Емкостной датчик надежно контролирует противоугонное устройство

Обновлено: 28.01.2025

Как я уже писал в статье "Автоматизация. Начало. Что и почему.", почти любая система автоматизации нуждается в информации о состоянии объекта управления. Там же я немного рассказал о том, какие датчики бывают. Однако, более подробное описание разных типов датчиков и особенностей работы с ними осталось за кадром.

В данной статье я немного подробнее расскажу про емкостные датчики, и их особенности. По большей части это обзорная статья, рассчитанная на начинающих и любителей. Профессионалы здесь не найдут ничего нового. Про обработку сигналов таких датчиков я расскажу в следующей статье.

Емкостный датчик, принцип работы

Как следует из названия, в основе этих датчиков лежит конденсатор, емкость которого изменяется под воздействием внешних факторов. А работа с датчиком сводится с измерению емкости, или измерению изменения емкости, этого конденсатора. Звучит просто, но реальность несколько сложнее.

Всем, из школьного курса физики, известна формула емкости плоского конденсатора

Из этой формулы видно, что наше внешнее воздействие может изменять три параметра конденсатора

Расстояние между пластинами, обкладками, конденсатора
Площадь одной из обкладок
Диэлектрическую проницаемость среды между обкладками

При этом первые два параметра являются механическими, а диэлектрическая проницаемость определяется свойствами среды (диэлектрика).

Датчики использующие изменение расстояния между обкладками

Проще всего изменять расстояние между обкладками

Здесь внешнее воздействие показано в виде вектора силы F. Это воздействие изменяет расстояние между обкладками. Причем одной из обкладок может быть сам контролируемый объект, например, подвижный стол, шток, держатель инструмента. Возможна и несколько иная реализация этого принципа построения датчика

Здесь предполагается, что подвижная пластина является проводящей. Фактически, такой датчик состоит из двух конденсаторов. При этом подвижная обкладка является для них общей. Такая конструкция может быть полезной, если подключение подвижной обкладки к схеме измерения затруднительно. Да, подвижный элемент не обязательно является обкладкой конденсатора и может быть выполнен из диэлектрика, но об этом чуть позже.

Датчики использующие изменение площади перекрытия обкладок

Изменение площади обкладок тоже возможно, например, так

Здесь подвижная обкладка движется параллельно неподвижной так, что расстояние между ними не изменяется. При этом площадью обкладки конденсатора будет площадь перекрывающейся части пластин, которая и изменяется при перемещении. На рисунке она ограничена пунктиром.

На первый взгляд кажется, что такая конструкция датчика менее удобна и, при этом, не отличающейся принципиально от предыдущей. Однако, разница весьма существенна. Дело в том, что изменение расстояния между обкладками становится неприменимым, при большой величине перемещения. Зато параллельное смещение не имеет, в разумных пределах, такого ограничения.

Точно так же, как в предыдущей конструкции, мы можем разделить неподвижную обкладку на две части и подключить их к схеме измерения

Датчики использующие изменение диэлектрической проницаемости

Это самый интересный, и самый общий случай. Диэлектрическая проницаемость разных материалов различна. Для вакуума она равна 1, однако, этот случай для нас особого интереса не представляет. Диэлектрическая проницаемость воздуха очень блика к 1 (1,0001959 при 20 градусах и нулевой влажности). Диэлектрическая проницаемость бензина примерно равна 2, а воды 81. У многих пластмасс диэлектрическая проницаемость лежит в пределах 2-8. Используемая для изготовления конденсаторов керамика обладает диэлектрической проницаемостью 10-200 и более.

Если диэлектрик не однороден, или занимает не все пространство между обкладками, то в формулу расчета емкости нужно подставлять эквивалентную диэлектрическую проницаемость. Так для двух слоев диэлектрика с разной проницаемостью емкость конденсатора будет определяться так

В случае датчиков, слоями диэлектрика могут являться, например, два слоя воздуха и некий материал, расположенный между обкладками.

Причем величина воздушных зазоров может быть разной с разных сторон, как это и показано на рисунке выше. Если известна диэлектрическая проницаемость объекта, мы можем таким образом определить его толщину. Если известна толщина, то можно определить диэлектрическую проницаемость и, в некоторой степени, отличить один материал от другого. Но это еще не самое интересное.

Если заполнить пространство между обкладками смесью диэлектриков с различающейся, но известной, диэлектрической проницаемостью, то можно определить процентный состав смеси. Например, так можно определить влажность древесины или почвы.

Вот так, например, можно реализовать подсчет движущихся объектов

Причем обкладки датчика могут располагаться не с двух сторон объектов, а с одной стороны. Если в качестве объектов используются зубцы шестерни, то можно измерить скорость ее вращения. А если зубцы рейки, то величину перемещения. При этом объекты (в том числе, зубцы) не обязаны быть проводящими. Достаточно, что бы их диэлектрическая проницаемость была выше, чем у воздуха. Причем чем больше разница, тем лучше.

