Изготовление модели ЭУ
Насколько бы прост ни был принцип работы ЭУ, на практике все гораздо
сложнее. Если нам необходимо влиять на протекание тока в цепи, наиболее
естественным будет использовать два кусочка металла, соединяя их для
возникновения напряжения в сети и разъединяя для прерывания тока. Рабо-
чий термин здесь - "контакт".
Предположим, мы создали модель ЭУ, с использованием иголки, монеты,
батарейки и автомобильной лампочки. Подключив один выход источника тока
к игле, а другой через лампу к монете, мы увидим, что при замыкании иглы
на монету будет загораться свет.
Конструкторские проблемы
По крайней мере, лампочка должна загораться. Первой проблемой может
быть грязная поверхность монеты. Лампочка в таком случае вспыхнет
только, если сильно прижатая игла прорвет слой грязи или ржавчины. Таким
образом, наш эксперимент уже показал первое условие создания надежного
ЭУ - наличие давления в зоне контакта, чтобы снизить сопротивление.
Вторая проблема - нагрев зоны контакта. Даже при хорошем давлении на
эту зону, сопротивление остается, а это, как мы знаем, ведет к нагреву.
В нашем эксперименте теплоотдача происходит на крошечном участке у кон-
чика иглы. Пусть не в нашем эксперименте, но в принципе, тепла может вы-
делиться столько, что две поверхности сплавятся и цепь останется замкну-
той.
Пути решения конструкторских проблем
Создатели ЭУ вынуждены прибегать к различным техническим ухищрениям,
чтоб избегать риска перегрева и сплавления поверхностей. В некотором ро-
де, наша модель ЭУ позволяет продемонстрировать некоторые из "маленьких
хитростей".
Во-первых, монета, обладая большой массой, представляет собой "тепло-
отводящий сток", особенно если она медная. Этот металл позволяет теплу
быстро покинуть точечный контакт. Риск снижается. Во-вторых, игла может
быть сделана из закаленной стали с высокой температурой плавления. Это
также снижает риск сплавления.
Третья неприятная проблема обнаруживает себя, когда конструктор пыта-
ется увеличить площадь контактной зоны. Здравый смысл подсказывает ему,
что если одна игла перегревается, надо использовать несколько. Здесь
встают проблемы технического воплощения. Необходимо одинаковое давление
всех игл на поверхность. Попробуйте посмотреть на проблему так. Две иг-
лы, и это очевидно, могут быть сбалансированы на любой поверхности. Три,
как и трехногий стул, - тоже. А вот четырехногий стул будет шататься
почти на любой поверхности и одна из ножек наверняка повиснет в воздухе.
И только сев на стул, то есть, повысив общий нажим, - можно хоть как-то
надеяться на распределение нагрузки по всем четырем ножкам.
Ровные поверхности, гладкие на вид и на ощупь, под микроскопом оказы-
ваются ландшафтом из холмов и впадин, и поэтому создание ЭУ из двух
гладких поверхностей равносильно попытке лечь на несколько четырехногих
стула - ножки примут давление неравномерно.
Следовательно, некоторого нагревания контактов ЭУ не избежать. Следу-
ющая "маленькая хитрость" - выбор металла для контактов. Обычно это се-
ребро. Его преимущество в том, что в отличие от ржавчины на железе,
окисная пленка на серебре хорошо проводит ток и чрезмерно не нагревает-
ся, особенно если давление на контакт невысокое.
На этом, пожалуй, можно покончить с вводной творческой частью и наде-
яться, что у читателя возникло представление о технических возможностях
использования ЭУ в целях охраны. Давайте обратимся к конкретным случаям
применения ЭУ в сигнальных устройствах, разновидностям и вариациям ЭУ.
Дверные контакты
Мы уже пользуемся некоторыми словами из жаргона служб безопасности.
ЭУ, вмонтированные в коробку двери, были, пожалуй, самыми первыми датчи-
ками сигнализирующими о том, что дверь кто-то открыл. Такие ЭУ известны
широкой публике как дверные контакты.
Механические дверные контакты
В принципе, в механических дверных ЭУ контакты заключены в маленькую
коробочку, из которой выступает рычажок, замыкающий сеть при нажатии, то
есть закрытии двери.
ЭУ этого типа, зачастую весьма хрупкие на вид, могут быть укреплены и
их контакты - подготовлены к работе с относительно большой силой тока,
используемой в электрических (а не электронных) устройствах. Однако мес-
то установки механических ЭУ - дверных контактов - трудно скрыть, и тра-
диционно считается, что их легко вывести из строя, закрепив рычажок в
закрытой позиции кусочком жевательной резинки. Это недалеко от истины,
хотя и не всегда справедливо, ведь не у всех преступников есть предвари-
тельный доступ к интересующей их двери.
