Пятнадцатая научная конференция «Шаг в будущее,...

Пятнадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва»

Охранная система на ИК лучах с сиреной

Автор: Комахин Михаил Олегович Москва, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ

Научный руководитель: Синев Алексей Евгеньевич Учитель физики ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ

Комахин Михаил Олегович, 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

Двухпозиционный переключатель Микросхемы таймера

Микросхема стабилизатора

Коммутационный элемент (реле)

ИК - светодиод

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 Микросхема CD4093

Датчик ИК – излучения КАКОЙ

Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ

Схема электрическая принципиальная сирены

Первый мультивибраторВторой мультивибратор

Плата сирены

Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ

Основные характеристики дописать

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

После включения должен загореться желтый индикаторный светодиод LED2. Через 1 минуту устройство должно перейти в режим готовности, о чем сигнализирует зеленый светодиод LED1.

Расположить приемник и передатчик в прямой видимости друг от друга

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, Проанализированы варианты функционального построения охранных систем, даны рекомендации по выбору элементной базы даны рекомендации по выбору элементной базы

•Проанализирована конструктивная реализация охранной системы и сиреныПроанализирована конструктивная реализация охранной системы и сирены

•Осуществлена сборка устройств, наладка и тестированиеОсуществлена сборка устройств, наладка и тестирование

•Проведена оценка функциональных параметров собранного устройстваПроведена оценка функциональных параметров собранного устройства

•Проведена оценка наиболее желательных условий эксплуатации системыПроведена оценка наиболее желательных условий эксплуатации системы

Комахин Михаил Олегович, ГОУ Лицей № 1502 при МЭИ

Демонстрация комплекса