Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Невозможно повернуть назад стрелки часов, когда приходит время спонтанных открытий, ежедневно происходящих в электронике. И если вы хотите держать равнение пусть только на главные из них, вы вынуждены будете либо использовать отпущенное вам время с умом, либо навсегда погрязнуть в рутине, оставаясь все дальше и дальше позади. Прикладные знания в комплексе с почерпнутыми из книг - это то, что поможет вам разобраться в любом интересующем вас предмете.
Большинство из нас живет и работает в мире, управляемом и контролируемом электроникой. Так, автомобиль нам необходим ежедневно, но без сложного электронного оборудования он превратился бы в кучу болтов, ржавеющих на Фалке, а нам осталось бы ездить по городу на велосипеде. Без электроники наша жизнь дома стала бы такой же, как во времена наших прародителей, а рассказы об электронных удобствах заполнили бы книгу.
Приведенные в этой книге схемы разработаны главным образом для того, чтобы помочь вовремя заметить неполадки и тем самым не допустить крупной поломки чего-либо. Почти за всем, что работает, можно установить наблюдение с помощью электронных устройств, которые убеждают нас в нормальных условиях функционирования какого-либо аппарата и подают сигнал тревоги, если с аппаратом что-либо не так. Все схемы и системы сигнализации в этой книге выполняют поставленные перед ними задачи. Фиксируя и оценивая параметры и подавая сигналы тревога, они помогают вам предпринять соответствующие меры и избежать больших неприятностей. Каждая схема в этой книге была предварительно собрана, отлажена и проверена на практике.
Глава 1. СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ,ЗВУКОВЫЕ СИГНАЛИЗАТОРЫ И КОНТРОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Современный высокоразвитый в техническом отношении мир полон электронных и механических устройств, которые облегчают нашу жизнь. Однако стоит одному простому компоненту цепи в любой из окружающих нас сложных электромеханических систем выйти из строя, как это приведет к ’’остановке под визг тормозов”.
Автомобильные сигнализаторы
Модифицированная система проверок часто используется для предотвращения полного выхода из строя какого-либо критичного компонента в автомобиле. Большинство из наиболее важных электрических и механических составляющих находятся под наблюдением чувствительных элементов, которые, в свою очередь, управляют индикаторами состояния объекта. Постоянно держа под контролем показания датчиков (включая звуковые и световые сигнализаторы), как правило, можно предотвратить поломку и принять надлежащие предупредительные меры.
К сожалению, не все автомобили на заводе полностью оснащаются необходимыми сенсорами и индикаторами. При желании усовершенствовать своего железного коня схемы, описанные во второй главе, помогут вам восполнить этот пробел с малыми временными и материальными затратами. Рассмотрим кратко те типы сенсоров и индикаторов, которые могут быть собраны дома, а затемис- пользованы в вашем автомобиле. Одна из наиболее важных частей современного автомобиля - аккумуляторная батарея. Она не только запускает двигатель, но и снабжает электроэнергией систему зажигания, бортовой компьютер, карбюратор или форсунки, фары, радиоприемник и магнитофон, дает питание для всех сенсоров и индикаторов. И поскольку аккумуляторная батарея столь важна для работы всего автомобиля, нам действительно повезет, если производитель снабдит машину простым световым индикатором, показывающим, что с системой зарядки что-то происходит.
Автомобилей, снабженных аналоговой шкалой, которая дает более конкретную информацию о состоянии батарей, производится очень мало. Однако, воспользовавшись этой книгой, вы сможете узнать, - как можно интерпретировать показания такого индикатора. Поскольку не каждому известно, как понимать его показания, вы сможете построить простой индикатор, сигнализирующий о заряде и разряде батареи (см. гл. 2)»
Если лампочка сигнализации зажглась и замечена вовремя, можно избежать поломки. А что случится, если оиа перегорела? Соберите схему из второй главы, и это поможет вам избежать вообще такой неприятности.
Вы можете установить много дополнительных датчиков и сигнализаторов на современного железного коня, обеспечив таким образом более продолжительную активную жизнь себе и своему автомобилю. Например сигнализацию перегрева системы охлаждения, звуковую сигнализацию заднего хода, охранную сигнализацию и другие специализированные системы.
Охранная сигнализация
Одним из естественных качеств человека является способность чувствовать надвигающуюся опасность и стремление принять защитные меры. Эта способность к самозащите обеспечивается всеми органами чувств". Даже в современном мире со всеми его электронными устройствами окончательна решение о том, что предпринять, основывается на наших ощущениях. В третьей главе в статье ’’Датчики охранной сигнализации” предлагается схема устройства, подающего звуковой и световой сигналы в случае ограбления или проникновения злоумышленника в помещение.
' Наиболее часто в подобной охранной сигнализации используются замыкающиеся или размыкающиеся электрические контакты. Такой тип датчика в основном используется для охраны дверей, окон, каких-либо лазов, сейфов, а также и в других случаях, где электрическая цепь замыкается либо размыкается механическим способом. К ним относятся охранные проволочные шлейфы, магнитные переключатели, механические переключатели и прочие замыкающие или раз-
Внешний громкоговоритель
Рис. 1.1. Устройство сигнализации с контактными датчиками разных типов
Источник света с линзой
Рис. 1.2. Размещение компонентов фотодатчика
Пунктирными линиями показаны защищенные зоны
Рис, 1.3. Система сигнализации с несколькими фотоэлементами и общим источником света
„Детектор близости66
Сейф стоит на деревянных блоках, изолирован от земли
^^Деревянные блоки
Уровень пола
Рис. 1.4. Подключение “датчика близости” к напольному сейфу
мыкающие цепи. На рис. 1.1 показан ряд таких цепей, связанных с контролирующим устройством.
Простой световой датчик применяется в ряде интересных и полезных схем, которые могут быть собраны и использованы с одной из контролирующих систем описанных в четвертой пиве. На рис. 1.2 показан способ использования светового датчика. Источник Фета расположен на одном конце охраняемой зоны и офещает фотоэлемент, находящийся на противоположном конце территории. Пока поток света, освещающий фотоэлемент, не прерван, датчик находится в своем нормальном режиме ожидания. Если, однако, какой-либо объект пройдет между источником света и фотоэлементом, последний нодаст сигнал тревоги.
Необычное развитие простого фотодатчика в многосеисорную систему показано на рис. 1.3. Единственный источник ненаправленного света расположен в центре охраняемой территории. Его окружают несколько направленных на него фотоэлементов, образующих зонную защиту для всей территории в зависимости от количества используемых датчиков. Фотоэлемент - прекрасный датчик для системы сигнализации.
Устройство, реагирующее на приближение какого-либо объекта, может быть использовано в специальных случаях, когда надо охранять сейф, железную дверь, а также большинство других металлических предметов. На рис. 1.4 показан пример применения этого устройства для охраны металлического сейфа. На рис 1.5 дана одна из возможных схем такого прибора. Выход генератора низкой частоты (ГНЧ) (10-100 кГц) соединен с двумя переменными конденсаторами, включенными последовательно. К точке соединения конденсаторов подключей охраняемый объект. Контролирующая схема подключена к выходу ГНЧ через оба
Рис. 1^. Структурная схема ’’датчика близости”
Электронное релеЭлектронное релеК контролирующейК контролирующейцепицепиПриемникПриемникПриемник ультразвука.Приемник ультразвука.
Электронное реле
Электронное реле
К контролирующей
К контролирующей
цепи
цепи
Приемник
Приемник
Приемник ультразвука.
Приемник ультразвука.
Рис. 1.6. Структурная схема ультразвуковой сигнализации
конденсатора. Конденсаторы настроены так, чтобы схема получала достатовдо энергии от ГНЧ, а контакты, включающие сигнал тревога, были разомкнуты. Если нарушитель приблизится на достаточное расстояние к сенсору илиобъекту, часть электромагнитной энергии будет переходить на него, понижая, таким образом, уровень сигнала на входе контролирующей схемы. Схема среагирует на это, издав сигнал тревога. Хорошо налаженная схема такого емкостного реле способна ’’заметить” непрошенного гостя в нескольких сантиметрах от охраняемого объекта. Нарушитель же не сможет воспользоваться никакими толстыми перчатками, чтобы сбить схему с толку.
Другой атециализированный детектор - ультразвуковое устройство, реагирующее на передвигающиеся предметы. Оно способно охранять целую комнату или коридор. Функциональная схема этого устройства, использующего эффект Доплера, показана на рис/ 1.6. Ультразвуковой генератор (15-45 кГц) подает сигнал на специально разработанный излучатель. Вместе они образуют излучающий блок. Примерная конфигурация зоны, охватываемой излучателем, показана на рис. 1.7. Часть сигнала отражается и поступает на приемник, после Чего усиливается до уровня, необходимого для работы смесителя. Сигнал для срав-
Й1С. 1.7. Размещение ультразвуковой сигнализации для охраны замкнутого помещения
нения поступает из блока излучателя на второй вход смесителя. Если ультразвуковая волна, излучаемая передатчиком, не отражается от двужущихся объектов, то сигналы, поступающие на оба входа смесителя, одинаковой частоты. При таких нормальных условиях выход из смесителя равен нулю. Если же в охра- дяемой зоне движется объект, сигнал, принимаемый схемой, будет сдвинут по Частоте на величину, определяемую скоростью движения объекта. Этот сдвиг по частоте известен как эффект Доплера.
Классическим примером эффекта Доплера может быть рассказ о человеке, который сидел на вокзале в ожидании поезда на юг. Сидя снаружи станции в теплей летний день, он заметил, что, когда мимо проходил", не останавливаясь, ПО^зд, тон его гудка как бы возрастал при приближении и понижался, когда ^езд удалялся. Вы можете наблюдать эффект Доплера, хотя в меньшей степе- W, прислушавшись к сирене пожарной машины, когда та приближается и удаля- ^я. Наш ультразвуковой прибор именно один из тех, где применяется этот ие- офычный звуковой эффект.
Несколько других атециализированных охранных устройств, описанных в Третьей главе, включают в себя датчики вибрации, регистрации проезжающего ЙТомобиля, приборов, реагирующих на звук, и др.
В четвертой главе предлагаются контрольные системы, созданные для рабо- ТМ с датчиками из третьей главы и схемами формирования звукового сигнала Пятой главы.
Первая из охранных сигнализаций создана для работы с переключающим кон- ЦЦетом в качестве датчика. На рис. 1.8 показана функциональная схема однока- р!ныюго контрольного прибора, срабатывающего на замыкание контактов дат- ЧЙса' (HP-датчик). При сигнализации такого типа все датчики включены парал- N№Mto друг другу, и, когда один или несколько контактов замыкаются, систем Прорабатывает.
№ рис^1.9 показана функциональная схема устройства, работающего с нор- ЧЙПЪНО замкнутыми <НЗ) контактами датчиков. Все они соединены последова-
HP-датчикиHP-датчикиВыключатель Входа-ВыходаВыключатель Входа-ВыходаРис. 1.8. Охранная сигнализация с нормально разомкнутыми датчикамиРис. 1.8. Охранная сигнализация с нормально разомкнутыми датчиками
HP-датчики
HP-датчики
Выключатель Входа-Выхода
Выключатель Входа-Выхода
Рис. 1.8. Охранная сигнализация с нормально разомкнутыми датчиками
Рис. 1.8. Охранная сигнализация с нормально разомкнутыми датчиками
Рис. 1.9. Охранная сигнализация с нормально замкнутыми датчиками
тельно Друг с другом. Стоит одному из датчиков разомкнуться, как система, ера* ботает.
Функциональная схема многоканальной системы показана иа рис. 1.10* Это устройство может работать с обоими видами датчиков, и стоит одному из них изменить свое нормальное состояние, как раздастся сигнал тревоги, В четвер* той главе приведены схемы других типов- Они имеют систему задержки сраба? тывания на сигнал от датчиков, позволяя хозяину охраняемого объекта выходить и входить в него, не вызывая сигнал тревоги, работают от комплекса разнотипных датчиков и имеют различные способы сигнализации о вторжении- ни объект, а также другие полезные особенности.
В пятой главе обсуждаются индикаторы и устройства формирования э^а* вого сигнала. Там есть относительно тихие звуковые сигнализаторы для исэдо, эования в помещении и мощные, применяемые на открытом воздухе, проем снекоторымивариациями они могут удовлетворить любым требованиям*.
Ю
НМатчикиНМатчикиНЗ-датчикиНЗ-датчикиСторожевое устройствоСторожевое устройствоЗвуковой сигнализаторЗвуковой сигнализаторВнешний громкоговорительВнешний громкоговорительВыключатель вхпЗа-выховаВыключатель вхпЗа-выхова
НМатчики
НМатчики
НЗ-датчики
НЗ-датчики
Сторожевое устройство
Сторожевое устройство
Звуковой сигнализатор
Звуковой сигнализатор
Внешний громкоговоритель
Внешний громкоговоритель
Выключатель вхпЗа-выхова
Выключатель вхпЗа-выхова
Рис. 1.10. Многоканальная охранная сигнализация
Для передачи информации о состоянии охранных систем может быть использована разветвленная по всему миру телефонная сеть. Это дает почти неограниченные возможности для контроля за охранной сигнализацией из любого места на земле. В шестой главе рассказывается о подобной системе» использующей возможности местной телефонной сети.
Сигнализатор уровня напряжения
Ряд необычных схем рассматривается в седьмой главе. В частности, туда входит устройство контроля напряжения в границах наименьшего и наибольшего допустимых значений. Его можно использовать для наблюдения за аккумуляторной батареей или выпрямителем низкого напряжения. Для некоторых электронных приборов снижение напряжения питания может оказаться причиной больших проблем, чем незначительное его превышение. Компьютер при повышенном напряжении работает нормально, но стоит только либо переменному напряжению, питающему выпряьйггель, либо постоянному напряжению питания понизиться на короткий промежуток времени, как в компьютере произойдет сбой. Если же снижение напряжения является следствием постепенного выхода из строя детали в источнике питания, предлагаемая схема вовремя даст сигнал тревога. Загодя полученное предупреждение даст вам возможность произвести ремонт до того, как проблема вырастет во что-либо серьезное.
Есть неполадки, которые могут причинить такой же или еще больший вред, чем две предыдущие (в некоторых случаях тоже из-за отклонения питания от номинала). Речь идет о ситуации, когда схема потребляет все больший и больший Ток, пока что-либо не сгорит. В седьмой главе предлагается устройство для наблюдения за потребляемым током. Его применение позволит сохранить как источник питания, так и питаемую схему. Одна из цепей устройства, следяющая за перегрузкой по питающему напряжению, сначала дает сигнал предупреждения, после чего отключает питание прибора. В таком случае можно сохранить неисправный прибор, дажр если он не находится под присмотром.
Прочие сторожевые устройства
Другим полезным устройством является датчик температуры, подающий сигнал тревога, если температура превысила установленный уровень. Подобный сигнализатор может быть использован для защиты дорогого электронного или механического прибора в целях предохранения его от перегрева. Очень часто перегрев электронного устройства бывает следствием неисправности источника питания. Датчик температуры и индикатор отклонения напряжения питания от иоминапя могут работать в паре, осуществляя двойной контроль за состоянием дорогостоящей аппаратуры.
Датчики влажности полезно использовать в любом приборе для защиты его от попадающей внутрь воды. Они, например, могут автоматически включить насос для осушения затопленной территории. Так, периодически затапливаемый подвал является вполне подходящим местом для применения такой системы. "Торнадо и мощные грозы в разное время испытал на себе каждый из 48 континентальных штатов США. Невозможно повлиять на погоду. Но вы можете быть предупреждены о многих надвигающихся бурях и предпринять надлежащие меры для спасения жизни и здоровья людей. Прибор, предупреждающий о наступлении такого рода~ катаклизмов,. описан в седьмой главе. Он поможет вам определить направление и силу надвигающегося шторма.
Глава 2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
Усиливающаяся в конце семидесятых годов инфляция стала причиной повышения цеи на автомобили, которые вышли на второе место в среднем семей®ом бюджете, оставив впереди лишь стоимость дома. Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы понять важность предохранительных ме'р, снижающих расходы на содержание автомобиля. Этой цели и служит каждое из приведенных в данной главе устройств
Устройство контроля аккумулятора
Если что и можно назвать 'сердцем автомобиля, так это его аккумулятор. Почти каждый узел в современном автомобиле для своего функционировамве требует источник постоянного тока. Когда батарея разряжается, автомобиль Останавливается.
Нет такой волшебной формулы или секрета, которые могли бы сделаю жизнь батареи вечной. Однако можно установить за ней наблюдение с помощью электронной схемы, которая подавала бы сигнал тревоги в самом начале развития неполадки. Конечно, если батарея на несколько лет пережила свой гарантийный срок, схема подаст сигнал, что аккумулятор умирает естественной смертью. В месте с тем это может быть предупреждением о низком уровне электролита, высоких перегрузках, загрязнении клемм аккумулятора, обрыве приводного ремня генератора или других поломках, относящихся к батарее, любая из которых может вызвать остановку автомобиля либо невозможность его завести. Большинство из этих проблем, если они замечены на ранней стадии, можно избежать, не допустив потери скорости и вынужденной буксировки.
Лучшим способом соблюдения режима эксплуатации батареи является постоянное наблюдение за ее напряжением при всех нагрузках и в процессе заряд- 12
Рис. 2.1. Устройство контроля аккумулятора
ки. На рис 2 1 показана принципиальная схема служащего этой цели устройства, которое следит за отклонением напряжения от установленного значения. Если отклонение превысило установленные пределы, схема подает звуковой сигнал. Для этого предназначены два светодиода, подсказывающих, как найти и исправить неполадку.
Принцип работы схемы. Схема подключается непосредственно к аккумуляторной батарее автомобиля (рис. 2.1). Батарея является источником питания схемы, которая, в свою очередь, оценивает приложенное напряжение. Стабилитрон D1 образует источник опорного напряжения 5,6 В, используемого обеими частями схемы. База транзистора Q2 соединена с ползунком переменнрго резистора R5, подключенного напрямую к батарее. Эмиттер транзистора Q2 подсоединен к источнику опорного напряжения. Коллектор транзистора Q2 непосредственно связан с базой Q1 через гасящий резистор R2. В цепь коллектора транзистора Q1 через балластный резистор R3 включен светодиод. Этот же транзистор питает звуковой сигнализатор через диод D4. На эмиттере Q2 всегда поддерживается напряжение 5,6 В, а напряжение на базе варьируется влесте с изменением напряжения батареи. Ползунок резистора R5 устанавливается в таком положении, чтобы при увеличении напряжения батареи до максимально безопасного уровня смещение на базе Q2 было достаточно для его открывания. Небольшое превышение на батарее установленного уровня шпряжения вызывает открывание транзисторов Q1 и Q2. а значит, зажигание светодиода и звуковой сигнал о перезарядке.
Рис. 2.2. Монтажная схема устройства контроля аккумулятора
Часть схемы, отвечающая за контроль снижения питающего напряжения, аналогична предыдущей, но функционирует обратным образом. Источник опорного напряжения на стабилитроне D1 подает 5,6 В на эмиттер транзистора Q5. При нормальном питающем напряжении, когда резистор R6 настроен на нижний допустимей уровень, транзисторы Q5 и Q4 открыты, а транзистор Q3 закрыт. Если наг пряжение батареи падает ниже установленного уровня, транзисторы Q5 и Q4 закрываются, подавая смещение на базу Q3 через резистор R7. Он открывается, вызывая зажигание светодиода и звуковой сигнал.
Устанавливать пределы пороговых напряжений лучше всего с помощью точного вольтметра и источника регулируемого напряжения. Более подробно об этом говорится дальше.
Сборка схемы. Схема может быть собрана на куске любого подходящего изоляционного материала. Кюположение деталей произвольное. Конечно, вам следует убедиться в надежности всех электрических и механических соединений. Аккуратность всегда полезна при налаживании или устранении неисправностей в схеме. Собранная схема может быть помещена в любой подходящий металлический или пластмассовый корпус. В случае размещения устройства в районе приборной доски автомобиля следует позаботиться о сочетании цвета корпуса прибора с интерьером. Если же вы хотите разместить там дашь светодиоды, Корпус устройства не имеет никакого значения.
На рис. 2.2 показано расположение компонентов схемы на пластине размером 6,2 х ю см. Светодиоды и звуковой сигнализатор могут быть смонтираЙЙы иапередней панели корпуса либо в любом другом удобном месте.
Настройка прибора. Для этого вам понадобиться цифровой или точный аналоговый вольтметр и источник регулируемого напряжения с питанием от сети. Первоначально установите ползунки обоих переменных резисторов в среднее положение и подключите схему к источнику питания. Присоедините вольтметр непосредственно к источнику питания и подайте напряжение 15 В. Конкретный* высший предел может варьироваться около 15 В, но если вы устансвите порог слишком высоким, схема не сможет своевременно среагировать на отклонение. Поэтому надо быть осторожным в выборе верхнего предела.
После того как вы выбрали верхний предел срабатывания, вращением резистора R5 добейтесь загорания светодиода D2 и работы звукового сигнализатора. Для проверки точности настройки уменьшите подаваемое напряжение до 10-11 В и, медленно его увеличивая, заметьте по вольтметру напряжение, когда загорится светодиод. Повторив описанную операцию пару раз, вы добьетесь точной настройки.
Если нижний порог установлен слишком высоким, схема будет срабатывать при запуске двигателя стартером. В целом это неплохо, поскольку позволяет нам увидеть, что схема исправно работает. Установите на выходе источника питания 11 В и настройте резистор R6 так, чтобы светодиод D3 зажегся. Затем, предварительно увеличив подаваемое напряжение, медленно его снижайте, заметив по вольтметру момент, когда загорится светодиод. На этом настройка кончается.
Подключите схему к электрической сети автомобиля так, чтобы при отключенном питании схема была выключена. Нет нужды разряжать на нее батарею, когда автомобилем не пользуются.
Сигнализатор перегоревшей лампы
Перегоревший габаритный Огонь может быть замечен не сразу. В одном случае это будет стоить нам лишь замены лампы, а в другом, если первым это заметил постовой, - гораздо большего
Простая схема, позволяющая определить перегоревшую лампу, приведена на рте. 2.3 Кадмиево-сульфидный фотоэлемент располагается поблизости от
Рис. 2.3. Сигнализатор перегоревшей лампы
контролируемой лампы Когда лампа горит, внутреннее сопротивление фотоэлемента весьма мало База транзистора Q1 получается подключенной к общей шине схемы через малое сопротивление. Транзистор при этом закрыт, и через звуковой сигнализатор ток не течет. Если лампа перегорает либо по какой-то причине не горит, сопротивление фотоэлемента возрастает, и тем самым создается смещение на базе транзистора Он открывается, загорается фотодиод, и раздается предупреждающий сигнал Схема включена в ту же цепь, откуда лампа получает электропитание Такое подключение позволяет избежать срабатывания схемы сигнала, когда лампа просто выключена.
Сборка и использование. Можно смонтировать один или несколько одноканальных сигнализаторов иа листе изоляционного материала и затем поместить его в пластмассовый корпус. Поместите светодиоды и звуковой сигнализатор в удобное место, чтобы можно было следить за ними без ущерба безопасному управлению автомобилем Монтажная схема может быть любой Фотоэлемент следует поместить как можно ближе к лампе; он должен быть направлен на нее
На рис 2 4 показана схема, с помощью которой можно контролировать шесть отдельных ламп одновременно Если любая из этих ламп перегорит, загорится соответствующий диод и раздастся звуковой сигоал
В большинстве случаев количество одновременно включенных ламп у автомобиля не превышает шести Число иотользуемых датчиков можно уменьшить либо путем удаления входных и выходных цепей, подключенных к неиспользуемому инвертору, либо, если это может понадобиться в будущем, замкнув перемычкой места подключения фотоэлементов к схеме. Последние можно оставить на месте Если какая-либо ступень устройства никогда не будет использована, удалите из нее фотоэлемент и диоды с резистором, подключенные к выходу Следует оставить в схеме резистор 27 кОм, который сбединяет вход инвертора с общей шиной, что предохранит его от повреждения.
Перед тем как сделать дополнительные изменения, рассмотрим, как работает схема Как две капли воды, все шесть дачтиков похожи друг на друга и ^меют раздельные входы и выходы Выходы всех шеста датчиков посредством диодов подключены к одному электронному ключу, включающему звуковой сигнализатор Из-за подобности конфигурации схемы описание датчика А распространяется на все шесть Освещаемый светом фотоэлемент создает на входе инвертора высокое напряжение Выходной сигнал инвертора всегда противоположен по знаку входному, и поэтому на выходе напряжение мало или близко к нулю. Пока напряжение на выходе инвертора мало, светодиод не светится н на базу транзистора Q1 не поступает прямого смещения Звуковой сигнализатор молчит Как только лампа, освещающая фотоэлемент, перестанет гореть, напряжение на входе инвертора упадет, что вызовет высокое напряжение на выходе, при этом загорится светодиод D7, а появившиеся на базе транзистора Q1 смещение включит предупреждающий сигнал Схема будет сигнализировать о неполадке до тех пор, пока на выходе одногр или нескольких инверторов будет высокий потенциал.
