Метод построения блока бесконтактных кнопок в системах безопасности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 октября, печатный экземпляр отправим 23 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №21 (416) май 2022 г.

Дата публикации: 25.05.2022

Статья просмотрена: 127 раз

Библиографическое описание:

Свиридов, В. П. Метод построения блока бесконтактных кнопок в системах безопасности / В. П. Свиридов, Д. С. Савосин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 21 (416). — С. 205-209. — URL: https://moluch.ru/archive/416/91989/ (дата обращения: 05.10.2024).



В статье проанализированы методы построения устройств с бесконтактными кнопками. Бесконтактные кнопки представляют собой датчики, с помощью которых возможен набор информации. Используются для нескольких целей, таких как: защита информации, борьба с инфекциями и т. д. В статье осуществляется классификация методов работы бесконтактных кнопок. Существует несколько методов их реализации, ИК-датчики, Емкостные датчики, Индуктивные датчики и т. д.

Ключевые слова: бесконтактные кнопки, датчики.

Термин «Бесконтактные кнопки» зародился еще в 20-ом веке, однако устройств, которые бы своей функциональностью напоминали бы обычные клавиатуры если и были созданы, то не сыскали популярность. Однако в настоящее время возникает тенденция к их возникновению, обусловленная несколькими факторами: во-первых, бесконтактные кнопки исключают риск передачи инфекционных заболеваний при их использовании, так как исключают физический контакт с ними, во-вторых, при использовании систем безопасности, включающие в себя наборные поля т. е. клавиатуры, что с использованием оптико-спектральных систем слежения по тепловому излучению, остающемуся на клавишах определить код безопасности и т. п.

Задачей настоящего исследования является выбор метода построения устройства бесконтактных кнопок.

Основой построения устройств с бесконтактными кнопками являются датчики, которые можно классифицировать по физическому принципу действия (см. рис. 1).

Классификация бесконтактных датчиков

Рис. 1. Классификация бесконтактных датчиков

Емкостные датчики — преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора. Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика [4].

Достоинства емкостных датчиков:

– Производство данных элементов не требует применения дорогостоящих материалов. При изготовлении, затраты являются минимальными и быстро окупаются. Изделие имеет малый вес и компактные габариты, что существенно упрощает транспортировку;

– Емкостные датчики не имеют контактов, что упрощает их установку, и относятся к классу приборов с повышенной чувствительностью;

– Изделие имеет продолжительный срок эксплуатации, не требует технического обслуживания;

– Емкостные датчики имеют различную форму, что позволяет применять из в большинстве отраслей;

Недостатки емкостных датчиков:

– Невозможность установки высокого коэффициента преобразования рабочих параметров;

– Изготовление имеет небольшую цену, но для его экранировки требуется применение дорогостоящих материалов, что также занимает определённое время;

– Для функционирования емкостного датчика требуется применение повышенных частот. 50 Гц промышленной сети не подходят для работы устройства.

Индуктивные датчики — бесконтактный датчик, предназначенный для контроля положения объектов из металла (к другим материалам не чувствителен). Принцип действия основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности внутри датчика.

Достоинства индуктивных датчиков:

– Надежность конструкции;

– Отсутствие контактных соединений;

– Большую выходную мощность, что снижает влияние шумов и упрощает схему управления;

– Высокая чувствительность;

– Возможность работы от источников переменного напряжения промышленной частоты.

Недостатки индуктивных датчиков:

– Вес;

– Размеры;

– Сложность изготовления;

– Точность поддержания амплитуды сигнала с задающего генератора [5–6].

Оптические датчики — датчики, регистрирующие световое излучение разных диапазонов. Приёмник регистрирует в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах электромагнитные волны от излучателя, где оптический сигнал преобразуется в электрический [1].

Оптические датчики делятся на: а) барьерные, б) рефлекторные,

в) диффузионные.

Классификация оптических датчиков

Рис. 2. Классификация оптических датчиков

Барьерный оптический датчик — в таком датчике луч излучается посредством источника света, а излучение принимается фотоприемником, находящегося напротив источника света.

Рефлекторный оптический датчик — датчик, в котором излучатель и приемник находятся в одном корпусе. Принцип срабатывания следующий: как только в зону покрытия излучателя попадает контролируемый предмет, рефлектор отражает соответствующий сигнал. Для обеспечения стабильной работы устройства предусмотрены защитные модули, предупреждающие засвечивание и смену полярности при организации сетевого питания.

Диффузный оптический датчик — принцип его работы схож с рефлекторным, однако данный датчик принимает излучение от любых объектов, а не от рефлектора. Такие датчики рассчитаны на маленькое расстояние срабатывания и неприхотливы в своей работе [2–3].

Оптические датчики могут улавливать различные по виду излучения. Их классификация приведена на рис. 3.

