Основы схемотехники для начинающих

Место установки внешнего датчика

При установке наружных охранных датчиков движения нужно учитывать, что уровень чувствительности у сенсоров больше в поперечной плоскости, то есть место детекции нужно выбрать так, чтобы люди проходили возле устройства, а не к нему или от него.

Не нужно пытаться установкой на большой высоте увеличить зону ответственности детектора. Это приведет к падению эффективности обнаружения нарушителя.

Зона детекции датчика не должна быть направлена на:

источники яркого дневного света или прямые солнечные лучи;
поверхности и объекты, имеющие высокий коэффициент отражения: естественные водный поверхности, окрашенные отражающей краской стены и т. д.;
кондиционеры, тепловые завесы и любые устройства, индуцирующие тепловые воздушные потоки;
устройства, которые могут быстро изменить температуру.

Запрещается устанавливать устройство на поверхностях, которые могут сильно нагреваться: черные или темные стены, металлические заграждения, трубы отопления.

Критерии выбора уличного датчика движения

При выборе уличных датчиков движения учитывают несколько факторов, влияющих на их работу. Если сделать это правильно, то можно получить полноценную охранную систему.

Погодные условия

Правильная работа приборов гарантируется производителем в пределах определенного диапазона климатических параметров (температуры, влажности воздуха, атмосферного давления). Производитель указывает эти характеристики в паспорте и нужно выбирать устройство, подходящее по параметрам для конкретного места. Кроме того, стоит учесть, что дальность действия инфракрасных датчиков резко снижается в условиях недостаточной видимости. Поэтому если в планируемом месте размещения часты туманы, сильные дожди и снегопады или возможно частое появление дыма, то нужно увеличить количество датчиков по сравнению с обычными условиями, либо использовать датчики других типов.

Особенности окружающей обстановки

На выбор типа датчиков влияет и такой фактор, как присутствие на охраняемом периметре домашних животных. Ряд инфракрасных датчиков можно установить и настроить так, чтобы не было срабатываний от перемещения животных. Инфракрасные датчики работают в зоне прямой видимости. Так как они реагируют на ИК излучение, датчик не сработает, если между объектом и датчиком существует преграда. Радиоволновые датчики будут реагировать на движение за преградами (например, позади теплицы, беседки, деревьев или кустарников).

Наличие и конструкция ограждения

Конечно, бывают случаи, когда охраняемый периметр не огорожен. В этом случае можно использовать комбинацию сейсмических и радиолучевых датчиков, которые смогут выявлять факты нарушения периметра. Однако эти датчики достаточно дороги, их установку и наладку в таких случаях лучше поручить охранным фирмам.

При наличии ограждения задача охраны периметра упрощается и используются датчики других типов. Кроме того, можно дополнительно установить вибрационные датчики непосредственно на ограждение для выявления случаев злонамеренного пересечения границ периметра через ограждение.

Субсидии на микросхемы

Минпромторг России разработало проект постановления Правительства о финансировании и реализации сквозных проектов в сфере радиоэлектронной промышленности. По информации «Ведомостей», документ предусматривает четырехмиллиардные субсидии в год на каждый такой проект.

Проект постановления, подготовленный Минпромторгом, направлен на рассмотрение в российское Правительство, пишет издание. В нем указано, что предоставляемые государством субсидии будут покрывать не более 50% всех затрат на реализацию сквозных проектов, а срок их реализации может составлять максимум пять лет. То есть предельная сумма госфинансирования может достигнуть 20 млрд руб.

Представители министерства не уточнили, сколько всего денег планируется выделить на поддержку сквозных проектов радиоэлектронной промышленности. Известно лишь, что получатели субсидий смогут тратить ее, например, на разработку электронно-компонентной базы (ЭКБ), или на ее внедрение с учетом действующих в России программ импортозамещения.

В теории, рассчитывать на получение субсидий Минпромторга смогут все российские компании, связанные с отечественной радиоэлектронной промышленностью и сквозными проектами. На деле все сложнее – получат деньги лишь те из них, кто сможет пройти конкурсный отбор, сообщил изданию неназванный представитель министерства.

