电子感应保安系统.doc

【模組學習教材一】電子感應保安系統相關知識防盜系統的功用主要是用來監察財物是否安全地存放在受保護的範圍內。而受到監察的範圍可由物主或保安公司決定。除此之外，防盜系統具有感應入侵者或盜賊和警報的功能。最基本的防盜設備是機械鎖或磁力感應鎖，這些鎖通常可安裝在門或窗子上，以防止或阻延盜賊進入物主的屋內進行偷竊。先進的防盜裝置加入了各種的電子感應器來監察及探測入侵者，例如熱能感位感應器能探測室內任何動物或人類身上的熱能，從而探測到室內的入侵者。圖 1 防盜設備一覽防盜設計有以下的功能：(a) 防止別人擅自進入。(b) 避免財物遭受破壞或被取去。盜竊熱門地點多是有貴重物品貯放的地方，例如：家居、辦公室、貨倉、銀行、商店、學校、藝術館等。活動1：小組討論1. 列出學校的貴重財物： 2. 學校的防盜設備有： (例如：校園圍欄、鐵閘、木門、鎖等) 鎖鎖是最基本的保安設備，負責把通向拿取財物的路徑或通道封鎖，阻止或拖延盜匪偷取財物。鎖的種類繁多，例如：圖 2 掛鎖圖 3 號碼鎖圖 4 櫃桶鎖圖 5 門鎖圖 6 密碼鎖圖 7 發出警報的鎖圖 8 能閱讀及鑑別身份卡片的鎖圖 9 能閱讀及鑑別眼睛視網膜的鎖圖10 能閱讀及鑑別手指模的鎖活動2 1.搜尋數碼科技研習中心內，共有多少不同種類的鎖？ 2. 為什麼出入家居都必須鎖好門窗？_ _ 3. (a)是否鎖上了門窗，便能阻止賊人進入，萬無一失呢？ (b)除了門鎖外，還有甚麼設備或措施可以防止盜竊罪行？ (c)除了開門外，還有什麼方法可以進入房間？_4.從雜誌及互聯網上找出三種防盜設備的資料。註：同學可以到商店、博物館、辦公室等地方觀察及搜集資料。感應器你知道一般的防盜系統是怎樣運作嗎？假設何先生的屋子所有的門窗都安裝了磁力感應器防盜裝置，以防盜賊光顧。在開啟防盜系統後，若有小偷企圖從大門或窗口進入屋內，當他推開大門或窗子時，磁力感應器便因門或窗的開啟而產生磁力的變化，磁力變化的信號便傳送到保安系統處理器，處理器便即時作出反應，開啟警鐘通知屋主及警察，阻止小偷進入屋內偷竊。圖 11 防盜系統運作示意圖 圖 12 防盜系統的功能及運作活動3請在下表填上感應器的類型：監察小偷的行動感應器的種類優點及缺點小偷開門或開窗 反應快，成本低，但強風搖動門窗時便容易產生誤鳴。小偷在室內的動作 反應快，監察範圍小。小偷身體的熱能 反應慢，監察範圍大。 成本高，體積大。小偷在室內製造的聲響 反應快，監察範圍小。 成本低，體積小。 若室外傳入較大的聲響、便會誤鳴。表 1 不同種類的防盜設備活動4：光線感應器的運作實驗材料1. 電子學教材套，例如Omega, Alpha, MFA Unila決策模板。而本習作將以MFA決策模板作為示範。2. 電池及導線。3. 若果工場內的燈光照明充足，可以不用手電筒。步驟1. 連接電池與決策模板。2. 尋找決策模板上的光線感應輸入。3. 利用電線連接光線感應輸入與警報輸出 ( 即蜂鳴器 )。4. 檢查所有線路是否正確地連接後才可開啟電源。5. 利用電筒照射光線感應輸入，這時警報輸出會作出什麼反應？ 圖13 MFA決策模板6. 在光線感應器與蜂鳴器之間，選用及連接其中一個邏輯門，並利用手電筒照射光敏電阻，進行以下測試：輸入(手電筒)輸出(蜂鳴器)用紙張遮擋鳴響移走紙張不鳴響 表27. 連接哪一個邏輯門才能得出以上的結果？ 活動5：光線感應器的應用 圖 14 光線感應器防盜系統從圖14可見，小偷進入數碼科技研習中心時，因為橫過光線感應器而阻擋光線，光線接收器接收不到由光線發射器照射出來的光線，因而觸動警鐘發出警號。小組討論1. 小偷會從哪兒進入數碼科技研習中心？門？窗？弄穿牆壁？2. 小偷會搜查哪些地方？櫃子？抽屜？電腦？數碼器材？教材套件？3. 小偷會偷去哪些財物呢？電腦？各種手工具？數碼器材？攝影器材？實驗活動利用決策模板、導線、警報器和手電筒，設計與製作一套防盜系統，安裝在數碼科技研習中心內進行以下的測試：光線發射器手電筒光線接收器決策模板(光線感應輸入)工具導線、膠紙表31. 要求一位同學步行穿過手電筒射出的光線，看看警報器有沒有啟動？2.會/不會如果同學快速地橫過光線，警報器會鳴響嗎？同學跳過光線或躲開光線，警報器會鳴響嗎？如果利用感應光線的方法，仍不能有效地監察小偷進入數碼科技研習中心，便可以利用其他感應器來加強防盜系統的功能，例如：磁力感應。活動6：認識邏輯模板邏輯模板或決策模板主要分為三部分，包括輸入、邏輯門及輸出。