Классификация излучений, принимаемых оптическим датчиком

Рис. 3. Классификация излучений, принимаемых оптическим датчиком

Чаще всего можно встретить датчики регистрирующие тепловое и инфракрасное излучения. Ик-датчик имеет преимущества: Датчики, реагирующие на тепловое излучение, невозможно использовать в уличных условиях.

Из соображения простоты устройства оптимальным датчиком будет являться диффузный Ик-датчик. Однако при выборе датчика необходимо учитывать то, что для предотвращения ложных срабатываний нужно изолировать друг от друга излучатель и приемник, это можно сделать с помощью перегородки между ними, либо использовать уже готовый датчик в светонепроницаемом корпусе. Например, датчик CNY 70 (см. рис. 4).

Оптический датчик CNY 70

Рис. 4. Оптический датчик CNY 70

CNY70 является отражающим оптическим датчиком, который включает в себя ИК эмиттер и фототранзистор в выводном светонепроницаемом корпусе.

Достоинства оптических ИК-датчиков:

– Возможность довольно точной регулировки дальности и угла обнаружения движущихся объектов;

– Удобен в использовании вне помещений т. к. реагирует лишь на объекты, имеющие собственную температуру.

Недостатки оптических датчиков:

– Возможность ложных срабатываний. Из-за того, что датчик реагирует на любые ИК (Тепловые) излучения, могут случаться ложные срабатывания даже на теплый воздух, поступающий из кондиционера, радиаторов отопления и т. п.;

– Снижена точность работы на улице. Из-за воздействия окружающих факторов, таких как прямой солнечный свет, осадки и т. п.;

– Относительно небольшой диапазон рабочих температур;

– Не обнаруживает объекты, облаченные/покрытые не пропускающими ИК — излучение материалами.

По совокупности достоинств и недостатков лучшим выбором для построения устройств с бесконтактными кнопками подходит оптический ИК-датчик: ИК-датчик реагирует на любой предмет, имеющий собственное излучение. Емкостный датчик будет реагировать на предмет из любого рода материала, однако из-за их электромагнитного поля возникает невозможность их близкого относительно друг друга использования. Диффузный ИК-датчик дешев, схема с их использованием будет обладать лишь микроконтроллером, датчиками и резисторами. Разработана блок схема устройства (см. рис. 5).

Блок схема устройства с бесконтактными кнопками

Рис. 5. Блок схема устройства с бесконтактными кнопками

В настоящее время разрабатывается структурная схема устройства с использованием микроконтроллера.

Литература:

  1. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. — М.: Мир, 1989. — 196 с
  2. ruselectronic. Бесконтактные датчики [Электронный ресурс]: URL.: https://www.ruselectronic.com/beskontaktnye-datchiki. (дата обращения 10.04.2022)
  3. prodatchik. Оптический датчик [Электронный ресурс]: URL.: https://prodatchik.ru/vidy/opticheskij-datchik/. (дата обращения 10.04.2022)
  4. electricalschool. Емкостные датчики [Электронный ресурс]: URL.: http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/440-emkostnye-datchiki.html. (дата обращения 10.04.2022)
  5. Wikipedia. Оптические датчики [Электронный ресурс]: свободная энциклопедия — / Wikipedia. — Электронные данные. Режим доступа: URL.: https://ru.wikipedia.org/wiki/Оптические_датчики. (дата обращения 10.04.2022)
  6. odinelectric. Что такое индуктивный бесконтактный датчик [Электронный ресурс]: URL.: https://odinelectric.ru/kipia/chto-takoe-induktivnyj-beskontaktnyj-datchik. (дата обращения 10.04.2022)
Основные термины (генерируются автоматически): датчик, CNY, кнопка, диффузный ИК-датчик, емкостный датчик, источник света, оптический датчик, схема устройства, тепловое излучение.


Ключевые слова

датчики, бесконтактные кнопки

Похожие статьи

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных промышленных роботов

Данная статья посвящена созданию и применению тактильного датчика. Этот датчик, на мой взгляд, сможет помогать человечеству в операциях сборки, шлифования, полировки, и др. В работе рассматриваются основные функции и способ расчета корректирующих дви...

Многофункциональная работа эпидермальной электронной системы

В статье дан обзор эпидермальных электронных систем, включающих в себя совокупность электрофизиологических, температурных и тензодатчиков, а также транзисторы, светодиоды, фотоприемники, радиочастотные индукторы, конденсаторы, генераторы и выпрямител...

Интеллектуальная система выявления фейков на фотографии

В данной статье вводится понятие фейковых фотографий и рассматривается роль интеллектуальных систем в выявлении фейков на фотографиях. Описываются основные методы и подходы с использованием машинного обучения и нейронных сетей. Приведены примеры испо...