Так же, можно определить, какая часть датчика заполнена объектом

Здесь датчик можно представить в виде двух включенных параллельно конденсаторов. Первый заполнен диэлектриков на глубину L2. Второй заполнен только воздухом на глубину L3. Степень заполнения получается расчетом. На самом деле, промежуток L3 не обязательно должен быть заполнен воздухом. Вполне возможна ситуация, когда L2 заполнен водой, а L3 бензином, например. И это позволяет определить уровень воды находящейся под слоем топлива.

Разумеется, возможно построение датчиков по схемам, показанным для датчиков с изменением расстояния между обкладками или площади обкладок, которые были приведены выше. Только подвижные элементы будут не проводящими. Это снижает чувствительность датчиков, но они сохраняют работоспособность. Я не буду приводить формулы расчета емкости для этих случаев.

Особенности емкостных датчиков

Емкостные датчики, не смотря на свою конструктивную простоту, не так просты в работе. Давайте рассмотрим некоторые из их важных особенностей. При этом собственно обработка сигнала с емкостных датчиков будет рассматриваться в следующей статье.

Очень высокое выходное сопротивление

Это одна из самых важных особенностей. Поскольку обкладки датчика разделены слоем изолятора, сопротивление датчика очень высокое. Это необходимо учитывать при разработке схем обработки сигналов с емкостных датчиков. Повышенные токи утечки, например, вызванные загрязнением поверхности печатной платы блока электроники или недостаточной защитой от влажности, могут привести, в некоторых случаях, даже к полной неработоспособности.

Низкая помехоустойчивость

Это следствие высокого сопротивления датчика. Обкладки датчика, фактически, являются антеннами, которые прекрасно улавливают помехи. Поэтому требуется экранирование датчика, соединительных проводников и схемы обработки. Возможны и другие решения, например, использованием коаксиальной конструкции датчика. Если этого недостаточно, или невозможно, то нужно применять методы фильтрации и усреднения.

Высокий уровень генерации помех

Работа с емкостными датчиками сводится к измерению их емкости. Более подробно это будет рассмотрено в следующей статье. Но уже сейчас можно сказать, что измерение выполняется не на постоянном токе. А значит, обкладки датчика не только являются не только антеннами принимающими помехи, но и антеннами излучающими помехи.

Проблема решается экранированием, снижением амплитуды переменного (импульсного) напряжения на обкладках датчика, уменьшением скорости изменения напряжения. Возможны и специальные конструктивные решения.

Собственная паразитная емкость датчика

Работая с емкостным датчиком мы, фактически, используем не абсолютное значение емкости, а величину ее изменения. При этом величина изменения часто является весьма малой. Что бы чувствительность датчика, которая определяется отношением величины изменения к полной емкости датчика, была выше, собственная (паразитная) емкость датчика должна быть как можно меньше. Это тем важнее, чем меньше диэлектрическая проницаемость измеряемого объекта. Поскольку проводники от обкладок датчика до схемы обработки вносят ощутимый вклад в паразитную емкость их необходимо делать как можно более короткими. По этой причине большинство емкостных датчиков конструктивно объединены со схемами обработки. И выходным сигналом датчика, в этом случае, является выходной сигнал схемы обработки.

Характеристики емкостных датчиков нелинейны

В большинстве случаев, емкость датчика изменяется нелинейно даже при линейном изменении внешнего воздействия. Это не является существенной проблемой, если от датчика требуется определение порогового состояния, например, заданного минимального расстояния до объекта. Но если датчик используется для измерения непрерывной величины, например, уровня жидкости в емкости, такая нелинейность должна учитываться или схемой обработки, или схемой управления.

Чувствительность к расположению датчика

И обкладки датчика, и соединительные проводники, и элементы схемы обработки сигнала, обладают емкостью относительно окружающих предметов, включая нашу планету. Если автоматическая калибровка датчика не предусмотрена, а условия работы изменились, например, к датчику подошел оператор, или блок измерения переместили со деревянного стола на металлический, датчик может выдавать неверные данные.

Эту проблему можно решать конструктивно, схемотехнически, алгоритмически. Для регистрации пороговых событий хорошим методом является автоматическая калибровка и фильтрация во времени, что позволяет отделить реальное событие от фонового. При измерении непрерывных величин требуются более сложные, комбинированные, способы.В простых случаях возможно ограничиться ручной калибровкой при установке датчика.

