средств системы. Паспортные данные, фото (видеоизображение) и другие сведения о владельце электронного ключа заносятся в персональную электронную карточку. Персональная электронная карточка владельца и код его электронного ключа связываются друг с другом и заносятся в специально организованные компьютерные базы данных. У входа в здание или подлежащее контролю помещение устанавливаются считыватели, которые считывают с карточек их код и информацию о правах доступа владельца карты и передают эту информацию в контроллер системы. В системе каждому коду поставлена в соответствие информация о правах владельца карточки. На основе сопоставления этой информации и ситуации, при которой была предъявлена карточка, система принимает решение: контроллер открывает или блокирует двери (замки, турникеты), переводит помещение в режим охраны, включает сигнал тревоги и т. д. Все факты предъявления карточек и связанные с ними действия (проходы, сигналы тревоги и т. д.) фиксируются в контроллере и сохраняются в компьютере. Информация о событиях, связанных с предъявлением карточек, может быть использована в дальнейшем для получения отчётов по учёту рабочего времени, нарушениям трудовой дисциплины и др. На предприятиях можно выделить четыре характерные точки контроля доступа: проходные, офисные помещения, помещения особой важности и въезд/выезд автотранспорта. В зависимости от способа проверки принято различать несколько видов СКУД:

– ручные (определение подлинности личности осуществляется контроллером на основе предъявляемого пропуска с фотографией владельца);

– механизированные (фактически та же ручная проверка с элементами автоматизации хранения и предъявления пропусков);

– автоматизированные (идентификация пользователя и проверка личностных атрибутов осуществляется электронным автоматом, а аутентификация и принятие решения о предоставлении доступа производится оператором КПП;

– автоматические (вся процедура проверки и принятия решения осуществляется компьютером).

Набор функций, выполняемых комплексными системами, даёт возможность использовать систему контроля для выполнения различных контрольных задач на объекте. В зависимости от стоящей задачи можно выбрать соответствующую систему контроля и управления доступом.

 

1.4.2. Датчики охранных и пожарно-охранных сигнализаций

 

Охранные извещатели:

Магнитоконтактные и контактные извещатели предназначены в основном для блокировки дверей, окон, люков, витрин и других подвижных конструкций на открывание и выдачи тревожного извещения в виде размыкания (иногда замыкания) электрической цепи. Магнитоконтактный извещатель состоит из герметизированного магнитоуправляемого контакта (геркона) и магнита, конструктивно выполненных в виде двух отдельных модулей в пластмассовых или металлических немагнитных корпусах. Принцип действия основан на замыкании (или размыкании) контактов при подносе к ним постоянного магнита, а при несанкционированном его относе от колбы с магнитоуправляемым контактом происходит размыкание шлейфа охранной сигнализации.

Ударноконтактные извещатели формируют тревожное извещение при нормированном ударном воздействии на контролируемую поверхность охраняемого объекта.

Пьезоэлектрические извещатели предназначены для защиты помещений от попыток проникновения через стены, полы, потолки, а также для защиты металлических шкафов, сейфов, банкоматов от разрушения с помощью ударов, пиления или сверления. Принцип действия пьезоэлектрических извещателей основан на преобразовании механических колебаний датчиками сигналов вибрации (ДСВ) в электрический сигнал.

Емкостные извещатели предназначены для защиты металлических шкафов, сейфов, отдельных предметов, создания защитных заграждений для периметра. Их принцип действия основан на регистрации величины, скорости и длительности изменения электрической емкости подключаемых к извещателю предметов или размещаемого на строительной конструкции провода относительно «земли» или специального экрана.

Акустические извещатели предназначены для блокировки остекленных конструкций на разрушение. Принцип работы данных извещателей основан на бесконтактном методе акустического контроля разрушения стеклянного полотна по возникающему при его разрушении сигналу в звуковом диапазоне частот, распространяющемуся по воздуху.

Ультразвуковые извещатели предназначены для охраны объемов закрытых помещений. Они формируют извещение о проникновении при возмущении поля упругих волн ультразвукового диапазона, вызываемом движением нарушителя в зоне обнаружения.

Активные оптико-электронные извещатели применяются для охраны внутренних и внешних периметров, окон, витрин, отдельных предметов. Они формируют тревожное извещение при изменении отраженного потока или прекращении (изменении) принимаемого потока энергии оптического излучения, вызываемом движением нарушителя в зоне обнаружения.