На момент публикации материала не было известно, разработаны ли порядок и условия проведения этого конкурса. Представитель Минпромторга сообщил изданию, что эта информация будет опубликована на ресурсах ведомства позже, не уточнив более точные сроки.

Внешние детекторы

D&D компании Crow – внешний ИК датчик. Угол обзора до 1400 метод получения линза Френеля, дальность обнаружения до 18м.

Используется пара независимых двойных пироприемников. Рабочие температуры в диапазоне от -350С до +500С.

Устройство имеет комбинированную аналогово-цифровую схему обработки сигнала.

Интегральная микросхема «ASIC», специально разработанная для детекторов фимой производителем имеет высокий уровень обработки сигнала и степень фильтрации шумов.

Каждая операция устройства проходит режим авто-тестирования.

Благодаря цифровой обработке сигнала датчик имеет высокий уровень защищенности от электромагнитных и радиоизлучений, а так же обладает функцией температурной компенсации и фильтрации белого света.

Установка

Чтобы объемный датчик максимально соответствовал прямому назначению, исключал ложные срабатывания, оберегался от физического воздействия и влияния окружающей среды, при его установке необходимо придерживаться определенных правил.

https://youtube.com/watch?v=hdZXY9WcJVI

Принцип установки

Принцип установки объемных датчиков движения подразумевает расположение приборов с учетом особенностей самих приборов и окружающего пространства

Из основных характеристик объемного датчика движения наибольшее внимание уделяется:

дальности действия в метрах;
диапазону обнаружения – 120–360⁰;
защите от подкрадывания.

При уличном размещении особую значимость приобретает класс пыле влагозащиты, а также антивандальное исполнение.

В случае, если устройство не в состоянии полностью охватить требуемую зону, устанавливается несколько приборов, с условием исключения взаимных помех.

Монтажные работы

При сносных познаниях в электротехнике и слесарном деле, наличие инструмента и умелых рук, самостоятельный монтаж объемного детектора движения не вызовет затруднений.

После выбора и приобретения прибора необходимо:

Ознакомиться с инструкцией (она прилагается к каждой системе, обычно в коробке находится буклетик с инструкцией по установке и настройке).
Выбрать оптимальное место расположения и сделать соответствующую разводку.
Разобрать устройство и закрепить его согласно предварительной разметке.
Подсоединить провода по прилагаемой схеме.
Закрыть прибор.
Включить сигнализацию и произвести необходимые настройки.

При подключении беспроводного датчика к охранной системе сигнализации GSM, монтажные работы упрощаются, поскольку при установке прибора останется позаботиться только о питании. При выборе такого варианта, владелец получит возможность получать уведомления о срабатывании датчика независимо от места нахождения.

Особенности монтажа и подключения

Схемы подключения

Прежде чем приступать к подключению и настройке оборудования, его важно правильно подключить. Устанавливают охранные датчики на специальных конструкциях, которые не подвержены вибрациям

Соблюдение этого правила обязательно, в противном случае значительно участится количество ложных срабатываний, что негативно отразится на качестве работы. Помимо этого, играет роль высота размещения устройства. Критичный показатель высоты указывается в техническом паспорте прибора и, как правило, колеблется в пределах 2-3 метров от уровня пола.

При монтаже всех рассмотренных разновидностей охранных датчиков следует брать во внимание их недостатки. Например, для производительной и корректной работы инфракрасных устройств требуется размещать их следующим образом:

В непосредственной близости должны отсутствовать отопительные и любые нагревательные приборы, которые формируют восходящие тепловые потоки.
Избегать попадания прямых солнечных лучей на чувствительный сегмент устройства – пиромодуль.

Зоны обнаружения извещателей обязательно контролируются возможными путями передвижения нарушителя.

Настройка датчиков

Настройка охранного датчика

Для беспроводных моделей классическое понятие подключения отсутствует. Датчику присваивается уникальная комбинация цифр и букв для системы сигнализации, при первом включении он автоматически без дополнительных настроек переходит в рабочий режим. Более детально представлена схема подключения и настройки в прилагаемом техническом паспорте к устройству. Каждая модель имеет свои тонкости.