Кстати, именно данная особенность приводит к сбоям простых самодельных систем полива растений, которые используют емкостные датчики. Если система используется для полива растения в горшке на подоконнике, или на полу, то датчик будет реагировать и на то, к растению подошел человек. Это можно устранить алгоритмически. По той же причине невозможно откалибровать емкостный датчик влажности почвы на лабораторном столе и потом использовать его для полива в теплице или на грядке. Нужна калибровка датчика именно в том месте, где он будет применяться. И в тех датчиках, которые я упоминал в статье " Влажность почвы. Почему все так не просто? " я все это учитываю.

Область применения емкостных датчиков

Емкостные датчики применяются достаточно широко. Я ограничусь лишь небольшим списком:

Пожалуй, самым известным их применением являются сенсорные экраны и прочие сенсорные элементы управления.
Различные измерительные приборы
Автоматические производственные линии (подсчет предметов, контроль наличия предмета, контроль заполненности емкости
Измерители уровня жидкостей и сыпучих тел
Датчики близости
Концевые датчики

Емкостные датчики выпускаются серийно, включая различные исполнения повышенной защищенности (например, взрывобезопасные). При этом есть датчики разной точности и разной дальности от контролируемых объектов. Емкостные датчики достаточно просты и дешевы, при этом обладают высокой надежностью. Но при этом требуют учета своей специфики. Впрочем, как и любые другие датчики.

Заключение

Я кратко, практически обзорно, рассказал о том, как работают емкостные датчики и какие особенности они имеют. В следующей статье поговорим о том, как обрабатывать сигналы с таких датчиков. То есть, о том, как устроены те самые "схемы обработки".

Емкостные датчики – преобразователи параметров. Их работа заключается в изменении емкостного сопротивления путем изменения измеряемого параметра. Емкостный датчик преобразовывает такие величины, как влажность, давление, сила механического воздействия, уровень жидкости в изменение электрической емкости.

Классификация

По исполнению емкостные датчики делятся на:

Одноемкостнй датчик имеет простое устройство и выполнена в виде конденсатора с изменяемой емкостью. Его недостатком является большое влияние внешних воздействий. К ним относятся температура и влажность. Чтобы компенсировать такие неточности, применяют дифференциальные двухъемкостные модели.

В отличие от одноемкостных датчиков, минусом дифференциальных моделей является то, что требуется минимум три соединительных экранированных проводника между измерительным устройством и датчиком, для погашения паразитных емкостей. Однако это компенсируется стабильностью, значительным увеличением точности и расширением сферы использования таких датчиков.

Иногда трудно спроектировать дифференциальный датчик емкостного типа из соображений его устройства. Особенно, если это датчик с изменяемым зазором. Но при расположении образцового конденсатора вместе с рабочим, и выполнении их конструкции одинаковыми, включая все материалы, то будет создана намного меньшая чувствительность устройства к наружному воздействию различных факторов. В этих случаях идет речь о полудифференциальной модели, относящейся к 2-х емкостным приборам.

Специфическая особенность параметра выхода двухъемкостных датчиков, представленная в виде безразмерного соотношения 2-х емкостей, позволяет назвать такие устройства датчиками отношения .

Линейные датчики

Неэлектрические параметры, которые требуется измерять на практике, очень разнообразны и многочисленны. На базе конденсатора, у которого равномерно распределено электрическое поле в рабочем промежутке, создаются устройства емкостных датчиков перемещения следующих видов:

С изменяемой площадью электродов.
С изменяемым промежутком между обкладками.

Датчики с переменной площадью удобнее для контроля значительных перемещений, а датчики с изменяемым промежутком удобнее для контроля незначительных перемещений.

Датчики угловых перемещений имеют принцип работы, аналогичный линейным датчикам. При этом эти датчики также рекомендуются для малых интервалов перемещений угла. Для таких целей часто используют в эксплуатации многосекционные модели с изменяемой площадью пластин.

Подобные датчики имеют крепление одного электрода на валу контролируемого объекта. При угловом смещении вала изменяется площадь пластин конденсатора, что приводит к изменению емкости. Это изменение обрабатывается электронной схемой.

Инклинометры

Другими словами такое устройство называют датчиком крена. Они получили название инклинометров, выполнены в виде дифференциального емкостного датчика наклона. Эта конструкция имеет чувствительный компонент в виде капсулы.

Чувствительная капсула включает в себя подложку с планарными электродами (1), которые покрыты диэлектрическим слоем, а также корпус (2), герметично зафиксированный на подложке. Частично внутренняя часть корпуса заполнена токопроводящей жидкостью (3). Она является общим выводом чувствительного компонента.

Общий электрод создает с электродами своеобразный дифференциальный конденсатор. Сигнал выхода датчика прямо зависит от размера емкости, которая зависит от расположения корпуса.

Инклинометр сконструирован с линейной зависимостью сигнала выхода от угла наклона в рабочей плоскости и не меняет значения в нерабочей плоскости. В этом случае сигнал имеет незначительную зависимость от изменения температуры. Чтобы определить расположение плоскости применяется два инклинометра, находящихся между собой под прямым углом.