Сборка схемы. Эта схема также некритична к расположению деталей, поэтому подойдет любая конструкция Можно монтировать компоненты схемы на воткнутых в плату штырьках или на печатной плате - изберите любой способ, который вам будет удобен. Особую аккуратность следует соблюдать при монтаже фотоэлементов поблизости от ламп Для этого хорошо использовать силиконовую смолу. Нанеся маленький мазок, прикрепите фотоэлемент на место, стараясь не 16
1С-1-Ч-0И-91С-1-Ч-0И-9Выключатель огнейВыключатель огней^РС1 10*1^РС1 10*1R1 27кR1 27к^РС2^РС2R3 27к ^_рс/R3 27к ^_рс/R5\ 27к;R5\ 27к;\Х pcs\Х pcsRS 27кRS 27к1515R2\27к^ ^РСЗШR2\27к^ ^РСЗШR4A 27к\ ^ PCS*R4A 27к\ ^ PCS*2А2АWmkx25B+K*- c4i|*ЛК аккуму-■L ляторуWmkx25B+K*- c4i|*ЛК аккуму-■L лятору^7^7В1В1^П*1к^П*1к—▻н^В2—▻н^В2&8томо5илн&8томо5илнD7-D12-1H914D7-D12-1H9142N2222СИ2N2222СИ^н7»к^н7»ки 1)10и 1)101><Л5.1><Л5.Г R12\1к\Г R12\1к\^НВ12\\^U100 к^НВ12\\^U100 кJ ЗбукоВойО) сигнализаторJ ЗбукоВойО) сигнализатор
1С-1-Ч-0И-9
1С-1-Ч-0И-9
Выключатель огней
Выключатель огней
^РС1 10*1
^РС1 10*1
R1 27к
R1 27к
^РС2
^РС2
R3 27к ^_рс/
R3 27к ^_рс/
R5\ 27к;
R5\ 27к;
\Х pcs
\Х pcs
RS 27к
RS 27к
15
15
R2\
27к^ ^РСЗШ
R2\
27к^ ^РСЗШ
R4A 27к\ ^ PCS*
R4A 27к\ ^ PCS*
2
А
2
А
Wmkx25B+K*
- c4i|*
ЛК аккуму-
■L лятору
Wmkx25B+K*
- c4i|*
ЛК аккуму-
■L лятору
^7
^7
В1
В1
^П*
1к
^П*
1к
—▻н
^В2
—▻н
^В2
&8томо5илн
&8томо5илн
D7-D12-1H914
D7-D12-1H914
2N2222
СИ
2N2222
СИ
^н7»к
^н7»к
и 1)10
и 1)10
1><Л5.
1><Л5.
Г R12\1к\
Г R12\1к\
^Н
В12\\^
U100 к
^Н
В12\\^
U100 к
J ЗбукоВой
О) сигнализатор
J ЗбукоВой
О) сигнализатор
Рис. 2 4. Устройство контроля за шестью лампами
повредить ни его, ни окружающие детали. Неплохо добавить выключатель последовательно со звуковым сигнализатором в цепь коллектора транзистора Q1 Это позволит отключать звуковой сигнал в случае, если перегоревшая лампа не может быть тут же заменена
Подобная схема годится для контроля почти за всеми лампами, кроме фар Дело в том, что нет способа монтажа фотоэлементов поблизости от их ламп накаливания. И эта проблема, скорее, механического, чем электронного характера Решение ее лежит в иной электронной схеме. Схема на рис. 2 5, а позволит контролировать несколько ламп накаливания без использования фотоэлементов.
Работа этой схемы, используемой совместно с мощными лампами, основывается на регистрировании большого тока Транзистор Q1, катушка индуктивности
Моицная лампаМоицная лампа11- В11- В0,12мк 10,12мк 1R2 1кR2 1кL1- АR1220кL1- АR1220к0,12 мк 1N91404В 20,12 мк 1N91404В 2R3 1к\1N3WR3 1к\1N3WС1Т 4*С1Т 4*0,27мк0,27мкВ3-лювойВ3-лювойhR6 R7У ^ 1к 0,27мк R5 %7кhR6 R7У ^ 1к 0,27мк R5 %7кС6С6Q.2Q.2D3D32N22222N2222R8 500R8 500Выключатель лампыВыключатель лампы=С51 ■—ЧЮОк=С51 ■—ЧЮОк470 мк* х25В Звуковой сигнализатор470 мк* х25В Звуковой сигнализатор6,8 Wk* 16В6,8 Wk* 16В75 битков75 битков4-8 витков4-8 витковРезиновые кольцаРезиновые кольца10 см10 см
Моицная лампа
Моицная лампа
11- В
11- В
0,12мк 1
0,12мк 1
R2 1к
R2 1к
L1- А
R1220к
L1- А
R1220к
0,12 мк 1N914
04В 2
0,12 мк 1N914
04В 2
R3 1к
\1N3W
R3 1к
\1N3W
С1Т 4*
С1Т 4*
0,27мк
0,27мк
В3-лювой
В3-лювой
hR6 R7
У ^ 1к 0,27мк R5 %7к
hR6 R7
У ^ 1к 0,27мк R5 %7к
С6
С6
Q.2
Q.2
D3
D3
2N2222
2N2222
R8 500
R8 500
Выключатель лампы
Выключатель лампы
=С51 ■—
ЧЮОк
=С51 ■—
ЧЮОк
470 мк* х25В Звуковой сигнализатор
470 мк* х25В Звуковой сигнализатор
6,8 Wk* 16В
6,8 Wk* 16В
75 битков
75 битков
4-8 витков
4-8 витков
Резиновые кольца
Резиновые кольца
10 см
10 см
5)5)3,2 см ।
5)
5)
Рис. 2.5. Устройство контроля за мощной лампой (с) и катушка индуктивности генератора (в)
L1A и L1B вместе с окружающими деталями образуют генератор высокой частоты. Частота колебаний определяется емкостями конденсаторов С1 и С2 и индуктивностями катушек. Когда через катушку L1B ток не течет, генерато'р не перегружен и дает на резисторе R2 сигнал с размахом 5 В. Переменное напряжение поступает на выпрямитель с удвоением напряжения на диодах DI, D2 и конденсаторах С4, С5. Постоянное напряжение на его выходе создает смещение на
базе транзистора Q2. Резистором R8 устанавливается порог срабатывания от тока 2 А и ниже через катушку L1B. Ток через эту катушку ухудшает добротность резонансного контура генератора, отчего уменьшается его выходной сигидд Когда сигнал ниже порогового уровня, светодиод и звуковой сигнализатор не работают. Но стоит лампе перегореть, как упадет ток в катушке L1B, возрастает смещение на транзисторе Q2 н включатся светодиод и звуковой сигнал. При желании можно так настроить прибор, чтобы он реагировал на перегорание одной лампы из нескольких включенных параллельно.
Советы по сборке схемы. Большинство компонентов схемы может быть смонтировано одним из описанных выше способов. Применить можно любую компоновку, поскольку работа прибора нечувствительна к расположению деталей.
Катушка L1B, служащая датчиком тока, намотана на ферритовом стержне размером 10 х 0,6 см. На одном конце стержня между резиновыми кольцами, разнесенными на расстояние 3,2 см, наматывают 75 витков эмалированного медного провода сечением 0,13 Мм2. Катушка наматывается виток к витку. Закрепив ее на концах, оставляют выводы по 7,5 см для подключения к схеме.
Найдя провод питания, идущий к лампе или лампам, за которыми нужно установить контроль, посмотрите, возможно ли прямо им намотать 4-8 витков на другом конце ферритового стержня. Если не удается намотать катушку L1B таким образом, то сделайте это эмалированном проводом сечением 3-5 мм2, после чего включите обмотку последовательно в питающий провод.
Разместите схему возможно ближе к токонесущему проводнику. Если же требуется разместить ее в ином месте, убедитесь, что соединительные провода способны выдержать ток, потребляемый лампой. Конкретное количество витков на катушке L1B определяется, исходя нз значения тока в цепи лампы. С увеличением количества витков катушки возрастает чувствительность схемы к меньшим токам. Если позволяет сам провод, питающий лампу, катушку 1ЛВ намотайте из 8 витков. Схема тоща станет универсальной. Резистор R8 дает широкий диапазон настройки, и количество витков вЫВ может варьироваться.
Настройка схемы. Изготовив и подключив схему, подайте питание в контролируемую цепь, а резистором R8 добейтесь, чтобы погас светодиод и замолчал звуковой сигнализатор. Для проверки срабатывания схемы вывинтите любую из ламп. Если в контролируемой цепи всего лишь одна лампа, настройка резистора R8 может варьироваться в широких пределах, что особенно не влияет на работу схемы, но при большем количестве ламп требуемая точность настройки возрастает.
Таким образом, эта схема может быть использована в том случае, когда нет возможности установить фотоэлемент поблизости от лампы.
Наблюдение за уровне^ тормозной жидкости
Тормозная система автомобиля не менее важна, чем аккумуляторная батарея. Если сядет батарея и вы не сможете завести автомобиль, обычно можно найти другой способ передвижения. Но если не удастся вовремя остановить машину, дело кончится травмами или даже смертью для водителя и пассажиров. Нет возможности установить электронный контроль за всеми параметрами тормозной системы. Однако за уровнем тормозной жидкости можно следить с помощью схемы, которая подаст сигнал, как только уровень жидкости станет ниже установленного.
Рис. 2.6. Устройство контроля за уровнем тормозной жидкости
Схема, показанная на рис. 2.6, есть, вероятно, простейший путь в этом направлении. Контроль за уровнем тормозной жидкости ведется на основе измерения сопротивления между металлической емкостью и датчиком, которое прн нормальном уровне жидкости составляет примерно 20 кОм. Это недорогой способ слежения за уровнем тормозной жидкости.
Работа схемы. Датчики Р1 и Р2 представляют собой тонкие стержни, опущенные в тормозную жидкость и изолированные от главного тормозного цилиндра. Через резисторы R1 и R2 подается смещение на транзисторы Q1 и Q2. Если уровень тормозной жидкости нормальный, то большая часть тока смещения стекает на землю через жидкость и ни один из транзисторов не открывается. Все сигнализаторы остаются выключенными. Как только уровень жидкости в одном из резервуаров опустится ниже конца датчика, на базе соответствующего транзистора возникнет смещение. Открывшись, он зажжет светодиод, а смещением на баЗе Q3 включит звуковую сигнализацию.
Номиналы резисторов R1 и R2 могут отличаться друг от друга, поскольку это зависит от коэффициента усиления транзистора и сопротивления между датчиком и корпусом емкости с тормозной жидкостью.
Монтаж и эксплуатация схемы. Для этой схемы также можно использовать любой вид конструкции, какой вас устроит. Единственной относительно критической частью в сборке этой схемы является монтаж двух датчиков. Очистите то место, где будут укреплены датчики. В качестве изолятора используйте небольшое количество эпоксидной или силиконовой Смолы. Датчики должны быть погружены в жидкость достаточно глубоко с тем, чтобы схема не срабатывала при расплескивании жидкости во время езды. После того как определите подходящее расположение датчиков, приклейте их эпоксидной смолой.
Чтобы смещение на базах транзисторов еще не открывало их, резисторы R1 И R2 должны быть достаточно большого номинала. Начальное сопротивление мо- 20
жег быть около 330 кОм. После включения питания измерьте напряжение на базах транзисторов. Если оно будет ниже 0,15 В, резисторы подобраны правильно. Проводя подбор резисторов, контролируйте, чтобы датчики были погружены в жидкость на глубину по крайней мере 1,2 см. После того как завершите подбор резисторов, медленно поднимите крышку главного цилиндра и заметьте момент, когда срабатывает схема. Если это произошло слишком быстро и до того момента, как датчики вышли наполовину из жидкости, номинал резистора следует увеличить.
Максимальную величину резистора удобно определять с помощью магазина сопротивлений. Он подключается вместо одного из резисторов R1 или R2. Датчики вынимают из тормозной жидкости и, начиная со значения 220 кОм, увеличивают сопротивление моста. То сопротивление, при котором отключится индикация (светодиод и звук), будет верхней границей номинала подбираемого резистора. Конкретное его значение определяется, исходя из максимального напряжения на базе транзистора и показаний моста сопротивлений. Разместите светодиоды вблизи себя, чтобы при срабатывании звукового сигнализатора светодиоды показывали, где понижен уровень тормозной жидкости. Если вы не хотите визуальной индикации, то удалите светодиоды, а резисторы R3 и R4 соедините напрямую с положительной шиной питания.
Индикатор уровня тормозной жидкости
Эта схема еще проще, чем первая, но работает только в случае неметаллического главного цилиндра тормозной системы. На рис. 2.7 показана схема устройства На поплавке, плавающем на поверхности жидкости, укреплен маленький магнит Он должен находиться вблизи от язычкового выключателя, закрепленного на крышке контейнера. Когда уровень жидкости высок, магнит держит контакты замкнутыми, при этом горит светодиод, а звуковой ситнализатор мол-
Рис.^2.7. Устройство контроля за уровнем тормозной жидкости
Чит. Как только уровень тормозной жидкости опустится ниже безопасного, разомкнутся контакты магнитного выключателя и ток пойдет на звуковой сигнализатор.
Сборка и эксплуатация схемы. Уж очень проста эта схема, чтобы нужно было еще давать советы по ее сборке. Главное здесь - аккуратное соединение деталей проводами. Для размещения деталей подойдет любой пластмассовый корпус. Для всех внутренних соединений можно использовать любой подходящий провод. Для поплавка можно взять любой легкий материал (пробку, дерево и тл.), который мог бы плавать и не вступал бы в реакцию с тормозной жидкостью. Вырежьте из него круг так, чтобы он входил в резервуар с зазором 0,6 см по краю. Если резервуар имеет иную, чем круг, форму, форма поплавка должна ей соответствовать. Достаточно сильный и легкий ферритовый магнит прикрепите по центру наверху поплавка. Для этого хорошо использовать эпоксидную или силиконовую смолу.
Температурный сигнализатор
Перегрев - главный враг электрических и механических систем автомобиля. Но если превышение температуры будет замечено до того, как оно достигнет опасного уровня, перегретую деталь можно спасти или, по крайней мере, заменить без дополнительных повреждений.
Схема устройства, служащего этой цели, показана на рис. 2.8 и может использоваться для температурного контроля практически любого узла автомобиля. Температурный датчик, представляющий собой два последовательно включенных диода, можно поместить та любую деталь; устройство подаст сигнал, как
$70мкх25В$70мкх25В
$70мкх25В
$70мкх25В
Температурный датчикТемпературный датчик
Температурный датчик
Температурный датчик
K-1-LM32M-
DI^Z-INSI^
Рис. 2.8. Температурный сигнализатор с одним датчиком
2N2222A2N2222ACl 47Qmk *256Cl 47Qmk *25621'X 1N47341 -21'X 1N47341 -8181t126t126IC 1IC 1^2VDJI^2VDJIIC-1*LM324 22-213-1N914- 214 -217-лю?ые 218-221-1кR6 - R9 — 1,5k R10-R13-500R14-R17-270IC-1*LM324 22-213-1N914- 214 -217-лю?ые 218-221-1кR6 - R9 — 1,5k R10-R13-500R14-R17-270ЮОмк* 166ЮОмк* 1660b2100b210w211w211ООЗВукоВой сигнализаторЗВукоВой сигнализаторXX 313XX 3130H |>X 3140H |>X 314
2N2222A
2N2222A
Cl 47Qmk *256
Cl 47Qmk *256
21'X 1N47341 -
21'X 1N47341 -
81
81
t126
t126
IC 1
IC 1
^2V
DJI
^2V
DJI
IC-1*LM324 22-213-1N914- 214 -217-лю?ые 218-221-1к
R6 - R9 — 1,5k R10-R13-500
R14-R17-270
IC-1*LM324 22-213-1N914- 214 -217-лю?ые 218-221-1к
R6 - R9 — 1,5k R10-R13-500
R14-R17-270
ЮОмк* 166
ЮОмк* 166
0b210
0b210
w211
w211
О
О
ЗВукоВой сигнализатор
ЗВукоВой сигнализатор
XX 313
XX 313
0H |>X 314
0H |>X 314
Рис. 2.9. Температурный сигнализатор с четырьмя датчиками
только температура поднимется слишком высоко. При наблюдении за системой охлаждения датчик помещают прямо в охлаждающую жидкость.
Работа схемы. Один из четырех операционных усилителей микросхемы LM324 работает как чувствительный компаратор напряжения на датчике с установленным уровнем. Со стабилитрона D3 снимается стабилизированное напряжение и подается на один из входов операционного усилителя IC-L Через резистор R1 подается прямое смещение на два входящих в датчик кремниевых диода. При комнатной температуре на аноде диода D1 напряжение 1,2 В. При повышении температуры это напряжение линейно уменьшается. Оно поступает на вывод 2 микросхемы. Опорное напряжение берется с ползунка резистора R5, которым устанавливается порог срабатывания. Пока напряжение, снимаемое с датчика, выше поступающего на выход 3 микросхемы, сигнал на выходе усилителя отсутствует. Как только напряжение на датчике понизится ниже опорного, на выходе усилителя появится напряжение, питающее звуковой сигнализатор.
Сборка и эксплуатация схемы. Схема некритична к расположению деталей; конструкция устройства выбирается по вашему усмотрению. Детали монтируются на пластине изоляционного материала и помещаются в пластмассовый кор- пус. Лишь температурный датчик требует к себе особого внимания.
Диоды, входящие в него, должны быть защищены от воздействия окружающей среды и внешнего потенциала. Этого можно достигнуть, покрыв их тонким слоем эпоксидной смолы. Эта пленка должна быть сделана как можно тоньше, чтобы датчик мог быстро срабатывать на резкое изменение температуры.
Поместит датчик в сосуд с водой, нагретой до желаемой температуры, можно Настроить схему на срабатывание при любой температуре ниже 100 С в ращением Переменного резистора R5, при этом температура воды определяется с помощью стеклянного термометра.
Температурный датчик может быть смонтирован на большинстве узлов, которые могут выйти из строя от перегрева. Для контроля системы охлаждения датчик монтируется прямо на радиаторе, при этом необходимо следить, чтобы ни один из выводов датчика не имел электрического контакта с металлом.
Если необходимо установить контроль за несколькими областями, критичными к перегреву, можно использовать схему на рис. 2.9, рассчитанную на четыре датчика. В ней 4 раза повторяется выше описанная схема с небольшими дополнениями в целях обеспечения ее работоспособности. Транзистор Q1 выполняет функцию буферного усилителя, помогая избежать перегрузки стабилитрона от четырех входов операционных усилителей. Четыре светодиода D14-D17 указывают, какой из датчиков перегрет, при этом включается н звуковой сигнализатор.
Калибровка этой схемы ничем не отличается от настройки одноканального устройства, но может быть использован и любой другой метод. Предварительно проверенные диоды включают в схему с точным соблюдением полярности.
Сигнализатор заднего хода
* В тех местах, где обычно много детей, сигнализатор заднего хода - насущная необходимость. Он должен давать такой предупредительный сигнал, чтобы ребенок, занятый игрой, мог его услышать. Но никогда не полагайтесь только на этот сигнализатор - всегда посмотрите дважды перед тем, как ехать в любом направлении.
Двухтональный сигнал схемы, приведенной на рис. 2.10, привлечет внимание в момент, когда автомобиль даст задний ход. Для формирования сигнала сирены в схеме применены два таймера типа 555. На микросхеме IC-1 и сопутствующих компонентах собран ннфрачасготный генератор, в обязанности которого входит обеспечение чередования тональностей. Он работает на частоте меньше 1 Гц. Генератор с частотой несколько сот герц, управляющий транзистором Q1, собран на микросхеме IC-2. Усиленный им сигнал поступает на громкоговоритель. С вывода 3 микросхемы IC-1 сигнал инфрачастоты поступает на вывод 5 микросхемы/С-2, создавая периодический сдвиг частоты.
Сборка и подключение схемы. Детали схемы могут быть смонтированы иа пластине изоляционного материала либо на печатной плате. В любом случае расположение деталей не имеет значения. Мощный транзистор Q1 нужно смонтировать на радиаторе, функции которого может выполнить алюминиевая пластина размерами 7,5 * 7,5 см и толщиной 16 мм. Транзистор крепится в ее центре. Ни транзистор, ни радиатор не должны касаться других элементов схемы, поскольку короткое замыкание может привести к выходу из строя транзистора или громкоговорителя, а иногда и сразу обоих.
Схема должна включаться только в момент, когда автомобиль дает задний ход. В некоторых автомобилях есть механические контакты, но, скорее всего, вам придется установить нормально разомкнутые контакты, смонтировав их на коробке передач. Даже если таковые имеются, иногда невозможно применить их для сигнализатора заднего хода. Поэтому лучше использовать свой собствен-
ный выключатель. Этот выключатель (на схеме S2) должен выдерживать ток более 3 А. Можно даже не пытаться использовать для этой цели геркон, так как контакты его "залипнут” уже после первого замыкания.
Эксперименты со схемой. Теперь, когда вы знаете как собрать, подключить и использовать описанное устройство, самое время посмотреть, как несколькими простыми модификациями можю получать на выходе схемы разные звуковые сигналы. Если требуется увеличить период переключения тональности сирены, нужно увеличить емкость конденсатора С2. При удвоении емкости этого конденсатора уменьшается частота переключения в 2 раза, а при уменьшении ее в 2 раза повышается частота также в 2 раза. Чтобы поднять высоту тона сирены, нужно уменьшить емкость конденсатора СВ. Для его понижения проделайте обратную операцию. Изменяя всякий раз емкость конденсатора СВ на 25 %, вы быстро достигните желаемого результата.
Применение этого устройства не ограничено лишь работой в качестве сигнализатора заднего хода. Оно само либо его модификации могут использоваться как основной звуковой сигнализатор в охранной сигнализации автомобиля или квартиры.
Охранная система автомобиля
Охранная сигнализация, разработанная специально для автомобиля, сходна С квартирной охранной сигнализацией, с той лишь разницей, что в автомобиле ГШтание ограничено аккумуляторной батареей иа 12 В. В большинстве случаев ^Ю ограничение не вызывает сложностей в конструкции и качестве работы систе- Йл. Чем нестандартнее техническое решение охранной сигнализации, тем слож- Йе даже для опытного преступника обезвредить ее и безопасно проникнуть в Йм. Во многих случаях хорошая самодельная охранная система способна убе-
Рис. 2.11. Охранная система автомобиля
дить матерого грабителя пойти поискать более легкой добычи. Поэтому не думайте, что самодельная сигнализация какая-то второсортная. Ее куда сложнее нейтрализовать, так как на нее нет ни описания, ни заводской документации.
Схема простой, но многосторонней системы показана на рис. 2.11. Добавлением дополнительных входных диодов D1-D3 можно увеличить количество датчиков^ а ключ на тринисгоре включит любой звуковой сигнализатор, в том числе схему на рис. 2.10.
Успех эксплуатации этого устройства зависит от работоспособности и расии-, ложения контрольного выключателя S1 и подбора датчиков. Выключатель S2 должен находиться в неприметном месте, известном только тем, кто пользуется автомобилем. Выключатели, служащие датчиками этой системы, нужно подобрать, исходя из особенностей автомобиля.
Для лучшего понимания возможностей этой системы, видимо, необходимо подробно объяснить принципы ее работы. Когда включен выключатель S2, но ни на одном из входов (Л, В и О нет положительного напряжения, схема находится в режиме ожидания. Напряжение на базе транзистора Q2, эмиттере транзистора Q2 и управляющем электроде тринистора равно нулю. Все три прибора закрыты. Если на одном или более входах схемы появится напряжение +12 В, конденсатор С2 начнет заряжаться через времязадающий резистор R2. Транзисторы Q2 и Q2 образуют составной транзистор, включенный в схему с общим коллектором. Обладая большим входным сопротивлением, он не шунтирует конденсатор С1. Таким образом, конденсатор С2 продолжает заряжаться от потенциала на входе устройства. Напряжение иа нем и соответственно иа эмиттере транзисто- 26
*12 В*12 ВR1R1ЮкЮкДверной выключатель или ему подобныйДверной выключатель или ему подобныйОсвещение Эвери или салонаОсвещение Эвери или салонаК аноду тринистора 03К аноду тринистора 03К входам А^Вили СК входам А^Вили С
*12 В
*12 В
R1
R1
Юк
Юк
Дверной выключатель или ему подобный
Дверной выключатель или ему подобный
Освещение Эвери или салона
Освещение Эвери или салона
К аноду тринистора 03
К аноду тринистора 03
К входам А^Вили С
К входам А^Вили С
Рис. 2.12./Инвертор напряжения
pa Q2 возрастает. Как только иа управляющем электроде тринистора Q3 напряжение достигает значения 0,75 В, тринистор перейдет в открытое состояние и включит подсоединенный к клеммам D и Е звуковой сигнализатор.
При сопротивлении времязадающего резистора R1, равном 680 кОм, задержка срабатывания получается около 10 с, а при 1 МОм - около 15 с. Если его сопротивление будет около 10 МОм, а ток утечки конденсатора С1 мал, можно получить задержку срабатывания вплоть до 3 мин. Изменить время задержки срабатывания можно и изменением емкости конденсатора С1. Удвоив его емкость до 100 мкФ, ву соответственно удвоите время задержки. Прн уменьшении емкости конденсатора С1 снижается время задержки. Экспериментируя с двумя этими элементами схемы, можно легко подобрать желаемую выдержку.
Датчиками этой охранной сигнализации могут служить различные узлы автомобиля. Единственным требованием здесь является лишь то, чтобы на используемое в этих целях устройство подавался через выключатель плюс питания 12 В. Этой цели могут служить габаритные огни, катушка зажигания, радиоприемник или магнитофон, поскольку все они питаются от +12 В. Если положительный потенциал 12 В появился на одном из входов схемы только на короткое время, то в функцию диода D4 и резистора R2 входит быстрый разряд конденсатора С/, как только потенциал исчезнет. Присутствие этой цепочки позволяет точнее соблюдать время задержки срабатывания. Но их можно и удалить, если точность соблюдения времени задержки не важна. Используемый тринистор должен выдерживать ток нагрузки до 1 А. При применении более мощного тринистора можно использовать более мощный звуковой сигнализатс р,
В некоторых автомобилях встречаются электрические приборы, рассчитанные на питание не от положительной-шины, как это требуется для схемы, а от отрицательной. На рис. 2.12 показана схема инвертора напряжения, исправляющего это положение. Инвертор напряжения показан подключенным к выключателю дверного освещения, который замыкает цепь питания лампы на землю. Пока дверь автомобиля закрыта, лампа не горит и на базу транзистора Q1 подается
гмеп^ии^ через нее и резистор R1, при этом напряжение на колЬекторе транзистора близко к нулю и на вход охранной сигнализации не поступает сигнал. При открывании двери смещение с транзистора снимается и на его коллекторе возникает напряжение окопо +12 В. Это напряжение, поступая через один из диодов D1-D3, начинает заряжать времязадающий конденсатор. Подобных инверторов при необходимости может быть несколько.