Проводные профессиональные устройства подключаются по-разному, в зависимости от того, является данная модель адресной или нет. Адресный извещатель должен подключаться с обязательным соблюдением полярностей. Большинство моделей охранных датчиков оснащены реле, контакты которого в режиме опасности размыкаются, а в состоянии наблюдения замкнуты.

Кто получит деньги

По информации «Ведомостей», на 19 июля 2021 г. в отечественной сфере вычислительных технологий формировалось 12 сквозных проектов. Таковыми они называются потому, что создаваемые в их рамках изделия по умолчанию разрабатываются для определенных заказчиков. Разработчики учитывают их пожелания и требования, а сами проекты при этом охватывают несколько отраслей.

У всех 12 сквозных проектов есть якорные заказчики – российские компании, представляющие крупный бизнес. В их числе есть и оператор связи МТС, и «Российские железные дороги» (РЖД), и госкорпорация «Ростех». Последняя, к примеру, совместно с отечественным производителем серверов и систем хранения данных Yadro ведет разработку российского процессора на архитектуре RISC-V.

Как сообщал CNews, разработка такого чипа будет завершена до 2025 г. На его создание потребуется около 28 млрд руб., и в дальнейшем он будет использоваться в компьютерах для школ, вузов и медучреждений.

Поиск выхода

Власти США договорились с руководством TSMC о строительстве новых линий производства чипов в Аризоне. Фабрика будет производить 20 тыс. современных 5-нанометровых чипов в месяц для нужд автомобилестроения и других отраслей. Всего компания выделила $100 млрд на расширение производства и НИОКР, основная часть суммы пойдет на постройку шести заводов в США, работы по возведению первого комплекса уже начались.

Кроме того, сенат США одобрил законопроект субсидирования национальной полупроводниковой промышленности на сумму $52 млрд сроком на пять лет для местных производителей.

В Японии TSMC и Sony Group выделят около $9,2 млрд для строительства первого в стране завода по производству 20-нанометровых микросхем, чтобы постепенно двигаться к более современным техпроцессам. Строительство завода завершат уже в этом году, а в 2022 году партнеры планируют начать исследования и соответствующие разработки.

Китай в рамках программы Made in China к 2025 году инвестирует $1,4 трлн в разработки Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и другие высокотехнологичные компании, чтобы снизить зависимость электронной отрасли от других стран. Китай также старается переманивать инженеров из TSMC на более высокую заработную плату. Весной 2021 года тайваньской компании пришлось запретить поставщикам оборудования делиться с китайскими партнерами технологическими решениями, а правительство страны приказало удалять списки вакансий китайских компаний.

В Южной Корее правительство заявило о намерении выделить $450 млрд в течение десяти лет на развитие полупроводниковой отрасли. Государство планирует развивать полный цикл производства собственных чипов, а также помогать разработчикам, производителям и поставщикам чипов снижать себестоимость продукции за счет уменьшения налогов и предоставления ряда налоговых льгот. При этом Samsung уже расширила свои инвестиции до $151 млрд и надеется догнать спрос к 2030 году.

Печать микросхем на кремниевых пластинах

(Фото: Techspot)

Американская Intel ведет переговоры о производстве чипов для автомобильной промышленности с компаниями, которые разрабатывают подобные микросхемы. Им предложат перенести производство на заводскую сеть Intel в течение шести-девяти месяцев. Его могут запустить на заводах в Орегоне, Аризоне, Нью-Мексико, Израиле или Ирландии.

Также Intel заявила, что откроет свои фабрики для внешних клиентов и построит заводы в Соединенных Штатах и Европе. Новое производственное подразделение Intel Foundry Services сможет выполнять заказы других компаний на изготовление чипов, в том числе микросхем чужой архитектуры и дизайна: Apple, Nvidia и других.

Цифровая схема

Типичная цифровая схема состоит из входов, выходов и логических элементов, также называемых вентилями. Сигналы поступают на входы схемы, преобразуются по определенным правилам внутри вентилей (об этом чуть ниже) и подаются на выходы.