Инклинометры небольшого размера с сигналом, зависящим от угла наклона датчика, нашли применение совсем недавно. Они имеют высокую точность, малые габариты, у них нет движущихся деталей. Стоимость их также невысока. Все эти достоинства позволяют рекомендовать их для применения датчиками наклона, а также для замены угловых датчиков, в том числе и на движущихся объектах.

Датчики уровня токонепроводящих веществ, находящихся в жидком состоянии, представляют собой схему из двух соединенных параллельно емкостей. Они стали популярными в различных отраслях, системах проверки, при работе с сыпучими и вязкими материалами, в условиях конденсата.

Датчики давления

Конструкция таких датчиков отличается устройством преобразователя. Он выполнен в виде воздушного конденсатора. Одна его пластина является неподвижной, а вторая передвигается под воздействием упругого преобразователя.

Устройство и работа

1 — Корпус датчика обеспечивает возможность установки выключателя, защиту от внешних воздействий различных факторов. Материалом корпуса обычно является полиамид или латунь. В комплект входят крепежные изделия.
2 — Компаунд, состоящей из специальной смолы, создает защиту элементов датчика от попадания влаги и других посторонних веществ.
3 — Триггер создает необходимую крутизну сигнала коммутации и величину гистерезиса.
4 — Подстроечный элемент.
5 — Светодиод обеспечивает оперативность настройки, показывает положение выключателя.
6 — Усилитель повышает сигнал выхода до требуемой величины.
7 — Демодулятор модифицирует изменение колебаний высокой частоты в изменение напряжения.
8 — Генератор создает электрическое поле для воздействия на объект.
9 — Электроды.

Рабочая поверхность датчика выполнена в виде двух металлических электродов. Они играют роль обкладок конденсатора, которые подключены в цепь обратной связи автогенератора высокой частоты. Генератор настроен на приближение объекта к активной поверхности.

При приближении контрольного объекта он меняет емкость, вследствие чего генератор вступает в работу и образует колебания с увеличивающейся амплитудой по приближению к объекту. Повышение амплитуды обрабатывается электронной схемой, которая создает сигнал выхода.

Емкостные датчики приводятся в действие от электропроводных объектов и диэлектриков. При приближении токопроводящих объектов расстояние срабатывания Sr значительно больше, чем при воздействии диэлектриков. Расстояние срабатывания снижается, и зависит от диэлектрической проницаемости диэлектрика Er.

Особенности конструкции

Чаще всего емкостные датчики выполняются в виде цилиндрического или плоского конденсатора. Подвергаемое контролю перемещение испытывает одна обкладка. При этом она создает изменение емкости, которая выражается:

где ε является диэлектрической проницаемостью материала, d – зазор, S – площадь пластин.

Емкостные датчики способны работать при замере разных параметров по трем направлениям, зависящим от связи контролируемой величины с параметрами:

Переменным расстоянием между пластинами.
Площадью перекрытия пластин.
Изменяемой диэлектрической проницаемости материала.

В случае с диэлектрической проницаемостью входным параметром будет состав, который заполняет объем между обкладками. Такие емкостные датчики стали популярными при контроле размеров малых объектов, влажности тел.

Достоинства

Емкостные датчики имеют множество преимуществ в отличие от других видов. К ним можно отнести:

Форма датчика легко совмещается с разными конструкциями и поставленными задачами.
Не требуется больших усилий для передвижения чувствительного компонента.
Длительная эксплуатация.
Отсутствие подвижных контактов.
Повышенная чувствительность.
Малый расход электроэнергии.
Небольшие габаритные размеры и масса.
Технологичность при изготовлении, применение дешевых материалов и веществ.

Емкостные датчики славятся своей простой конструкцией, что дает возможность создания надежных и прочных устройств. Свойства конденсатора зависят всего лишь от геометрических параметров, и не имеют зависимости от свойств применяемых материалов, при условии их правильного подбора. Поэтому при проектировании пренебрегают влиянием температуры на площадь поверхности и размера между пластинами, при правильном выборе изоляции и металла.

Недостатки

Работа на высокой частоте.
Повышенные требования к экранированию элементов.
Малый коэффициент преобразования.

При использовании емкостных датчиков необходимо обеспечивать защиту от ложных сработок. Они возникают из-за случайного касания работника, атмосферными осадками, различными жидкостями.

Применение

Емкостные датчики используются в разных сферах производства и деятельности человека. Они применяются в управлении технологическими процессами и системах регулировки во всех промышленных производствах. Сегодня наиболее популярными датчиками стали датчики присутствия, которые являются надежными конструкциями. Они имеют невысокую цену, и широкий спектр направлений по использованию.