Принцип действия пассивных оптико-электронных извещателей основан на регистрации разницы между интенсивностью инфракрасного излучения, исходящего от проникающего в контролируемую зону нарушителя, и фоновой температурой на охраняемом объекте. Чувствительным элементом извещателя является пироэлектрический преобразователь, на котором фокусируются инфракрасные лучи с помощью зеркальной или линзовой оптической системы.

Радиоволновые извещатели могут применяться для охраны объемов закрытых помещений, внутренних и внешних периметров, отдельных предметов и строительных конструкций, открытых площадок. Они формируют извещение о проникновении при возмущении поля электромагнитных волн сверхвысокой частоты (СВЧ), вызываемом движением нарушителя в зоне обнаружения.

Комбинированные извещатели – это извещатели, принцип действия которых представляет собой сочетание двух (реже – трех) принципов обнаружения. Наиболее широкое распространение получила комбинация инфракрасного пассивного и радиоволнового принципов обнаружения. [12,15]

 

Пожарные извещатели:

Упрощённая классификация пожарных извещателей (ПИ) может быть представлена в следующем виде: [11,12]

– точечные пороговые извещатели;

– точечные дифференциальные извещатели;

– точечные дифференциально-пороговые извещатели;

– линейные пороговые извещатели.

Точечные пороговые извещатели предназначены для обнаружения возгорания, сопровождающегося повышением температуры в месте их установки. Формируют сигнал «пожар» при достижении температурой заданного уровня сработки. По физическим принципам действия подразделяются на извещатели, работающие на основе:

– плавких свойств материалов;

– изменения свойств материалов;

– изменения геометрических размеров материалов;

– генерирования термоЭДС;

– изменения электрофизических параметров элементов.

Точечные дымовые извещатели. Основным признаком пожара является дым, поскольку в подавляющем большинстве случаев на первой стадии пожара происходит тление материала, сопровождающееся задымлением, а лишь затем образуются очаги пламени и, следовательно, выделение тепла. Поэтому сегодня дымовые ПИ являются самыми распространенными в мире. Принципом действия точечного дымового оптического извещателя является эффект оптического рассеивания инфракрасного (ИК) излучения на частицах дыма. Более 80 % всех дымовых извещателей работают на этом принципе. Модель устройства, поясняющая данный принцип работы, показана на рис. 16.

При отсутствии дыма сигнал ИК ‑ передатчика не попадает на приёмник, поскольку стенки камеры имеют рельеф, обеспечивающий его переотражение в противоположную сторону. При появлении частиц дыма часть ИК‑лучей отражается и в результате рассеяния попадает на ИК‑приёмник. Для уменьшения токопотребления фотопередатчик работает в импульсном режиме периодически формируя ИК‑сигнал. При незначительном уровне задымления с увеличением оптической плотности среды происходит увеличение тока ИК‑приёмника. При сильном задымлении часть ИК‑лучей поглощается и ток приёмника начинает падать. Уровень плотности оптической среды, при которой извещатель формирует сигнал «пожар», называется его чувствительностью. По большей части качество извещателя определяется конструкцией его дымовой камеры. С одной стороны, её конструкция должна переотражать ИК‑лучи в сторону от приёмника, с другой, обеспечивать малое аэродинамическое сопротивление газовоздушному потоку.

К точечным ПИ относятся также ионизационные дымовые пожарные извещатели, содержащие источник слабого радиоактивного излучения (чаще всего используется америций-241) со сверхнизким уровнем порядка ‑ 0,9 мкКи (ниже фонового излучения). Поток радиоактивных частиц направляется в две отдельные камеры: изолированную от окружающей среды контрольную и открытую для внешнего воздуха измерительную. При попадании частиц дыма в измерительную камеру происходит уменьшение тока, протекающего через неё, поскольку при этом происходит уменьшение длины пробега альфа-частиц и увеличение рекомбинации ионов. Для обработки используется разностный сигнал между измерительной и контрольной камерами.