Этапы построения контроллера управления яркостью света

В статье обсуждаются возможности встроенных систем с контроллерами на современной цифровой платформе для решения задач управления освещения помещения светом. Особенностью применения таких систем является работа в реальном времени. Авторы статьи стави...

Теоретическое описание устройства дистанционного управления освещением при помощи воздействия звуковых сигналов

Данная статья теоретически описывает устройство дистанционного управления освещением с применением звукового сигнала в качестве управляющего воздействия. В качестве устройств ввода-вывода используются микрофон и лампы люстры. Устройство может дистанц...

Проектирование модуля мониторинга в системах электронного документооборота

Проблемы, возникающие при работе с электронными документами (ЭД), актуальны как никогда во всем мире. Электронные документы с момента своего появления были предметом пристального внимания ученых. Системы электронного документооборота, как и большинст...

Разработка робота для транспортировки малогабаритных объектов на базе микроконтроллера AVR

В работе описывается методология разработки, реализации и отладки, а также технические решения при создании робота для транспортировки малогабаритных объектов на базе микроконтроллера AVR. Данная работа может быть рекомендована студентам старших кур...

Влияние гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя

Данная статья посвящена вопросу влияния гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя. В работе описаны основные проблемы, возникающие в ходе работы двигателя из-за несиносоидальности питающего напряжения, а также приведены приме...

Подходы к визуализации вычислительных процессов

В данной статье приведены результаты разработки алгоритма оптимизации изменяемых характеристик двигателей, основанных на принципах обратного пьезоэлектрического эффекта. Приведены используемые в разработке алгоритмы машинного обучения и способы их оп...

Перспективы 3D-печати бетона в строительстве

Статья представляет обзор развития и применения 3D-бетона в современном строительстве. В статье также рассматриваются преимущества и перспективы применения 3D-бетона. Преимущества включают быструю и эффективную конструкцию, гибкость в дизайне и уник...

Похожие статьи

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных промышленных роботов

Данная статья посвящена созданию и применению тактильного датчика. Этот датчик, на мой взгляд, сможет помогать человечеству в операциях сборки, шлифования, полировки, и др. В работе рассматриваются основные функции и способ расчета корректирующих дви...

Многофункциональная работа эпидермальной электронной системы

В статье дан обзор эпидермальных электронных систем, включающих в себя совокупность электрофизиологических, температурных и тензодатчиков, а также транзисторы, светодиоды, фотоприемники, радиочастотные индукторы, конденсаторы, генераторы и выпрямител...

Интеллектуальная система выявления фейков на фотографии

В данной статье вводится понятие фейковых фотографий и рассматривается роль интеллектуальных систем в выявлении фейков на фотографиях. Описываются основные методы и подходы с использованием машинного обучения и нейронных сетей. Приведены примеры испо...

Этапы построения контроллера управления яркостью света

В статье обсуждаются возможности встроенных систем с контроллерами на современной цифровой платформе для решения задач управления освещения помещения светом. Особенностью применения таких систем является работа в реальном времени. Авторы статьи стави...

Теоретическое описание устройства дистанционного управления освещением при помощи воздействия звуковых сигналов

Данная статья теоретически описывает устройство дистанционного управления освещением с применением звукового сигнала в качестве управляющего воздействия. В качестве устройств ввода-вывода используются микрофон и лампы люстры. Устройство может дистанц...

Проектирование модуля мониторинга в системах электронного документооборота

Проблемы, возникающие при работе с электронными документами (ЭД), актуальны как никогда во всем мире. Электронные документы с момента своего появления были предметом пристального внимания ученых. Системы электронного документооборота, как и большинст...

Разработка робота для транспортировки малогабаритных объектов на базе микроконтроллера AVR

В работе описывается методология разработки, реализации и отладки, а также технические решения при создании робота для транспортировки малогабаритных объектов на базе микроконтроллера AVR. Данная работа может быть рекомендована студентам старших кур...

Влияние гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя

Данная статья посвящена вопросу влияния гармонических составляющих на режимы работы асинхронного двигателя. В работе описаны основные проблемы, возникающие в ходе работы двигателя из-за несиносоидальности питающего напряжения, а также приведены приме...

Подходы к визуализации вычислительных процессов

В данной статье приведены результаты разработки алгоритма оптимизации изменяемых характеристик двигателей, основанных на принципах обратного пьезоэлектрического эффекта. Приведены используемые в разработке алгоритмы машинного обучения и способы их оп...

Перспективы 3D-печати бетона в строительстве

Статья представляет обзор развития и применения 3D-бетона в современном строительстве. В статье также рассматриваются преимущества и перспективы применения 3D-бетона. Преимущества включают быструю и эффективную конструкцию, гибкость в дизайне и уник...

Задать вопрос