輸入裝置包括不同種類的開關掣，用以開啟及閉合電路；邏輯門是利用晶體管電路製成的，每一種邏輯門都有既定的輸入與輸出效果，配合其他電子元件從而達成預期的目的。 圖 15 決策模板探索 (二人一組)1. 連接電池與模板。2. 依圖16連接開關掣與燈。3. 按下開關掣，燈泡有甚麼變化？_ 圖 16 開關掣與燈 圖 17 電路圖4. 依圖17連接開關掣 非門 燈。5. 結果跟步驟3相反，那非門有何作用呢？_6. 邏輯門圖： 圖 18 邏輯門圖7. 連接開關掣 非門 或門 燈。8. 依圖18將光線感應器連接或門。9. 結果是怎樣？現在非門有何作用呢？_ 10. 完成的邏輯門圖： 圖 19 邏輯門圖11. 連接開關掣 或門 與門 警報器。12. 依圖19再連接光線感應器與與門。13. 結果是甚麼？與門有何作用呢？_ 14. 完成的邏輯門圖： 圖20 邏輯門圖15. 你可以同時連接蜂鳴器及燈這兩個輸出嗎？_ 圖 21活動7：磁力感應器的運作實驗材料：磁簧開關掣、磁石、3V電池架及電池、3V燈泡、電線。步驟1. 接駁磁簧開關掣、電池及燈泡。 圖222. 放置磁石於磁簧開關掣之上。3. 燈泡是否亮著了？_ 圖 23使用決策模板學生可因應學校選購的電子學教材套，使用Economatics Smart Box或Unilab Control Cube或Lego Decta或具有同等功能之模板。【詳情可向老師查詢】步驟1. 選擇一扇門或窗以安裝磁力感應防盜系統。2. 連接輸入與輸出裝置。3. 測試推開的門或窗是否有足夠距離啟動磁石開關掣。4. 有什麼輸出裝置能嚇走小偷？_ 圖 24 門關閉時的情況 圖 25 門打開時的情況小組討論若小偷破開門鎖，從門口進入屋內，防盜設備應該安裝在什麼地方，以感應小偷開門？ _ _ 實驗活動使用決策模板(可使用Economatics Smart Box或Unilab Control Cube或Lego Decta 或具有同等功能之模板)。【詳情可向老師查詢】1. 連接微動開關(Micro Switch)與遙控輸入插頭作為輸入裝置。2. 連接輸入、邏輯門 ( 建議使用非門 ) 與輸出蜂鳴器。3. 在門口一個適當的位置放置微動開關。4. 有人開啟及關門時便可造成以下的效果：關門無警報輸出開門有警報輸出 表 4 活動8：邏輯模板運作案例(一) (二人一組)數碼科技研習中心裝設了利用磁力感應器和光線感應器組合而成的防盜系統，一名小偷觸動其中一種感應器，導致警報器啟動，警報器可以是警鐘或射燈。你會怎樣設計這套防盜系統呢？請以黑線連接下面的邏輯模板以完成整個防盜系統的線路。 圖 26提示：1. 輸入：可以利用按鈕代替磁力感應器，並利用光線感應元件作為輸入裝置。2. 輸出：因應數碼科技研習中心的客觀環境，選擇一種最合適的輸出。例如：(a) 當研習中心四週沒有照明系統，非常黑暗，你會選擇甚麼警報方式？_ (b) 當研習中心四週有很多居民，夜深寂靜，你會選擇甚麼警報方式？_ 圖 27案例(二) - 挑戰篇( 四人一組 )由於小偷鑿穿牆壁進入數碼科技研習中心，因而沒有觸動安裝在門窗上的磁力感應器和光線感應器，你建議要怎樣改善防盜設備？你可以在牆角近天花板處安裝熱能感應器(焦熱式)，監察小偷在數碼科技研習中心內的活動。 圖 28 熱能感應器操作示意圖其實改良了的防盜系統中，有磁力感應器、光線感應器和熱能感應器三種感應器，只要觸動任何一個感應器，警報器便會發出鳴響。挑戰題1. 決策模板上哪一個輸入裝置能感應熱能？_ 2. 如何輸入熱能？_ 3. 模板是存放在室內的，溫度一般為10C至30C左右，而你的體溫是37C。你可以利用自己大拇指或掌心的體溫去輸入熱能嗎？提示：你需要用上兩塊決策模板和兩個相同的邏輯門。_ 活動9：設計活動(a)設計平面圖數碼科技研習中心安裝有電腦、網絡系統、教學套件及數碼器材等。以下為數碼科技研習中心的平面圖：工具室 圖 29 數碼科技研習中心平面圖小偷會偷取電腦、電器、教學套件及數碼器材等貴重物品。為確保數碼科技研習中心免受盜賊光顧，請在上圖的適當地方設置磁力感應器、光線感應器、熱能感應器、警鐘、鎖(數量不限) 等防盜設備。(b)財政預算計算上述保安設備的總額。總額必須低於$10,000。利用Excel或Word製作下表。以自動計算方程式(合計與乘)計算成本和總額。裝備數量售價成本防盜處理器14,0004,000磁力感應器1,000熱能感應器3,000光線感應器2,00