Сборка и эксплуатация схемы, Эта схема также некритична к монтажу, и ее удовлетворит любая конструкция. Главная хитрость состоит в размещении выключателя в доступном, но неприметном месте, где бы его можно было легко переключать по мере надобности. Отберите от одной до трех цепей, к которым вы хотели бы подключить сигнализацию. Инверторы напряжения используйте по мере необходимости. Запомнить положение выключателя S1 проще, если знать, что, когда вы находитесь в автомобиле, он должен быть выключен, а при покидании машины его надо включить. Установив время задержки срабатывания порядка 15 с, вы будете успевать отключать нли включать сигнализацию, садясь в машину или выходя из нее.
Глава 3. ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Неважно, насколько проста или сложна применяемая вами схема охранного устройства. Главной деталью являются датчики, определяющие момент, когда некто проник на охраняемую территорию. Обычно наиболее часто для этой цели используют простые механические выключатели, которые могут быть либо нормально замкнутыми (НЗ), либо нормально разомкнутыми (ИР).
Существуют, по крайней мере, два вида ’’одноразовых” нормально замкнутых датчиков, разрушающихся при попытке проникновения. Первый из них, наиболее простой, представляет собой отрезок тонкого провода, натянутого в том месте, где он может быть порван нарушителем. Второй мы все когда-либо видели на окнах и стеклянных дверях - это полоски свинцовой фольги на поверхности стекла*
Систему с натянутым проводом можно усовершенствовать, превратив ее из ’’одноразовой” в возобновляемую.-Это достигается использованием более толстого провода, на концах которого укреплены подобия штепселей. Они вставляются в гнезда, из которых могут быть легко выдернуты. Как только нарушитель заденет провод, цепь разомкнется на одном или обоих концах и включится сигнал тревога.
Простое устройство сигнализации
Схема сигнализации, показанная на рис. 3.1, несмотря на свою простоту, обеспечивает высокий уровень безопасности. В действительности подобная конфигурация являлась основой для охранных систем, применявшихся в течение полувека. Многие из них до сих пор функционируют при охране домов, складов, предприятий и прочих видов ценностей.
Схема работает следующим образом. Когда ни один из датчиков не порван, а выключатель 5/ включен, реле держит контакты, включающие звонок, разомкнутыми, как показано на рисунке. Стоит только разорвать один из проводов датчи- 28
Рис. 3.2, Сигнализация с нормально разомкнутыми датчиками
■ов или перерезать провода, идущие к ним, как тут же реле отпустит контакты ■ зазвенит звонок.
Схема, показанная да рис. 3.2, работает от нормально разомкнутых контак- »». Эта схема по сравнению с предыдущими имеет определенные преимущества, ^скольку питающая батарея отключена до момента нарушения. Однако в ней t небольшой недостаток. Если контакты замкнутся на короткий период, зво- будет звенеть только в течение этого промежутка времени. И не дай бог,
29
Рис. 3.3. Самоблокирующаяся сигнализация с нормально разомкнутыми датчиками
если грабитель будет достаточно ловок! Чтобы избавиться от такого недостатка, нужно произвести модификации, как это показано на рис. 3.3. При срабатывании схемы реле самоблокируется, и звонок будет звенеть до тех пор, пока не сядет батарея или не отключится схема.
При детальном рассмотрении схемы видно, что в режиме ожидания она также не потребляет тока. Вторая группа контактов реле подает питание на реле и таким образом держит его включенным, даже если контакты датчика замыкались на короткое время. Но почему же это не идеальная сигнализация? А потому, что если преступнику удастся перерезать провода, идущие к датчику, устройство будет полностью разоружено и не издаст ни звука. Таким образом, нормально разомкнутый датчик не способен обеспечить высокий уровень надехоюсти, но если использовать в комплексе НЗ- и HP-датчики надежность будет весьма высокой.
Датчики, предлагаемые в этой главе, способны работать с любым контролирующим устройством, которое в!г можете применить, лишь бы оно работало с НЗ- и HP-контактами. Доля подобных систем составляет 99% применяемых в настоящее время.
Фотосторож
Даже если у вас есть возможность нанять круглосуточную охрану вашего дома, все равно нет 100%-ной гарантии безопасности. Почему? Нет непогрешимых людей. Человека, приставленного к выполнению монотонных обязанностей, одолевают скука, утомление и прочие беды, что ведет к общему снижению бдительности.
Эквивалентный электронный сторож неутомим и не подвластен человеческим слабостям. Если у человека средствами наблюдения являются зрение и слух и в зависимости от того, что он чувствует, принимается решение, то в простой, но 30
Рис. 3.4. Фотосторож с одним фотоэлементом
эффективной сигнализации вместо глаз используется фотоэлемент. Он не уснет я не станет глядеть куда не надо, а будет на посту круглосуточно в любой день недели. Конечно, несмотря на эти замечательные свойства, фотоэлементу не сравниться с человеческим глазом. Однако при использовании его надлежащим образом он способен держать территорию под постоянным визуальным контролем. Наш первый электронный сторож и использует фотоэлемент, чтобы заметить движение в охраняемой зоне.
Фотосторож, схема которого приведена на рис. 3.4, контролирует территорию между источником света и фотоэлементом PC. Фотодатчик представляет собой светонепроницаемую трубку, на одном конце которой укреплен фотоэлемент (фоторезистор), так что свет к нему проходит через всю трубку. В данной схеме использован резистивный фотоэлемент Clairex CL603A. Фотодатчик на- нравлен на фиксированный источник света, расположенный на расстоянии около метра от него. В режиме ожидания резистором R9 устанавливают в точке А Напряжение +12 В относительно общей шины, при этом транзистор Q4 открыт, что равнозначно замыканию между точками В и С.
Пока ничто не мешает свету освещать фотоэлемент, потенциалы точек А и В остаются без изменения. Но как только пуч будет прерван, изменения напряжений на выходе схемы вызовут сигнал тревоги. Большую территорию лучше охранять, поместив источник света на ее середину, а по сторонам зоны установить направленные на -него фотоэлементы. В качестве источника света может быть испрльзован любой осветительный прибор.
Работа схемы. Транзисторы Q1 и Q2 составляют высокоомный эмиттерный повторитель, который практически не нагружает фотоэлемент. С помощью резистора R9, который выполняет роль регулятора чувствительности, на базе тран-
зисгора Q1 устанавливается напряжение, чуть меньшее половины напряжения питания схемы. Опорное напряжение на базе транзистора Q3 устанавливается по- средством делителя напряжения на резисторах R6 и R7 на уровне 60% напряжения питания. Когда фотоэлемент освещается свободно, напряжение на резисторе R2 получается меньше, чем напряжение на базе транзистора Q3 (оно почти равно напряжению на базе Q1V Прямое смещение на базу этого транзистора, получившееся как разница напряжений на его базе и эмиттере, открывает его, а за ним и транзистор Q5, при этом в точке А возникает положительный потенциал, открывающий транзистор Q4. При затемнении фотоэлемента напряжение на базе транзистора Q1 поднимется почти до напряжения питания. То же самое произойдет и с напряжением на эмиттере транзистора Q3. Он закроется обратным смещением, и схема передаст дальше сигнал тревога.
Сборка схемы. Детали схемы могут быть смонтированы на листе изоляционного материала, а потом помещены в любой металлический или пластмассовый корпус. К монтажу не предъявляется никаких особенных требований. Главное - произвести его аккуратно.
На рнс. 35 приведен чертеж фотодатчика. Длина используемой трубки определяет отчасти дальность размещения источника света. Если увеличить длину трубки, угол обзора из точки, где находится фотоэлемент, уменьшится. Следовательно, источник света может находиться на более далеком расстоянии без .опасения паразитного влияния других осветителей. В случае же, если фотоэлемент освещается многими побочными источниками, фон от них может снизить чувствительность схемы к небольшим объектам.
Обычно, если расстояние между фотоэлементом и источником не очень большое, достаточно трубки длиной 15 см. При большей дистанции длина ее может доходить до 30 см. В каждом конкретном случае, немного поэкспериментировав, можно подобрать оптимальную длину. Основными факторами, определяющими возможности устройства, являются чувствительность фотоэлемента и яркость источника света. После того как вы подобрали длину светонепроницаемой трубки, укрепите с помощью непрозрачной эпоксидной смолы на одном из ее концов фотоэлемент. Выводы неплохо изолировать кембриком.
Может оказаться, что вам ие удалось найти подходящую по диаметру трубку. Если диаметр трубки больше диаметра фотоэлемента, обмотайте последний изолентой или бумагой до необходимого размера. Фотоэлемент следует крепить 32
как можно ровнее, по.скольку перекос его может снизить чувствительность фотосторожа.
Приспособление фотосторожа для работы в системе сигнализации. Подайте 9 В питания на схему и осветите фотоэлемент. Подключив вольтметр к эмиттеру Транзистора Q1, добейтесь с помощью резистора R9, чтобы на нем было напряжение от 3 до 4 В, при этом в точке А напряжение должно быть около 9 В. Наблюдая эа напряжением в этой точке, прервите световой луч, падающий на фотоэлемент. Напряжение в точке А должно упасть почти до нуля и оставаться таким при затемненном фотоэлементе. Поэкспериментируйте с разными источниками света, с расположением фотодатчика, с настройкой резистора R9 н объектами разного размера, пересекающими луч. Эго позволит вам достичь наилучших результатов.
На рис. 3.6 приведена схема, позволяющая одновременно использовать до пяти фотодатчиков (типа Chirex CL603A). Говоря о выходе устройства, его можно уподобить НЗ-контактам, которые остаются в таком положении все время, пока фотоэлементы освещены. Выходной каскад этого устройства такой же, как и в устройстве на рис. 3.4, и может использоваться точно так же. Каждый из фотоэлементов помещен в непрозрачную трубку, как на рис. 3.5, и применяется по мере надобности.
Введение в действие многоканального фотосторожа аналогачно процедуре настройки одноканального. Разомкните все контакты от 52 до S5, оставив замкнутым только 5/, и подайте питание на схему. Подключите высокоомный вольтметр ко входу первого инвертора (вывод 3 микросхемы). Второй вывод Вольтметра подключается к общему йроводу. Переключатель пределов вольтметра установите в положение .наибольшей чувствительности, когда он еще не зашкаливает. Ползунок резистора R1 должен находиться в левом (по схеме) положении. Направив фотодатчик на источник света, вращайте его в разные стороны, пока не заметите, а каком положении вольтметр покажет максимальное напряжение. Это означает, что фотоэлемент освешен наиболее ярко, при этом вольтметр должен показывать значение, равное 2/3 напряжения питания, чего достаточно для хорошей работы схемы. Если источник света достаточно сильный, Напряжение на входе инвертора может оказаться близким к напряжению питания. Его снижают ре1улировкой резистора R1 до уровня 2/3 или-3/4 напряжения питания.
При таком напряжении на входе инвертора схема будет лучшим образом реагировать на проходящие через пуч небольшие объекты. Напряжение на выходе 6-го инвертора (вывод 15 микросхемы) будет при этом чуть меньше напряжения питания. Это напряжение создает на базе транзистора Q1 открывающее смещение, и относительно клемм В и С ои представляется как замкнутый контакт. Подобным образом настраиваются остальные каналы. Только не забывайте включать соответствующие выключатели (52-S5).
В случае, если фотодатчик должен размещаться на расстоянии более 1,5 м от самой схемы, его следует соединить с нею через двухпроводный экранированный кабель, так как высокоомный вход инвертора весьма чувствителен к наводкам.
Между клеммой В и положительной шиной питания можно включить небольшое электромагнитное реле с нормально замкнутыми контактами. Можно также использовать поляризованное реле с НЗ- или HP-контактами (по выбору) для работы в паре с имеющейся у вас сигнализацией. С клеммы А во внешнее 2 3ак 594 33
Рис. 3.6. Много канальный фотосторож
устройство может поступать напряжение, близкое к напряжению питания, и максимальный ток до 20 мА При сборке схемы надо быть весьма осторожными с микросхемой, поскольку она может выйти из строя из-за статического электричества. При ее распайке следует пользоваться заземленным инструментом.
Фотосторож с пульсирующим лучом
Во многих случаях необходим такой датчик, который мог бы работать, как в полной темноте, так и при солнечном свете, оставаясь неприметным ддя нару- шиго^я. Сразу на память приходят несколько схем, а первой та, где исплтауп^. ся невидимые человеку лучи. В остальном схема должна работать обычным об- разом.
М
Рис. 3.7. Инфракрасный световой передатчик
Самым простым методом (с точки зрения разработки) в данном случае было бы использование непрерывного пуча света, освещающего фотоэлемент. В 99% случаев этот способ работает хорошо, но в оставшемся 1% случаев попадается грабитель, который либо по опыту, либо по полученной информации знает, где находится фотоэлемент, и, направив на него свой источник света, может пройти незамеченным. Здесь уже нужен более совершенный фотосторож.
Луч света в таком фотостороже можно сделать пульсирующим, промодупиро- вав его низкой частотой, при этом фотоприемник можно сделать чувствительным только к определенной частоте модуляции луча.
Схема, показанная иа рис. 3.7, прерывает невидимый инфракрасный (ИК) луч света с частотой 1500 Гц. Здесь D1 - элемент типа ХС-880-А, Radio Shade 276- 143. Луч падает на фотоприемник ИК-лучей, роль которого выполняет фототран- зистор в схеме на рте. 3.8.
Работа схемы. Натаем со светового нередатчика на рис. 3.7. На таймере типа 555 собран автогенератор, работающий на частоте 1500 Гц. К его выходу подключен инфракрасный светодиод, пуш>сиружнций с частотой генератора. Частота генератора определи ется'Номияэлами резисторов R2, R3, R4 и конденсатора С7.Переменным резистором R4 производится точная настройка передатчика на частоту фотоприемника. Конкретная рабочая частота приемника не столь важна, так как под нее легко подстроить частоту фотопередатчика. Резистор R1 ограничивает ток Через светодиод. Уменьшат его, можно увеличить световой выход светодиода, но перед этим необходимо убедиться, что ток через светодиод не превышает максимально допустимый. Фотонриемник, схема которого показана на рте. 3.8,
Рис. 3.8. Инфракрасный фотоприемник
немного сложнее по сравнению с простой схемой фотопередатчика, ио на самом деле тоже относится к простым схемам.
Детектор инфракрасного света транзистор QI (Radio Shack 276-142) воспринимает пульсирующий луч от фотопередатчика и передает небольшой по амплитуде сигнал переменного напряжения в схему йа двойной Г-мост. Если взглянуть повнимательнее, то видно, что вход и выход Г-моста подключены к базе и коллектору транзистора Q2. Весь комплекс образует резонансный усилитель, максимум усиления которого приходится на резонансную частоту. На этой частоте сопротивление Г-моста максимальное, и поэтому минимальна наводимая через него отрицательная обратная связь. Благодаря этому свойству транзистор Q2 усиливает только сигнал с частотой 1500 Гц,- поступающий от фотопередатчика. Дальше сигнал с частотой 1500 Гц усиливается транзистором Q3 до уровня, достаточного для работы детектора с удвоением напряжения на диодах D1 и D2. Постоянное напряжение с его выхода через резистор R2 открывает транзистор Q4, замыкающий через себя клеммы В и С.
Сборка схемы. Конструкцию устройства выберите по своему усмотрению. При размещении светодиода передатчика и фототранзистора приемника следует исключить возможность попадания на них прямого света. Наилучшим образом этого можно добиться размещением фототранзистора вместе с деталями ц светонепроницаемом корпусе, как показано на рис. 3.9. Просверлите отверствие Диаметром менее 1 см в одной из сторон коробки и поместите фототранзистор на расстоянии 2,5 см напротив него. При таком расположении фототранзнстора сингал от передатчика будет доходить до него неперегружеяным боковым светом. Если подобным же образом разместить светодиод передатчика, надежность схемы повысится.
Использование устройства. Определите то место, где вероятнее всего пройдет преступник. Сообразно с этим расположите приемник и передатчик дня охраны территории. Устройство работает наилучшим образом, если расстояние между передатчиком и приемником не превышает 5 м. Всегда лучше поэкспериментировать для поиска наилучшего расположения устройства.
Рио. 3.9. Размещение фотоэлемента в корпусе устройства
После того как найдено место для обоих частей устройства, включите питание каждого, а к катоду диода D1 приемника подсоедините вольтметр постоянного напряжения. Второй вывод вольтметра подключается к общему проводу. Следя за показаниями вольтметра, настройте передатчик с помощью резистора R4 на частоту приемника по максимальным показаниям вольтметра, при этом напряжение на катоде диода D1 должно составлять, по крайней мере, 1^ В и доходить до 5 В при уменьшении расстояния между передатчиком и приемником. Клеммы В и С могут быть подключены к любой системе сигйа- дазапМи, работающей от НЗ-контактов. Главное здесь при включении - это соблюсти полярность. Для работы с любой существующей сигнализацией можно также между клеммой В и плюсом питания приемника включить электромаг* Мятное реле.
Какую бы схему фотосторожа вы ни выбрали, важность надлежащего распо- еюжения фотодатчдка нельзя недооценивать. Плохо размещенные датчики пусть Ж ие пропустят нарушителя, но станут причиной ряда ложных срабатываний. Трудно придумать еще что-либо так сильно понижающее общую эффективность любой сигнализации, как ложная тревога. Пугали волками так, что никто ие поверил, когда они на самом деле пришли.
"Детектор близости"(Сигнализация, срабатывающая при приближении к объекту)
Трудно найти более интересное и занимательное устройство, чем почти вол- щебеий ’’детектор близости” (ДБ). Здесь для охраны ие используется ни свет, ни звук. Лишь незримые силы надежно несут службу. Большинство таких ДБ
ным контуром
Рис. 3.11. "Детектор близости” на ЛС-цепочке
работает на принципе измерения уровня потерь радиоизлучения, которые возникают, коцца какой-либо объект проследует мимо или коснется плоской металлической антенны, принимающей радиочастотный сигнал.
На рис. ЗЛО приведена функциональная схема такого устройства. Работает она следующим образом. Генератор не очень высокой радиочастоты связан
Рис, 3.12. Структурная схема ’’детектора близости”, основанного на изменении условий приема радиоволн
посредством двух последовательно включенных'конденсаторов с колебатевь- ным контуром. Переходные конденсаторы выбраны с малой емкостью, чтобы ослабить связь контура с генератором. К месту их соединения друг с другом подключена плоская металлическая антенна. Когда некий объект проходит мимо этой антенны, им ’’отсасывается” небольшое количество высокочастотной анергии. Тогда уровень сигнала, идущего с выхода генератора на пороговое устройство, снижается. Если объект очень большой либо находится весьма близко к антенне, может произойти срыв генерации, которая возобновится после того, как объект снова удалится.
Функциональная схема другого ДБ показана на рис. 3.11. В ией вместо резонансного контура используется КС-цепочка. Работает схема точно так же как и с контуром, только несколько проще в изготовлении.
Третий и наиболее необычный ДБ показан иа рис. 3.12. В этой схеме маломощный генератор радиочастоты также через плоскую металлическую антенну излучает высокочастотную энергию. Сигнал от генератора прюимается прием- Ииком, настроенным на эту частоту. К выходу приемника подключено пороговое устройство. Когда объект проходит между антеннами генератора и прием- Шика (показано стрелкой), часть высокочастотной энергии через него стекает ИЖ землю, что понижает уровень сигнала на приемнике. .
Описанные виды детектора близости - лишь небольшая часть подобных устройств, способных прекрасно выполнить роль сторожей в какой-либо системе сигнализации.
Изготовление чувствительного "детектора близости"с колебательным контуром
"Детектор близости*, схема которого приведена иа рис. 3.13, разработан для охраий металлических объектов, таких, как несгораемые шкафы, сейфы и разного рода металлическое оборудование.
Ц1Д2 -2N5089
Q3-2N3903
D1,B2- 1N914
Рис. 3.13. "Детектор близости” с нагруженным колебательным контуром
Дня транзистора типа п-р-п, Q1 и Q2, образуют составной транзистор, включенный по схеме с общим коллектором и связанный с колебательным контуром через конденсатор С5. С ползунка резистора R4 в точку соединения конденсаторов С1 и С2 подается сигнал обратной связи, вызывающий генерацию. Глубина обратной связи и вместе с тем чувствительность регулируются переменным резистором R4. Частота генерации выбрана равной около 30 кГц. Сигнал генератора, снимаемый с резистора R4, поступает на диодный выпрямитель с удвоением напряжения на диодах D1 и D2. Напряжение на выходе выпрямителя через резистор R3 создает прямое смещение на базе транзистора Q3, в результате чего он открывается. Широкий диапазон регулировки чувствительности дает возможность легко настраивать ДБ для охраны объектов размерами от монеты до слона. Для питания схемы подойдет любой источник напряжения от 9 до 15 В, способный отдать в нагрузку ток до 20 мА.
Сборка схемы. Смонтировав детали схемы на плате из изоляционного материала, поместите ее в любой пластмассовый или металлический корпус. Катушка индуктивности колебательного контура наматывается из 75 витков медного провода сечением 0,3 мм2 на куске ферритового стержня размерами 8 X 75 мм, как показано на рис. 3.14.
Катушку наматывайте виток к витку на середине стержня. Завершив работу, оставьте выводы по 7,5 см и закрепите витки изолентой. Если ваша схема будет размещаться в металлическом корпусе, проследите, чтобы катушка индуктивности не находилась ближе 2,5 см от стенок. В противном случае ее добротность будет снижена, что приведет к плохой работе всего устройства.
Подключение устройства. Если представляется возможность^ общий провод питания схемы соедините с землей. Вход устройства соедините с охраняемым предметом (рис. 3.15). Он должен быть изолирован от земли. Это можно сделать, подложив под него бруски из твердого дерева или другого хорошего изолятора» Бруски должны приподнимать охраняемый предмет на высоту не-м«ее одного дюйма. В этом случае схема ваботает наилучшим образом.
Подав питание на схему, подключите вольтметр постоянного напряжения к клемме В и положительной шине питания. Находясь на достаточном расстоянии от охраняемого объекта, вращением переменного резистора R4 найдите точку, ще показания вольтметра скачком изменялись бы от нуля до напряжения, близкого к напряжению питания. Приблизившись к объекту, убедитесь, что в какой-то момент показания вольтметра упадут до нуля. Регулируя чувствительность
Рис. 3.16. "Детектор близости” на микросхеме
устройства резистора R4, можно добиться надежного срабатывания устройства в нескольких сантиметрах от охраняемого предмета, а при желании - только при касании его.
Применяя ДБ, часто стараются настроить его на максимальную чувствительность; в идеальных условиях' это вполне возможно. Но во многих случаях условия далеки от идеальных и склонны изменяться. Изменение влажности, параметров деталей, даже мыши могут стать причиной ложной тревоги.
’’Детектор близости**, схема которого приведена на рис. 3.16, разработан для тех энтузиастов в электронике, кому больше нравится экспериментировать, чем собирать уже обкатанную схему. Если это вам подходит - за дело!
Необходимо сказать несколько слов о применяемой в устройстве микросхеме. Четыре логических элемента ИЛИ—НЕ, входящих в цифровую микросхему 4001, собраны на полевых транзисторах с МОП-сгруктурой и каналами типов ри и. Уже в саму схему заложена защита от статического напряжения и высоких электрических полей. Но, несмотря на это, следует быть весьма осторожным при запитывании этой микросхемы. Ни на одном из выводов микросхемы напряжение не должны превышать 16 В. Производя какие-либо перепайки, всегда предварительно отключайте питание схемы. При соблюдении всех этих правил микросхема вас не подведет. Все детали схемы уместятся на плате размером 7,5 X 10 см. В качестве чувствительной антенны может служить пластина фольгированного стеклотекстолита или гетинакса, а также просто кусочек жести размером 15 X15 см. Провод, соединяющий антенну со схемой, должен быть по возможности коротким, чтобй избежать паразитных наводок с частотой сети.
Работа схемы. Логические элементы А и В образуют генератор низкой ww- ты. Его рабочая частота определяется величиной резистора R2 и емкостью, распределенной в монтаже и самой микоосхеме. На схеме эта емкость показана пуню*
тарной линией и обычно не превосходит 25 пФ. В случае, если генерация не возникает, что может/быть следствием недостаточно распределенной емкости, можно подключить добавочный конденсатор емкостью от 5 до 25 пФ между выводами 2 и 4 wskp&ogbmh* Хорошо дня этой цели иснользовать подстроечный конденсатор, настроив его для лучшей работы устройства.
Уровень выходного сигнал^ генератора регулируется переменным резистором R1, подающим смещение на один из входов элемента 4. Им же регулируется чувствительность прибора. Через резистор R4 с выхода диодного выпрямителя подается смещение на базу транзистора Ql^ которое подбирается таким, чтобы в режиме ожидания транзистор был полностью открыт. Настройка данного ДБ производится так же, как и в предыдущих примерах. Производя опыты со схемой, никогда не забывайте о необходимых предосторожностях в обращении с микросхемами МОП-структуры.
Следующий описываемый ДБ работает совсем по-иному, чем первые два, и обладает другой конструкцией. Здесь в паре работают не слишком высокочастотный передатчик и настроенный на его частоту приемник. Антенны обоих устройств расположены так, что проходящий между ними объект становится ’’вспомогатель- ной” антенной. Так, при проходе его вблизи антенны передатчика радиоволны будут излучаться и антенной передатчика, и этим объектом. При желании это устройство может использоваться доя охраны практически любого металлического предмета.
