Дипломная работа: Микропроцессорная система охранной сигнализации автомобиля

- центрального блока;

- внешних датчиков;

- сирены;

- реле блокировок;

- кодового брелка.

Рис.1.1. Устройство сигнализации в классическом исполнении.

Современные охранные сигнализации это сложные электронные устройства, которые имеют дистанционное управление, некоторые функции иммобилайзера (в отдельных моделях есть и полноценные иммобилайзеры) а также выполняют множество сервисных функций. Включенная сигнализация контролирует ряд точек в автомобиле, и, в случае вторжения, включает звуковые и световые сигналы для привлечения внимания и иногда выполняет и некоторые другие функции. Количество контролируемых точек зависит от комплекта поставки и количества дополнительных датчиков, подключаемых к сигнализации.

1.2 Датчики, применяемые в автомобильных сигнализациях

Электроконтактные устройства (ЭУ) стали использоваться для защиты и распознавания проникновения ранее всех остальных электронных и электрических охранных приборов и тот факт, что различные их разновидности всё ещё используют и поныне свидетельствует о наличии у них достоинств в определённых ситуациях [2]. ЭУ, вмонтированные в коробку двери (капота, багажника) известны как дверные контакты (дверные выключатели, концевые переключатели). Эти контакты всегда есть в дверях (соединены с лампой плафона). Установка их в багажнике и капоте не представляет труда. Достоинства данных датчиков: определённость действия (однозначность перехода между рабочими ситуациями и малая реакция на случайные помехи), высокая надёжность. Но есть и проблемы: загрязнение поверхности контактов, окисление, нагрев зоны контакта. Место установки контактов трудно скрыть, и традиционно считается, что их легко вывести из строя, закрепив рычажок в закрытой позиции кусочком жевательной резинки, если у преступников есть предварительный доступ к интересующей их двери.

Широкое применение нашли герконовые (магнитоуправляемые) датчики, когда контакты замыкаются при приближении магнита, установленного, например, на дверях. Но опытный преступник может нейтрализовать их, используя мощный внешний магнит. Однако, реально трудно одновременно удерживать магнит в требующемся положении открывать дверь. Более того, фирма Sigma, например, выпускает герконовые датчики, экранированные от постоянного магнитного поля специальными защитными пластинами-экранами и снабжённые специальными герконовыми контактами, срабатывающими в присутствии постороннего поля.

Ударный датчик. Ударный датчик представляет собой устройство, которое улавливает вибрации корпуса автомобиля. Если амплитуда вибраций превышает заданную величину, ударный датчик вызывает срабатывание сигнализации. Традиционно, ударные датчики являются самыми простыми и дешевыми, среди применяемых в автомобильных сигнализациях. Они поставляются, как правило, в базовом комплекте. Серьезным недостатком ударного датчика является нечувствительность к качанию и высокая чувствительность к помехам. Ударный датчик может с большим приоритетом срабатывать на проезжающие мимо тяжелые автомобили, чем на откручивание колеса.

Обычно, вибрационный датчик [3] содержит корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний контакты, между которыми размещён сферический элемент из электропроводящего материала, в верхней части корпуса размещена с возможностью перемещения крышка, верхний контакт соединён с крышкой, а нижний контакт - с корпусом. С целью расширения области использования датчика, нижний и верхний контакты выполнены в форме шайбы, причём опорная поверхность верхнего контакта выполнена в форме углубления конической формы, а опорная поверхность нижнего контакта выполнена в виде углубления сферической формы.

Ударный датчик охранной сигнализации может содержать корпус [4], в котором размещён чувствительный узел, выполненный в виде подвижного и неподвижного элементов с возможностью их взаимодействия. В такой датчик введены винтовой элемент, пластина с отверстием и стопорное кольцо. Корпус выполнен в виде колпака с дном, в котором выполнено отверстие, в котором размещена пластина, закреплённая стопорным кольцом. Неподвижный элемент чувствительного узла выполнен в виде полого цилиндра из поляризованного пьезокерамического материала, на торцах цилиндра размещены обкладки, цилиндр размещён на пластине соосно с её отверстием. Подвижный элемент чувствительного узла выполнен в виде маятника, нить которого соединена с винтовым элементом, а инерционная масса маятника размещена во внутреннем диаметре цилиндра, обкладки которого являются выходами датчика.

К данному классу относится и лазерный датчик, принцип работы которого заключается в смещении чувствительного элемента фотоприемника относительно узкого луча полупроводникового светодиода при вибрациях и ударах по кузову автомобиля.

Основной недостаток вышеупомянутых вибродатчиков - труднорегулируемая чувствительность [5].