Герконовые ЭУ
В электронных системах ЭУ должно работать при малой силе тока и сла-
бом контактном давлении. Этим условиям удовлетворяют ЭУ из узких позоло-
ченных, платинированных или обработанных другими сплавами драгоценных
металлов полосками-контактами, запаянными в стеклянную трубочку. Замыка-
ние контактов происходит при приближении к этой трубочке на расстояние
нескольких миллиметров маленького магнита. Его поле стягивает полоски
металла вместе. Такой контактный датчик называется магнитоуправляемым
либо герконовым датчиком.
Пластмассовая или металлическая коробочка с герконом устанавливается
в короб двери или раму окна, а магнит - в саму их движущуюся часть. При
этом датчик можно установить весьма скрытно и он будет достаточно надеж-
но сигнализировать о попытках открыть дверь.
Что такое "нормально разомкнутое" и "нормально замкнутое" состояние
ЭУ?
С этими терминами на практике царит полная неразбериха. И не удиви-
тельно. Если речь идет о самом ЭУ, например, герконового типа, термин
"нормально" означает положение контактов вне магнитного поля. Следова-
тельно, герконовый датчик в роли дверного контакта и подаче магнитного
поля встает в положение "замкнуто" а не "нормально замкнуто".
А вот с точки зрения всей системы сигнализации "нормальной" считается
ситуация, когда все контакты в системе замкнуты и ее можно оставлять на
ночь. Цепь сигнализации будет замкнута, и специалисты по системам сигна-
лизации вкупе с пользователями могут сказать, что вся система стоит в
"нормально замкнутом" положении.
Очевидно, что, если вы не стыкуете две системы точек отсчета и начне-
те в "нормально замкнутую" систему пристраивать "нормально замкнутое"
герконовое ЭУ, цепь просто не замкнется - магнит разомкнет контакты.
Следовательно, чтобы избежать путаницы, надо выяснить, о каком прибо-
ре или о системе идет речь.
Защищенные магнитоуправляемые датчики
Репутацию кнопочных электроконтактных датчиков подпортила жевательная
резинка, а репутацию герконовых датчиков - тот факт, что опытный прес-
тупник способен нейтрализовать их, используя мощный внешний магнит. Экс-
перименты доказали, что это возможно, правда, в реальных условиях доста-
точно трудно одновременно удерживать магнит в требующемся положении и
открывать дверь. Это резко уменьшает количество потенциальных попыток
вторжения.
Если риск попытки проникновения настолько высок, что герконовый дат-
чик не дает достаточной уверенности в безопасности, то, например, фирма
Sigma выпускает герконовые датчики, экранированные от постороннего маг-
нитного поля специальными защитными пластинами и снабженные сигнальными
герконовыми контактами, срабатывающими в присутствии постороннего поля и
предупреждающими о нем.
При удачном подборе магнитов и качественной установке, герконовые
датчики обеспечивают надежную защиту, при которой такие помехи, как из-
нос контактов, их коробление, вибрация не нарушают нормальной работы
сигнализации и не приводят к ложным тревогам.
При установке магнитных контактов в стальных дверях очень важно экра-
нировать поле основного магнита от наведенного поля всей двери. Обычно
это достигается вырезанием в стали отверстия вдвое превышающего по пло-
щади контактную поверхность рабочего магнита, и заполнением его немаг-
нитными материалами, например, бронзой или алюминием.
Установка сетки сигнализационных проводов на дверях
Проникновение в дверь, защищенную магнитными герконовыми датчиками, в
принципе, возможно через дыру в самой двери. От такого поворота событий
можно защититься установкой сетки проводов сигнализации на двери. Внутри
дверной коробки без определенного геометрического плана натягивается
тонкий одножильный провод, подключенный к системе сигнализации. Система
скрыта под обивкой двери и при попытке прорезать дверь под габариты
преступника она срабатывает, так как обрывается хотя бы один из проводов
и ток через провод прекращается.
Трубчато-проволочные и фольгированные ЭУ для защиты окон
Потенциальный преступник может предположить, что проникновение через
дверь невыгодно и попробовать войти через окно. Для обнаружения подобных
попыток издавна применяются трубчато-проволочные ЭУ. Для непосвященного
трубчатая система напоминает решетку, которой закрыто окно. На самом де-
ле, сквозь трубки, установленные на расстоянии, скажем, 100 мм друг от
друга, пропущен единый, тонкий, закрепленный на каждом перегибе, провод.