Схема передатчика показана на рис. 3.17. Транзистор Q1, индуктивность L1 и конденсаторы С1 и С2 образуют низкочастотный генератор. Эмиттерный повторитель на транзисторе Q2 служит буферным каскадом, развязывающим генератор и антенну.
Схема приемника приведена на рис. 3.18. Он состоит из резонансного контура ЦД и СГ) и эмиттерного повторителя на транзисторах Q1 И Q2. Такая схема об- дапает ертрма высоким входным сопротивлением и поэтому не шунтирует кои- зур. Схему завершает электронный ключ на транзисторе Q4, который в режиме
75 см ♦>
Рис. 3.18. Приемник ДБ
ожидания закрыт. Охраняемый предмет подключается электрически по входу приемника и служит приемной антенной.
Сборка схемы. Обе схемы могут быть смонтированы на платах из изоляционного материала, после чего помещаются в металлические или пластмассовые корпуса. Устройства некритичны к расположению деталей, и их удовлетворит любая монтажная схема. Катушки индуктивности приемника и передатчика одинаковы и состоят из 75 витков провода 0,3 мм2, намотанного на отрезке ферритового стержня размером 8 X 75 мм, как показано на рис. 3.14.
При сборке приемника надо предусмотреть побольше свободного места вокруг конденсатора С1, чтобы можно было лучшим образом настроить приемник начастоту передатчика. Если охраняемый предмет очень большой, то может понадобиться переходный конденсатор между ним и приемником. В качестве этого можно использовать конденсатор емкостью 5000 пФ. Он ие вносит никаких поправок в работу устройства и может применяться во многих случаях, не приводя к снижению чувствительности.
Настройка и ввод в работу. К предмету, который вы собираетесь охранять, подключите вход приемника, как показано на рис. 3.19. Антенну передатчика расположите под ковром на полу или укрепите на противоположной стене. Площадь антенны должна быть не менее 4500 см3, ио иногда возможно использовать и меньшую айтенну. Правда, при этом снижаются возможности устройства. Всегда неплохо поэкспериментировать с размером антенны и ее расположением для достижения наилучших результатов.
Смонтировав таким образом устройство, подайте питание иа передатчик и приемник. К конденсатору С5 приемника подключите вольтметр. Ползунок резистора R6 приемника должен находиться в верхнем (по схеме) положении. Если ври этом вольтметр показывает напряжение чуть меньше 0,4 В, схема обладает самой 44
ПриемникПриемникПередатчикПередатчикМеталлическая пластинаМеталлическая пластина^Настенный сейф 8 качестве антенны
Приемник
Приемник
Передатчик
Передатчик
Металлическая пластина
Металлическая пластина
Уровень пола
Рис. 3.19. Схема возможной установки ’’детектора близости”
Рис. 3.20. Варианты ультразвуковой охранной сигнализацииРис. 3.20. Варианты ультразвуковой охранной сигнализации
Рис. 3.20. Варианты ультразвуковой охранной сигнализации
Рис. 3.20. Варианты ультразвуковой охранной сигнализации
высокой чувствительностью. Для надежной работы устройства, находясь вдалеке от антенн приемника и передатчика, установите резистором R6 на конденсаторе С5 напряжение от 0,25 др 0,4 В.
При вводе устройства в работу проследите^ чтобы были незаметны места подключения его к охраняемому предмету и хорошо скрыты провода, идущие к
45
обоим антеннам. Плохо скрытая от глаз сигнализация, хотя и весьма дорогая и высокочувствительная, проигрывает в споре, с опытным преступником, тогда как элементарный потайной выключатель сделает свое дело, подняв тревогу.
Использование ультразвука - это еще одно направление в разработках ДБ. На рис. 3J2O показано, как работает такое устройство. В верхней части рисунка изображена возможная конфигурация, когда передатчик и приемник ультразвука находится напротив друг друга. Пока ничто не мешает ультразвуку в полной мере достигать приемника, схема находится в ожидании. А помешать этому может как раз нарушитель, находящийся между излучателем и приемником.
Подобное устройство способно обеспечить весьма высокий уровень надежности. Ведь любое снижение уровня сигнала от передатчика или даже прекращение его работы вообще будет расцениваться цепями приемника как опасность. Вышеприведенные примеры могут возникнуть просто при выводе передатчика из строя.
В нижней части рисунка изображено другое эффективное расположение приемника и передатчика. В этом случае ультразвук отражается от отнесенного на расстояние твердого Дредмета и поступает на приемник. Сигнал, излучаемый передатчиком, должен быть достаточно мощным. Естественно, всякий объект, вставший на пути звука, вызовет сигнал тревоги.
Возможен другой путь работы устройства. В этом случае звук достигает приемника, только отразившись от грабителя, находящегося поблизости от передатчиками приемника.
Все орипянные способы хороши, так что выбирайте один из них, который лучше всего подходит к вашим условиям.
Ультразвуковой сторож с раздельными приемникоми передатчиком
На рис. 3.21 приведена принципиальная схема ультразвукового передатчика. Основой ее является таймер типа 555, а рабочую частоту определяют номиналы резисторов R1 и R4 и конденсатора CL
Ультразвуковой излучатель TR1 обеспечивает наибольшую отдачу на собственной резонансной частоте, а значит, и питаться должен именно с этой частотой. Если во время работы устройства частота генератора передатчика будет ’’плавать”, это в какой-то момент приведет к снижению уровня сигнала, излучаемого передатчиком, т. е. вызовет ножную тревогу. Для повышения стабильности частоты генератора в нем через конденсатор СЗ создана обратная связь. Сам излучатель становится подобным резонансному контуру, сигнал на котором максимален на частоте резонанса. Таким образом, наведетная положительная обратная связь удерживает генератор на собственной частоте излучателя и сужает диапазон перестройки ее резистором R4. Для еще большего повышения стабильности частоты следует питать схему от стабилизированного источника питания. Но надо сказать, что скачки напряжения питания до 1 В не вызывают ни. ухода частоты, ни снижения уровня выходного сигнала.
Передапшк собирают на плате из изоляционного материала ж помещают в металлический или пластмассовый корпус. При монтаже соблюдайте аккуратность, а в целом схема некритична к расположению деталей, и конструкцию подберите по своему усмотрению. Поскольку деталей в передатчике немного, неплохо было бы и плату, и излучатель расположить в одном корпусе. К тому 46
Рис. 3.21. Ультразвуковой передатчик
же длинные соединительные провода, идущие к излучателю, отрицательно влияют на работу схемы. Но если все равно не удастся обойтись без проводов, делайте их не больше 15 см длиной.
Когда все подготовительные работы закончены, приступайте к наладке передатчика. Задача состоит в настройке его иа собственную частоту излучателя. Если у вас есть осциллограф, его сигнальный провод подключите к точке соединения конденсаторов С2 и С?, а ’’землю” — к общему проводу мемм. Переключатель диапазонов усиления установите в положение 1 В/дел. Резистором R4 добейтесь существенного увеличения амплитуды сигнала на экране осциллографа. Максимальный сигнал показывает, что мы настроились иа резонансную частоту. Эту единственную операцию по наладке передатчика можно и отложить до времени, когда будет готов приемник. Схема приемника приведена на рис. 3.22. Транзисторы QI, Q2 и Q3 образуют общеизвестный трехкаскадный усилитель, в задачу которого входит увеличение уровня принятого сигнала до значения, когда его можно будет продетектировать, а полученным постоянным напряжением перевести транзистор Q4 в открытое состояние. Общее. усиление схемы регулируется переменным резистором R13, включенным в цепь эмиттера транзистора Q3. С коллектора этого транзистора сигнал поступает на выпрямитель с удвоением напряжения. Постоянное напряжение, выделяющееся на конденсаторе С5, создает смещение на базе транзистора Q4 через резистор R12.
Сборка приемника дичем практически не отличается от сборки передатчика. Как и там, провода, соединяющие ультразвуковой датчик со схемой, должны быть по возможности короткими. Готовую плату поместите в металлический или пластмассовый корпус.
Введение устройства в работу. Если следовать изображению в верхней части рис. 3.20, первым шагом по проверке работы схемы должно быть определение, насколько далеко можно разнести приемник и передатчик. Выберите мео-
Рис. 3.22. Приемник ультразвука
то, где отсутствуют воздушные потоки. Излучатель передатчика разместите на высоте 1 м над полом, направив его в открытое пространство. Подайте питание от временного источника на приемник. Установите резистор R13 в положение наименьшего сопротивления, что будет соответствовать максимальному усилению. Подключите вольтметр постоянного напряжения к зажимам А н В. Если амплитуда ультразвуковых волн достаточно высока, вольтметр будет показывать напряжение, почти равное напряжению питания. Медленно отходите с приемником от излучателя передатчика. С какого-то места показания вольтметра начнут прыгать, иногда даже падая до нуля. После этого сократите расстояние на 30-60 см, еще раз убедившись, что устройство работает надежно.
При установке ультразвуковой сигнализации следует соблюдать несколько четких установок.
Не размещайте ее в зоне, где работает кондиционер в режиме нагнетания воздуха. Иначе сигнализация будет срабатывать всякий раз при его переключении.
Не оставляйте поблизости никаких предметов, которые могут из-за сквозняка попасть в луч передатчика.
Не пытайтесь использовать систему на улице или в помещении, где постоянно открываются окна и двери.
Если звери или птицы - постоянные обитатели той территории, где вы собираетесь применить такую сигнализацию, то здесь она неприемлема.
Как уже говорилось выше, можно так расположить передатчик и приемник, что последний будет воспринимать звук, отраженный от какой-либо твердой поверхности. Это может быть стяга или дверь. Одежда человека плохо отражает и, наоборот, хорошо поглощает ультразвук. Когда кто-либо пересечет один из лучей, сигнализация сработает. Если под охраной находилась дверь, то устройство среагирует, когда ее откроют.
Излучатель передатчика и ультразвуковой датчик приемника располагают на расстоянии не более 5 см друг от друга, при этом устройство способно "заметить” человека или какой-либо объект в нескольких сантиметрах от него. Где бы вы ни устанавливали свое творение, не забывайте о следующем: не следует настраиваться на максимальную чувствительность и использовать устройство в неблагоприятных окружающих условиях.
Устройство сигнализации с объединенными приемникоми передатчиком
Схема следующего ультразвукового сторожа показана иа рис. 3.23. Схема необычна тем, что на базе одной микросхемы в ней собран генератор передатчика и что она же работает как избирательный приемник отраженного сигнала. Для этого используется микросхема 567, вмещающая в себя источник сигнала и его приемник.
Познакомимся поближе с тем, как функционирует схема, выполняющая двойную работу. Волны воспринимаются пьезокерамическим датчиком, после чего усиленные каскадом иа транзисторе Q2 они поступает на вывод 3 микросхемы, причем частота сигнала получается в точности равной той, что генерирует сама микросхема. В отличие от ранее описанного устройства в этой ситуации уже не важно, насколько частота может отклониться от первоначально установленной.
Рабочая частота определяется номиналами цепочки резисторов R3 и R6 и емкости конденсатора СЗ. Регулируется оиа переменным резистором R6. При заданных номиналах деталей она может варьироваться в пределах от 8 до 25 кГц, а в конечном счете определяется применяемыми пьезодатчиками. С вывода 5 микросхемы сигнал прямоугольной формы поступает на базу транзйстора Q1, включенного по схеме с общим коллектором. В качестве нагрузки этого транзйстора включена цепочка из резистора R5 и низкоомного динамика. Когда иа вход схемы поступает достаточный по амплитуде сигнал, светодиод горит, а клеммы А и В представляют собой нормально замкнутые контакты. В случае, когда амплитуда сигнала понижается или он совсем отсутствует, выход схемы переходит в разомкнутое состояние. В остальном это устройство может быть использовано по любой конфигурации из предложенных на рис. 3.20. Откровенно говоря, схема лучше работает на высоких звуковых частотах, чем на ультразвуковых.
Q1-EC& 152 SK3054 IC- 1-56 7Q1-EC& 152 SK3054 IC- 1-56 7Рис. 3.23. Схема приемопередатчикаРис. 3.23. Схема приемопередатчика
Q1-EC& 152 SK3054 IC- 1-56 7
Q1-EC& 152 SK3054 IC- 1-56 7
Рис. 3.23. Схема приемопередатчика
Рис. 3.23. Схема приемопередатчика
4949
49
49
3 Зак 594
Последнее слово о рабочей частоте говорят применяемые в устройстве излучатель и пьезодатчик. Для тех из них, которые указаны в списке применяемых деталей, частота варьируется в диапазоне от 8 до 16 кГц. Если вас не удовлетворят такие частоты, нужно лишь подобрать другую пару, поскольку сама схема может работать на частотах до 25 кГц. Верхний же предел ограничен лишь возможностями микросхемы. Но не следует особенно усердствовать, поскольку для частот выше 43 кГц уже трудно подобрать излучатель и пьезодатчик.
В комплекте с двумя предложенными преобразователями схема очень хорошо работает на частоте 12 кГц. И не страшно, что она слышна. Ведь едва ли кто-либо отважится с ней поспорить. Да и мыши, судя по всему, предпочтут какое-нибудь другое место, чем это.
Сборка схемы. Детали схемы монтируются на плате из изоляционного материала, и, поскольку их не так много, плотность монтажа не сказывается на ее функционировании. В данной конструкции не требуется размещать пьезодатчик и излучатель поблизости от самой схемы. Но тогда для каждого преобразователя желательно использовать экранированные провода. Этим вы избежите возникновения связи напрямую между выходом и входом схемы.
Ввод устройства в эксплуатацию. Проверив правильность монтажа, подключите питание схемы. Э^о может быть источник напряжением 6-9 В. Ползунок резистора R6 установите в среднее положение, при этом вы должны слышать писк высокого тона. Установите излучатель на столе или другой подставке так, утобы перед ним было свободное пространство в 3 м. Держа пьезодатчик в руках,'направьте его на излучатель. Светодиод при этом должен загореться. Отходя с пьезодатчиком от излучателя, заметьте то место, где светодиод погаснет. Это означает, что вы нашли точку максимальной чувствительности.
-Укажем места, где удобно расположить такую сигнализацию:
через помещение;
на выходе;
напротив напольного, настенного сейфа или дорогой картины;
иа проходе на чердак или в полуподвал;
в любом другом месте, где может пройти грабитель.
Сигнализаторы вибрации
Сигнализаторы вибрации (СВ) относятся к специализированным приборам, и их часто оставляют без внимания. На то есть ряд причин. И одна из них та, что в прошлом эти устройства представляли собой не более чем утяжеленные электрические контакты, которые со временем приносили больше неприятностей, чем пользы. В этой области электроника доказала свою ценность еще раз, заменив ненадежный электрические контакты эквивалентными электронными схемами. Именно на это и опирается в своей работе схема иа рис. 3.24.
Но совсем не выдающееся схемное решение, а импровизированный датчик вибрации приносит устройству успех в работе. На рис. 3.25 показано, как можно модифицировать обыкновенный миниатюрный громкоговоритель, сделав его чувствительным к низким частотам и практически безразличным ко всем другим звукам.
За усиление сигаала вибрации отвечает микросхема LM324, в состав котопой входят четыре операционных усилителя. На первом усилителе А собран повторитель, согласующий низкое внутреннее сопротивление громкоговорителя со схемой. Последующие два каскада В и С дают усиление порядка в 2000 раз. Усиление
Рис. 3.24. Сигнализатор вибрацииРис. 3.24. Сигнализатор вибрацииможно поднять еще выше - до 10000, уменьшив резистор R6 до 1 кОм, но в большинстве случаев это не требуется. Усиленный сигнал через конденсатор С5 поступает иа выпрямитель с удвоением напряжения, а выпрямленное положительное напряжение - через резистор R8 на базу транзистора QL Когда вибрация отсутствует; напряжение на базе транзистора Q1 равно нулю. Он закрыт, а транзистор Q2 получает отпирающее напряжение через резисторы R10 и R11. Клеммы А и В получаются замкнутыми через транзистор Q2. При возникновении вибрации сигнал с датчика усиливается, и напряжение, снимаемое с выхода выпрямителя, открывает транзистор £7, что влечет за собой закрывание транзистора Q2,
Рис. 3.24. Сигнализатор вибрации
Рис. 3.24. Сигнализатор вибрации
Если по каким-либо причинам, вытекающим из применения устройства, для работы сигнализатора необходимо нормально разомкнутое состояние на клеммах А и В, можно проделать несложную модификацию. Для этого удятште транзистор Q2, резисторы R10 и R1L Теперь в роли клеммы В выступает коллектор транзистора Q7, а клемма А остается без изменений. Эти клеммы можно использовать в качестве управляющих практически в любой из описанных устройств сигнализаций. Но в большинстве случаев лучше от них запитывать небольшое чувствительное реле, а оно в свою очередь будет управлять исполнительными цепями.
Информация о том, как подобрать и подсоединить исполнительные цепи к схеме, приведена в следующем разделе.
Рис. 3.25. Конструкция датчика вибрации
Сборка сигнализатора вибрации. Начать следует с изготовления самого датчика вибрации. Рисунок 3.25 должен вам в этом помочь. Для этого подойдет почти любой 1б-омный миниатюрный громкоговоритель с диаметром диффузора около 5 см или меньше. В нашем случае был выбран динамик диаметром 3,8 см, поскольку медная монетка покрывает и место крепления катушки, и большую часть самого диффузора, при этом получившийся датчик игнорирует практически все посторонние звуки, которые могли бы вызвать ложные срабатывания устройства.
К очищенной от оксидной платки монетке припаяйте перпендикулярно швейную иглу При размещении датчика вибрации на окнах, поверхности сейфов и прочих предметов игла датчика должна мягко касаться поверхности охраняемого объекта. На примере подобных датчиков, размещенных на стеклах витрин магазинов, становится понятно их действие. Когда стекло разбивают, датчик фиксирует повышенную вибрацию
Можно сделать утяжеленный вариант датчика вибрации. Для этого вместо иглы к центру монетки припаяйте короткий отрезок одножильного провода и, согнув его параллельно поверхности монетки, на его конце укрепите еще одну. Такой датчик будет чувствовать и собственную вибрацию, и вибрацию объекта, на котором укреплен. Если его укрепить так, чтобы провод с припаянной монеткой находился вертикально, датчик зарегистрирует вибрацию, в каком бы из четырех направлений она ии возникла.
Детали схемы собираются на плате из изоляционного материала. Схема некритична к расположению деталей и вне зависимости от выбранной вами конструкции заработает с первой попытки. После сборки схемы плату поместите в любой металлический или пластмассовый корпус, но можно обойтись и без него.
Проверка сигнализатора вибрации. Подайте питание иа схему. Ползунок переменного резистора R7, регулирующего усиление, установите в среднее положение. На время проверки к клеммам А и В подключите резистор сопротивления 3,3 кОм и параллельно к нему - вольтметр. Когда с датчика вибрации сигнал не поступает, вольтметр должен показывать напряжение около 12 В. Если эго не так, необходимо внимательно проверить монтаж. Быстро и четко проверить работу операционных усилителей можно, измерив напряжения на выходах 1, 7 и 8 относительно общего провода. Если с ними все в порядке, напряжение будет б В, или, иначе, половила напряжения питания.
Исправив обнаруженные ошибки, приступайте к дальнейшей проверке. Положите датчик вибрации на стол так, чтобы игла мягко опиралась на его поверхность. Наблюдая за показаниями вольтметра, постучите по столу поблизости от иглы, при этом напряжение на вольтметре должно упасть до нуля и вернуться обратно, как только вибрация прекратится. Регулятором усиления R7 можно "научить” схему реагировать практически иа любой уровень вибрации. Но не завышайте чувствительность прибора, иначе вам ие избежать ложных срабатываний.
Датчик вибрации с иглой хорошо установить в том месте, где преступнику нужно разрушить какую-либо преграду, чтобы добраться до ценностей. При таком его использовании игла должна мягко опираться на поверхность разрушаемого объекта.
Проделав несколько опытов, вы найдете наиболее чувствительную точку Всегда помните, что мало проку от датчиков, установленных небрежно, в спешке, без проверки, действительно ли они работают так, как от них ожидпот, 52
Вибросторож для изгороди
Любое ограждение можно охранять с помощью электроники, установив на нем специальный датчик вибрации или движения. Он подаст сигнал тревоги, как только забор окажется под воздействием внешней силы. Можно, конечно, модифицировать предыдущую схему, но на рис 3.26 показана схема устройства, раз-
Рис. 3.26. Вибросторож для изгородиРис. 3.26. Вибросторож для изгороди
Рис. 3.26. Вибросторож для изгороди
Рис. 3.26. Вибросторож для изгороди
работанного именно для выполнения такой задачи. Главное отличие этого прибора состоит в ином датчике, который весьма чувствителен к боковым подвижкам. При движении по вертикали датчик также передаст в схему существенный сигнал. Поэтому не так важно, что злоумышленник вздумает сделать с ограждением, схема все равно сработает четко и подаст сигнал тревоги.
Если в предыдущей схеме датчик вибрации работал в любом положении, то показанный на рис. 3.27 всегда должен размещаться вертикально. Действие схемы, приведенной на рис. 3,26, очень просто и наглядно. Операционный усилитель А образует повторитель, согласо-, ванный по сопротивлению с датчиком,
Рис. 3.27. Конструкция датчика вибрации
к выходу которого подключен переменный резистор R9. Им производится регулировка чувствительности прибора. Сигнал, снимаемый с ползунка этого резистора, усиливается единственным каскадом иа операционном усилителе 3 Усиленный сигнал выпрямляется и через резистор R6 поступает на транзистор Q1, отпирая его. Когда сигнал от датчика отсутствует, напряжение иа выходе диодного выпрямителя равно нулю, транзистор Q1 закрыт, а транзистор Q2 получает отпирающее смещение через резисторы R 7 и R8. Возникшая вибрация отпирает транзистор Q1, в результате чего запирается транзистор Q2.
Сборка и использование сторожа. Эта схема также некритична к расположению деталей. Единственной деталью, требующей к себе особого внимания, является сам датчик вибраций, чертеж которого показан на рис. 3.27. Конечно, можно отдать предпочтение собственной конструкции, работающей на том же принципе. Однако показанный на чертеже был уже предварительно собран, налажали опробован в работе.
Начните с переделки миниатюрного согласующего трансформатора, используемого в датчике. Для этого разберите полностью его сердечник, после чего вставьте все пластины обратно в одном направлении, чтобы сердечник представлял собой букву Ш. Может быть, вам и не удастся вставить обратно все Ш-образные пластины. Ничего страшного. Главное, чтобы они сидели плотным пакетом. В качестве Сигнальной будет использоваться высокоомная обмотка трансформатора. Судя по всему, схему придется держать вдалеке от датчика, поэтому для соединения их между собой нужен экранированный провод.
В качестве корпуса датчика во время испытаний был выбран футляр размером 15 X 3,8 X 3,8 см, но можно использовать и больший. Особого внимания к себе требует установка переделанного трансформатора в паре с постоянным магнитом. Магнит подвешивается на нейлоновой нитке, достаточно эластичной, чтобы не растягиваться со временем. Зазор между сердечником трансформатора ц магнитом должен составлять от 0,5 до 0,6 см, при этом между ними возникает заметное притяжение, словно они связаны невидимой пружиной. В случае необходимости к устройству можно подсоединить до трех таких датчиков, подключив их параллельно, при этом схема будет еще способной обеспечить необходимое повышенное усиление.
Размещая датчики в конкретном месте, следите, чтобы нить, на которой вйсит магнит, была вертикальной и давала ему возможность свободно качаться в любом направлении, не задевая стенок. Чувствительность датчика будет снижена, если магнит окажется смещенным относительно сердечника переделанного трансформатора. Всякий раз будет требоваться большее внешнее усилие для получения номинального сигнала на выходе. При соблюдении этих правил у вас не должно возникать проблем при введший в работу этого необычного сторожа.
Регистратор проезжающего автомобиля
Проезд автомобиля в охраняемую зону может причинить большие неприятности, если не будет вовремя замечен и проверен. Обычно для Этого применяют телевизионные камеры с человеком, неусыпным взглядом следящим за мониторами. Но и здесь есть возможность для злоумышленников проскочить незамеченными. Предлагаемая же схема позволяет исключить такие моменты. Она ие заснет, утомившись, и, пока есть питание, не даст ми одному автомобилю Проследовать незамеченным. Конечно, электроника - не всегда единственный и, тем 54
Рис. 3.28. Регистратор проезжающего автомобиля
более, лучший выход. Но когда охрана территории иными методами обременительна, на первое время можно обойтись и такой, пока не будет готова более совершенная система. Предлагаемая конструкция может войти в состав другой, более сложной системы по той причине, что все же способна разбудить переутомившуюся охрану.
Схема устройства показана на рис. 3.28. Основу его составляет мост, где сравнивается неизвестная величина индуктивности с известной емкостью. Их разница первоначально балансируется переменными резисторами. Мост запитывают от источника переменного напряжения и по уровню сигнала иа выходе моста определяют разбаланс. Он происходит из-за незначительных изменений индуктивности катушки, когда мимо и ее проезжает массивный автомобиль.
Описание я работа схемы. Теперь, когда вы знаете, как работает измерительный мост, обсудим функции остальных компонентов схемы. На транзисторе Q1 и сопутствующих деталях собран генератор низкой частоты (ГНЧ), работающий на частоте около 10 кГц. Он подключен к измерительному мосту через вторичную обмотку трансформатора TL Измерительный мост балансируется переменными резисторами R1-R3 по околоиупевому сигналу па его выходе. Сигнал снимается с'точки соединения резистора R5 и катушки индуктивности Ы и поступает на двухкаскадный усилитель на транзисторах Q2 и Q3. Усиление первого каскада регулируется переменным резистором R4. С выхода усилителя сигнал поступает на диодный выпрямитель и далее на смещение транзистора Q4, управляющего электромагнитным реле Р1. Когда измерительный мост должным образом сбалансирован, реле в цепи коллектора транзистора Q4 отключено. А теперь предположим, что катушка L1, намотанная в виде рамочной антенны, скрыта под дорогой. Тогда любой проезжающий автомобиль вызовет изменение ее индуктивности. Это однозначно приведет к разбалансу измерительного моста и срабатыванию реле PI
Сборка схемы. Детали схемы монтируются на плате из изоляционного материала по вашему усмотрению. Для настройки устройства удобно все переменные резисторы разместить в линию на одной из сторон корпуса устройства.
