Министерство просвещения Российской Федерации 

Министерство образования и науки Астраханской области

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Татаробашмаковская средняя общеобразовательная школа»

Проект по физике на тему: 

«Система сигнализации будущего» Направление: «Шаг в науку»

Авторы работы: Баранов Марат и   Рыбаков Илья, ученики 9 кл. Руководитель: Кафаров Г.Ж., учитель физики МБОУ «Татаробашмаковская СОШ»

Астрахань – 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................................................................... 3

Сигнализация, включающаяся от светового барьера........................................... 4 

Пожарная сигнализация....................................................................................... 6

Охранная сигнализация с «растяжкой»................................................................ 9

Заключение......................................................................................................... 11

Введение

Защита различных форм собственности от преступных посягательств, охрана экономических интересов граждан и общества - одна из основных функций государства, закрепленных в Конституции РФ. В соответствии с Положением о вневедомственной охране, утвержденной Правительством в августе 1992 года, охране подлежат все виды собственности государственная, кооперативная и частная, находящиеся в городах и поселках страны.

Согласно Постановлению Совета Министров СССР № 4633-1835 от 25 октября 1952 года при органах внутренних дел были созданы отделы и отделения вневедомственной охраны.

Внедрение технических средств в охрану объектов началось сравнительно недавно и в начале базировалось на простейших механических приспособлениях. В настоящее время технические системы охранной сигнализации объектов получили самое широкое распространение в нашей жизни. С их помощью осуществляется охрана объектов, помещений, где сосредоточены оружие, драгоценные металлы и ювелирные изделия, крупные денежные средства, произведения искусства и культуры. Кроме этого, охраняются квартиры граждан.

Система охранно-пожарной сигнализации – аппаратура, устройства и сооружения, устанавливаемые на различных объектах, с целью обнаружения нарушения установленного режима охраны на охраняемом объекте, обеспечивающие автоматическую передачу соответствующей информации.

Целью научной работы является изучение и составление схем различных видов сигнализаций. 

Сигнализация, включающаяся от светового барьера

Задачей  светового барьера является включение сигнала или автоматического отсчета при прерывании луча света. 

В качестве источника света часто используется инфракрасное излучение (длина волны ^ 740нм,частота ^ 430ТГц), невидимое для человека. В этом эксперименте в качестве источника тока был используется дневной свет или лабораторная лампа. 

Итак, на рис.1 изображена схема подключения приборов в цепь.

Рис.1. Схема подключения сигнализации, включающейся от светового барьера

На цепь подается напряжение 8 В. Делитель напряжения состоит из резистора 10кОм и свето-зависимого резистора LDR, на которого останавливается основная часть напряжения. Поэтому протекает ток базы.  В темноте величина сопротивления LDR будет высокой. При достаточном освещении светового резистора величина сопротивления будет низкой, соответственно и составляющая напряжения будет минимальной. В цепи будут присутствовать небольшой ток базы и небольшой ток коллектора. 

Примечание: если в качестве источника света используется лабораторная лампа, в начале эксперимента она должна быть включена. 

Эксперимент был проведен в кабинете физики. Источником тока являлся дневной свет, а также лампы, которые установлены в комнате.

Освещенность кабинета соответствовала норме (300 лк) согласно СНиП. 

При попадании светового луча на LDR сигнализация не срабатывала. Как только луч света, падающий на свето-зависимый резистор, прервался, раздался сигнал зуммера «тревога». 

Помимо источника питания мы использовали электроизмерительный прибор цифровой мультиметр для проверки точности показания напряжения в цепи. На цифровое табло было выведено показание напряжения  около 8 В, что говорит об исправности источника питания. Абсолютная погрешность составила 8,00  0,01(В). Также была зарегистрирована сила тока, которая составила 1,52 А. Результат работы представлен на рис.2. 

Рис.2. Проведение эксперимента

Таким образом, прерывание луча света, падающего на свето-зависимый резистор, приводит к увеличению величины сопротивления LDR в световом барьере. LDR выполняет роль резистора делителя напряжения эмиттера. Таким способом могут запускаться некоторые процессы (сигнализация, автоматический отсчет). 

Световая завеса применяется во многих отраслях, но особенно там, где производительность высокая и при этом оператор должен вмешиваться в процесс. Любая сборочная линия или транспортный конвейеры, роботизированные системы и прессы обязательно

предполагает, что будет установлен световой барьер безопасности.

Большой выбор подобной техники представлен в магазине Techtrends/ НТС-ЭКО. Компания на рынке с 1998 года, за это время она гарантирует своим клиентам качественное оборудование и его установку под «ключ». Благодаря этой компании отечественное производство имеет возможность устанавливаться самое современное оборудование в мире. 