Аспирационные дымовые извещатели относятся к наиболее современным средствам определения дыма. За счёт гораздо более высокой чувствительности они позволяют определить возгорание на ранних стадиях при контроле значительно большего защищаемого объёма. Работа извещателя осуществляется следующим образом: вентилятор засасывает газовоздушную смесь через отверстия в трубе забора воздуха. После грубой очистки смесь проходит через фильтр тонкой очистки и поступает в высокочувствительную дымовую камеру. После контроля смесь через выпускной коллектор выбрасывается наружу.

Так как дымовая камера определяет наличие дыма в газовоздушой смеси из трубы забора, крайне важным является контроль объёма воздушного потока.
При отсутствии потока дымовая камера будет анализировать наличие дыма только в окружающем её пространстве. Снижение потока свидетельствует о загрязнении фильтров или впускных отверстий. Высокая чувствительность аспирационного извещателя определяется особой конструкцией его дымовой камеры. В составе камеры используется лазерный передатчик и приёмник. Эффективность обнаружения связана с высокой энергией лазерного излучателя и острым углом между директрисой прямого и отражённого луча. Чувствительность аспирационного извещателя на порядок выше любого оптико-электронного дымового извещателя. Его применение удобно для контроля задымлённости в трудно доступных местах (подшивные потолки, кабель‑каналы), поскольку отпадает необходимость в периодической профилактике дымовой камеры.

Оптические дымовые пожарные извещатели используют оптический эффект рассеивания инфракрасного излучения на частицах дыма. Измерительная камера таких пожарных извещателей содержит ИК-светодиод и фотоприёмник, ориентированные относительно друг друга так, чтобы излучение светодиода в нормальных условиях не попадало на фотоприёмник. Для исключения возможности случайного попадания излучения на фотоприёмник, например, отражённого от стенок, оно направляется в специально сконструированную оптическую камеру. Частички дыма при появлении в воздухе попадают в оптическую камеру и на них происходит хаотическое рассеяние излучения диода, вследствие чего часть излучения начинает попадать на фотоприёмник, обеспечивая получение электрического сигнала. Уровень этого сигнала тем выше, чем больше концентрация рассеивающих частиц дыма в воздухе. При превышении сигналом определённого порога принимается решение о наличии возгорания. Важно отметить, что для устойчивой работы оптических дымовых пожарных извещателей весьма важной является степень совершенства конструкции оптической камеры, поскольку именно она определяет степень совершенства всего прибора и во многом его стоимость.

Линейные дымовые пожарные извещатели представляют собой активный инфракрасный барьер, при попадании частиц дыма на луч которого уменьшается сигнал с выхода фотоприёмника. Извещение «пожар» формируется не по отсутствию светового луча на фотоприёмнике (это классифицируется как неисправность), а по его ослаблению за счёт дыма при наличии возгорания. Линейные дымовые пожарные извещатели используются в тех случаях, когда-либо необходимо минимальным количеством извещателей перекрыть большие линейные пространства, либо при очень высоких потолках (выше 4 м), когда время достижения дымом обычного извещателя велико. Отсюда следует их область применения: протяжённые складские и производственные помещения, зрительные залы и пр. Дымовые линейные извещатели широко используются в системах пожарной безопасности. Они незаменимы в помещениях с высокими потолками и большими площадями, имеют максимальную чувствительность по чёрным дымам. Отмечается более раннее обнаружение возгорания линейным извещателем по сравнению с точечным дымовым извещателем в реальных условиях. Линейные дымовые извещатели можно разделить на два крупных класса: двухкомпонентные, состоящие из отдельных блоков приёмника и передатчика, и современные однокомпонентные, содержащие один блок приёмопередатчика с пассивным рефлектором. Построение линейного извещателя определяет требования к техническим характеристикам компонентов, их конструкции и размещению. Для двухкомпонентного извещателя необходимо обеспечить стабильный уровень сигнала передатчика во всем диапазоне рабочих температур и напряжений питания, т. к. снижение уровня сигнала передатчика приводит к формированию ложного сигнала «пожар». Приёмник должен обеспечивать хранение значения уровня опорного сигнала в энергонезависимой памяти приёмника и корректировку порога срабатывания при запылении оптики в процессе эксплуатации.