Изготовление рамочной антенны. Антенна наматывается иа квадратной деревянной или пластмассовой раме с размером сторон 64 см. Форма ее не так важна. Обмотка состоит из 50 витков провода сечением 0,13 мм . Если вам не подходят такие большие размеры антенны, можно взять их чуть меньшими и намотать из расчета 105 м провода. Намотку производят внавал. В любом случае параметры полученной антенны будут ненамного отличаться от заложенных в схему. Размещая антенну иа расстоянии более 3 м от схемы, обязательно используйте экранированный провод.
Ввод схемы в работу. Конечно, самое важное для работы схемы - правильно расположенная антенна. Она закапывается в землю на глубину не более, чем это необходимо во избежание повреждения проезжающими автомобилями. Предварительно ее оборачивают в пленку для защиты от сырости. Слой земли 5-7 см толщиной вполне защитит ее.
Но перед тем необходимо проверить работоспособность всего устройства. Подключите антенну к схеме через кабель, который будет использоваться при установке антенны на место. Расположите антенну вдали от металлических предметов и подведите к схеме питание. Каждый переменный резистор установите в среднее положетие и посмотрите на реле - вероятнее всего, оно сработало. Между катодом диода D1 и общим проводом подключите вольтметр. Переключатель пределов измерения поставьте на 5 или 10 В. Последовательно резисторами R1- R3 добейтесь наименьших возможных показаний вольтметра. Самая точная настройка здесь производится резистором R3.
Если реле осталось включенным даже при наилучшем балансе, резистором R4 снизьте усиление схемы чуть ниже уровня, при котором реле отпустит контакты.
После того как вы закопаете антенну в назначенном месте, необходимо будет снова произвести балансировку. Весьма важна для надежной работы схемы установка надлежащего уровня усиления. Тут неплохо" будет поэкспериментировать с разными видами передвижных средств и установить самое низкое надежное усиление.
Может также оказаться необходимым поправить балансировку схемы в разное время года из-за влияния на антенну перепада температур. Если вы собираетесь установить несколько подобных устройств, следите, чтобы расстояния между их антеннами были не меньше 7,5 м. Иначе будет невозможно добиться баланса мостов.
Звукочувствительное устройство сигнализации
Этот метод обнаружения злоумышленника может показаться самым сложным в осуществлении. Но при соблюдении всех требований по наладке и применению схема сможет выполнить специальные задачи: Не так просто избавиться от влияния посторонних звуков, таких, как гром, шум самолета, клаксоны автомобилей.
На рис. 3.29 представлена функциональная схема устройства, которое может обеспечить неплохой уровень надежности в регистрации взлома или обнаружении злоумышленника, не соблюдающего тишину в своей “работе”. Два одинаковых микрофона, подсоединенных к двум идентичным усилителям, располагаются в разных местах помещения. Этим можно сильно ослабить воздействие шумов сна- 56
ружи. Два усиленных сигнала преобразуются в постоянное напряжение и поступают на компаратор, где сравниваются амплитуды и их изменение во времени. Если компаратор находит их равными, он относит это к звуку, пришедшему издалека, с улицы.
Если принятый однир^ микрофоном сигнал отличается от пришедшего по другому каналу, схема делает вывод, что в охраняемой территории что-то неладно и поднимает тревогу. Но это в теории. На практике дело обстоит сложнее. В сравнении со всеми существующими сигнализациями это дает наибольшее количество ложных срабатываний. Зачем же тогда связываться с ней? В некоторых случаях она поможет задержать злоумышленника, который вместо того, чтобы украсть что-либо, просто производит беспорядок. В другом случае ее можно использовать как индикатор повышенного шума в месте, где низкий его уровень — нормальное состояние.
Наверное, ни у кого не возникнет желания постоянно слушать шум работающего электродвигателя или подобного агрегата. Схема же предоставит такую возможность, только когда уровень шума превысит допустимый уровень, при этом она предоставляет человеку возможность судить о происшедшем и самому принять решение.
Исходя из изложенных соображений в части ненадежности автономной звуковой сигнализации, было бы лучше использовать ее в паре с оператором. Изготовив несколько подобных устройств и установив микрофоны в нескольких комнатах здания, можно поручить одному человеку наблюдение за ее работой. Звук для него включался бы только при возникновении неординарной ситуации, выяснить которую можно было бы по видеомонитору.
Работа схемы. Схема такого устройства показана на рис. 3.30. Оно переключает звук на аудиопрослушивание оператору только тогда, когда этот звук превышает установленный уровень. За усиление сигнала отвечает микросхема, содержащая четыре операционных усилителя. Усилитель А выступает как предусилитель сигнала микрофона. Основное усиление дает усилитель В. Для регулировки усиле-
Микрофонный\ входP7V7mkx25BМикрофонный\ входP7V7mkx25BЮОмкх х25Ъ"ЮОмкх х25Ъ"D1SD2-1N914 IC-1-LM324 1)3-лю5ойD1SD2-1N914 IC-1-LM324 1)3-лю5ой05 700m x 25 В05 700m x 25 ВВ 100 кВ 100 кR5R5RsRsСС2N390M-2N390M-0505VV♦ 12В♦ 12ВR13R13ЮкЮкБЗБЗ+ 12В+ 12В12121313ЮкR7ЮкR7R19 2,2кR19 2,2кR1 \R1 \ЮкЮкR9 100 кR9 100 к2,2к R122,2к R120,47 мкх х25В0,47 мкх х25ВSCR1 .2N5062 R15 2.2кSCR1 .2N5062 R15 2.2кСв О^мкСв О^мк2N2906 Q32N2906 Q3R1 1К■ R21кR1 1К■ R21к101 А 100 к101 А 100 к_СЛ R^_СЛ R^05 мн , ’ Олик OS 4)1 1R1005 мн , ’ Олик OS 4)1 1R102233101066551111КБКБЮкЮкR11R11R182.2кR182.2к9494♦ 12В / 1к Установка'♦ 12В / 1к Установка'К усилителю мощностиК усилителю мощности♦7мк*16В С*♦7мк*16В С*
Микрофонный\ вход
P7V7mkx25B
Микрофонный\ вход
P7V7mkx25B
ЮОмкх х25Ъ"
ЮОмкх х25Ъ"
D1SD2-1N914 IC-1-LM324 1)3-лю5ой
D1SD2-1N914 IC-1-LM324 1)3-лю5ой
05 700m x 25 В
05 700m x 25 В
В 100 к
В 100 к
R5
R5
Rs
Rs
С
С
2N390M-
2N390M-
05
05
V
V
♦ 12В
♦ 12В
R13
R13
Юк
Юк
БЗ
БЗ
+ 12В
+ 12В
12
12
13
13
Юк
R7
Юк
R7
R19 2,2к
R19 2,2к
R1 \
R1 \
Юк
Юк
R9 100 к
R9 100 к
2,2к R12
2,2к R12
0,47 мкх х25В
0,47 мкх х25В
SCR1 .2N5062 R15 2.2к
SCR1 .2N5062 R15 2.2к
Св О^мк
Св О^мк
2N2906 Q3
2N2906 Q3
R1 1К
■ R2
1к
R1 1К
■ R2
1к
101 А 100 к
101 А 100 к
_СЛ R^
_СЛ R^
05 мн , ’ Олик OS 4)1 1R10
05 мн , ’ Олик OS 4)1 1R10
2
2
3
3
10
10
6
6
5
5
11
11
КБ
КБ
Юк
Юк
R11
R11
R182.2к
R182.2к
94
94
♦ 12В / 1к Установка'
♦ 12В / 1к Установка'
К усилителю мощности
К усилителю мощности
♦7мк*16В С*
♦7мк*16В С*
Рис. 3.30. Пороговый сигнализатор шума
ния между каскадами включен переменный резистор R6. После усилителя сигнал поступает на повторитель на операционном усилителе С. Он не создает усиления, но служит для изоляции каскадов усиления от диодного выпрямителя, электронного ключа на транзисторе Q2 и выходного усилителя В.
Звук, принятый микрофоном и усиленный двумя каскадами операционных усилителей, поступает на выпрямитель, где преобразуется в постоянное напряжение с величиной, изменяющейся в такт изменению громкости. Переменным резистором R11 на эмиттере транзистора Q1 устанавливается опорное напряжение. Как только громкость звука возрастет настолько, что напряжение на базе этого транзистора превысит напряжение иа его эмиттере, он отопрется. Это вызовет открывание транзистора Q3, а ток, возникший через резистор R15, поступая на управляющий электрод тринистора, откроет и его. Когда последний был закрыт, напряжение на его аноде создавало смещение на базе транзистора Q2, играющего роль электронного ключа, при этом сигнал звука через резистор R18 и транзистор замыкался на землю, минуя выходной усилитель В. Теперь, когда трини- стор открылся, транзистор Q2 перешел в закрытой состояние. Сигнал звука по цепочке резисторов R18 и R19 поступает на усилитель В, а далее на согласующий трансформатор. Светодиод ВЗ дает при этом визуальную индикацию состояния схемы. Разблокировать схему можно нажатием кнопки SL
Монтаж схемы. Все компоненты схемы монтируются на плате из изоляционного материала. Микросхема LM324, используемая в этом устройстве, имеет 14 выводов, что следует, естественно, учесть при подготовке места для нес. Металлический корпус мог бы одновременно служить экраном от иаводок осветительной сети, которые могут помешать надежному функционированию схемы. При монтаже деталей, входящих в первые два каскада усиления, вывода желательно оставлять короткими. Оба переменных резистора хорошо было бы укрепить на корпусе устройства в удобном месте-
Для соединения усилителя с отнесенным микрофоном используйте экранированный провод. В принципе, схема рассчитана для работы с низкоомным микрофоном, но если такого под рукой не оказалось, попробуйте использовать имеющийся в вашем распоряжении, пока не достанете необходимый. Хотя к согласующему трансформатору на схеме ничего не подключено, это может быть практически любой приемлемый усилитель
Ввод схемы в работу. Есть один вопрос, которому следует уделить особое внимание: это где и как установить микрофоны. Все неприятности могут начаться из-за них. Ведь иногда достаточно небольшое изменение положения микрофона может сильно повлиять на качество перекрытия охраняемой территории. А ответом на этот вопрос может стать ряд опытов с разным их расположением.
Подключив микрофон к схеме и установив его в выбранном месте, а также подключив к выходу схемы усилитель с громкоговорителем, можно приступить к наладке схемы. Оба переменных резистора установите в среднее положение и подайте питание. Сначала для проверки увеличьте до предела чувствительность резистором R11. Схема должна переключиться от первого малейшего звука. Теперь по громкости звука из контрольного громкоговорителя можно подыскать наиболее выгодное место для микрофона.
Для подстройки чувствительности схемы к звукам разной громкости удобнее работать в паре с еще одним человеком. Сначала переключите схему, чтобы можно было слышать шумовой фон. Инициируя звуки как при взломе, добейтесь такого положения микрофона, чтобы он выделял их над фоном. После этого разблокируйте схему и попросите своею помощника повторять те звуки каждые 20 с. А вы тем временем увеличивайте чувствительность схемы до того момента, когда схема будет уже надежно срабатывать на каждый такой звук.
В следующей главе вы можете почерпнуть информацию о том, как объединить несколько сигнализационных устройств в одну логичную и надежную си- стему.
Глава 4. СИСТЕМЫ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Теперь, когда в вашем распоряжении есть целый ряд разнообразных охранных сигнализаторов, самое время подумать над тем, как их объединить в одну общую систему. Охранные системы, схемы которых приведены в этой главе, рассчитаны для работы с различными устройствами, индикаторами и звуковыми сигнализаторами (см. гл. 5).
В большинстве устройств, о которых шла речь в гл. 3, выходные цепи были Представлены транзисторами. По многим соображениям они не столь универсальны в работе, как контакты электромагнитных реле. Далее обсуждаются возможные варианты переходных цепей.
В случае, если ваше устройство имеет такой же выход, как на рис. 4.1, логичным его продолжением может стать одна из цепей, доказанных на рис. 4.2 и 4.3. В схеме на рис. 4.2 роль интерфейса выполняет Электромагнитное реле, с помощью своих контактов управляющее последующими цепями. Схема на рис. 4.3 обладает тем полезным свойством, что последующие цепи оказываются полностью изолированными от предыдущих. Сигнал от первого устройства управляет све- тодиодом,*" входящим в оптрон. Тот в свою очередь воздействует на фототранзистор оптрона, связанного с последующими цепями.
Рис. 4.2. Сопрягающее устройство между датчиком и контролирующим устройствомРис. 4.2. Сопрягающее устройство между датчиком и контролирующим устройствомРис. 4.1. Выходная цепь датчикаРис. 4.1. Выходная цепь датчикаК клеммам АиВК клеммам АиВНЗ- ВыходHP-Выход К ВходуНЗ- ВыходHP-Выход К Входуконтролирующего устройстваконтролирующего устройстваРеле на 9*12ЪРеле на 9*12Ъ4*,К Выходу датчика1В_/4*,К Выходу датчика1В_/ОптронОптронК Входу “контролирующего * устройствеК Входу “контролирующего * устройствеРис. 4.3. Устройство сопряжения между датчиком и контролирующим устройствомРис. 4.3. Устройство сопряжения между датчиком и контролирующим устройством
Рис. 4.2. Сопрягающее устройство между датчиком и контролирующим устройством
Рис. 4.2. Сопрягающее устройство между датчиком и контролирующим устройством
Рис. 4.1. Выходная цепь датчика
Рис. 4.1. Выходная цепь датчика
К клеммам АиВ
К клеммам АиВ
НЗ- Выход
HP-Выход К Входу
НЗ- Выход
HP-Выход К Входу
контролирующего устройства
контролирующего устройства
Реле на 9*12Ъ
Реле на 9*12Ъ
4*,
К Выходу датчика
1
В_
/
4*,
К Выходу датчика
1
В_
/
Оптрон
Оптрон
К Входу “контролирующего * устройстве
К Входу “контролирующего * устройстве
Рис. 4.3. Устройство сопряжения между датчиком и контролирующим устройством
Рис. 4.3. Устройство сопряжения между датчиком и контролирующим устройством
Приведенные здесь примеры не исчерпывают всей темы. Они только указывают на путь, которым надлежит следовать, конструируя собственную охранную сигнализацию.
Простейшая репейная сигнализация
Схема охранной системы, показанной на рис. 4.4 и работающей от нормально замкнутых контактов датчика, сходна с ей подобными, которые в течение долгого времени применяются во всем мире.
Чувствительное реле питается от батареи и остается включенным, пока клеммы А и В остаются связанными электрически и батарея не разрядилась. В первые годы, когда этот принцип был основополагающим, для питания схемы применялись большие телефонные батареи, а тревогу поднимал колокол оглушительного боя, размещавшийся на улице. Иногда для его питания использовался отдельный источник, но чаще и схема, и звонок питались от одной батареи.
В те далекие времени датчики не отличались большим разнообразием. Обычно на обратной стороне оконного стекла укрепляли полоску из свинцовой фольги, которая разрывалась при взломе. На косяках дверей и оконных рамах устанавливали потайные выключатели, размыкающиеся при открывании окна или двери. Эту же сигнализацию можно использовать для охраны вентиляционных отверстий. Для этой цели в определенных местах натягивают проволочные шлейфы, подключаемые к схеме,
Рис. 4.4. Простое контролирующее устройство, работающее с нормально замкнутым датчиком
С течением времени такой вид сигнализации не потерял былую надежность и может быть с успехом применен в настоящее время.
Шлейфовый сторож
Схема, показанная на рис. 4.5, может выполнить обязанности по охране небольшого помещения, тде можно установить контрольные электрические контакты. Она также может работать в паре с любым из ранее описанных устройств, у которых выходные клеммы в режиме ожидания представляют собой замкнутые контакты, т. е. когда выходной транзистор открыт. По правде сказать, схемы между собой лучше соединять через электромагнитные реле, подключив его к клеммам Ли В первого устройства.
Работа схемы. Ток, протекающий через резистор R4, создает прямое смещение на базе транзистора Q1, открывая его. Когда подключенный ко входу шлейф или контакты реле замкнуты, светодиод D1 горит, показывая, что схема находится в режиме ожидания. Из-за того что напряжение на коллекторе транзистора Q1 близко к нулю, оба транзистора Q2 и Q3 закрыты. Поэтому светодиод в цепи коллектора транзистора не горит. Как только входные контакты размыкаются, транзистор Q1 закрывается. Увеличившийся потенциал на его коллекторе отпирает транзисторы Q2 и Q3, при этом загорается светодиод D2 и гаснет светодиод D1. От напряжения на эмиттере транзистора открывается тринистор SCR-2, включая звуковой сигнализатор. Схема устроена так, что даже тогда, когда цепь датчика будет восстановлена после однократного срабатывания устройства, звуковой сигнализатор останется включенным. Таково свойство тринистора. Убедившись, что светодиод D1 снова горит, a D2 погас, можно разблокировать тринистор, кратковременно сняв с него питание выключателем SL
Если вы собираетесь применить маломощный звуковой сигнализатор, в качестве предлагаемого тринистора можно применить слаботочный аналог, но, ис- иользовав предложенный мощный, у вас был бы запас тока на будущие усовершенствования.
Рис. 4.5. Шлейфовый сторож
Возможен такой случай, что охранная цепь будет разомкнута злоумышленни- ком только на короткий промежуток времени. Здесь вам поможет свойство три- нистора оставаться открытым после получения короткого импульса на управляющем электроде, пока на его аноде не пропадет напряжение. Однако есть одна тонкость: это может произойти и без помощи выключателя SL Возможно, что ток через звуковой сигнализатор в силу его конструкции будет пульсировать при его работе. Так происходит в звонке и зуммере. Поэтому, чтобы это не приводило к отключению, параллельно к звуковому сигнализатору надо подключить постоянный резистор. Его номинал определяется в каждом конкретном случае исходя из тока, потребляемого тринистором для удержания его в открытом состоянии. Значение этого тока можно найти в справочниках. Например, если ои 25 мА, сопротивление резистора должно быть 470 Ом. А в общем, зная ток, поделите на него значение напряжения питания и подберите ближайший номинал сопротивления.
Специализированный источник питания
На рис. 4.6 показана схема источника питания, сохраняющего свою работо- способйость даже при отключении напряжения в сети, при этом устройство переключается на питание от аккумуляторной батареи. Понижающий трансформатор, применяемый в этой схеме, подбирается, исходя из максимального тока, необходимого нагрузке. Обычно самый большой ток потребляется звукозьни сигнализатором.
Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора поступает иа выпрямительный мост, выполненный на диодах D1-D4, Далее пульсирующее напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С1 и подается на
Рис. 4.6. Специализированный источник питания
стабилизатор напряжения на транзисторах QI, Q2 и стабилитроне D5. В целом большинство схем, описанных в этой книге, некритично к стабильности питающего напряжения. Поэтому стабилизатор можно удалить, не включая в схему транзисторы QI, Q2, стабилитрон D5 и резистор RL Положительные обкладки электролитических конденсаторов С1 и С2^ соедините проводом. С помощью диодов D6 и D7 запасная батарея В1 отключена все время, когда есть напряжение в сети, а значит, на конденсаторе. При его пропадании эта батарея включается под нагрузку. Диоды D1-D4, D6, D7 подбирают исходя из значения потребляемого тока. Напряжение стабилитрона D5 12 т 14 В.
Сборка устройства. Для надежности плату шлейфовой сигнализации лучше поместить в металлический корпус. Его лучше взять размером больше необходимого, чтобы в будущем иметь возможность добавить еще что-либо. То же самое относится к источнику напряжения.
Для платы подойдет любой изоляционный материал. Удобно также использовать фольгированный гетинакс или стеклотекстолит. Однако если вы собираетесь разместить на плате лишь одну схему, быстрее это можно сделать, ие прибегая к печатному монтажу. При сборке источника питания следует уделить внимание надежному закреплению трансформатора на дне металлического корпуса.
Трицистор и транзистор Q2 в источнике питания для лучшего отвода тепла надо установить на теплоотводах. Для этой цели подойдут две алюминиевые пластины по 13 см* каждая. По сути, скачок потребляемой энергии возникает только при работе звукового сигнализатора, а это время сравнительно коротко.
Многоканальная сигнализация
Она может работать от нескольких разных датчиков, имеющих нормяпкил замкнутые выходы. Ее схема показана на рис. 4.7. Хотя она предполагает работу в паре со схемой на рис. 4.5, можно ее использовать и с другими устройствами.
Транзисторы Q1-Q4 образуют'четыре независимых друг от друга электронных ключа. Пока существует на их базах смещение через соответствующий резистор -и-нормально замкнутый вход, транзисторы открыты и напряжение на их коллекторах равно нулю, при этом светодиоды, включенные в цепь коллектора
DI-Dt^nroSwe D5-D8-1N4001 0,1 - 04-2N3904-+ 12&
К точке С на рис 4.5
Рис. 4.7. Многоканальное контролирующее устройство
каждого транзистора, горят, фиксируя режим ожидания. Как только из-за разрыва входной цепи хотя бы одного из транзисторов пропадет отпирающее смещение, этот транзистор закроется и напряжение на его коллекторе подскочит от нуля до уровня, чуть меньшего напряжения питания. Это напряжение окажет ся приложенным через какие-либо из диодов D5-D8 к точке С схемы на рис. 4.5 Та отреагирует, как описано выше. Видно, что схема на рис. 4.7 является четырехкратным повторением электронного ключа иа транзисторе Q1 в схеме на рис. 4.5. Только лишь в целях изолирования каскадов друг от друга здесь применены диоды D5-D8. Таким образом, схему можно расширить, добавив по аналогии новые ступени. Если какая-либо из ступеней в процессе эксплуатации окажется ненужной, необходимо ее вход замкнуть перемычкой.
Схема, показанная на рис. 4.$, послужит хорошей основой в том случае, если предшествующие датчики обладают нормально разомкнутыми выходами. Смещение на базу транзистора Q1 в этой схеме в случае срабатывания датчика поступит через два резистора сопротивлением 4,7 кОм. Конденсатор €1 и резистор R2 изолируют вход схемы от воздействия переменного напряжения. При том состоянии схемы, в каком она показана на рис. 4.8, транзистор Q1 заперт, а транзистор Q2 получает смещение через резистор R5. Светодиод D1 в коллекторной цепи этого транзистора фиксирует нормальное состояние системы Сигнализации. При замыкании входных клемм на базу транзистора Q1 посггувает открывающее смещение. В результате этого закрывается транзистор Q2% гаснет светодиод D1, а с коллектора транзистора Q2 к точке С схемы иа рис. 4Л через диод D3 прикладывается потенциал.
Схема рассчитана на работу только с двумя датчиками, но, как и в предыдущем устройстве, можно по аналогии добавить необходимое количество ступе- 64
Q_1-Q>-2N3m 3)1 .D2-любые+ 12 В
К точке С на рис. ^.5
Рис. 4.8. Интерфейс для нормально разомкнутого датчика
и tit. Теперь видно, как полезно было с самого начала подобрать для схемы корпус большего размера, предполагая как она разрастется. На поверхности корпуса следует предусмотреть место для размещения светодиода. Если вы пока еще не знаете, какого размера получится вся система, включая блок питания, звуковой сигнализатор, коммутирующую схему и датчики, для начала представьте ее на листе бумаги. Это поможет вам в определении размеров корпуса.
Контролирующее устройство на микросхеме
Схема собрана на четырех элементах типа ИЛИ-HE, входящих в интегральную микросхему. Принципиальная схема устройства показана на рис. 4.9. Выбор микросхемы обусловлен низким потреблением электрического тока и нечувствительностью ее к большим шумам. Все устройство может работать от источника напряжением от 5 до 16 В. Приводимая в описании схема наилучшим образом работает при питании от 9 до 15 В. Если же потребуется снизить напряжение до 5 В, это можно сделать изменением номиналов деталей.
Работает схема следующим образом. Входные клеммы каждого логического элемента замкнуты на общий провод через нормально замкнутые контакты датчиков, при этом на выходных зажимах каждого элемента присутствует логическая единица. Этими напряжениями питаются светодиоды, каждый из которых пок^зыя^ет, что соответствующий ему датчик не поврежден. Четыре кремниевых диода D5-D8 входят в четырехвходовый диодно-резистивный логический элемент И. Когда на катодах каждого из этих диодов присутствуют высокие потенциалы, поступающие с логических элементов, на выходе получается логическая единица. Этим напряжением через диод D9 открывается транзистор Q1. В откры-
220мкх25В+ 9-156
Рис. 4.9. Контролирующее устройство на микросхеме
том состоянии напряжение на коллекторе транзистора близко к нулю. Но стоит пропасть напряжению на выходе хотя бы одного логического элемента микросхемы, как транзистор закроется, подав напряжение смещения на тринистор SCR-1 (типа S 2800В).
Ток через открывшийся тринистор питает звуковой сигнализатор, подающий сигнал тревоги. Сигнал не прекратится до тех пор, пока тринистор не разблокируют выключателем SL Если датчик, ставший причиной тревоги, после нарушения вернулся к прежнему нормально замкнутому (НЗ) положению, как, например, в детекторе близости, требуется лишь на короткий период прервать ток через тринистор, после чего устройство вернется в режим ожидания.
Источник питания, рассмотренный ранее, вместе со вспомогательной батареей обеспечит надежную работу устройства даже при краткосрочных перебоях с сетевым напряжением. Его схема, напомним,6 дана на рис. 4.6. Все детали устройства монтируются на плате из изоляционного материала. Схема некритична к расположению входящих в нее компонентов, и, если монтаж произведен аккуратно, не должно возникнуть никаких проблем с ней.