Датчик качания. Очень простой датчик. Опишем датчик колебаний кузова, пригодного для совместной работы с цифровыми автомобильными сторожевыми устройствами (выходное напряжение может принимать значения, соответствующие принятым логическим уровням цифровых микросхем) [6]. Благодаря своим высоким характеристикам подобные датчики весьма популярны у автолюбителей. Датчик формирует импульсный выходной сигнал, содержит минимальное число элементов, может работать в широком интервале напряжений без существенных изменений основных характеристик. В качестве чувствительного элемента, преобразующего механические колебания в электрические сигналы, используется малогабаритный микроамперметр М476/1 с утяжелённой стрелкой. Даже при незначительном толчке подвижная система начинает колебаться, и на выходе микроамперметра появляется напряжение, по форме близкое к синусоидальному. Усилитель-преобразователь собран на компараторе, а не на традиционном операционном усилителе. Отсюда и все основные преимущества. Большой коэффициент усиления (не менее 150 000 для К554СА3) позволяет добиться высокой чувствительности датчика в целом во всём интервале питающего напряжения (5..15 В), а выходная ступень компаратора упрощает сопряжение его с любыми цифровыми микросхемами. Налаживание устройства заключается в установке требуемой чувствительности резистором, изменяя напряжение смещения “нуля”, приведённого ко входу.

Ультразвуковой сканер. Ультразвуковой сканер предназначен для обнаружения движения в салоне. Он относительно не сложен, доступен по элементной базе и не требует для налаживания узкоспециальной аппаратуры.

а) б)

Рис1.2. Строение системы УЗ обнаружения.

Излучатель и приёмник располагают как показано на рис.1.2.а,б [7]. Излучатель ВQ1 возбуждает стабильные по частоте и амплитуде ультразвуковые колебания (хотя можно применять и специальное амплитудное заполнение [19]). Принятый УЗ сигнал микрофон ВМ1 преобразует в электрический. Далее в электронном устройстве сигнал претерпевает усиление, детектирование и анализ по амплитуде. При колебании амплитуды УЗ сигнала устройство формирует сигнал тревоги. Энергия волны в зоне микрофона есть результат интерференции всех падающих волн (прямая волна, отражения от всех предметов в объёме). Какое-либо движение отражающих или поглощающих поверхностей или изменение физических свойств Среды приведёт к изменениям путей прохождения волн, а следовательно, к изменениям интерференционной картины. Это приведёт к колебаниям амплитуды микрофона.

Способ на рис.1.2а экономичнее, т.к. волна от излучателя к приёмнику проходит по наиболее короткому пути с наименьшим затуханием. Но высока вероятность ложной тревоги из-за возможных потоков воздуха. Сложение скорости звука со скоростью воздуха воспринимается как перемещение объекта. При втором способе на рис.1.2б длина пути волны увеличится, что потребует увеличение излучаемой мощности. Но при этом приращение скорости взаимно компенсируется, что и повышает устойчивость устройства к ложным тревогам в условиях относительно равномерных потоков воздуха, движущихся в любых направлениях. Однако, нестабильность интерференционной картины из-за деформации стекол и дверей в результате порывов ветра снаружи, вибрации и т.д. заставили применять более помехоустойчивый метод детектирования сигнала - не по амплитуде, а по частоте. При любом перемещении объекта (особенно вдоль распространения волны) отражённая от него волна будет иметь некоторое смещение по частоте относительно излучаемой. Это явление получило название эффекта Доплера. Поэтому движущийся объект не может быть не обнаружен. К недостаткам ультразвукового сканера относятся:

- низкая чувствительность к медленным перемещениям;

- возможность экранирования излучателя (звукоизолирующим материалом);

- ложные срабатывания при воздействии конвекционных потоков воздуха.

Микроволновой сканер. Микроволновой сканер обнаруживает движение внутри салона и вблизи автомобиля. Его действие основано на интерференции радиоволн сантиметрового диапазона. Устройство очень эффективно, но нуждается в тщательной регулировке, т.к. его действие может распространяться за пределы автомобиля и вызывать ложные срабатывания. Микроволновой сканер нечувствителен к движению потоков воздуха, шумам, вибрациям, но не обнаруживает медленные движения. Существуют двухпороговые модели, позволяющие реализовать отпугивание при приближении к автомобилю. Наибольшее распространение получили микроволновые сканеры AU-94 и AU-94T (одно-зонный и двухзонный соответственно). Среди микроволновых сканеров отечественного производства можно рассмотреть сканер «АРГУС-АВТО2», который изготавливается Санкт-Петербургским АО «Аргус-Спектр» [ ]. Эта модель является 2-х зонной, предназначена для использования в качестве дополнительного или основного датчика в автомобильных охранных системах с дистанционным управлением и имеет следующие технические характеристики:

- рабочий диапазон питающих напряжений, В от 8 до 25

- рабочий диапазон температур,°С от –30 до +50

- ток потребления в режиме «Охрана», мА не более 20

- количество охраняемых зон 2