Извещатель пламени «Открытый факел пламени» содержит характерное излучение как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной части спектра. Соответственно, существует два типа этих устройств: ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели пламени. Ультрафиолетовый извещатель пламени с помощью высоковольтного газоразрядного индикатора постоянно контролирует мощность излучения в спектральном диапазоне 220 ‑ 280 мкм. При появлении возгорания резко повышается интенсивность разрядов между электродами индикатора, что и фиксируется излучателем. Один такой пожарный извещатель может контролировать до 200 м² поверхности при высоте установки до 20 м. Инерционность срабатывания извещателя этого типа не превышает 5 с.

Инфракрасный извещатель пламени с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрирует характерные всплески ИК-излучения при появлении открытого пламени. Инфракрасный извещатель пламени позволяет определять в течение 3 с наличие пламени размером от 10 см на расстоянии до 20 м при угле обзора 90°. На практике извещатели пламени применяются не часто, однако есть случаи, когда они просто незаменимы.

Газоанализаторные извещатели предназначены для определения процентного содержания газов в воздухе, сопутствующих пожару или являющихся его предвестниками, в частности развитие пожара сопровождается выделением углекислого (СО₂) и угарного (СО) газов.  Основным элементом любого газового анализатора является датчик, переводящий процентную концентрацию газов в электрический сигнал. По принципу работы газовые датчики бывают:

– на основе доокисления;

– термохимические;

– спектральные;

– мембранные.

 

1.4.3. Средства обнаружения в периметральных системах охраны

 

Вибрационные периметральные системы охраны (ВПСО). ВПСО разработаны на основе сенсорных микрофонных кабелей, которые крепятся к ограде и регистрируют механические колебания при попытке вторжения, преобразуя колебания в электрический сигнал. Вибрационные ПС предназначены для защиты:

– внешних периметров (проволочные сетки, барьеры из колючей проволоки и режущей ленты, тяжёлые кованые решётки, массивные деревянные ограды);

– стен зданий и внутренних перекрытий помещений.

Проводно-радиоволновые периметральные системы охраны (ПРПСО). Принцип работы – регистрация возмущений электромагнитного поля, вызываемых попадающим в это поле нарушителем. Объёмная зона обнаружения формируется «открытой антенной» – двумя параллельно расположенными кабелями, к которым соответственно подключается генератор УКВ-диапазона и приёмник. Объёмная зона обнаружения может быть «козырькового» и «приземного» типов, отслеживает линию периметра сложной конфигурации. ПРПСО используются в следующих целях:

– блокировка верхней части заграждений и крыш стационарных объектов;

– защита открытых временных рубежей охраны, локальных участков на неподготовленной местности (стоянок, складов, грузовых площадок и т. п.);

– усиление охраны в отдельных направлениях (со стороны леса, оврага и т. п.).

«Линия вытекающей волны» (ЛВВ) – радиоволновая система, разработанная для защиты неогороженных территорий, когда использование пассивного заграждения невозможно или нежелательно. Состоит из двух параллельных размещённых в грунте вдоль периметра кабелей. Зона обнаружения: ширина до 3,5 м, высота до 1 м. Схема маскируема и обнаруживается только специальными приборами.

Сейсмические периметральные системы охраны (СПСО). Принцип работы – регистрация геофонными датчиками механических вибраций. СПСО предназначены для защиты периметров, ограниченных каменными (бетонными) стенами, жёсткими металлическими оградами. При монтаже под землёй система обнаруживает осторожно перемещающегося по ней человека.

Ёмкостные периметральные системы охраны (ЕПСО). Принцип работы – использование эффекта изменения характеристик электрического поля при приближении или прикосновении нарушителя к ограждению объекта. ЕПСО – антенная система, включающая единую электрическую цепь проводящих чувствительных элементов, укрепляемых на изоляторах по периметру объекта. Система подключена к электронному блоку, выдающему сигнал тревоги при изменении ёмкости антенного устройства относительно земли. Возможны варианты конструкций антенной части. В зависимости от расположения (по верху или вдоль средней линии ограды) система будет срабатывать при попытке пересечь заграждение, приблизиться к нему. Достоинства ЕПСО:

– отсутствие мёртвых зон;

– стабильная высокая чувствительность (95 % обнаружения);

– регулировка зон обнаружения;

– монтаж на сложных рельефах, периметрах, сооружениях и ограждениях, трубопроводах, подземных коллекторах;

– эффективное применение на механически прочных оградах, оборудованных распашными или раздвижными воротами.