Для отвода тепла тринистор необходимо снабдить теплоотводом, изготовленным из алюминиевой пластины 5X5 см. Хотя внутри интегральной схемы предусмотрены меры для защиты ее от статического электричества, быЛЬ бы лучше избегать случайного присутствия статического заряда и напряжений, превышающих напряжение питания в схеме.
Ввод схемы в работу. Законченная система должна содержать в себе непосредственно датчики, электронное устройство, воспринимающее их.сигналы, источник питания и схему звуковой сигнализации. Как уже указывалось, датчики, работающие с охранным устройством на микросхеме, должны быть НЗ^типа и размыкать цепь при нарушении. Для этой цели могут подойти каскады, в кото-
К клеммам подключенияК клеммам подключенияТранзистор на рис. 3.2^ &Транзистор на рис. 3.2^ &4- оК схеме^на рис. 3.2Ч-4- оК схеме^на рис. 3.2Ч-датчика на рисЛ.9датчика на рисЛ.9^ А^ А
К клеммам подключения
К клеммам подключения
Транзистор на рис. 3.2^ &
Транзистор на рис. 3.2^ &
4- о
К схеме^
на рис. 3.2Ч-
4- о
К схеме^
на рис. 3.2Ч-
датчика на рисЛ.9
датчика на рисЛ.9
^ А
^ А
К плюсовому проводу контролирующего устройства,ЮкК плюсовому проводу контролирующего устройства,ЮкВыходной каскад датчикаВыходной каскад датчикаРис. 4.10. Устройство сопряжения
К плюсовому проводу контролирующего устройства,
Юк
К плюсовому проводу контролирующего устройства,
Юк
Выходной каскад датчика
Выходной каскад датчика
К клеммам подключе-ния датчика нарисЛ.9
Рис. 4.11. Интерфейс для нормально разомкнутого датчика
рых положительный потенциал замкнут на общий провод во время ждущего режима.
На рис. 4.10 приведен пример подключения устройства, показанного на рйс. 3.24, к описанной схеме. В выходной цепи сигнализатора вибрации используется транзистор типа п-р-п, который в режиме ожидания открыт и представляет, таким образом, НЗ-контакт для последующих цепей. Для изолирования схем друг от друга применяется оптрон, светодиод которого питается от коллекторной цепи транзистора, а освещаемый фототранзистор действует как НЗ- контакт, замыкая вход соответствующего логического элемента на землю. В схеме может быть использован любой оптрон с фототранзистором типа п-р-п. Использование в приведенном случае оптрона в какой-то степени повышает надежность всего устройства. Ведь при обрезании проводов, идущих от оптрона к схеме, это будет расценено как сигнал тревоги. Вместе с тем, если не без помощи преступника исчезает питание на светодиоде оптрона или пропадает прямое смещение на базе выходного транзистора, а значит, он запрется, сигнализация однозначно поднимет тревогу-
Если для соединения контролирующего устройства с предшествующими цепями применить схему, показанную на рис. 4.11, то становятся возможными вариации с нормально разомкнутыми (HP) датчиками. Оптрон взят из предыдущей схемы. Он подключен к транзистору 2N3904 типа п-р-п, и, когда светодиод оптрона не горит, ток смещения через резистор номиналом 10 кОм открывает транзистор.
До тех пор пока выходной транзистор (на схеме - крайний слева) закрыт, т. с. представляет собой HP-контакт, а светодиод оптрона не получает питания, вся система находится в режиме ожидания. Но стоит транзистору, получив сигнал от датчиков, изменить свое состояние и открыться, оптрон передаст этот сигнал дальше, замкнув базу транзистора 2N3904, который работает как инвертор на общий провод, и тем самым закрыв его. Если имеем дело с контрольным устройством на интегральной микросхеме, это равнозначно отключению входа соответствующего логического элемента от земли и приводит к срабатыванию схемы.
Наряду с применением оптрона здесь можно использовать чувствительное электромагнитное реле - либо самостоятельно, либо в качестве резерва. Но, как показывает практика, твердотельные коммутирующие цепи и без того обеспечивают наилучшую надежность.
Охранная сигнализация с задержкой срабатывания
Главный вход в здание может быть оборудован системой сигнализации с заг держкой срабатывания, что позволит входить и выходить козяину, не поднимая тревоги. Преимущество использования сигнализации такого типа для охраны двери заключается в том, что она не мешает контролирующему устройству и остальным датчикам нормально работать. Во многих устройствах сигнализации с задержкой сигнала тревоги предусмотрено, что до окончания времени задержки ни один из датчиков не может поднять тревогу. Опытный же грабитель может воспользоваться этим обстоятельством и, проникнув в помещение, успеет разрушить контролирующий блок системы за время задержки до появления сигнала тревоги.
Схема устройства показана на рис. '4.12. Одна из кнопок используется, чтобы входить, вторая - чтобы покидать помещение, не поднимая тревоги. Чтобы избежать возможности использования этих кнопок преступником, можно подключить к ним параллельно несколько других, создав кодовую комбинацию, известную только допущенным в помещение: SCR-1 - тринистор с током 1Н > 0,8 A; R6 = 100 кОм при задержке 15 с; R6 = 220 кОм при задержке 45 с.
Работа схемы. Нормально замкнутый датчик, укрепленный на двери, подключен к клеммам А и В устройства так, что замыкает управляющий электрод тринистора SCR-1 на общий провод. Времязадающий конденсатор С2 заряжается через резистор R3 и диод D1 при включении питания до значения чуть ниже питающего напряжения. Напряжение с конденсатора снимается эмиттерным повторителем на транзисторе Q1, который практически не шунтирует его. Напряжение на эмиттере транзистора Q1, почти равное напряжению источника питания, открывает транзистор 02, который в режиме ожидания представляет собой НЗ-контакт, подключенный далее к контролирующему устройству.
Если дверь откроет преступник, ие знающий, как разблокировать сигнализацию, контакты датчика разомкнутся и ток через резисторы R1 и R2 откроет 68
S2 S1S2 S1^7mk* x25B^7mk* x25BC2C2Q7 2N390M-Q7 2N390M-RH-R5 10k 10 kRH-R5 10k 10 kSB^SB^Рис. 4.13. Возможная кодовая комбинация кнопокРис. 4.13. Возможная кодовая комбинация кнопок
S2 S1
S2 S1
^7mk* x25B
^7mk* x25B
C2
C2
Q7 2N390M-
Q7 2N390M-
RH-
R5 10k 10 k
RH-
R5 10k 10 k
SB^
SB^
Рис. 4.13. Возможная кодовая комбинация кнопок
Рис. 4.13. Возможная кодовая комбинация кнопок
му проводу контролирующего устройства
А02 ZN390*НЗ-выход
Рис. 4.12. Сигнализация с задержкой срабатывания
тринистор, при этом начнет разряжаться времязадающий конденсатор С2 через резистор R6 и тринистор. Когда напряжение на конденсаторе уменьшится до 1 В или меньше, транзистор Q2 запрется и раздастся сигнал тревоги. Разблокировать схему и до, и после того, как зазвучала тревога, можно, нажав любую из кнопок.
Время задержки устанавливают подбором значения резистора R6. При номинале 100 кОм задержка получается около 15 с, при 220 кОм - 45 с. Но, экспериментируя со схемой, можно получить задержку и более одной минуты.
Схему собирают на плате из изоляционного материала и размещают либо вместе с контролирующим устройством, либо рядом с датчиком. Одну кнопку разместите внутри помещения для разблокировки при входе, и другую — снаружи, чтобы использовать ее при выходе. Естественно, их желательно разместить в местах Неприметных, но удобных для пользователя.
На рис, 4.13 показана возможная схема соединения нескольких кнопок в параллель для усложнения процедуры разблокировки сигнализации. Такая схема может быть использована вместо одной из разблокирующих кнопок либо вместо обеих. Кнопки SA и SC - НЗ-контакты, а SB, SD и SE - HP-выключатели, Они образуют определенную комбинацию. Если одновременно нажать кнопки SA и SC, временно снимется питание с тринистора и он разблокируется, Однако если преступник ошибочно нажал еще хотя бы одну из кнопок SB, SD или SE, цель останется замкнутой, отсчитывая время задержки.
Как уже говорилось» в предыдущих главах, не имеет особого значения - какую модель контролирующего устройства вы избрали. Главное состоит в том, как будет уста-
SE ^
Подключается I вместо кнопок I 31 или 321
новлена вся система. Плохо размещенный датчик с видимой проводкой или неудачно поставленный электронный блок могут дать грабителю зацепку - как обезвредить сигнализацию и забрать товары. Простейшая же сигнализация часто во' много раз лучше сложной, но неряшливо установленной охранной сигнализации.
Глава 5. ЗВУКОВЫЕ И ПРОЧИЕ СИГНАЛИЗАТОРЫ
Теперь, когда у нас есть и датчики, и контролирующие устройства, дело стало лишь за оконечными приборами, непосредственно возвещающими о тревоге. Существуют три различных способа оповещения. Чаще всего при срабатывании сигнализации возникает сильный шум от-звонка или сирены, слышимый и-для грабителя, и на окружающей территории и сообщающий о том, что происходит ограбление н надо вызвать милицию. Вместо звука может использоваться свет от нескольких ламп, предупреждающий преступника и сторожей. Третий способ - когда о срабатывании сигнализации нарушителю неизвестно, так как сигнал был послан по проводу или радио на центральный пульт охраны.
Локальные звуковые сигнализаторы
Во многих сигнализациях оповещение персонала, находящегося во внутренних поцрщениях, о том, что происходит ограбление, является необходимым. Если хозяин дома на момент преступления спит, он может и не услышать сигнал от наружного сигнализатора. Поэтому наилучшим методом было б^ использовать маломощный звуковой сигнализатор в комплексе с необходимым количеством громкоговорителей, расположенных в нужных местах.
Электронная схема устройства, идеально подходящего для этой цели, показана на рис. 5.1 .(Его выходной сигнал прямоугольный по форме, в зависимости от жела-
Рис. 5.1. Локальный звуковой сигнализатор
ния он может быть перестроен в диапазоне от 100 Гц до 4 кГц. Схема рассчитана на работу с головкой громкоговорителя прямого излучения сопротивлением 45 Ом. Однако могут быть использованы и головки с сопротивлением 16 Ом. Если необходимо подключить два динамика, то они включаются последовательно друг с другом. Может оказаться, что мощности этого звукового сигнализатора будет недостаточно, чтобы перекрыть присутствующий шум. В этом случае желательно использовать внешнюю звуковую сигнализацию.
Однотональный генератор
Три транзистора, входящих в генератор, образуют несимметричный мультивибратор. Частота генератора определяется значениями емкости конденсатора С1 и настройкой резистора R8. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора Q3 через добавочный резистор R6, который позволяет ограничить ток через транзистор и избежать выхода его из строя. Если сопротивление динамика составляет 45 Ом, резистор R6 берется с номиналом 100 Ом, а если 16 Ом - то в пределах от 150 до 220 Ом. Во всяком случае, если будет замечен перегрев транзистора Q3, это означает, что номинал резистора R6 слишком мал и его надо увеличить.
" Детали устройства монтируются на небольшой плате из изоляционного материала. Схема некритична к расположению компонентов^ Поскольку деталей, входящих в устройство, мало, плату и громкоговоритель можно расположить компактной группой В случае необходимости на одной плате могут быть собраны несколько таких звуковых сигнализаторов.
Пульсирующий звуковой сигнализатор
Устройство, схема которого приведена на рис. 5.2, издает однотонные прерывистые звуки, которые трудно не услышать даже в шумном помещении. Если вам когда-либо приходилось работать в помещении, где агрегаты производят постоян-
ный монотонный шум, вы бы заметили, как быстро можно привыкнуть и не замечать его Совсем другое дело, если звук прерывается, как в этой устройстве.
В схему входят два генератора, причем первый управляет работой второго, прерывая его с частотой 1 Гц. Низкочастотный генератор собран на двух логических элементах ИЛИ-НЕ и формирует прямоугольный сигнал с частотой 1 Гц, снимаемый с вывода 4 микросхемы. Сигнал поступает на один из входов ИЛИ-HE элемента, входящего в следующий генератор, который работает уже на частоте 1 кГц, и прерывает генерацию со своей частотой. Сигнал в виде однотонных прерывистых звуков снимается с вывода 11. Выходной транзистор нагружен громкоговорителем с сопротивлением 45 Ом и выходной мощностью, достаточной для помещения среднего размера. При необходимости использования двух динамиков их соединяют последовательно. Поскольку схема очень проста, можно каждый динамик снабдить и собственным генератором.
Частоту следования однотонных прерывистых звуков можно изменить подбором номиналов конденсатора С2 и резистора R1. Увеличение одного или обоих номиналов приводит к уменьшению частоты, и наоборот. То же самое относится и ко второму генератору, но только для конденсатора С? и резистора R2. Транзистор Q1 в данном случае маломощный, и поэтому не рекомендуется снижать номинал резистора R5 ниже 100 Ом, чтобы избежать пробоя транзистора. В случае, если устройство применяется в помещении с невысоким уровнем шума и желательно уменьшить громкость подаваемого сигнала, попробуйте увеличить резистор Я5; R5 = 100^220 Ом.
Как и все предыдущие, схема монтируется на плате из изоляционного материала, после чего помещается в подходящий по размеру корпус. Соблюдайте осторожность при работе с микросхемой. Не допускайте ее перегрева при монтаже, а также воздействия на нее высоких напряжений.
Мощный сигнализатор
Его схема (рис 5.3) является модификацией схемы, приведенной на рис. 5.2. В ней используется мощный выходной транзистор, способный работать с мощными звуковыми излучателями. В устройстве предусмотрена возможность выбора либо двухтонального непрерывного сигнала, либо однотонных прерывистых звуков. Кроме того, частоты генераторов могут быть увеличены в 2 раза. Все эти свойства достигнуты добавлением в схему мощного транзистора, нескольких резисторов и выключателей
Работает сигнализатор следующим образом. На элементах А и В собран низкочастотный генератор, задающий частоту переключений, которая определяется номиналами конденсатора С2 и резисторов R1 и R2. Когда выключатель S1 разомкнут, частота генератора равна примерно 1 Гц. При замкнутом выключателе она увеличивается до 2 Гц. К выходу генератора (вывод 4) через резистор R6 подключен переключатель S3. Когда последний находится в положении А, прямоугольный сигнал поступает на вход элемента D и управляет частотЦым сдвигом, формируя двухтоиальный звуковой сигнал на выходе второго генератора. При переключении S3 в Положение В сигнал от низкочастотного генератора начинает поступать ha один из входов элемента С, управляя возникновением генерации второго генератора. На его выходе получаются однотонные прерывистые звуки. Если менять частоту следования звуковых посылок необязательно, вместо постоянного резистора R1 в схему включают переменный резистор того же Номинала, а выключатель S1 72
Рис. 5.3. Мощный звуковой сигнализатор
и резистор R2 удаляют. То же самое можно проделать н с резисторами R4, R5 и выключателем S2 второго генератора. После этого генераторы настраивают на желаемые частоты Если громкость звука окажется излишней, последовательно со звуковым излучателем включите резистор номиналом 470 Ом.
В случае, если планируется установить зтот сигнализатор в помещении, простирающемся на несколько десятков метров, вероятно, одного его будет недостаточно. Лучше собрать несколько таких устройств. Но если между двумя предполагаемыми местами размещения сигнализаторов расстояние немного больше 30 м, вполне можно обойтись одной схемой, подключив к ней последовательно два 8-омных звуковых излучателя, при этом мощность поделится между ними поровну. Поэтому, чтобы не терять громкость звучания, логичнее все-таки иметь несколько сигнализаторов.
Схему собирают, как и раньше, на плате из изоляционного материала, Желательно размещать собранное устройство как можно ближе к звуковому излучателю, чтобы не терять мощность на сопротивлении соединительных проводов.
Световой сигнализатор
В некоторых случаях можно сильно поколебать уверенность грабителя в безнаказанности, если, дав ему возможность проникнуть на охраняемую территорию в полной темноте, неожиданно включить освещение. Ночной воришка чувствует себя на свету как рыба, вытащенная из воды. Первой его реакцией при включении света будет желание снова скрыться в темноте. В случаях, когда нет возможности задержать нарушителя, неплохо будет хотя бы напугать его, чтобы это надолго запомнилось.
Прибор, схема которого показана на рис. 5.4, воспринимает сигналы от контролирующего устройства и преобразовывает их для управления группой электри- ческих ламп. Ток, необходимый для управления этой схемой, мал, поэтому одновременно можно использовать и звуковой сигнализатор, подключенный к контро-
пирующему устройству. В любом случае после однократного срабатывания лампы будут гореть, пока не разблокируется тринистор в контролирующем устройстве. Внутри микросхемы МОС3010 находится оптрон, управляющий при получении сигнала симметричным тринистором TR-1 Ун ^ 6 А, (/рад ^ 400 В).
Напряжение, возникающее на выводах I и 2 микросхемы как сигнал от предшествующих цепей, питает светодиод оптрона. Ток смещения, проходя через фотоэлемент оптрона и резистор R2, открывает симметричный-трииистор TR-1, и лампы в его нагрузке загораются. Если мощности данного тринистора недостаточно для управления необходимым количеством ламп, можно использовать другой, более мощный. Предварительно убедитесь, что. оптрон сможет обеспечить необходимый отпирающий ток. При указанных номиналах деталей подойдет тринистор с током отпирания 50 мА и менее. Следите, чтобы применяемый предохранитель был способен обеспечить безопасную работу тринистора. Не забывайте всякий раз отключать питание при работах по отладке схемы.
Компоненты схемы монтируются на плате из изоляционного материала р помещаются в корпус. Собрав необходимое количество таких устройств, можно повысить суммарную мощность ламп, не используя более мощные тринисторы. При подключении их к одному устройству входы всех устройств соединяются параллельно.
Пульсирующий световой сигнализетор
Если звуковой сигнализатор, издающий однотонные прерывистые звуки, оказался эффективнее непрерывно звучащего, то то же самое, думается, можно сказать и о световой индикации. И действительно это так. К тому же если освещение постоянное, оно'дает возможность нарушителю осмотреться, чего нельзя сказать о мощном пульсирующем свете.
Схема такого устройства показана на рис. 5.5. Ойо способно привлечь внимание любого человека, если он находится поблизости. Та часть схемы, которая непосредственно управляет. включением ламп, взята из описания предыдущего устройства. Сигнал на нее поступает с низкочастотного генератора, управляемого контролирующим устройством. Его частота около 1 Гц.
Схема работает следующим образом. На сигнал от потревоженного датчика контролирующее устройство отвечает появлением на своем выходе постоянного 74
+ -*+ -*К месту подключения R1 звукового сигнализатораК месту подключения R1 звукового сигнализатора47к47к44Лампаюо-зоов?Лампаюо-зоов?02 Ч7мкх *25В02 Ч7мкх *25В6310-1(555)216310-1(555)21R3R31168068010 2(мосзою)10 2(мосзою)ггччR4R466180180TR-1TR-101 Л.Ч7мк*25В01 Л.Ч7мк*25Вп*2Uvkп*2Uvk^120 В^120 В
+ -*
+ -*
К месту подключения R1 звукового сигнализатора
К месту подключения R1 звукового сигнализатора
47к
47к
4
4
Лампаюо-зоов?
Лампаюо-зоов?
02 Ч7мкх *25В
02 Ч7мкх *25В
63
10-1(555)
21
63
10-1(555)
21
R3
R3
1
1
680
680
10 2(мосзою)
10 2(мосзою)
г
г
ч
ч
R4
R4
6
6
180
180
TR-1
TR-1
01 Л.
Ч7мк*25В
01 Л.
Ч7мк*25В
п*2
Uvk
п*2
Uvk
^120 В
^120 В
Рис. 5.5. Пульсирующий световой сигнализатор
напряжения 12 В. От него начинает работать низкочастотный генератор, собранный на таймере типа 555, формируя прямоугольный сигнал со скважностью 2 и частотой
обоих генераторов могут регулироваться изменением емкостей конденсаторов С2 для первого генератора и СЗ для второго. При увеличении емкости уменьшается частота соответствующего генератора- В случае, если были изменены частотозадающие резисторы, в соответствие должны быть приведены и номиналы резисторов обратной связи R2 и R5 так, чтобы сохранялось соотношение сопротивлений 1:10. Это нужно для сохранения правильной формы прямоугольных сигналов.
Сборку устройства производите так, как вам удобно, поскольку качество работы зависит лишь от качества монтажа и некритично к расположению компонентов. Мощный выходной транзистор крепится иа теплоотводе площадью 20 см2, изготовленном из алюминия. После этого плата помешается в металлический или пластмассовый корпус.
Любой из описанных сигнализаторов тревога может работать со. всеми контролирующими устройствами, приведенными в предшествующей главе. Можно подключить одновременно световой и звуковой сигнализаторы к одному из выходов контролирующего устройства. Этим усиливается обезоруживающий эффект системы на грабителя.
Глава 6. ТЕЛЕФОННАЯ СИСТЕМА ДАЛЬНЕГО ОПОВЕЩЕНИЯ
Телефон, которым мы пользуемся каждый день, чтобы позвонить в магазин, узнать ставки на бирже или просто услышать любимый голос, способен соединить вас с почти любой точкой на земном шаре. Однако самое важное состоит в том, что с помощью телефона вы можете связаться со своим номером, чтобы получить информацию от автоответчика, находясь при этом за тысячи километров, Автоответчик, подключенный к проводам телефонной линии, реагирует на телефонный звонок шунтированием их сопротивлением 600 Ом, при этом телефонная станция переключает телефонную линию на прием и передачу информации.
Рис. 6.1. Структурная схема телефонной системы дальнего оповещения
Коммутатор питания схемы
Это устройство помогает избежать потребления тока схемой во время ожидания. Благодаря этому автоответчик может питаться от батарей, к которым будет подключаться только по получении вызова. Если же потребуется более долговременное питание, можно использовать низковольтный выпрямитель.
Рассмотрим схему, показанную на рис. 6.2, и разберемся, как она работает. Неоновая лампа Ne-2 подключена последовательно с двухполупериодным выпрямителем Когда напряжение в телефонной линии остается на нормальном уровне 48 В, ток по цепи не протекает, так как неоновая лампа загорается лишь при 70 - 80 В. Примерно до такого уровня напряжение в телефондой линии поднимается при вызове. Возникший переменный ток выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, и постоянное напряжение поступает на светодиод оптрона. Освещая внутренний фотоэлемент, светодиод переключает его в проводящее состояние, от чего включается общее питание схемы. При включении питания таймер Л начинает отсчет времени выдержки и управляет имитатором поднятой трубки, шунтирующим линию для поддержания ее в рабочем состоянии.
Питание на всю схему будет поступать до тех пор, пока или не сядет батарея, или не будет разорвана цепь. Все дело здесь состоит в особенности фотоэлемента в примененном оптроне В целом есть два способа отключения тринистора или динис- тора (фоточувствительный вариант которого входит в оптрон) без применения кувалды. Первый и самый простой — разорвать на короткое время цепь, питающую прибор Второй заключается в том, что большая часть тока также на короткое время отводится в другие цепи. В обоих случаях прибор запирается и готов к повторному открыванию.
В нашей схеме мы избрали второй способ. Транзистор подключен через кремниевый диод к динисторному фотоэлементу оптрона. Когда кончается выдержка таймера Л, на базе транзистора появляется положительный отпирающий потенциал. Часть тока течет через транзистор, минуя фотодинистор. Таким образом, напряжение, приложенное к фотодинистору, уменьшается, и он отключается. Кремниевый диод делает этот процесс более надежным
Теперь, после того как мы поверхностно познакомились с работой телефонной системы дальнего оповещения по ее функциональной схеме, стоит разобраться в схеме более основательно.
Полная схема телефонной системы дальнего оповещения показана на рис. 6.3. Таймер А собран на микросхеме ГС-2, таймер В — на микросхеме ГС-4. Микросхемы ГС-1 и IC3 представляют собой оптроны. На микросхеме ГС-5 собран частотный декодер тонального сигнала. На операционных усилителях ГС-6 и ГС-7 собран упоминаемый ранее микрофонный усилитель.
Работа схемы. Безразлично, с чего начинать описание работы схемы; начнем с таймера А, поскольку коммутатор питания уже был разобран. Таймер типа 555 обычно запускается импульсом отрицательной полярности, поданным на вывод 2 микросхемы. В нашем варианте этот вывод заьодкается иа общий провод через конденсатор С13. В момент появления питания на микросхеме напряжение на запускающем выводе остается меньше напряжения питания до момента, когда зарядится конденсатор С2. Этим вынужденным отрицательным импульсом и запускается таймер А. На его выходе (вывод 5) появляется положительное напряжение, близкое к напряжению питания, и загорается светодиод D11. Этим напряжением также открывается транзистор Q6, включающий реле RLY-1.
Время выдержки таймера А определяется номиналами конденсатора С1 и резистора R4. Чтобы увеличить время задержки, нужно увеличить одш< или оба номинала, и наоборот. К конденсатору С1 подключен транзистор Q2, и, когда он открыт, напряжение на конденсаторе поддерживается заниженным. Резистор /?6 в коллекторе транзистора регулирует безопасный разрядный ток.
Ключевой транзистор QI управляется оптроном микросхемы ГС-3. Анод светодиода оптрона подключей через токоограничивающий резистор R8 к положительной шине питания, а катод - через ЯС-цеточку из конденсатора СЗ и резистора R9 к выходу таймера. Во время работы таймера на его выходе (вывод 3) поддерживается положительное напряжение, примерно равное напряжению питания, поэтому напряжение на светодиоде можно считать равным нулю. По окончании времени выдержки напряжение на выходе таймера падает до нуля и ток разрядки конденсатора СЗ течет через светодиод оптрона. Через освещенный фототранзистор оптрона возникает смещение на базе ключевого транзистора Q1. Далее все происходит так же, как в ранее описанном коммутаторе нитания.