"Емкостной датчик" - как охранное устройство. Его невозможно обмануть. Он реагирует на приближение человеческого тела, так как, человеческий организм в своей основе содержит много воды и солей и поэтому имеет большую собственную электрическую емкость.

К каким только ухищрениям не прибегают владельцы, охраняя свою собственность! Начиная от простейших висячих замков величиной с хороший кирпич (на Севере в ход шли даже. волчьи капканы!) до современной сигнализации со сложнейшей электроникой. Электронная охрана часто строится на том, что преступник сам себя чем-то выдаст, пошлет информацию о своем появлении. Это может быть звук шагов - электронные "уши" мгновенно среагируют и дадут сигнал об опасности. Существуют системы охраны, реагирующие на излучение человека, спектральный состав которого резко отличается от основного фона. Но и преступник не дремлет, стараясь стать незамеченным при совершении своих черных дел - появляются специальные маскировочные костюмы, всякие хитроумные приспособления.

Между тем есть абсолютно надежная система защиты. Она настроена на такое физическое поле человека, для которого сама природа исключает возможность каких-либо преград. Это поле гравитации, которым обладает каждый предмет, имеющий массу. Гравитация - это тяготение (притяжение), универсальное взаимодействие между любыми видами физической материи (обычным веществом, любыми физическими полями), так гласит третий закон Исаака Ньютона.

Этот принцип и лег в основу прибора известного изобретателя Ш.Лифшица. Гравитационные силы ничтожно малы. Скажем, взаимное притяжение между двумя телами, расположенными на расстоянии в один метр друг от друга и при массе каждого в одну тонну, составляет всего около 0,006 г. Наблюдать их можно лишь с помощью громоздких устройств, которые используются разве что в планетариях. Прибор же Ш.Лифшица невелик, компактен, чрезвычайно прост в изготовлении и остроумен, как все гениальное. Основа его - прозрачный сосуд, склеенный из оргстекла. Внутри - перегородка, симметрично разделяющая его до половины высоты и выходящая наружу. С обеих сторон перегородки вмонтированы две трубки сечением 1 кв. мм. По бокам сосуда выходят две короткие трубки с краниками. Все соединения прибора герметичны.

Устанавливается сосуд на столе или на неподвижной площадке. Внутрь малых трубок вводят по капле подкрашенной жидкости. Обе капли должны находиться на одинаковом уровне. После этого через короткие трубки сосуд заполняют водой до уровня, при котором нижняя часть перегородки полностью погружается в жидкость, а до крышки сосуда остается слой воздуха в 2 - 3 мм. Краны закрывают, и прибор готов к работе. Если теперь к одному из его торцов приблизится человек, часть жидкости под действием гравитационной силы из одной половины сосуда перейдет в другую - в ту, к которой он подошел. А поскольку движение жидкости в разделенных частях сосуда сопряжено с движением воздушной прослойки, то переместятся и подкрашенные капли в малых трубочках. Удаление человека от прибора вызовет противоположный эффект - обратное смещение капель. Налицо демонстрация эффекта гравитации.

Если к прибору поднести гирю, то капля в левом капилляре поднимется, а в правом - опустится

Теперь догадываетесь, к чему мы клоним? Нужно только слегка усовершенствовать наш аппарат таким образом, чтобы он автоматически подавал сигнал при приближении к нему человека. Тут много вариантов. Двигаясь, подкрашенные капельки могут перекрывать луч света и заставлять срабатывать фотоэлемент, включать сирену.

Посмотрите на рисунок и вы лучше поймете механизм действия такого сторожа. Прибор действует, если его укрепить за бронированной дверью сейфа или за толстой бетонной стеной - для гравитации нет препятствий. Иными словами, подобное охранное устройство самое надежное.

Такой прибор автоматически подаст сигнал при приближении к нему человека.

Включение и выключение иммобилайзера должно быть доступно только владельцу. Обычно, для этой цели используется электронный кодовый ключ. Менее распространены модели с ручным набором кода.
Электронный кодовый ключ - это чип, в котором при изготовлении записан уникальный код, достаточно длинный для того, чтобы сделать невозможным его подбор за разумное время. Чип помещается в удобный корпус.
Перед тем как завести машину, владелец должен вставить его в специальное гнездо и выключить иммобилайзер. В системах с ручным набором кода для того, чтобы выключить иммобилайзер необходимо ввести установленный владельцем код.
Для затруднения демонтажа угонщиком, иммобилайзеры часто выполняются без соединительных разъемов с применением одноцветной проводки, маркированной только на концах проводников. После монтажа маркировка удаляется.
Достоинства и недостатки двух типов иммобилайзеров представлены в табл. 6.1 гл. 6 .