В комбинационных схемах состояние сигналов на выходе зависит только от состояния на входе. В последовательностных схемах выход зависит не только от входа, но еще и от внутреннего состояния схемы

В любом случае важно понимать, что сигналы на выходе зависят от входа, не наоборот

В этой статье мы будем рассматривать только комбинационные схемы. Они проще для понимания и наглядней. Кстати, в отечественной литературе нет устоявшегося перевода для последовательностных схем. Кто-то называет их последовательными, кто-то предпочитает кальку с английского языка и использует термин «секвенциальные схемы» (sequential). Разницы нет никакой, но все равно учти это, когда будешь читать дополнительные источники.

Датчики для управления светом

Нельзя не упомянуть эту категорию. Это датчики, которые на выход подают 230 вольт при сработке, имеют встроенный таймер и, как правило, датчик освещённости. Продаются очень много где, во всех строительных магазинах. Могут иметь, например, такой вид:

У него сзади три клеммы: L, N и L’. На L и N надо подать питание 230 вольт, на L’ будет появляться 230 вольт при срабатывании датчика.

У такого датчика большой минус — он щёлкает при сработке. Так как он должен коммутировать лампочку, внутри у него не бесшумный транзистор, а реле, оно и щёлкает.

Если хотим управлять светом не через какой-либо контроллер, а напрямую, то вариант отличный. Подойдёт для света в шкафу или в какой-нибудь кладовке, где таймер настраивается один раз и больше его не трогают. Если подключим датчик к системе Умный Дом, то сможем при необходимости отключать таймер, легко менять период включения, в зависимости от времени суток включать по датчику разные группы света и делать ещё какие-то интересные вещи. Лучше для подключения к контроллеру использовать датчик, который даст нам на выходе 12 или 24 вольта, чтобы он был бесшумным.

Я находил однажды на Aliexpress датчик такого вида, как на картинке, на 12 вольт. При этом на клеммах у него были такие же обозначения N и L, что сбивало с толку. Но работал с контроллером EasyHomePLC он отлично. Так что, если удастся найти такой датчик на нужное напряжение, то он нам подойдёт. Тем более, что стоят они несколько сотен рублей.

Однозначно нельзя сказать, какие датчики использовать в каждом случае. С контроллером Wirenboard можно посоветовать универсальный датчик WB-MSW, но, поскольку он расположен на стене, зона обнаружения датчика может быть не очень выгодной. Датчик для охранной сигнализации очень хорошо будет ловить движение в большой зоне, но он не очень красивый. Встраиваемый датчик красивый, но зачастую дорогой. Поэтому иногда лучше в разных помещениях в зависимости от их формы и необходимости измерять там какие-то ещё параметры ставить разные датчики.

507, всего, сегодня

Характеристики по зонам сканирования

Для того чтобы с минимальными затратами и наиболее эффективно организовать охранную систему сигнализации необходимо определиться со способом сканирования охраняемых зон.

1. Объемная зона обнаружения обычно используется в датчиках установленных в помещениях, при правильной установке – в углу, под потолком, напротив входа, способна контролировать всё помещение.

2. Поверхностная форма зоны обнаружения – «шторка» или «занавес». Ее формируют несколько лучей расходящихся в горизонтальной или вертикальной проекции. Используется для контроля нешироких проходов, или в помещениях, где есть домашние животные. В таком случае исключается сканирование нижней части комнаты.

3. Линейная форма сканирующей зоны — «коридор». Используется для контролирования коридоров по всей длине или для предварительного извещения на дальних расстояниях.

Нужно отметить, что большинство современных датчиков движения охранных, имеют возможность изменения зоны сканирования. Этого добиваются настройкой сегментной оптической системы или заменой линзы Френеля.

Как выбрать датчик движения для освещения

Первым делом нужно определиться с тем, какой детектор нужен – внутренний или внешний. Затем необходимо определиться с местом установки. Это зависит от типа монтажа: настенный, потолочный или встроенный. Тип ДД тоже играет роль. ИК-датчики универсальны. Акустические подходят для коридоров и сложных комнат. Комбинированные модели с микроволновым и акустическим сенсорами подходят тогда, когда нужна дополнительная охранная система.

Каждая модель имеет свой предел нагрузки. Для небольшой дачи или комнаты этот фактор не имеет особого значения, а для освещения улиц нужно посчитать суммарное напряжение всех устройств. Датчики могут работать от электросети или батарей. Без охранной системы не имеет смысла брать автономную модель, т.к. при перебое прекратят работать не только ДД, но и осветительные приборы.