Таймер А во время отсчета выдержки подает также тытание на частотный декодер. Транзистор Q3 работает здесь в режиме стабилизатора напряжения. Звуковые сигналы, поступающие на согласующий трансформатор Т1, проходят через диодный ограничитель на диодах D6, D7 и поступают иа вход частотного декодера (вывод 5). Частота декодера с помощью переменного резистора R17 может быть установлена любой, исходя, конечно, из возможностей телефонной линии. D10 - стабилитрон, U^ = 5-^6 В. При появлении звукового сигнала установленной частоты иа входе декодера напряжение на выходе (вывод S) падает до нуля. До это- го момента транзистор Q7 заперт обратным напряжением. По мере зарядки конденсатора С9 он Открывается и создает отпирающее смещение транзистору Q5. Этот транзистор и конденсатор С20 формируют импульс отрицательной полярности ддя запуска таймера В. Задержка, полуденная благодаря конденсатору С9, позволяет избежать ложных запусков таймера В из-за шума и перепадов напряжения. При номиналах деталей, указанных на схеме, звуковой сигнал должен быть длителщдстыа 1-^х.
Запущенный таймер В подает питание иа усилитель и блокирует таймер А. Все это время горит светодиод D12. Время выдержки таймера В зависит от номиналов конденсатора СП и резистора R13 и регулируется так же/как у таймера А. С деталями, указанными на схеме, выдержка таймера получается около 20 с.К выводу 4 микросхемы таймера В подключен транзистор Q4. Он позволяет избежать ложного запуска таймера от броска напряжения в момент включения питания. При включении питания транзистор из-за тока, идущего через заряжающий конденсатор СЮ, находится в открытом состоянии и замыкает запускающий вход таймера на общий провод.Ко входу операционного усилителя IC-6 подключен чувствительный электродинамический микрофон. Выход усилителя подключей к переменному резистору R37, являющемуся регулятором чувствительности. Второй операционный усили-Запущенный таймер В подает питание иа усилитель и блокирует таймер А. Все это время горит светодиод D12. Время выдержки таймера В зависит от номиналов конденсатора СП и резистора R13 и регулируется так же/как у таймера А. С деталями, указанными на схеме, выдержка таймера получается около 20 с.К выводу 4 микросхемы таймера В подключен транзистор Q4. Он позволяет избежать ложного запуска таймера от броска напряжения в момент включения питания. При включении питания транзистор из-за тока, идущего через заряжающий конденсатор СЮ, находится в открытом состоянии и замыкает запускающий вход таймера на общий провод.Ко входу операционного усилителя IC-6 подключен чувствительный электродинамический микрофон. Выход усилителя подключей к переменному резистору R37, являющемуся регулятором чувствительности. Второй операционный усили-тель создает дополнительное усиление и посылает сигнал через согласующий трансформатор Т1 (600 Ом х 600 Ом) в телефонную линию.Если предполагается использовать питание от сети, то это должен быть надежный выпрямитель, дающий 12 В с возможно меньшими пульсациями. Источник должен быть способен обеспечить ток в нагрузке не меньше 100 мА.Сборка схемы. Компоненты схеьш желательно расположить на плате из изоляционного материала размерами 15 х20 см, как это показано на рис. 6.4. Микросхемы желательно монтировать на специальных подставках. Остальные детали монтируют на впрессованных в плату отрезках медного провода или другим удобным для вас способом.Начать сборку лучше с размещения подставок под микросхемы, крепления согласующего трансформатора и реле. Желательно сразу зарезервировать места длятель создает дополнительное усиление и посылает сигнал через согласующий трансформатор Т1 (600 Ом х 600 Ом) в телефонную линию.Если предполагается использовать питание от сети, то это должен быть надежный выпрямитель, дающий 12 В с возможно меньшими пульсациями. Источник должен быть способен обеспечить ток в нагрузке не меньше 100 мА.Сборка схемы. Компоненты схеьш желательно расположить на плате из изоляционного материала размерами 15 х20 см, как это показано на рис. 6.4. Микросхемы желательно монтировать на специальных подставках. Остальные детали монтируют на впрессованных в плату отрезках медного провода или другим удобным для вас способом.Начать сборку лучше с размещения подставок под микросхемы, крепления согласующего трансформатора и реле. Желательно сразу зарезервировать места дляК телефонной линииК телефонной линииsosoR31KR31KR4 470 кR4 470 к015015№№=р мк|=р мк|Т1Т1014 0-01 мк 1)8 J2-——м—fL_j|—.1N40Q1014 0-01 мк 1)8 J2-——м—fL_j|—.1N40Q1Q7Q7*12 В*12 В9494R2 ЮкR2 Юк93 С12 0,27мк93 С12 0,27мк6644221717#01I 4,7 мк х 76 В#01I 4,7 мк х 76 В91-94 1N4004RLY-191-94 1N4004RLY-1тудатуда0 №0 №Г LГ L\9\91N40Q41N40Q497971N91*t1N91*t01м01м018018R11R11❖ D11❖ D110И2мк0И2мк22 к22 к8 7 6 5 IC-212 3 48 7 6 5 IC-212 3 4R10 1кR10 1кR15HR15HС16С167к7к019 0^12мк019 0^12мкR16R16R1720 кR1720 к^7к^7кR35 10*7 Г"^R35 10*7 Г"^R36 10к\R36 10к\018 ГЛЛ018 ГЛЛ0,7м к'R3720 к R38 680K0,7м к'R3720 к R38 680K8 7 6 510-512 3 48 7 6 510-512 3 4IC-1-M0C3010 10-2,10-4-555 ю-з-мосюооIC-1-M0C3010 10-2,10-4-555 ю-з-мосюооГГR34 47R34 47\470к\470кIC-6IC-64,7мк *166'4,7мк *166'С5С5♦—и♦—и66ЮкR 29ЮкR 29044JMK* 16В044JMK* 16В^R28 39k12 мк^R28 39k12 мк«7 WcS10^* 1 х -Г х 16 В■ 3,3 мкх 16В 99 1N914«7 WcS10^* 1 х -Г х 16 В■ 3,3 мкх 16В 99 1N914IC-5-567IC-6,-IC-7-741 RLY-I-Ucp-IZB 911,912- любыеIC-5-567IC-6,-IC-7-741 RLY-I-Ucp-IZB 911,912- любые05*76mk*L к 16В05*76mk*L к 16ВR6 100R6 100Q2Q222R9 15кR9 15к3R12 у Юк3R12 у Юк8 7 6 58 7 6 5R13120 КR13120 К0.1 *^0,6-2N3904, 2N2222 R7-2N3306, 2N36380.1 *^0,6-2N3904, 2N2222 R7-2N3306, 2N3638R7 47R7 47IF 03 ^7мкх76ВIF 03 ^7мкх76В4.7мк х ’ хЮВ4.7мк х ’ хЮВ021021_ С2. 47мк*х 15В 10-3_ С2. 47мк*х 15В 10-30110110,01 мк0,01 мкШ4 сюШ4 сю* 910* 910R27ЗЛкR27ЗЛкR24R242.2k2.2kQSQS4,7 к 7 034,7 к 7 034,7мк х 76 В ^25Г|^ 4,7к4,7мк х 76 В ^25Г|^ 4,7кНДУ"У Ь L Г ^020 QpJ>72 J,НДУ"У Ь L Г ^020 QpJ>72 J,ккR23R230,1 мк0,1 мк4,7 мк4,7 мкR21R213,3K3,3Kдальнего оповещениядальнего оповещения
Запущенный таймер В подает питание иа усилитель и блокирует таймер А. Все это время горит светодиод D12. Время выдержки таймера В зависит от номиналов конденсатора СП и резистора R13 и регулируется так же/как у таймера А. С деталями, указанными на схеме, выдержка таймера получается около 20 с.
К выводу 4 микросхемы таймера В подключен транзистор Q4. Он позволяет избежать ложного запуска таймера от броска напряжения в момент включения питания. При включении питания транзистор из-за тока, идущего через заряжающий конденсатор СЮ, находится в открытом состоянии и замыкает запускающий вход таймера на общий провод.
Ко входу операционного усилителя IC-6 подключен чувствительный электродинамический микрофон. Выход усилителя подключей к переменному резистору R37, являющемуся регулятором чувствительности. Второй операционный усили-
Запущенный таймер В подает питание иа усилитель и блокирует таймер А. Все это время горит светодиод D12. Время выдержки таймера В зависит от номиналов конденсатора СП и резистора R13 и регулируется так же/как у таймера А. С деталями, указанными на схеме, выдержка таймера получается около 20 с.
К выводу 4 микросхемы таймера В подключен транзистор Q4. Он позволяет избежать ложного запуска таймера от броска напряжения в момент включения питания. При включении питания транзистор из-за тока, идущего через заряжающий конденсатор СЮ, находится в открытом состоянии и замыкает запускающий вход таймера на общий провод.
Ко входу операционного усилителя IC-6 подключен чувствительный электродинамический микрофон. Выход усилителя подключей к переменному резистору R37, являющемуся регулятором чувствительности. Второй операционный усили-
тель создает дополнительное усиление и посылает сигнал через согласующий трансформатор Т1 (600 Ом х 600 Ом) в телефонную линию.
Если предполагается использовать питание от сети, то это должен быть надежный выпрямитель, дающий 12 В с возможно меньшими пульсациями. Источник должен быть способен обеспечить ток в нагрузке не меньше 100 мА.
Сборка схемы. Компоненты схеьш желательно расположить на плате из изоляционного материала размерами 15 х20 см, как это показано на рис. 6.4. Микросхемы желательно монтировать на специальных подставках. Остальные детали монтируют на впрессованных в плату отрезках медного провода или другим удобным для вас способом.
Начать сборку лучше с размещения подставок под микросхемы, крепления согласующего трансформатора и реле. Желательно сразу зарезервировать места для
тель создает дополнительное усиление и посылает сигнал через согласующий трансформатор Т1 (600 Ом х 600 Ом) в телефонную линию.
Если предполагается использовать питание от сети, то это должен быть надежный выпрямитель, дающий 12 В с возможно меньшими пульсациями. Источник должен быть способен обеспечить ток в нагрузке не меньше 100 мА.
Сборка схемы. Компоненты схеьш желательно расположить на плате из изоляционного материала размерами 15 х20 см, как это показано на рис. 6.4. Микросхемы желательно монтировать на специальных подставках. Остальные детали монтируют на впрессованных в плату отрезках медного провода или другим удобным для вас способом.
Начать сборку лучше с размещения подставок под микросхемы, крепления согласующего трансформатора и реле. Желательно сразу зарезервировать места для
К телефонной линии
К телефонной линии
so
so
R31K
R31K
R4 470 к
R4 470 к
015
015
№
№
=р мк|
=р мк|
Т1
Т1
014 0-01 мк 1)8 J
2-——м—f
L_j|—.1N40Q1
014 0-01 мк 1)8 J
2-——м—f
L_j|—.1N40Q1
Q7
Q7
*12 В
*12 В
94
94
R2 Юк
R2 Юк
93 С12 0,27мк
93 С12 0,27мк
6
6
4
4
2
2
17
17
#01
I 4,7 мк х 76 В
#01
I 4,7 мк х 76 В
91-94 1N4004
RLY-1
91-94 1N4004
RLY-1
туда
туда
0 №
0 №
Г L
Г L
\9
\9
1N40Q4
1N40Q4
97
97
1N91*t
1N91*t
01м
01м
018
018
R11
R11
❖ D11
❖ D11
0И2мк
0И2мк
22 к
22 к
8 7 6 5 IC-2
12 3 4
8 7 6 5 IC-2
12 3 4
R10 1к
R10 1к
R15H
R15H
С16
С16
7к
7к
019 0^12мк
019 0^12мк
R16
R16
R17
20 к
R17
20 к
^7к
^7к
R35 10*7 Г"^
R35 10*7 Г"^
R36 10к\
R36 10к\
018 ГЛ
Л
018 ГЛ
Л
0,7м к
'R37
20 к R38 680K
0,7м к
'R37
20 к R38 680K
8 7 6 5
10-5
12 3 4
8 7 6 5
10-5
12 3 4
IC-1-M0C3010 10-2,10-4-555 ю-з-мосюоо
IC-1-M0C3010 10-2,10-4-555 ю-з-мосюоо
Г
Г
R34 47
R34 47
\470к
\470к
IC-6
IC-6
4,7мк *166'
4,7мк *166'
С5
С5
♦—и
♦—и
6
6
Юк
R 29
Юк
R 29
04
4JMK* 16В
04
4JMK* 16В
^R28 39k
12 мк
^R28 39k
12 мк
«7 WcS10^* 1 х -Г х 16 В
■ 3,3 мкх 16В 99 1N914
«7 WcS10^* 1 х -Г х 16 В
■ 3,3 мкх 16В 99 1N914
IC-5-567
IC-6,-IC-7-741 RLY-I-Ucp-IZB 911,912- любые
IC-5-567
IC-6,-IC-7-741 RLY-I-Ucp-IZB 911,912- любые
05
*76mk*L к 16В
05
*76mk*L к 16В
R6 100
R6 100
Q2
Q2
2
2
R9 15к
R9 15к
3R12 у Юк
3R12 у Юк
8 7 6 5
8 7 6 5
R13
120 К
R13
120 К
0.1 *^0,6-2N3904, 2N2222 R7-2N3306, 2N3638
0.1 *^0,6-2N3904, 2N2222 R7-2N3306, 2N3638
R7 47
R7 47
IF 03 ^7мкх76В
IF 03 ^7мкх76В
4.7мк х ’ хЮВ
4.7мк х ’ хЮВ
021
021
_ С2
. 47мк*
х 15В 10-3
_ С2
. 47мк*
х 15В 10-3
011
011
0,01 мк
0,01 мк
Ш4 сю
Ш4 сю
* 910
* 910
R27
ЗЛк
R27
ЗЛк
R24
R24
2.2k
2.2k
QS
QS
4,7 к 7 03
4,7 к 7 03
4,7мк х 76 В ^25Г|^ 4,7к
4,7мк х 76 В ^25Г|^ 4,7к
НДУ"У Ь L Г ^020 QpJ>72 J,
НДУ"У Ь L Г ^020 QpJ>72 J,
к
к
R23
R23
0,1 мк
0,1 мк
4,7 мк
4,7 мк
R21
R21
3,3K
3,3K
дальнего оповещения
дальнего оповещения
Рис. 6.3. Телефонная система
семи транзисторов, чтобы смонтировать их уже после завершения монтажа всех деталей. Так же поступите и с микросхемами. Непосредственно само размещение деталей на плате особой роли не играет. Однако, следуя предлагаемой монтажной схеме, собрать плату будет легче.
Смонтированную плату поместите в подходящий по размеру пластмассовый или металлический корпус. Оба светодиода Dll, D12 и регулятор чувствительности усилителя R37 расположите на передней панели. Там же поместите штекер для подключения микрофона. Если нет необходимости размешать микрофон далеко от устройства, его можно вмонтировать прямо в корпус. Ко входу устройства присоединяют необходимой длины телефонный провод с соответствующим штепселем на конце. Тогда возможно установить устройство в наиболее удббиом для прослушивания месте.
Ввод устройства в работу. Установите ползунки всех переменных резисторов в среднее положение и подключите источник питания 12 В. Если все в порядке, то ничего не должно произойти, и ток через схему ие потечет Все последующие действия производите, не подключая устройство к телефонной сети.
Соедините перемычкой вывод 2 микросхемы IC-1 с общим проводом Взяв еще одни провод, один его конец подключите к плюсовой шине питания, а другим кратковременно коснитесь точки соединения катодов даодов Л/ и D2, при этом должно сработать реле и должен загореться светодиод D11, По окончании времени выдержки таймера А они должны отключаться. Если все произошло, как описано, можно сделать вывод, что исправно работают таймер А, оптроиы IC-1 и 1С-3% а транзистор Q1 успешно отключает фотодинистор оптрона IC-1. Теперь уберите Подключенные провода.
Подайте питание на схему, закоротив выводы 4 и б микросхемы IC-1. По истечении времени выдержки таймера А погаснет светодиод D11 и отключится реле. Возьмите отрезок провода и, подсоединив один его конец к общему проводу, коснитесь вывода 8 микросхемы IC-5 на 1-2 с, при этом должен зажечься светодиод D12, а это показывает, что запущен таймер В. Подключите высокоомные телефоны к клеммам А и В согласующего трансформатора Т1 и микрофон на вход усилителя. Снова закоротите на землю вывод 8 микросхемы IC-5 и убедитесь, что усилитель работает.
Если все эти тестовые процедуры прошли успешно, можно констатировать, что устройство функционирует правильно. Следующим шагом в настройке будет определение частоты звукового сигнала, к которой чувствителен частотный декодер устройства.
Звуковые передатчики
Можно использовать два вида звуковых передатчиков. В первую очередь, это может быть генератор звуковой частоты со встроенным излучателем и батареей. Его подносят к микрофону телефонной трубки и, подавая питание, посылают звуковой сигнал в телефонную линию. Однако можно пойти другим путем. Компания Mallory Sonalert в течение многих лет выпускает пьезоэлектрические звуковые сигнализаторы, которые для своей работы не требуют дополнительной электроники. Есть подобные приборы и производства компании Radio Shack в исполнении на разные частоты.
Простейший из всех передатчиков десятицентовый свисток. Свисток хорошего качества работает не хуже, чем любое из электронных изделий, но не требует ни батарей, ни электроники. Лучше всего взять металлический свисток со стабильной частотой звучания. И цена ebo будет не больше, чем у батареи для питания электронного варианта.
Подключите устройство к телефонной линии, предварительно убедившись, что вы подсоединились к соответствующим проводам. Чтобы в этом удостовериться, измерьте вольтметром постоянного напряжения разность потенциалов между клеммами. Она при положенной трубке должна быть около 50 В. Перемкните выводы 4 и б микросхемы IC-1. Убедившись, что питание на схему подано, снимите трубку. Наберите любую цифру, чтобы убрать гудки. Подавая звуковой сигнал в микрофон телефонной трубки, медленно настраивайте резистор R17 до момента, когда запустится таймер В и загорится светодиод D12. Установите переменным резистором R37 требуемое усиление двухкаскадного усилителя, прослушивая его работу чере? телефонную трубку. Убедившись в надежной работе устройства, удалите перемычку на питании. Позвоните к себе домой от соседа. Как только услышите, что вас соединили, дайте тональный сигнал.
Полезность этой системы дальнего оповещения ограничивается лишь вами воображением.
Глава 7. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА СИГНАЛИЗАЦИИ
В нашей жизни, столь насыщенной электроникой, большинство сигнализаторов используется для контроля за функционированием дорогостоящего оборудования и предупреждения оператора о возникающих неполадках. Целая электронная сис-
тема может выйти из строя из-за превышения напряжения питания или, наоборот, при его понижении. Но даже если и не произойдет поломка системы, потеря информации, например, в компьютерной сети может оказаться весьма дорогостоящей
Сигнализатор перенапряжения
Очень простая, но весьма полезная схема сигнализатора повышенного напряжения показана на рис. 7.1. Этот сигнализатор может найти ряд применений. Им или его модифицированным вариантом может быть снабжена почти любая схема, питающаяся от источника постоянного напряжения. Следя за уровнем напряжения, сигнализатор подаст сигнал тревоги, когда его значение превысит заданное. Чувствительность устройства может быть установлена в пределах от нескольких милливольт до единиц вольт и зависит от тонкости настройки и требований сберегаемого оборудования.
Схема работает следующим образом. Источник опорного напряжения образован стабилитроном D1 ф^ = 5 4-6 В) и резистором R2. Это напряжение поступает на эмиттер транзистора QI (2N3904, 2N2222). База транзистора подсоединена к ползунку переменного резистора R6, который включен между шинами питания. Все время, пока напряжение на базе транзистора Q1 равно или меньше напряжения на его эмиттере, транзистор закрыт. Когда же напряжение на базе на 0,6 В превысит напряжение на эмиттере, транзистор откроется. Это создает прямое смещение на базе транзистора Q2 (2N39 06, 2N36 38). Он также откроется и зажжет светодиод D2 (можно выбрать любой) .
Эту схему можно легко усовершенствовать, добавив в нее электромагнитное реле или реле в паре с тринистором. Измененная схема не только даст предупреждение о неполадке, но и отключит^питание с контролируемого устройства, не дав развиться поломке Управляющий электрод тринистора подключают к месту соединения светодиода D2 и резистора R5, а катод - к общему проводу. Электромагнитное реле включают между анодом тринистора и положительной шиной питания. Тринистор, включивший реле после получения сигнала, остается в этом состоянии даже при снятии напряжения с управляющего электрода. Чтобы его отклю-
тть, иужио либо разорвать цепь, либо каким-то другим способом прервать ток через него на короткое время.
С настройкой устройства проблем не должно возникать. Если у вас есть источник постоянного регулируемого напряжения, то подсоедините к нему схему и установите на нем напряжение, при котором вы хотите, чтобы сработал сигнализатор. Вращайте переменный резистор R6 до Момента, когда загорится светодиод. Подключите к источнику напряжения точный вольтметр и уменьшите напряжение так, чтобы погас светодиод. Теперь медленно увеличивайте напряжение на источнике питания, следя по вольтметру за моментом, когда снова загорится светодиод.
Если у вас есть только источник на фиксированное напряжение, настройте резистор R6, чтобы светодиод загорелся, а потом переведите назад до момента, когда ои погаснет.
Сигнализатор уровня напряжения
Его схема показана на рис. 7.2. Один из четырех операционных усилителей, входящих в микросхему, здесь работает как компаратор, указывая на избыток или недостаток питающего напряжения. Особенностью схемы является то, что оба порога устанавливаются одновременно переменным резистором R6.
Принцип работы схемы прост. Инвертирующий вход операционного усилителя (вывод 2) подключен к источнику опорного напряжения на стабилитроне D1 У!^ = 5 -гб В). Неинвертирующий вход (вывод 5) подключей к ползунку пере- Эйенного резистора R6, которым осуществляется настройка. Горящий светодиод D3 указывает на недостаток напряжения. Если оио начнет очень медленно изменять- ля в сторону увеличения и превысит порог, светодиод D3 своевременно погаснет загорится светодиод D2 ф2, D3 - любые). В принципе, при наличии стабильного Источника питания и определенного навыка можно настроить переменный резистор R6 так, что оба светодиода будут погашены. Малейшее же изменение напряжения в любую сторону вызовет загорание одного из светодиодов. Устройство контроля за напряжением (рис. 7.3) имеет одну особенность, которая позволяет варьг
Рис. 7.2. Сигвалнзатор уровня напряжения
Рис. 7.3. Сигнализатор уровня напряжения с регулируемым ’’окном”
кровать в определенных пределах напряжение источника питания, не вызывая срабатывания сигнализатора. Не секрет, что у многих источников питания при подключении к нагрузке напряжение ’’садится” на несколько процентов. Регулируемое ’’окно” в этом варианте устройства позволяет избежать срабатывания при незначительных отклонениях напряжения.
Схема работает следующим образом. Источник опорного напряжения изолирован от нагрузки эмиттерный повторителем на транзисторе Q1. В эмиттер транзистора включена цепь из последовательно соединенных резистора R4 и переменного резистора R9. Верхний (по схеме) вывод переменного резистора R9 подключен к неинвертирующему входу (вывод 3) первого операционного усилителя, нижний вывод - к неинвертирующему входу (вывод 5) второго операционного усилителя. Напряжение на переменном резисторе и есть то ’’окно”, в пределах которого при варьировании напряжения ни один из светодиодов D2, D3 не будет гореть. Если ползунок этого резистора находится в верхнем (по схеме) положении, схема работает так же, как предыдущая. При максимальном сопротивлении резистора R9 ’’окно” получается равным около 1 В. Непосредственная настройка схемы иа определенное напряжение производится переменным резистором R10 так же, как в предыдущем случае.
Устройство собирается любым удовлетворяющим вас способом. Оба переменных резистора и светодиоды (D2 и D3 можно выбрать любые) располагают в удобном и видимом месте. Подключите устройство к источнику, напряжение которого предполагается контролировать. Ползунок переменного резистора^ R9 установите в верхнее (по схеме) положение. Переменнйм резистором JU# Допытайтесь найти положение, в котором оба светодиода не горят. Если источн1й^|пря- жения хорошо стабилизирован, можно так отрегулировать ’’окно”, что я ^р^емых пределах ни один из светодиодов ие будет гореть. В противном случае ”^кно” де-
дают максимально широким, помещая ползунок переменного резистора R9 в положение наибольшего сопротивления.
Непосредственную ширину ’’окна” можно точно установить с помощью цифрового вольтметра. Однако если нет необходимости в точной настройке, наладку производят, попеременно подстраивая переменные резисторы R9 и R10 и следя за,светодиодами и показаниями вольтметра.
Сигнализатор перегрузки по току
Чрезмерное увеличение тока в нагрузке может стать причиной выхода из строя батареи, выпрямителя и, как следствие, неполадок в питаемом оборудовании. Устройство, схема которого показана на рис. 7.4, поможет вам избежать неблаго-
Рис. 7.4. Сигнализатор перегрузки по току
Приятных последствий, сигнализируя светодиодом D1 о превышении установленного предела тока.
Токоизмерительная цепь здесь включена последовательно с источником питания X нагрузкой (резистор Я/). Когда с увеличением тока напряжение на резисторе Достигает 0,6 В, тринистор SCR-1 открывается и загорается светодиод. Сопротивление резистора R1 определяется, исходя из уровня допустимого тока. Для этого 6,6 В (напряжение открывания тринисТора) поделите на значение допустимого то- Жа. Мощность, рассеиваемая на резисторе, находится умножением напряжения 0,6 В Да протекающий ток. Например^ при токе 1 А резистор рассеивает 0,6 Вт, поэтому для схемы берется резистор с мощностью рассеивания 1 Вт. Резистор R1 подбирается при настройке; параметры SCR-1:/НОм ^ 0,6 А, ^раб ^50 В; D1 можно •зять любой.