Электронные сигнализации

В отличие от иммобилайзера сигнализация имеет дистанционное управление в виде кодового брелока, с помощью которого владелец может включать и выключать сигнализацию на расстоянии. Обычно, фирмы-изготовители, указывают гарантированное расстояние около 10 м, но практически оно достигает 60. 100 м.
При использовании автомобиля несколькими водителями недостаточно двух брелоков из комплекта. При этом можно использовать сигнализации с брелоков. В этом случае один брелок может использоваться и для нескольких автомобилей.
Современные сигнализации имеют ряд сервисных возможностей, таких как: управление центральным замком, люком, стеклоподъемниками, гаражный режим, дистанционное включение двигателя и т.д.
Как правило, сигнализация частично выполняет и функции иммобилайзера, т.е. позволяет разорвать одну-две цепи в автомобиле. Некоторые модели включают в себя полноценный иммобилайзер.
Включенная сигнализация контролирует ряд точек в автомобиле, и, в случае вторжения, включает звуковые и световые сигналы для привлечения внимания. Количество контролируемых точек зависит от комплекта поставки и количества дополнительных датчиков, подключенных к сигнализации.
По конструктивному исполнению сигнализации делятся на два типа: компактные и классические (подробнее см. гл. 6 ).
Сигнализация устанавливается не только на автомобилях, но и на мотоциклах. Учитывая незащищенность органов управления мотоцикла и жизненно важных элементов, здесь сигнализация необходима еще в большей степени, чем на автомобиле.
Для мотоциклов используются те же комплекты сигнализации, что и для автомобиля. При монтаже следует очень тщательно маскировать элементы сигнализации. Рекомендуемое размещение датчиков и блоков представлено на рис. 6.9 гл.6 .
Если используется простой моноблочный комплект, то его следует располагать в недоступном месте. В этом случае, наиболее эффективными являются моноблоки с автономным питанием.
При попытке отключить сигнализацию или аккумулятор, такая сигнализация срабатывает и до тех пор, пока ее не отключат или не разрядятся аккумуляторы.

Датчики применяемые в автомобилях

Ударный датчик

Датчик представляет собой устройство, которое улавливает вибрации корпуса автомобиля. Если амплитуда вибраций превышает заданную величину, ударный датчик вызывает срабатывание сигнализации.
Традиционно, ударные датчики являются самыми простыми и дешевыми, среди применяемых в автомобильных сигнализациях. Они поставляются, как правило, в базовом комплекте.
Серьезными недостатком ударных датчиков является нечувствительность к качанию и высокая чувствительность к помехам. Ударный датчик может с большим приоритетом срабатывать на проезжающие мимо тяжелые грузовики, чем на откручивание колеса автомобиля.

Датчик качания автомобиля

Очень простой датчик, пользующийся популярностью у наших соотечественников.
В импортных моделях представлен незначительно (в 2. 3 образцах, VISION, BOSH).
Он состоит из двух магнитов и катушки. Один магнит закреплен неподвижно, а второй подвешен в магнитном поле первого.

Ультразвуковой сканер

Ультразвуковой сканер предназначен для обнаружения движения в салоне. Действие основано на интерференции ультразвуковых колебаний и эффекте Доплера.
В его состав входят излучатель ультразвука и приемник (рис. 6.10 гл.6), которые разносятся в салоне автомобиля. При закрытых окнах, пространство контролируемое сканером ограничено салоном автомобиля. Надежно работает в дорогих моделях.

Микроволновой сканер

Микроволновой сканер обнаруживает движения внутри салона и вблизи автомобиля. Его действие основано на интерференции радиоволн сантиметрового диапазона, излучаемых датчиком. Устройство очень эффективно, но нуждается в тщательной регулировке, так как его действие может распространяться за пределами автомобиля и вызывать ложные срабатывания.
Микроволновой сканер нечувствителен к движению потоков теплого воздуха, шумам и вибрациям, но не обнаруживает медленных движений.

Датчик изменения объема салона

Обнаруживает изменение давления воздуха в салоне при открывании двери.
Распространенный тип датчика - AU-95T.

Датчик разбития стекла

Датчик микрофонного типа, реагирует на характерный звук разбитого стекла.
Однопороговые датчики срабатывают даже от звона разбиваемой рядом с автомобилем бутылки, а при понижении чувствительности - вовсе не реагируют. Срабатывание таких датчиков в большой степени зависит от сорта стекла, его толщины и расположения датчика относительно стекла.

Датчик падения напряжения бортсети

При включении какого-либо электрооборудования в бортсети автомобиля возникают небольшие броски напряжения. Датчик анализирует броски напряжения, идентифицирует подключение и выдает сигнал вторжения в автомобиль.

Дополнительные аксессуары к автосигнализациям

При всей мудрености автосигнализаций единственным фактором, непосредственно воздействующим на угонщика, является звук сирены. Некоторые производители предлагают устройства, расширяющие этот спектр.