Инфракрасные периметральные системы охраны (ИПСО). Принцип работы основан на применении оптического инфракрасного излучения. ИПСО строятся на основе активных и пассивных инфракрасных извещателей (ИКИ). Активные лучевые ИКИ являются двухпозиционными, состоят из излучателя, формирующего ИК-луч, и фотоприёмника, расположенных в зоне взаимной видимости. Сигнал тревоги формируется при прерывании луча, падающего на блок фотоприёмника в результате пересечения его посторонним объектом. Особенность активных лучевых систем – очень узкая зона отчуждения (3…6 см), что важно для объектов, для которых невозможно создать зону отчуждения.
Активные лучевые ИКИ предназначены для блокировки прямолинейных участков периметра объекта. Система может устанавливаться:

– по верху ограждения;

– на грунте;

– в виде нескольких лучей, образующих вертикальный барьер.

Пассивные ИПСО – однопозиционные пассивные ИК-детекторы с пространственной диаграммой чувствительности в виде луча. Поперечное сечение зоны обнаружения у них больше, чем у активных ИКИ, просты в монтаже и настройке. Используются для перекрытия коротких участков (зон въезда транспорта, разрывов в ограждениях, ворот, окон и т. п.).

Радиолучевые периметральные системы охраны (РЛПСО). РЛПСО строятся на основе нескольких радиолучевых (микроволновых) средств обнаружения. РЛПСО являются двухпозиционными, состоят из приёмника и передатчика, синхронизируются по кабелю/радиолучу. Попадание в зону луча вызывает у системы сигнал тревоги. Зона обнаружения объёмная в форме вытянутого эллипсоида (поперечный диаметр 0,7…6 м в зависимости от параметра антенны и частоты излучения). РЛПСО практически не подвержены влиянию дождя, тумана, ветра, но требуют наличия прямой видимости между приёмником и передатчиком. Устанавливаются на грунте, ограде или стене здания. Предназначены для защиты объектов от попыток несанкционированного преодоления периметральных ограждений (оград, стен зданий т. п.). Предусмотрено использование микрофонного эффекта в специальном сенсорном кабеле, который прикрепляется к ограде и регистрирует её механические колебания при попытках вторжения на объект. Сигналы сенсора обрабатываются анализатором, который при идентификации реальной попытки нарушения включает сигнал тревоги.

Микрофонный кабель. Сенсорный кабель представляет собой распределённый электромагнитный микрофон. Он содержит два неподвижных и два подвижных проводника, расположенных в зазоре между двумя гибкими магнитными полосками полукруглого сечения (рис. 17).

В зависимости от принципа действия периметральные системы охранной сигнализации (далее ПСОС) защищают:

– только периметры, имеющие заграждение;

– только периметры, не имеющие заграждения.

На выбор типа ПСОС в первую очередь влияет её устойчивость к воздействию внешних климатических факторов объекта, а именно:

– наличие ограждения и его вида (кирпичный забор, сетка рабица и т. п.);

– наличие полосы отчуждения и её ширины;

– протяжённость периметра;

– рельеф местности.

 

1.4.4. Камеры систем видеонаблюдения.

 

В настоящее время существует три типа систем видеонаблюдения: аналоговая, полуцифровая и цифровая системы.

Аналоговая система

 

Рис.18.  Аналоговая система видеонаблюдения

1. Телекамеры; 3. Мониторы;

2. Квадратор; 4. Видеомагнитофон.

В аналоговых системах видеонаблюдения (рис.18) изображение от видеокамеры до монитора передается в виде высокочастотного сигнала с различными значениями в заданном диапазоне и постоянными импульсами синхронизации. Стоит отметить - такой сигнал не защищен от помех, что может привести к изменению значения видеосигнала и появлению помех (шумов) на мониторе.

Полуцифровая система

Главным преимуществом полуцифровой системы (рис.19) является его функциональность. Не надо использовать видеокассеты и тратить многие часы на поиск необходимых фрагментов записи. Цифровые видеорегистраторы обладают стабильно высоким качеством изображения и имеют аналоговые интерфейсы для подключения аналоговых видеокамер и мониторов.

Рис.19. Полуцифровая система видеонаблюдения

1. Телекамеры;          3. Монитор;     5. Персональные компьютеры.