Во избежание лишних затрат и ложных срабатываний, нужно учитывать область действия. Для крупных открытых помещений отличным вариантом будет 360° потолочный детектор, для коридоров и других узких помещений подойдут более “узкие” модели.

Напоследок нужно учесть функционал и возможности настройки. Если в квартире или доме есть питомцы, то стоит искать модель с защитой от ложных срабатываний, такой как весовой детектор. Не стоит забывать и про настройки освещённости, времени.

Купив ДД, нужно правильно его установить

Для корректного функционирования он должен располагаться вдали от кондиционеров и окон (особенно важно при ИК-сенсоре), шумных мест (акустический) и заграждающих предметов (важно для всех типов, но больше всего для микроволнового). Процесс монтажа не должен составлять особых проблем

Для чего нужны сквозные проекты и субсидии на них

Сквозные проекты должны стать стимулом для разработки новых решений и в радиоэлектронике, и в области программного обеспечения, пишут «Ведомости». Также они должны стимулировать «отладку их совместимости для дальнейшего вывода комплексных решений на рынок».

«Основная ценность сквозных проектов состоит в интеграции всех участников процесса импортозамещения: заказчиков, разработчиков оборудования, разработчиков ЭКБ, разработчиков ПО. Все исполнители получают четкую задачу, уходят в прошлое разработки в никуда, потому что они становятся адресными», – сообщил «Ведомостям» директор по развитию бизнеса Baikal Electronics (разработчик процессоров «Байкал») Виталий Богданов.

По прогнозам представителей Минпромторга, субсидирование сквозных проектов может повлечь, в том числе, изменение соотношения российской и зарубежной ЭКБ в конечных продуктах.

Устройство и особенности работы

ИК датчик движения пассивный охранный состоит из следующих узлов:

Оптического (линз Френеля или изогнутых зеркал)
Чувствительных элементов, размещенных в герметическом корпусе

В зависимости от типа оптической системы происходит фокусировка или отражение ИК излучения человека. Наиболее широкое применение у датчиков с линзами Френеля, благодаря их невысокой себестоимости и сравнительно простому процессу изготовления.

Конструктивно такой прибор представляет собой плоскую пластину, на поверхности которой размещаются линзы. Каждая из них напоминает собой систему колец,имеющих разную толщину. Назначение этих элементов заключается в фокусировке ИК излучения на каждый из чувствительных элементов.

Встречаются среди датчиков и модели с оптической системой в виде сферы. Они используются в пассивных моделях устройств, устанавливаемых на потолке.

Виды датчиков и принцип работы

Принцип работы в зависимости от вида датчика может несколько отличаться.

Инфракрасные датчики движения для охраны

Инфракрасные датчики охраны периметра

Этот вид охранных датчиков считается самым усовершенствованным и востребованным. Основывается принцип работы на улавливании теплового излучения и определения оптического отражения. Устройство, как и любой другой инфракрасный радиатор, способен выделять большое количество тепловых волн.

Ультразвуковые и радиоволновые датчики

Принцип работы ультразвукового датчика движения

Работа таких устройств основывается на принципе улавливания и отражения звуковых потоков. На сегодняшний день такие виды девайсов уже практически не используются. После подключения и настройки контроллер улавливает звуковые волны в частотном диапазоне 20 – 60 кГц. В качестве обратного импульса при помощи встроенных линз происходит фиксация светового излучения.

Фотоэлектрический датчик

Принцип работы практически идентичен предыдущему, основное отличие – контроллер продуцирует электромагнитное поле. Выявление движений происходит за счет обнаружения импульсов отражения. Электромагнитные контроллеры функционируют при частоте приблизительно 5,8 ГГц.

Виды наружных датчиков и требования к ним

Принцип работы микроволнового ДД

При выборе датчиков движения для охраны приусадебной территории или другого периметра важно брать во внимание следующие требования:

Количество ложных срабатываний должно быть сведено к абсолютному минимуму.
Устойчивость конструкции к внешним факторам.
Датчик должен обеспечивать эффективную работу всей охранной системы вне зависимости от погодных условий и температурного режима.