Центральный замок

Центральный замок предназначен для одновременного отпирания (запирания) всех дверей автомобиля. В ряде моделей управление может осуществляться от любой из передних дверей.

Дополнительный замок капота

Дополнительный замок капота является вспомогательным, но полезным устройством. Открыв капот автомобиля, угонщик получает доступ ко многим, жизненно важным, узлам автомобиля и электронной сигнализации. Выведя из строя сирену, злоумышленник может без помех демонтировать сигнализацию и узлы блокировки.
Установка дополнительного замка капота, открываемого из салона не просто ручкой, а ключом, сильно затрудняет эти действия. Кроме того замок имеет цепь, разрывающую зажигание.

Электростеклоподъемники

Электростеклоподъемники представляют собой электроприводы, предназначенные для поднятия и опускания дверных стекол. Управление стеклоподъемниками осуществляется с помощью клавиш, устанавливаемых в удобном месте салона.

Блоки управления стеклоподъемниками

Для владельцев автомобилей, уже оборудованных электростеклоподъемниками, предлагаются дополнительные блоки управления, которые позволяют автоматически закрывать окна автомобиля при постановке сигнализации на охрану.

Топливные электроклапаны

Дополнительный топливный электроклапан, управляемый сигнализацией, иммобилайзером или потайным переключателем, может серьезно помешать угону, так как находится обычно в труднодоступном месте и скрыт от угонщика.

Пейджеры

Пейджер автомобильной сигнализации представляет собой миниатюрный (размером с половину пачки сигарет) приемник, который владелец машины носит с собой.
При использовании пейджера, к автосигнализации подключается передатчик, который включается при срабатывании сигнализации. Сигналы от передатчика улавливаются приемником и, в случае совпадения кодов передатчика и приемника, пейджер выдает звуковой сигнал.
Реальный радиус действия пейджеров в условиях города колеблется от 300 до 1000 м. Некоторые фирмы указывают радиус действия около 5 км, но эта дальность, по видимому, относится к условиям пустыни.
Пейджеры, исследованные автором, работали в двух диапазонах: 27 МГц и 300 МГц при мощности передатчика 1,5. 4 Вт и 0,5 Вт соответственно (табл. 6.3 гл. 6 ).

Пиропатроны и дымовая пушка

Пиропатроны с краской и слезоточивым газом выстреливают несмываемую краску или слезоточивый газ в салон автомобиля.
Дымовая пушка заполняет салон белым дымом и рассчитана на многоразовое использование.
К оборудованию автомобиля подобными средствами следует относиться с осторожностью, чтобы езда на нем не превратилась в езду на пороховой бочке. Во всяком случае нужно быть уверенным в 100%-ной надежности системы.

Эффективность автосигнализаций

На все многочисленные вопросы, возникающие при выборе автосигнализации, среднестатистический владелец автомобиля, обычно, хочет получить два ответа: насколько хорошо будет выполнятся главная задача - охрана его собственности и сколько это будет стоить.
Другими словами, в большинстве случаев речь идет не о мегагерцах и децибелах, а об эффективности системы охраны.
По количеству функций, одновременно выполняемых той или иной системой, эффективность автосигнализации, в первом приближении, можно оценить, анализируя табл. 6.5 гл. 6 .
Для тех, кто хочет убедиться в адекватности вложенных средств и степени приобретенной защиты, не лишним будет более подробно вникнуть в значение, перечисленных в таблице характеристик.

Кодовый брелок

Приобретая сигнализацию, покупатель задает естественный вопрос - легко ли подобрать к этому электронному замку?
Кодовый брелок сигнализации - это миниатюрный передатчик, работающий, как правило, в диапазоне дециметровых волн (200. 450 МГц). Реже встречаются модели, работающие на инфракрасных лучах. Они отличаются малым радиусом действия.
Рабочие частоты передатчиков постоянны и нормированы контрольными органами электросвязи стран, в которые эти устройства ввозятся. Рабочие частоты охранных систем для некоторых стран представлены в табл. 6.6 гл.6.
До последнего времени в Украине ввоз автосигнализаций не контролировался ГИЭ (государственная инспекция электросвязи). По факту, наибольшее распространение здесь получили сигнализации, работающие на частотах 300 и 433,92 МГц.
Для того, чтобы исключить возможность выключения сигнализации нежелательными лицами, применяется кодирование передатчиков.
Уровень секретности кодов различных сигнализаций значительно отличается. В устаревших сигнализациях применялись коды с числом комбинаций до 512. Подбор такого кода занимает менее 1 минуты.
Количество комбинаций кодов в современных сигнализациях может достигать нескольких миллиардов. Для кодирования сигнала передатчика и последующего его декодирования используются комплекты специализированных микросхем, некоторые из которых представлены в табл. 6.7 гл.6.
Для того, чтобы оценить секретность кодировки необходимо обратить внимание на перечисленные ниже особенности, указываемые в рекламной информации.