2. Видеорегистратор; 4. Сетевой коммутатор

 

Цифровая система

Компоненты цифровой системы - IP-камеры (рис.) и видеосерверы устанавливают связь через стандартные компьютерные сети, интернет или с использованием беспроводных технологий. Современные технологии формирования видеоизображений и сетевое оборудование позволяют создавать системы видеонаблюдения с неограниченными возможностями.

Рис. 20 – Цифровая система видеонаблюдения

1. Телекамеры;          3. Персональные компьютеры.

2. Сетевой коммутатор;

По конструктивным особенностям видеокамеры можно разделить на следующие типы: модульные, мини видеокамеры, корпусные, купольные, гиростабилизированные. [16,17]

 

Задание №2

Каждый студент выполняет вариант контрольного задания, номер которого соответствует порядковому номеру списка.

В контрольной работе необходимо ознакомиться с физическими принципами работы датчиков, выпускаемых промышленностью, сделать технический анализ, привести структурные схемы.

Сравнительный анализ (с использованием интернет-ресурсов) эксплуатационно-технических характеристик датчиков или извещателей:

1) контроль присутствия и идентификации объектов;

2) перемещения и положения;

3) акселерометры, гироскопы;

4) силы и механических напряжений;

5) уровня различных жидкостей;

6) давления (высокое и низкое);

7) светового излучения;

8) акустические датчики;

9) твердотельные акустические датчики;

10) температуры;

11) реагирующие на биофизические параметры человека;

12) химические и электрохимические;

13) радиации и полупроводниковые детекторы радиации;

14) систем контроля и управления доступом;

15) охранной сигнализации;

16) пожарной сигнализации;

17) дыма;

18) пламени;

19) определения опасных концентраций газов;

20) заградительных средств обнаружения с использованием волоконно-оптических систем;

21) использующие биофизические параметры человека в системах контроля и управления доступом;

22) используемые в периметральных системах охраны;

23) принципы выбора датчиков в периметральных системах охраны;

24) классификация, основные характеристики и конструкции видеокамер;

25) автомобильные видеокамеры и видеорегистраторы;

26) сравнительные характеристики видеокамер отечественного и зарубежного производства;

27) тепловизоры и их характеристики;

28) тепловых, линейных, аспирационных пожарных извещателей;

29) основные сведения о компонентах и оборудовании систем видеонаблюдения;

30) определение структуры, номенклатуры и характеристик используемых датчиков для обеспечения эффективного функционирования ЭСБ;

31) электронные устройства интерфейсных схем датчиков;

32) датчики на поверхностных акустических волнах, принцип действия, конструкции;

33) пассивные и активные пироэлектрические датчики движения, структура датчиков, разновидности, конструкции;

34) датчики, работающие на эффекте Холла, структура, их разновидности, конструкции.

Задание №3

Каждый студент выполняет вариант контрольного задания, номер которого соответствует двум последним цифрам шифра зачётной книжки студента. Номера заданий берутся по табл. 4 и 5.

В общем случае охранно-пожарная сигнализация состоит из четырех компонентов: источника питания, шлейфа сигнализации, цепи сравнения и оконечного устройства. Схема электрическая структурная охранно-пожарной сигнализации показана на рис. 26.

Рис. 26. Схема электрическая структурная охранно-пожарной сигнализации

 

Источник питания предназначен для подачи напряжения на извещатели и на делитель напряжения.

Делитель напряжения предназначен для деления опорного напряжения на напряжение уровней срабатывания, рассчитанных при проектировании системы. Напряжение с делителя поступает в цепь сравнения.

Цепь сравнения предназначена для сравнения напряжения в цепи извещателей с напряжением на делителе. По результатам этого сравнения получаем соответствующий сигнал от оповещателя.

Принцип работы системы охранно-пожарной сигнализации заключается в контроле датчиков (извещателей) охранной или пожарной сигнализации, по которым оценивается состояние объекта.

Задача извещателей – определить параметры контролируемой среды и передать информацию на прибор сигнализации. Принцип передачи информации является основной и наиболее существенной характеристикой охранной или пожарной системы. Традиционно существуют три основных способа передачи информации от извещателей к прибору сигнализации:

– изменением напряжения в шлейфе сигнализации;

– изменением тока в шлейфе сигнализации;

– передачей информации в виде кодовых посылок, осуществляемых модуляцией тока или напряжения в шлейфе сигнализации.

