Druckwelle als Alarmsignal
Alarmdetektion einmal anders
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Messwerte und Auswerteelektronik
Analyse und Interpretation der Messergebnisse
Mit diesem Messumformer aufgezeichnete typische Signalverläufe beim Öffnen und Schließen einer Tür in einem Gebäude zeigen die Bilder 2a bis 2d. Selbst mit der relativ einfachen Signalaufbereitung erhält man ein Nutzsignal mit hohem Informationsgehalt – Signalverlauf, Amplitude, Impulsbreite, Periodendauer. Mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik kann man daraus eine einfache Warnanlage realisieren.
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Um sich mit dem Messwertumformer vertraut zu machen, empfiehlt es sich, einmal selbst Versuche durchzuführen, eigene Signalamplituden aufzunehmen und diese zu bewerten. Wichtig scheinen auch die Signalverläufe bei Gewitter, vorbeifahren-den LKWs, offenen Kaminen u.ä. zu sein.
Auswerteelektronik
Eine mögliche Signalauswertung mit nur zwei ICs (TL064, MC14093) zeigt Bild 3. Für die Signalbewertung gelten als Kriterien:
- Größe der Signalamplitude URef– > Um > URef+
- Digitalisierte Impulsbreite eines ±-Signalverlaufes (tI > 200 ms)
- Messintervall (tD ~ 450 ms) – entspricht der Betrachtungszeit für einen aussagefähigen Signalverlauf
Die Auswertung der Signalamplitude erfolgt mit den beiden Spannungskomparatoren OP2 und OP3. Übersteigt bzw. unterschreitet die Ausgangspannung des OP1 die Referenzspannung URef+ bzw. URef–, wird der Ausgang der OPs „low“. Die negative Flanke triggert die monostabile Kippstufe mit den Gattern G3 und G4 und startet damit das Messintervall (tD ~ 450 ms). Gleichzeitig wird der Kondensator C4 für die Aufladung über R9 freigegeben. Solange der Ausgang von OP2 bzw. OP3 „low“ ist, erfolgt die Aufladung von C4. Positive Spannungsspitzen, die während der Polaritätsänderung des Signalverlaufes auftreten, werden ignoriert.
Wird die Spannung am Kondersator C4 innerhalb eines Messintervalls tD kleiner als URefs, schaltet OP4 auf „low“ und triggert mit seiner negativen Flanke die monostabile Kippstufe (G1 – G2) für die Alarmmeldung. Die Alarmdauer ta kann mit P1 kontinuierlich von 1 s bis 10 s einstellt werden. Nach Ablauf der Messzeit wird die Spannung an C4 wieder auf Null gesetzt und erst dann wieder zur Aufladung freigegeben, wenn die Signalamplitude URef– > Um > URef+ wird. Solange der Alarmausgang gesetzt ist, sperrt die Diode D5 den Start einer neuen Auswertung.
Intelligentere Lösungen lassen sich nur sinnvoll mit Mikroprozessoren realisieren. Bild 4 zeigt eine mit möglichst wenig Bauteilen realisierte Schaltung unter Verwendung des programmierbaren Prozessors Micro C-Control1 von Conrad Electronic [3]. Dieser Mikroprozessor hat vier A/D-Umsetzer integriert, einen unabhängigen Timer mit einer Taktzeit von 20 ms, wird in BASIC programmiert und ermöglicht deshalb ohne großen Aufwand die Realisierung einer brauchbaren intelligenten Auswertung. Nach dem Einschalten (S1) läuft eine fest eingestellte Verzögerungszeit ab, die durch eine blinkende LED angezeigt wird. Nach Ablauf der Einschaltverzögerung leuchtet die LED permanent und der Mikroprozessor ist bereit zur Signalauswertung. Mit dem Schalter S2 ist eine Vorwahl der Ansprechempfindlichkeit in zwei Stufen möglich – Detektionsentfernung kleiner oder größer 10 m. Mit P1 wird die Alarmdauer zwischen 10 s und 60 s eingestellt.
- Alarmdetektion einmal anders
- Messwerte und Auswerteelektronik
- Literatur