Человек, пытающийся проникнуть в здание, вполне может быть удивлен, нас-
колько легко разогнуть подобную "решетку" и насколько быстро за ним при-
едет полиция. Сигнализация срабатывает, когда туго натянутый в трубке
провод порвется, и в цепи ЭУ пропадет ток. Это достаточно безыскусный,
но надежный способ защиты окон. Подобные устройства устанавливают как
снаружи, так и внутри, где они меньше подвержены помехам и коррозии.
Когда трубчатые решетки на окнах неприемлемы, используются полоски
фольги, наклеенные на стекло. Разбивая стекло, нарушитель прерывает ток
в цепи вызывая срабатывание сигнализации.
Контактные коврики
В принципе, система сигнализации на базе контактных ковриков подразу-
мевает их установку в зоне защиты таким образом, чтобы нарушитель с вы-
сокой степенью вероятности прошел хотя бы по одному из них при продвиже-
нии к цели. Они не могут использоваться вне здания и чаще всего выполня-
ют роль "второго эшелона" защиты на случай успешного преодоления прес-
тупником системы сигнализации на периметре. Чтобы обеспечивать эффектив-
ную защиту, коврики должны быть не видны и, следовательно, они использу-
ются в помещениях, декорированных паласами или лестничными дорожками.
Существует много конструктивных способов исполнения контактных коври-
ков, но чаще всего они изготавливаются из двух листов металлической
фольги и слоя вспененного пластика между ними. Она заключена в оболочку
из пластмассы или водонепроницаемой ткани. Контактные коврики срабатыва-
ют потому, что в пластиковой перегородке есть некоторое количество от-
верстий и под весом тела фольга прогибается и обеспечивает контакт. В
отсутствие давления металлические листы изолированы друг от друга возду-
хом.
Для соединения ковриков используется плоский кабель. Об этом типе
сигнализации можно сказать многое. Коврики рассчитываются таким образом,
чтобы не реагировать на вес домашних животных, но, если необходимо вооб-
ще исключить риск ложных тревог, следует отказаться от "братьев наших
меньших". Очень тщательно необходимо продумывать расположение ковриков
относительно мебели. Кроме того, появляются ограничения в передвижении
предметов обстановки. Контактный коврик может не сработать сразу, если
на него поставить стул, но со временем он проседает и может включить
сигнализацию среди ночи.
Контактные коврики, как очевидно из описания, работают по принципу
"нормально разомкнуто", и сигнал подается, когда ЭУ замыкает цепь. Сле-
довательно, если днем случайно или злонамеренно обрезать провод, ведущий
к коврику, сигнализация в дальнейшем не сработает. Такая опасность уст-
раняется созданием ложных петель проводов и другими способами. Это поз-
воляет контактным коврикам оставаться в арсенале средств сигнализации.
Пьезоэлектрические напольные датчики
Более дорогостоящей, но и более эффективной напольной системой сигна-
лизации является система с пьезоэлектрическими датчиками. Вообще пьезоэ-
лектрические материалы широко используются в системах сигнализации -
микрофонных, ультразвуковых, сейсмических и др. Пьезоэлектрические на-
польные датчики - это самая примитивная форма применения этих материа-
лов. Пользователю необходима лишь информация о том, включена или выклю-
чена система.
Напомним, что пьезоэлектрики вырабатывают электрический ток при нажа-
тии или отпускании кристалла. Фирма Pennwalt Corporation, проводившая
пионерские исследования в этой области, - возможно порекомендует ис-
пользовать простейший логический предусилитель, созданный на базе пьезо-
электрической пленки "Купаг" производства этой корпорации.
Датчики, созданные на пьезоэлектрической основе, исключают риск лож-
ной тревоги от проседания контактного коврика и позволяют снизить веро-
ятность запуска сигнализации животными. Одним из наиболее интересных мо-
ментов создания приборов сигнализации и является возможность увидеть со-
вершенно неожиданное применение хорошо знакомых материалов и их свойств.
Принцип действия инерционных ЭУ
Когда понятие "инерции" входило в широкий обиход, на вечеринках гости
любили развлекать гостей тем, что ставили тарелку и чашку на салфетку, а
потом резко выдергивали ткань из-под столовых приборов. Чашка и тарелка
оставались на месте. Это и была демонстрация инерции этих предметов от-
носительно движения салфетки.
Теперь, чтобы представить, как эта идея используется в создании сис-
темы сигнализации, представьте, что вы держите вверх ногами маленький
трехногий стульчик.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46