Световые барьеры, как правило, быстро монтируются. Современное оборудование снабжается специальными соединениями, с помощью которых барьер крепится в нужном месте. После установки его довольно просто регулировать. Настройка светового барьера позволяет выбрать разрешения обнаружения. Например, для защиты пальцев рук 14 мм, а для рук 30мм. При этом срабатывать такой барьер может в диапазоне от 0.3м до 20м.

Пожарная сигнализация

Системы пожарной сигнализации постоянно совершенствуется, изобретаются новые способы обнаружения пожара, снижается процент ложных тревог. На любом предприятии, в каждом офисе необходимо иметь такую систему. Это продиктовано как желанием владельца обезопасить свое имущество, жизнь и здоровье сотрудников, так и государственными стандартами и нормативными актами МЧС.

В целом пожарная сигнализация предназначена для выявления пожара на начальной стадии возгорания и передачи сигнала тревоги на пульт охраны.

                Рассмотрим    схему     подключения    для    пожарной    сигнализации

(см.рис.3). 

Рис.3. Схема подключения пожарной сигнализации

После того как собрали схему, мы подали напряжение от источника питания, равное 8,04 В. Измерили силу тока, которая оказалась равной 2,06 А. Варистор 10 кОм настроен таким образом, что зуммер еле слышен. В цепи последовательно с резистором 10 кОм подключен терморезистор NTC (полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры), который нагревают либо трением пальцев, либо используя пламя свечи или спиртовки. После того как терморезистор нагреется до определенной температуры, звучит зуммер «тревога», величина сопротивления  NTC снизилась. Поэтому увеличивается напряжение на варисторе и включается транзистор. Результат работы представлен на рис.4. 

Рис.4. Проведение эксперимента

Таким образом, снижение сопротивления NTC при нагревании может быть использовано в пожарной сигнализации. Терморезисторы активно применяются в разных сферах, тесно связанных с электроникой. Они особенно важных при реализации процессов, зависящих от правильности настройки температурного режима.

Такой подход актуален для компьютерных технологий, устройств передачи информации, высокоточного промышленного оборудования и т. д.

                Распространенный      способ      применения      терморезисторов      —

ограничение токов, возникающих в процессе пуска аппаратов.

При подаче напряжения к блоку питания конденсатор быстро набирает емкость, что приводит к протеканию повышенного тока. Если не ограничить этот параметр, высок риск повреждения (пробоя) диодного моста.

Для защиты дорогостоящего узла применяется термистор — элемент, ограничивающий ток в случае резкого нагрева. После нормализации режима температура снижается до безопасного уровня, и сопротивление термистора возвращается до первоначального уровня.

Охранная сигнализация с «растяжкой»

Очень простое охранное устройство может быть сделано с помощью тонких проводов, соединенных между собой (скрученных). При нарушении соединения, включается сигнализация. 

На рис. 5 приведена схема подключения.

Рис.5. Схема подключения охранной сигнализации с «растяжкой»

Теперь часть делителя напряжения, влияющая на ток базы, состоит из «растяжки», для которой в этом эксперименте используются два соединенных провода. Так как величина сопротивления почти равна 0, ток базы не производится. 

После того, как была собрана схема, подключили «растяжку» и подали напряжение 8 В. Абсолютная погрешность прибора: 8,0  0,1(В).

Цифровой мультиметр вывел на табло показания напряжения – 8,02 В и силы тока – 2,09 А.  

Как только разорвали «растяжку» значение сопротивления увеличивается до бесконечности. Все напряжение лежит на нижней части делителя напряжения между базой и эмиттером. Таким образом, транзистор включается и звучит зуммер сигнализации. Результат работы показан на рис.6. 

Рис.6. Проведение эксперимента

Заключение

Повсеместное распространение сотовой связи позволило отказаться от использования телефонной линии, а развитие беспроводных технологий настолько упростило монтаж датчиков, что с задачей установки сигнализации сегодня справится любой домовладелец. Впрочем, проводные системы сигнализации на рынке остались и в некоторых случаях их использование оправдано.

Любая сигнализация представляет собой центральный модуль, к которому подключено некоторое количество различных датчиков: разбития стекол, движения, открытия дверей и окон; датчики шума, вибрации и т.п. Мощные микропроцессорные центры управления позволяют подключение одной или нескольких видеокамер и ведение записи с них. Также иногда возможно подключение дополнительных датчиков, контролирующих состояние дома: датчиков протечки воды, утечки газа, освещенности, температуры и т.д.

Так же, как и в промышленных проводных системах, большинство домашних охранных сигнализаций позволяют подключение пожарных датчиков задымления, пламени, загазованности и пр. Это расширяет возможности сигнализации, превращая её из охранной сигнализации в охранно-пожарную.

В данной работе мы рассмотрели различные схемы сигнализаций, проделали эксперименты, собрав цепи, и выяснили, как и когда раздается сигнал зуммера «тревога». 

Таким образом, система сигнализации является актуальной темой обсуждения и усовершенствования приборов до автоматизации.