Охранная система на ИК лучах с сиреной

Пятнадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва»
Охранная система на ИК
лучах с сиреной
Автор:
Научный руководитель:
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Комахин Михаил Олегович
Москва, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Синев Алексей Евгеньевич
Учитель физики
ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Цели и задачи работы
• Целью работы - является модификация и сборка прототипа устройства для
охраны помещений с сиреной.
• Суть работы - создание и исследование прототип охранной системы на ИК
лучах, с функцией задержки с момента срабатывания датчика до включения
сирены при различных климатических воздействиях.
• Актуальность работы – устройство найдёт применение не только
непосредственно для охраны, но и в качестве помощника в судействе на
спортивных соревнованиях (фотофиниш).
•
•
•
•
•
•
Задачи:
Модификация устройства (увеличение чувствительности системы)
Анализ электрической, структурной, функциональной схем охранной
системы;
Анализ принципиальной электрической схемы сирены;
Выбор элементной базы;
Исследование эксплуатационных характеристик устройства в целом;
Исследование условий эксплуатации
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Функциональная схема охранной системы
Технические характеристики устройства:
•Напряжение питания 10-15В
•Ток потребления в режиме ожидания 50мА
•Ток потребления максимальный (без учета тока нагрузки реле)100 мА
•Время задержки включения около 60 с
•Время работы сирены около 60 с
•Время задержки с момента срабатывания датчика до включения сирены около 30 с
•Размеры печатной платы
- базовый блок 87x56мм
- плата передатчика 43x34мм
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Схема электрическая принципиальная охранной системы на ИК - лучах
Модуль
ИК - приемника
ИК - светодиод
Коммутационный
элемент
(реле)
Микросхема
стабилизатора
Двухпозиционный
переключатель
Микросхемы таймера
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Конструкторско – технологическое проектирование устройства
Плата передатчика:
Основные характеристики дописать
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Конструкторско – технологическое проектирование устройства
Плата передатчика
Плата основного блока
Основные характеристики дописать
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Выбор элементной базы. Микросхема таймера.
Микросхема КАКАЯ содержит около 20 транзисторов, 15 резисторов, 2
диода. Выходной ток может достигать 200 мА, потребляемый - на 3- 6 мА
больше. Напряжение питания может изменяться от 4,5 до 18 вольт. При этом
точность таймера практически не зависит от изменения напряжения питания
и составляет 1% от расчетного.
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Выбор элементной базы
Микросхема таймера IC555
Датчик ИК – излучения КАКОЙ
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Микросхема CD4093
Схема электрическая принципиальная сирены
Первый мультивибратор
Второй мультивибратор
Плата сирены
Основные характеристики дописать
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Устройство в сборе
При тестировании
охранной системы было
выявлено, что ток, при
котором срабатывает реле
слишком низкий, реле
срабатывало сразу после
загорания зеленого
светодиод,
свидетельствовавшего о
готовности системы. Эта
неисправность была
устранена заменой
резистора на входе реле,
таким образом, входная
сила тока уменьшилась.
Чувствительность была увеличена путем замены подстроечного резистора управляющего
частотой на аналогичный но с большей амплитудой значений сопротивления (10 кОм) .
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Порядок работы устройства
Расположить приемник и передатчик в
прямой видимости друг от друга
После включения должен загореться
желтый индикаторный светодиод LED2.
Через 1 минуту устройство должно
перейти в режим готовности, о чем
сигнализирует зеленый светодиод LED1.
Прервать луч. Должен загореться
светодиод LED3 красного цвета. Если
переключатель находится в положении «1»,
то через 30 секунд должно сработать реле.
Если в положении «2» то реле ложно
сработать без задержки.
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Изучение влияния различных факторов среды на работу системы
1. Включаем устройство.
Располагаем приемник и
передатчик в прямой видимости
друг от друга
2. С помощью бытового
увлажнителя воздуха постепенно
увеличиваем влажность
3. При каждом показателе
влажности производим десять
включений системы
4. Фиксируем количество ложных
срабатываний системы
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Стрелками показать где что на фотке
Результаты экспериментов
Одно ложное срабатывание при температуре 15°С можно объяснить наличием
конвекционных потоков воздуха в помещении, по причине которых система сработала,
т.к. они также имеют свое ИК-излучение.
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Результаты экспериментов
По графику видно, что с увеличением влажности в помещении росло
количество ложных срабатываний.
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Результаты экспериментов
При влажности приближающейся к 100% было зафиксировано лишь одно
правильное срабатывание из десяти. Можно сделать вывод, чем больше
расстояние от приемника до передатчика, тем больше влияет влажность.
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Заключение
•Проанализированы варианты функционального построения охранных систем,
даны рекомендации по выбору элементной базы
•Проанализирована конструктивная реализация охранной системы и сирены
•Осуществлена сборка устройств, наладка и тестирование
•Проведена оценка функциональных параметров собранного устройства
•Проведена оценка наиболее желательных условий эксплуатации системы
Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ
Демонстрация комплекса