Антисканирование

Этот термин обозначает то, что злоумышленник не сможет снять сигнализацию с охраны с помощью сканера.
Сканер - это относительно несложное устройство, которое последовательно воспроизводит коды в формате взламываемой сигнализации. Систему с антисканированием нельзя выключить перебором кодов брелока, так как при приеме неверного кода она на некоторое время блокируется.
При достаточно большом числе возможных кодов, перебор займет нереально много времени.
Технология антисканирования применяется уже несколько лет и не является новинкой. Системы с антисканированием не защищены от перехвата кодов из эфира с помощью специальных устройств (граберов или перехватчиков кодов).

Динамический код

Технология динамических (прыгающих, плавающих) кодов делает невозможным как перехват кодов из эфира, так и их подбор.
Действительный код шифруется таким образом, что при каждой передаче излучается внешне совершенно другая кодовая посылка. В приемнике действительный код восстанавливается путем математической обработки.
Перехват кодов становится бессмысленным, так как невозможно предсказать какая следующая кодовая комбинация снимет сигнализацию с охраны. Простое повторение предыдущей посылки не приведет к выключению сигнализации, так как бывшие в прошлом посылки считаются уже недействительными.
Предсказать будущие посылки чрезвычайно сложно. Для того, чтобы предугадать какая кодовая посылка будет в следующий раз, необходимо знать алгоритм шифровки кода и большое количество выборок кодов конкретного брелока. Кодовые комбинации повторяются с очень большим интервалом.
Исследования модели MICROCAR 052.1 показали, что для данной модели этот период составляет более 65000 нажатий.
Можно считать, что в процессе эксплуатации, передаваемые кодовые комбинации ни разу не повторятся - сигнализация автомобиля не служит более 20 лет.
Коды-идентификаторы брелоков автосигнализаций с плавающими кодами записываются в заводских условиях и являются уникальными, не подлежащими замене в процессе эксплуатации.
Технология плавающих кодов очень эффективно защищает сигнализацию от взлома с помощью электронных средств.

Запоминание новых брелоков

Многие сигнализации и иммобилайзеры могут помнить 4. 8 брелоков-передатчиков.
Воспользовавшись этим свойством можно управлять одним брелоком несколькими однотипными сигнализациями, установленными на разных машинах или обеспечить нескольких человек брелоками для открывания одной машины.

Автосигнализации с брелоками-передатчиками на ИК-лучах

BOSH Blocktronic IR-US;
BOSH Blocktronic IM-US;
Pilot.

Технологические особенности, затрудняющие демонтаж охранных устройств

В некоторых моделях, например, MICROCAR 054.1, применяются металлический неразъемный корпус без соединительных разъемов. Для затруднения демонтажа сигнализации угонщиком применяется проводка одноцветными маркированными только на концах проводниками. При монтаже маркировка удаляется.

Устойчивость к повреждению электропитания

Кроме вопросов, связанных с защитой от электронного взлома, необходимо обратить внимание на устойчивость системы к повреждению электропитания.
Самым доступным и достаточно эффективным устройством, которое повышает надежность сигнализации, является сирена с автономным питанием. Применение сирены с автономным питанием позволяет поднять тревогу в ситуации, когда злоумышленникам удалось обесточить бортсеть автомобиля.

Установка противоугонных устройств

Процесс установки приобретенных охранных устройств является очень ответственным моментом в судьбе Вашего автомобиля, сродни хирургическому вмешательству.
От качества проведения работ и квалификации монтажников на 50% зависит эффективность защиты Вашего автомобиля и отсутствие огорчений при эксплуатация. Не стоит доверять такую дорогую и сложную вещь как автомобиль первому встречному.
Некоторые предлагают свои услуги сами не зная, за что берутся. В результате - сгоревшая проводка, поврежденные борткомпьютеры, возгорания. По сравнению с этим, неработающая сигнализация может показаться пустяком.
Неподготовленный автоэлектрик, скорее всего, сможет по документации правильно выполнить подсоединения, но и в этом случае часто возникают вопросы с эксплуатацией и программированием.
Целесообразно обращаться в специализированные фирмы, занимающиеся продажей и установкой сигнализаций и на СТО, обслуживающие данную марку автомобиля, если там есть специалист по установке сигнализаций.
Солидные фирмы, устанавливающие сигнализации, дают гарантию на изделия и на монтаж.
Установка простой моноблочной сигнализации может выполняться самостоятельно автолюбителем (рис. 6.18 гл. 6 ). Цветовая маркировка проводников может несколько отличаться от приведенной.

Читайте также: