183887. lajstromszámú szabadalom • Doppler-elv alapján működő ultrahnagos mozgásérzékelő
1 183 887 2 A találmány tárgya Doppler-elv alapján működő ultrahangos mozgásérzékelő, amely ultrahangadót és ultrahangvevőt továbbá az ultrahangvevő kimenetére csatlakoztatott, hangdemodulátorral ellátott jelfeldolgozó egységet tartalmaz. A találmány szerinti mozgásérzékelő egyszerű felépítésű, könnyen előállítható és ennek megfelelően lakásokban, járművekben is alkalmazható behatolás jelzésére. A mozgásérzékelők egyik típusa a Doppler-elv alapján működik és az érzékeléshez mikrohullámú sugárzást vagy ultrahangot bocsát ki, illetve érzékel. Működésük azon a tényen alapszik, hogy az adó által az ellenőrzött térbe folyamatosan sugárzott rezgések egy része visszaverődés útján a vevőbe jut: változatlan frekvenciával, ha a térben nincs elmozdulás, megváltozott frekvenciájú összetevőt is tartalmazva, ha a térben mozgás van. Az adó és a vevő frekvenciakülönbségének vizsgálatával tehát a mozgás tényére következtetni lehet. Az ilyen jellegű készülékeket elsősorban a biztonságtechnika területén alkalmazzák, ahol nagy gondot kell fordítani a hamis riasztás elkerülésére, a lehető legnagyobb érzékenység megtartása mellett. Ennek elérésére alapvetően két módszer ismeretes. Egyrészt a sávszélesség lehetőség szerinti legkisebb értékre való csökkentése mind a nagyfrekvenciás, mind a kisfrekvenciás oldalon, másrészt annak biztosítása, hogy riasztás csak megfelelően hosszú idejű mozgás esetén történjen, analóg vagy digitális impulzusszámlálással. Az ismert berendezések ezt az összetett feladatot meglehetősen bonyolult kapcsolás révén oldják meg. így például a 174806 Ijsz. magyar szabadalmi bejelentés szerint komplex szűrőegységet alakítanak ki, amely az adónak a vevő által vett jeleit komplex módon dolgozza fel, differenciálhányadost képez és így növeli az érzékelés megbízhatóságát. Erre acélra azonban a vett jelet amplitúdó szerint is feldolgozza, és ez zavarérzékenységét növeli. Találmányunk célja a mozgásérzékelők felépítésének leegyszerűsítése. Felismertük, hogy hatékony mozgásérzékelés biztosítható, ha erre a célra az ultrahangvevővel vett jelet négy - szögesítjük. Különösen előnyösnek bizonyult piezokerámiás ultrahangvevő és ultrahangadó alkalmazása, mivel ezek nagy impedanciát jelentő ún. párhuzamos rezonanciával és kis impedanciát jelentő ún. soros rezonanciával jellemezhető elemek, ahol a soros és a párhuzamos rezonancia frekvenciája csak kis mértékben tér el egymástól. Ez a tény jól hasznosítható, mégpedig felismerésünk szerint célszerűen olymódon, hogy az ultrahangadót soros rezonancián üzemeltetjük és olyan ultrahangvevőt választunk, amelynek párhuzamos rezonanciája ezzel a soros rezonanciával egyenlő, és azt párhuzamos rezonancián üzemeltetjük. így az erősítési igény csökkenthető, a szelektivitás j avítható. Találmányunk feladata a fenti felismerés hasznosításával olyan mozgásérzékelő létrehozása, amely a Dopplerelvet kihasználva előnyösen piezokerámiás egységek alapján működik és felépítésében egyszerűbb, mint az ismert mozgásérzékelők. A kitűzött feladat megoldására olyan, a Doppler-elv alapján működő mozgásérzékelőt hoztunk létre, amely ultrahangadót és ultrahangvevőt továbbá az ultrahangvevő kimenetére csatlakoztatott, hangdemodulátorral ellátott jelfeldolgozó egységet tartalmaz, és a találmány szerint a hangdemodulátor az ultrahangvevő jelét négyszögesítő egységet és a négyszögesített jelet továbbá az ultrahangadó jelét összehasonlító, Doppler-jelet előállító szorzóáramkört tartalmaz és a jelfeldolgozó egység a hangdemodulátor kimenetére csatlakoztatott, a Doppler jelet átalakító alul- és felülvágó szűrővel és a szűrt jelet továbbító, kimenő jelet biztosító amplitúdókomparáto'rral van ellátva. Az elektronikus kapcsolást leegyszerűsíti, ha az ultrahangadót és az ultrahangvevőt saját rezonanciafrekvenciáján üzemeltetett piezokerámiával alakítjuk ki. Előnyösen az ultrahangadó soros rezonancián, a vevő pedig ezzel azonos párhuzamos rezonanciafrekvencián működő piezokerámiát tartalmaz. A rövid időtartamú mozgások észlelésének kiküszöbölésére, az ezekből adódó hamis riasztások elkerülésére célszerű, ha a szűrőegység a Doppler-jel időtartamát érzékelő, például kondenzátorokkal felépített egységet tartalmaz. Az ultrahangadót célszerű olyan oszcillátoron keresztül csatlakoztatni a szorzóegységre, amelynek frekvenciája azonos az ultrahangvevő jellemző párhuzamos rezonanciafrekvenciájával. A találmány szerinti mozgásérzékelő mind a lassú, mind pedig a gyors mozgásokkal szemben érzéketlen és az illetéktelen behatolás elleni védelem céljára megfelelően beállítható. Felépítése egyszerű. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti mozgásérzékelő tömbvázlata,a 2. ábra a találmány szerinti mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés, míg a 3. ábra a mozgásérzékelőkben alkalmazott jelalakok. A Doppler-elv alapján működő találmány szerinti mozgásérzékelőben előnyösen piezokerámiából készült 1 ultrahangadó és előnyösen ugyancsak piezokerámiából készült 2 ultrahangvevő és az utóbbi kimenetére csatlakozó jelfeldolgozó soros tag van. A soros tag 3 démodulé tort, 4 szűrőt, 5 amplitúdókomparátort és 6 potenciométert tartalmaz. Az 1 ultrahangadó 7 oszcillátoron keresztül a 3 demodulátorra van csatlakoztatva. Mint a 2. ábrából kitűnik, a 3 demodulátor erősítőt és erre csatlakoztatott szorzóáramkört tartalmaz, a szorzóáramkör másik bemenete a 7 oszcillátor kimenetére van vezetve. A szorzóáramkör kimenetén Rk ellenállás van beiktatva. A 4 szűrő C2 töltőkondenzátort, C3 és C3 kondenzátort, diódát, továbbá Rb ellenállást tartalmaz, míg az 5 amplitúdókomparátor műveleti erősítővel van ellátva, amelynek Uk referenciaszintjét a 6 potenciométer biztosítja. A 7 oszcillátor szokásos tranzisztoros kapcsolásban építhető fel. Piezokerámiából készült 1 ultrahangadó és 2 ultrahangvevő esetében az anyagra jellemző rezonanciafrekvenciák ismeretében úgy felépíteni a mozgásérzékelőt, hogy az 1 ultrahangadót soros rezonancián tápláljuk, míg a 2 ultrahangvevőt párhuzamos rezonancián üzemeltetjük, ahol a két frekvenciaérték előnyösen egyenlő. Ilymódon a betápláláshoz kisebb feszültség szükséges, míg a vételkor viszonylag nagy feszültséget kapunk, a vétel szelektivitása javul. A mozgásérzékelők alapproblémája, mint említettük, a lassú mozgásokhoz tartozó kis frekvenciák és a gyors mozgásokhoz tartozó nagyobb frekvenciák levágása. Ezt az ismert megoldások szerint (3. ábra) trapézszerü vágással (3b. ábra) biztosítják, bár ismeretes (3c. ábra) a H/2714 számú közzétételi iratból a frekvenciadigitali-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