Охраняя периметр, важно брать во внимание конструктивные особенности всей площади. Для охвата всех зон рекомендуется оснащать участок детекторами движения разных видов:

Микроволновые детекторы движения. Работа устройства основывается на эффекте Доплера. Встроенный в конструкцию генератор излучает высокочастотные волны. Рабочие узлы непрерывно анализируют этот параметр и при изменениях срабатывают. Преимущества такого вида устройства позволяют охватить большие площади, недостатки – из-за большого энергопотребления не бывают беспроводных модификаций.
Акустические, они же ультразвуковые, датчики движения. Работа основывается на принципе звуковой локации. Встроенный генератор излучает мощные звуковые колебания, которые человеческое ухо не способно улавливать. Звуковые лучи отражаются от объектов, что приводит к изменению частотности. Устройство фиксирует разницу – подается сигнал на пульт управления.
Тепловые датчики производят на базе PIR-сенсора, который способен улавливать инфракрасные излучения в охраняемой зоне. От каждого живого организма исходят инфракрасные лучи, которые улавливает устройство, фокусирует при помощи оптических линз Френеля и передает сигнал на пульт управления. Максимально допустимый рабочий угол достигает 120 градусов, а дальность распознания живого объекта колеблется в пределах 10-15 метров.

Разбираемся с понятиями

Налоговый кодекс РФ не содержит понятий «Электронная компонентная база» и «Электронная (радиоэлектронная) продукция», однако они есть в актах Правительства РФ.

Электронная компонентная база — электрорадиоизделия, а также электронные модули, представляющие собой совокупность электрически соединенных электрорадиоизделий, образующих функционально и конструктивно законченные сборочные единицы, предназначенные для реализации функций приема, обработки, преобразования, хранения и (или) передачи информации или формирования (преобразования) энергии, выполненные на основе несущих конструкций и обладающие свойствами конструктивной и функциональной взаимозаменяемости.

Изделиями электронной компонентной базы являются интегральные микросхемы, полупроводниковые и вакуумные приборы, приборы оптоэлектроники и фотоники, квантовой электроники и пьезотехники, микросистемной электроники, а также изделия пассивной электронной компонентной базы, радиоэлектронные устройства и системы на кристалле.

Радиоэлектронная продукция представляет собой изделия, выполняющие свои ключевые функции за счет входящих в их состав электронных компонентов и модулей:

электронные (радиоэлектронные) модули и комплексированные приборы типа системы в корпусе;
электронные (радиоэлектронные) устройства и системы специального назначения;
профессиональная и потребительская электроника (радиоэлектроника).

Как мы видим, перечень изготавливаемой продукции достаточно широк, поэтому шанс воспользоваться новыми льготами есть у большого количества компаний.

Успехи российской радиоэлектроники

Минпромторг подготовило проект постановления Правительства на волне подъема производства отечественной радиоэлектроники. По итогам 2020 г. объем выпуска радиоэлектронных компонентов достиг 1,5 трлн руб. в денежном выражении, хотя в 2019 г. он находился на отметке в 1 трлн руб.

Ольга Исакова, «Магнит»: 99% всех офисных сотрудников работают в кадровом ЭДО
Документооборот

Минпромторг прогнозирует дальнейший стремительный рост, в том числе и экспорта. К концу 2021 г. объем произведенной радиоэлектронной продукции, считает министерство, может достичь 2,4 тлрн руб.

Российское Минцифры тоже заинтересовано в развитии производства российской радиоэлектроники. Оно поможет Минпромторгу и займется стимулированием спроса на нее. Специально для этого Минцифры в июне 2021 г. подготовило проект постановления Правительства России, наделяющего его этими полномочиями. В ведении Минпромторга останется разработка и производство радиоэлектроники, а также совместные с Минцифры проекты по совершенствованию отечественного «железа».

Также с целью развития отечественной радиоэлектроники российские власти намерены вложить в нее 350 млрд руб. Об этом еще в конце сентября 2020 г. сообщил директор департамента радиоэлектронной промышленности Минпромторга (на данный момент замминистра) Василий Шпак. Инвестиции рассчитаны на три года, и схожую сумму министерство намерено привлечь в форме рыночных инвестиций.

Основы цифровой схемотехники

Место установки внешнего датчика