Передача информации путём изменения напряжения в шлейфе является наиболее распространённым и простым методом. Принцип передачи показан на рис. 27. В дежурном режиме извещатели имеют состояние, показанное на схеме. Напряжение в шлейфе U_шс обусловлено номиналами резисторов R_пр, R_ок, которые образуют делитель для напряжения U_п. При сработке одного извещателя типа Д_нз его контакты размыкаются, и последовательно оконечному резистору подключается сопротивление R_и. Нижнее плечо делителя увеличивается и напряжение в шлейфе повышается. Величина повышения определяется номиналом резистора R_и. При сработке второго извещателя типа Д_нз происходит дополнительное повышение напряжения. При обрыве шлейфа – напряжение U_шс сравнивается с напряжением U_п. При сработке извещателя типа Д_но его контакты замыкаются и параллельно резистору R_ок подключается резистор R_и, что приводит к уменьшению напряжения. Аналогично предыдущему случаю номинал резистора R_и и количество сработавших извещателей определяют величину изменения напряжения. При замыкании шлейфа его напряжение будет равно нулю.

Здесь: U_п – напряжение питания прибора;

U_шс – напряжение в шлейфе сигнализации;

R_ок – оконечный резистор, устанавливаемый на конце шлейфа;

R_пр – резистор, установленный внутри прибора;

R_и – резисторы, устанавливаемые параллельно или последовательно с извещателями;

Д_но – извещатель с нормально-разомкнутыми контактами;

Д_нз – извещатель с нормально-замкнутыми контактами.

Очевидно, что действие извещателей обоих типов противоположно и их одновременная сработка взаимно компенсирует изменение напряжения, поэтому в шлейф допускается включать извещатели только одного типа или исключить возможность сработки обоих типов извещателей одновременно.

В реальных условиях эксплуатации необходимо учитывать следующие обстоятельства:

– номиналы резисторов имеют отклонения как в положительную, так и в отрицательную сторону;

– провода шлейфа имею сопротивление отличное от нуля;

– между проводами шлейфа возможно образование цепей утечки.

С учётом этих обстоятельств состояния нормы неисправности и сработки будут характеризоваться не чёткими уровнями, а областями, в пределах которых, могут находиться напряжения, соответствующие каждому состоянию извещателей и шлейфа. [1,5]

Кроме того, при анализе шлейфа с извещателями типа Д_но необходимо учитывать, что ими, как правило, являются дымовые извещатели, питающиеся от этого же шлейфа. Эквивалентная схема шлейфа сигнализации показан на рис. 28.

 

Рис. 28. Эквивалентная схема шлейфа сигнализации

Здесь: R_шс – паразитное сопротивление проводов шлейфа;

R_ут – эквивалентное сопротивление цепей утечки

Примечание. Предельные значения R_шс и R_ут являются обязательными для указания в эксплуатационной документации сигнализации.

Минимальное напряжение питания извещателей в большинстве случаев не ниже 9 В, потребляемый ток от 50 до 100 мкА, при срабатывании на извещателе происходит падение напряжения от 5 до 8 В (в зависимости от типа извещателя). Эквивалентная схема дымового извещателя для анализа шлейфа с контролем по напряжению показана на рис. 29.

Рис. 29. Эквивалентная схема дымового извещателя

Здесь: R_э – эквивалентное сопротивление тока потребления извещателя.

Для обеспечения напряжения, необходимого для питания дымовых извещателей, параллельно резистору прибора предполагается устанавливать добавочное сопротивление такого номинала, чтобы напряжение в шлейфе поднялось выше 9,5 В. Если предполагается, что прибор должен распознавать сработку двух извещателей, отношение сопротивлений прибора (с учётом добавочного сопротивления) и сопротивления извещателя выбирают таким, чтобы при срабатывании первого извещателя напряжение в шлейфе было достаточным для питания оставшихся извещателей. Чтобы прибор мог идентифицировать уровни, соответствующие состояниям дымовых извещателей, кроме добавочных резисторов, в приборе устанавливают соответствующую опцию.

Для увеличения числа извещателей в шлейфе сигнализации необходимо уменьшать добавочное сопротивление, однако это затруднит отличие границ «норма–обрыв». Кроме того, при большом числе извещателей их эквивалентное сопротивление может «подменять» оконечный резистор и удаление части извещателей окажется незамеченным.