Автомат с отключением при перегрузке
Это устройство идет несколько дальше предыдущего в том плане, что при превышении установленного уровня тока оно снимает питание с нагрузки. Схема устройства показана на рис. 7.5.
За отключение нагрузки непосредственно отвечает мощный транзистор Q2, включенный в цепь питания последовательно. Им управляет транзистор средней мощности Q1. Через резистор R3 поступает смещение, отпирающее оба транзистора. Когда ток через резистор R1 возрастает до предельно возможного уровня, напряжением, падающим на этом резисторе, открывается тринистор SCR-1, при этом напряжений на базе управляющего транзистора Q1 падает до нуля. Оба транзистора
87
Рис. 7.5. Автомат с отключением при перегрузке
закрываются, снимая питание с нагрузки. После выяснения причин, приведших к возрастанию тока нагрузки, автомат можно разблокировать кнопкой S2.
Сопротивление и мощность рассеивания резистора Rj находятся по тем же формулам, что и в схеме на рис. 7.4. Для обоих транзисторов необходимы теплоотводы. Их размеры находят, исходя из мощности, потребляемой нагрузкой. Параметры SCR-1 ;IH0M>^6 A, t/pa6>100B.
В устройстве, схема которого показана на рис. 7.6, появляется возможность более точной установки порогового тока для конкретной нагрузки. Принцип работы этой схемы отличается от такового предшествующих устройств. Сигнальный оето- диод горит, только когда превышен допустимый ток в нагрузке, и гаснет, когда положение нормализуется. База транзистора Q1 подключена к ползунку переменного резистора R2, а тот, в свою очередь, подсоединен параллельно к токоизмерительному резистору R]. Когда напряжение на базе транзистора поднимается до 0,6 В, ои открывается. Напряжение, возникшее на резисторе R4, через резистор R5 создает прямое смещение на базе транзистора Q2 и также открывает его. Загоревшийся светодиод в цепи коллектора транзистора Q2 сигнализирует о недопустимом возрастании тока в нагрузке.
Рис. 7.6, Сигнализатор перегрузки по токуРис. 7.6, Сигнализатор перегрузки по токуНоминал резистора R1 подбирается, как указывалось выше и исходя из предполагаемых условий работы. Светодиод D1 может быть любой.
Рис. 7.6, Сигнализатор перегрузки по току
Рис. 7.6, Сигнализатор перегрузки по току
Температурный сигнализатор
Полупроводниковые приборы ие всегда ''прощают обиды”. Завышенное напряжение и тою», высокая температура могут безнадежно вывести прекрасный прибор из строя. Последние схемы дают решения, как бороться с первыми двумя бедами. Избежать третьего несчастья, перегрева, вам поможет устройство, схема которого показана ня рис. 7.7. Если расположить термодатчик на критичном к перегреву приборе, устройство заметит подъем температуры иа несколько градусов и просигнализирует светодиодом.
функционирует температурный сигнализатор следующим обратим. Операциои- ный усилитель работает как компаратор, сравнивая регулируемое при установке порога срабатывания опорное напряжение с напряжением, меняющимся от температуры. Когда температура датчика превышает установленное значение, об этом сигнализирует светодиод D3 (можно выбрать любой). Инвертирующий вход операционного усилителя (вывод 2) подсоединен к аноду кремниевого диода D1, служащего термодатчиком. Неинвертирующий вход (вывод 5) подключей к ползунку переменного резистора R7, которым устанавливают температурный порог срабатывания сигнализатора. Обыкновенный кремниевый диод очень чувствителен к температуре и поэтому может использоваться как ее точный измеритель. При изменении температуры кристалла диода на 1 С напряжение, возникающее на диоде при прямом смешении, уменьшается на 2 мВ. Таким образом, при увеличение температуры напряжение на диоде падает. Говорят, что прибор имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления.
Когда напряжение на аноде диода D1 чуть выше напряжения иа ползунке регулятора порога R7, сигнал иа выходе операционного усилителя почта равен нулю и
рис. 7.7. Температурный сигнализатор
светодиод не горит. Когда же у нагретого диода напряжение на аноде станет в определенной степени меньше напряжения на выводе 3 операционного усилителя, появившийся положительный потенциал на выходе усилителя зажжет светодиод, сигнализируя о превышении установленного температурного порога.
В задачу конденсатора С1 входит сделать схему нечувствительной к наводкам, способным помешать ее функционированию. Операционный усилитель имеет очень большой коэффициент усиления и весьма чувствителен к переменным электромагнитным полям. Через конденсатор С1 наводится отрицательная обратная связь, делающая усилитель нечувствительным к переменным напряжениям.
Транзистор Q1 и стабилитрон D2 образуют источник опорного стабилизированного напряжения. Резисторы RI - R4 взяты повышенного класса точности (1%) с низким температурным коэффициентом сопротивления, в результате чего достигается дополнительная стабильность. Если предполагается использовать сигнализатор для контроля больших изменений температуры, то необходимости применять прецизионные резисторы нет. Это важно только тогда, когда необходимо контролировать очень маленький перегрев. Если датчик должен располагаться на объекте вдали от самого сигнализатора, для их соединения используйте двухжильный экранированный провод. Следите, чтобы ни один из выводов датчика не касался металлических деталей контролируемого устройства. Сам же диод, если он в стеклянном исполнении, можно приклеить к объекту клеем.
Итак, перейдем к настройке сигнализатора. Для опытов можно взять какой-либо мощный усилитель и поставить его выходше транзисторы в условия перегрева и выхода из строя, при которых срабатывает тепловая защита.
Чтобы получать надежные и повторяющиеся результаты при использовании сигнализатора, нужно откалибровать его в градусах Цельсия. Для этого изготовьте из бумаги или картона и поместите на ось переменного резистора R7 шкалу такого размера, чтобы на ней можно было писать цифры. Опустите датчик в стакан с водой и тающим льдом. Подождав несколько минут, подстройте переменный резистор R7 так, чтобы загорелся светодиод. Отметьте на шкале О С. Проделайте ту же операцию, держа датчик при комнатной температуре. Ее определите по стандартному термометру. Для градуировки сигнализатора при 100 С опустите датчик в емкость с кипящей водой.
Температурный сигнализатор может быть настроен реагировать на тепло ладони или паяльника, даже в нескольких сантиметрах от него. Если датчик поместить в фокус параболического рефлектора, можно регистрировать нагрев иа расстоянии около метра от рефлектора и таким образом производить контроль за температурой объекта, ие входя с ним в непосредственный контакт.
Сигнализатор надвигающейся бури
Весна приходит с пением птиц, зеленью распускающихся листьев. Но вместе с тем это время, когда переменчивая весенняя погода готовит человеку большие неприятности. Благодаря точности современных систем оповещения о надвигающихся бурях удается спасти многие человеческие жизни. Но раз уж опасность жизни и здоровья все равно остается, нелишне дополнительно обезопасить себя и своих близких от буйных капризов погоды.
Сигнализатор надвигающейся бури, схема которого показана иа рис. 7.8, не защитит вас в прямом смысле от урагана. В его задачи входит дать о нем заблаговременное предупреждение. Схема реагирует на электрические разряды, происходящие 90
Рис. 7.8. Сигнализатор надвигающейся бури
в атмосфере из-за быстрого перемещения масс воздуха. Ни в коем случае не полагайтесь ни на это, ни на любое другое устройство предупреждения, если погода действительно ухудшается.
Работа схемы. В устройстве используются три из четырех операционных усилителей, входящих в микросхему типа LM324. Для улавливания электромагнитных волн, возникающих при грозовых разрядах, применяется рамочная антенна (64 см). Она может быть настроена на 12 или на 18 кГц в зависимости от положения выключателя S1.
Сигнал, принятый антенной, усиливается в 100 раз операционным усилителем А и поступает на регулятор усиления — переменный резистор R13. Второй операционный усилитель В увеличивает уровень сигнала еще в 45 раз. К его выходу подключены высокоомный пьезокерамический капсюль и диодный детектор с удвоением напряжения. Постоянное напряжение с выхода выпрямителя поступает на вход третьего операционного усилителя С. Неинвертирующий вход усилителя питается напряжением с ползунка переменного резистора R12, служащего регулятором порога срабатывания. Постоянным напряжением на выходе усилителя С читаются светодиод D3 (может быть любым) и пьезокерамический звуковой сигнализатор, дающий сигнал грозового предупреждегшя. Диоды D1 и D2 типа 1N914.
Монтаж схемы, Лучше всего начать сборку устройства с изготовления рамочной антенны. Две рейки длиной 64 см и шириной около 2,5 см можно купить в магазине ”Сделай сам”. На рамку намотайте внавал 100 витков медного эмалированного провода сечением 0,13 мм5. Чтобы витки не расползались, закрепите их изоляционной лентой. Для присоединения антенны к схеме обязательно используйте экранированный пров од.
Остальные детали монтируют на плате из изоляционного материала. Монтажную схбму выберите по собственному усмотрению. Правильно и аккуратно собранная схема сразу начинает работать и не причиняет хлопот. Плату размещают в подходящем по размеру металлическом или пластмассовом корпусе. При установке
антенны следуетпредусмотреть возможность ее поворота, чтобы можно было определять, откуда идет буря.
В отсутствие грозы Проверить работу сигнализатора довольно трудно. Однако можно провести несложный тест на чувствительность и пеленгационные возможности устройства с помощью телевизора. Дело в том, что во время его работы вибраторы антенны телевизора излучают сигнал, который воспринимается сигнализатором. Через пьеэокерамический капсюль РН-1 в грозовую погоду можно услышать свисты и трески молний. Регулятор порога нужно настроить в точку, за которой сигнальный светодиод начнет мерцать из-за обычного фона шумов в атмосфере. Если вспышки светодиода носят хаотический характер, это означает, что их причиной является искрение при включении электробытовых приборов и разряды в атмосфере при сухой погоде.
Сигнализатор влажности
С цветением весны приходят и дожди. Во дворе образуются лужи, не говоря уж о полуподвале. Если все это вас в какой-то мере беспокоит, схема, предлагаемая на рис. 7.9, поможет решить ваши проблемы. Сигнализатор известит вас о появлении воды в помещении и даже может включить откачивающий насос, чтобы понизить ее уровень ниже концов датчиков. Конечно, в случае второго всемирного потопа такая система ие поможет, но в обыкновенные дождливые дни и весной, и осенью она прекрасно справится со своей задачей.
Принцип работы схемы необычайно прост. База транзистора Q1 подключена через токоограничивающий резистор R1 к первому электроду датчика. Второй электрод, расположенный на той же‘высоте, подсоединен к положительной шиие питания. Когда вода достигает электродов датчика, возникающий электрический ток открывает транзистор Q1. Светодиод D1 (любой), включенный в цепь его коллектора, загорается. Ток коллектора транзистора также протекает через светодиод оптрона ОР-1 (типа МОС3010), включая водяной насос. Через конденсатор С1, включенный между базой и коллектором транзистора, наводится отрицатель-
Рис. 7.9. Сигнализатор влажности
лая обратная связь. Она позволяет избежать ложных срабатываний от посторонних переменных наводок. Симметричный тринистор TR-1 подберите, исходя из мощности электромотора в насосе (Тцом ^6 А, Upag ^400 В). Электроды датчика и> готовьте из нержавеющего и неокисляющегося в воде металла, -что поможет вам избежать увеличения сопротивления при их контакте с водой. Лучше всего сделать электроды из нержавеющей стали, но в общем случае возможно иоппл^чпаяниа менее водостойких электродов, если, конечно, их очищать время от времени. Они укрепляются параллельно друг другу на расстоянии 2,5 см. Для поддержания их в таком положении возьмите кусочек Какого-нибудь изоляционного материала.
Деталей в схеме мало, и они вполне уместятся на небольшой плате. Для нормальной работы тринистора нужен теплоотвод. Им послужит алюминиевая пластана площадью около 13 см2. Электромотор насоса можно подключить непосредственно к схеме. Однако для удобства есть смысл использовать разъем. Питать сигнализатор можно как от батареи, так и от выпрямителя, дающего 12 В.
Индикатор подъема воды
Как ^быстро поднимается вода? Если вас действительно волнует этот вопрос, ответить на него вам поможет устройство, схема которого показана на рис, 7,10» Каждый из трех датчиков при желании может быть установлен на любую высоту, и
Рис. 7.10. Индикатор подъема воды
при достижении водой очередного из них на это укажет загоревшийся светодиод. Из предшествующей схемы можно взять тринистор с цепыо управления, чтобы включать иасос, когда вода дойдет до установленного уровня. При добавлении нескольких электронных ключей, аналогичных тем, которые уже есть в схеме, станет возможным с большой точностью следить за изменением уровня воды.
Схема работает в целом, как и предыдущая, в ней только отсутствует мощный тринистор для управления насосом. Конденсаторы Cl - СЗ создают отрицательную обратную связь, исключающую посторонние помехи. При замыкании конкретного электрода с водой возникающий ток открывает ключевой транзистор, о чем сигнализирует светодиод. Если планируется длительная эксплуатация этого сигнализатора, питание лучше производить ют сети через понижающий трансформатор и выпрямитель на 12 В. Dl - D3 могут быть любые; QI - Q3 - типа 2N3904.
Детектор дыма
Рынок настолько наводнен разнообразными системами противопожарной сигнализации, что едва ли есть нужда заново изобретать велосипед. Но может оказаться, что у вас возникнет желание собрать собственными руками недорогой детектор дыма. При установке его в помещении, где курить не разрешается, он, например, сам будет давать предупреждение курильщикам.
Схема устройства показана на рис. 7.11. Датчик дыма состоит из светодиода и фототранзистора, работающих в инфракрасной области спектра. С его помощью можно регистрировать дым или высокую концентрацию пылевидных непрозрачных частиц, взвешенных в воздухе. Светодиод и фототранзистор помещен в непрозрачные трубки длиной 7,5 и диаметром 0,6 см. Трубки располагаются так, чтобы светодиод мог наилучшим образом освещать фототранзистор. Расстояние между концами трубок около 2,5 см.
R5 470
Рис. 7.11. Детектор дыма
Свет от светодиода D1 (276-142 фирмы Radio Shack) проходит через зазор Между трубками и освещает фототранзистор Q1 (276-145 фирмы Radio Shack). Фототраизистор открывается, и* ив его эавитере возникает положительное напряжение, которое затем поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. № второй вход усилителя напряжемте снимается с ползунка переменного резистора R9. Этим резистором устанавливают чувствительность сигнализатора на плотность дыма, проходящего через зазор между трубками.
В отсутствие в воздухе дыма напряжение на эмиттере фототранзистора Q1 несколько превышает напряжение, снимаемое с ползунка регулятора чувствительности, при этом на выходе операционного усилителя присутствует малое отрицательное напряжение. Светодиод D2 (может быть любой) не горит. Когда в зазоре датчика появляется дым, освещенность фототранзистора снижается. Напряжение на его эмиттере становится меньше, чем на ползунке переменного резистора R9. Напряжение, появившееся на выходе операционного усилителя, включает светодиод D2 и пьезокерамический звуковой сигнализатор PZ-1.
Сборка схемы. Детали схемы смонтируйте по своему усмотрению на плате из изоляционного материала. Звуковой сигнализатор PZ-1 и светодиод D2 размещают на передней панели корпуса, в котором находится сама плата. Переменный резистор R9 лучше установить на нижней стенке корпуса, чтобы облегчить к нему доступ. Для микросхемы желателыю предусмотреть теплоотвод, чтобы обезопасить ее от теплового повреждения. В задней стенке корпуса просверлите пару дырок для установки устройства, например, на стене.
В качестве держателя трубок датчика используйте подходящий цо размеру кусочек дерева, как показано на рис. 7.12. Отверстия, в которые будут вставляться трубки, нужно сделать с надлежащей тщательностью. Между концами трубок и в радиусе 2,5 см вокруг желательно оставить свободное пространство, чтобы не на- рущать движение потоков дыма. В верхней части держателя просверлите отиерстия и прикрепите его к нижней стенке корпуса. Подключите датчик к схеме, закрепив выводы светодиода и фототранзистора изоляционной лентой.
Отверстия Зля крепления
/ датчика^
2>5су7.5 см2>5су7.5 смНепрозрачные / трубкиНепрозрачные / трубки
2>5су
7.5 см
2>5су
7.5 см
Непрозрачные / трубки
Непрозрачные / трубки
Рис. 7.12 Конструкция датчика детектора дыма
Ввод сжлмлизатора в работу. Переменный резистор R9 установите в среднее положение и подайте питание на схему. Если при этом загорелся светодиод D2 и качал работать звуковой сигнализатор PZ-1, нужно уменьшить напряжение, снимаемое с движка регулятора, чтобы последние перестали работать. Затем устройство установите там, где появление дыма указывало бы на надвигающиеся неприятности.
Детектор радиоволн
Нравится вам это или иет, но электронный шпионаж стал неотъемлемой чертой образа жизни высокоразвитого в техническом отношежи общества людей. Кода производитель сложного оборудования успешно скрывает свои секреты, дела его идут как нельзя лучше. Но стоит конкурентам прознать об этом, как это сразу приведет к потере прибыли и прочим издержкам.
Даже если вам нечего опасаться, но вы хотели бы выяснить, не шпионит ли кто- нибудь за вами с помощью подслушивающей радиоаппаратуры, соберите схему, показанную на рис. 7.13. С ее помощыо можно отыскать в помещении работающий микропередатчик. Детектор радиоволн чувствителен к частотам ниже частот радиовещания и вплоть до 500 МГц. Настраивать детектор при поиске ультракоротковолновых передатчиков можно изменением длины телескопической антенны.
Работа схемы. Телескопическая антенна воспринимает высокочастотные электромагнитные колебания, которые затем детектируются германиевым диодом Ы. Высокочастотная составляющая сигнала отфильтровывается катушкой индуктивности Ы и конденсатором С1. Низкочастотный сигнал поступает через резистор R1 иа базу транзистора QL Усиленный до достаточного уровня, сигнал подаетс^на пьеэокерамический звуковой сигнализатор PZ-1. Для питания используется батарея на 9 В. Когда сигнал на антенне отсутствует, ток, потребляемый схемой, близок к нулю.
Сборка схемы. Выберите подходящий металлический или пластмассовый корпус и плату, которая могла бы там поместиться. При монтаже старайтесь, чтобы выводы деталей, относящихся к высокочастотной части устройства, были как можно короче. К ним относятся диод D1, катушка индуктивности L1, конденсатор С1, резистор RI и гнездо антенны. Пьезо керамический звуковой сигаализатор и выключатель питания разместите на передней панели. Антенна в сложенном виде
Рис. 7.13. Детектор радиоволн
располагается внутри корпуса вдоль одной из стеиок. Ее можно закрепить с помощью пластмассовых хомутиков.
Ввод устройства в работу. Частотный диапазон и примерную чувствительность детектора радиоволн удобно проверять, используя генератор высокой частоты. Подключите к выходу генератора изолированный провод и параллельно ему расположите антенну детектора. Таким образом вы слабо свяжите его с генератором. Исследуйте весь радиодиапазон, начиная с частоты ниже 500 кГц и до точки, где детектор перестанет воспринимать радиоволны. Заметьте, как с изменением частоты меняется его чувствительность. Конечно, такой тест грешит приблизительностью, однако все же дает возможность оцешггь качество детектора радиоволн.
Разыскивая в помещении спрятанные передатчики, не забудьте выдвинуть антенну и медленно обходите комнату. Если поблизости работает мощная мешающая радиостанция, уменьшите длину антенны. В отсутствие сигнала ток, потребляемый устройством, незначителен, и поэтому, наблюдая за радиообстановкой, аппарат можно держать все время включенным.
Прибор для оценки пульсаций источника питания
С помощью таких приборов, как вольтметр и амперметр постоянного тока, можно исследовать работу регулируемого источника постоянного напряжеюя, определив пределы регулировки выхода и мощность, отдаваемую в нагрузку. Однако к столь же важным характеристикам любого выпрямителя относится его способность сглаживать пульсации переменного напряжения. Особенно заметным это становится при питании какого-либо чувствительного усилителя. К тому же повышение уровня пульсаций может быть следствием перегрузки источника или прогрессирующей порчи его компонентов. Если это заметить и заблаговременно исправить, можно избежать болыних неприятностей.
Схема устройства, которое позволит вам следить за уровнем пульсаций, показана на рис. 7.14. На вход прибора, подключенного к выходу контролируемого ис- Точника питания, проходит только переменная составляющая, и, когда она превы-
Рис. 7.14. Прибор для оценки пульсаций источника питания
шает установленный уровень, об этом дается предупредительный сигнал. Само устройство может питаться от того же источника, если тот дает напряжение от 9 до 16 В и сможет выдержать дополнительную нагрузку в несколько миллиампер.
Работа схемы. Два первых операционных усилителя, входящих в микросхему типа LM324, усиливают поступивший сигнал. Третий усилитель выполняет одновременно роль компаратора и цепи, управляющей сигнализаторами. Выключатель 57 в зависимости от положения устанавливает глубину отрицательной обратной связи и, следовательно, коэффициент передачи усилителя А. В первом его положении усиление ступени равняется 100, во втором - 10, а в третьем сигнал передается без изменена. Коэффициент передачи усилителя В равен 100, но благодаря тому, что на его входе включен резистор R5 с номиналом 4,7 кОм, он снижается приблизительно до 21. Если установить переключатель 57 в первое положение, общее усиление двух каскадов получится около 2100. Значит, сигнал пульсации в 1 мВ на выходе усилителя В будет равен 2,1В. Этого уже вполне достаточно для работы компаратора. Таким образом, уровень пульсаций в 1 мВ можно считать наименьшим, к которому еще чувствительна схема,
С выхода операционного усилитеЛя В (вывод 7) сигнал поступает на диодный выпрямитель с удвоением напряжения, Выполненный на диодах D1 и D2 (типа 1N914). Работая как компаратор, усилитель С сравнивает напряжение, поступающее с конденсатора С4 выпрямителя, с напряжением, снимаемым с ползунка резистора R8. При низком уровне пульсаций напряжение на конденсаторе С4 меньше, чем поступающее с регулятора порога резистора R8, при этом на выходе компаратора поддерживается высокое положительное напряжение. Повышение уровня пульсаций приводит к снижению напряжения на выходе компаратора. Благодаря возникшей разнице потенциалов между положительной шиной питания и выходом усилителя загорается светодиод D3 ^любого цвета) и начинает работать звуковой пьезокерамический сигнализатор PZ-1.
Монтаж устройства. Для сборки схемы есть два пути. В случае, если устройство предполагается использовать постоянно с каким-либо источником постоянного напряжения, плату прибора желательно разместить внутри корпуса последнего. Для этого, естественна, необходимо, чтобы внутри корпуса было достаточно места. Если устройство планируется использовать как переносный измерительный прибор, поместите его в отдельный корпус.
При сборке устройства старайтесь все соединения делать как можно более короткими проводами Как и в любом другом чувствительном усилителе, желательно разнести входные и выходные цепи друг от друга и расположить их вдалеке от проводников с переменным током. Переменный резистор R8, светодиод D3 и пьезокерамический сигнализатор разместите в удобном месте на стенках корпуса устройства.
Эксплуатация устройства. Подключите прибор к источнику постоянного напряжения, который намереваетесь контролировать. Общий провод схемы должен быть подключей к отрицательному зажиму, а конденсатор Сб-к положительному. Если источник дает напряжение от 9 до 16 В и есть запас мощности, питать устройство можно прямо от него.
Если в наличии есть осциллограф, с его помощью посмотрите, присутствуют ля в напряжении пульсации. Их уровень может зависеть от того, как сильно нагружен выпрямитель. Задайте с помощью нагрузки условия, чтобы уровень пульсаций был максимальным. Теперь переведите устройство в режим Наибольшей чувствительности. Для этого переключатель S1 ставят в положение 7, а пптру”<ж переменно- 98
го резистора R8 смещают вниз (по схеме), уменьшая тем самым напряжение поступающее на вывод 10 микросхемы. Если вы уверены, что схема работает, но стилизаторы устройства так и не включились, это значит, что у вас действительно хороший блок питания.
Калиброванную настройку можно провести, имея в наличии источник напряжения с известным уровнем пульсации. Еще более точную настройку можно провести с помощью генератора низкой частоты. Установите на шкале генератора частоту 120 Гц. Если вы не уверены, что на выходе генератора уровень сигнала в точности соответствует показаниям шкалы калибратора, к выходу подключите осциллограф или чувствительный вольтметр переменного тока.
При переключателе 81 в положении 1 устройство способно воспринимать сигнал с напряжением 3 мВ, в положении 2 - до 30 мВ, в положении 3 -до 300 мВ. В случае, если нужно контролировать большие напряжения пульсаций, то увеличением номиналов резисторов R1 или R5 понижают общее усиление устройства. Если сделать резистор R5 сопротивлением 100 кОм, коэффициент передачи усилителя В снизится до единицы. Это означает, что соответствующие подаваемые на вход напряжения пульсаций увеличиваются в 20 раз. Для положения 1 переключателя 81 это 60 мВ, для положения 2 - 600 мВ и для положения 3 - 6 В.
Установите переключатель 81 в положение, соответствующее возможным пределам увеличения пульсаций в источнике питания, с которым впоследствии будет работать схема. Ползунок переменного резистора R8 переведите в верхнее (по схеме) положение. Установите на выходе генератора низкой частоты критический уровень пульсаций и настраивайте резистор R8 до момента срабатывания индикаторов. В этом, по сути, и заключается настройка.
Индикатор занятой талефонной линии
Когда к одной телефонной ливни подключено несколько телефонов, которыми, в свою очередь, пользуются несколько абонентов, всегда сложно угадать - занят телефон или нет» Можно, конечно, поднять трубку н проверить, но это пусть не так хлопотно, как приводит к невольному нарушению конфиденциальности чужого разговора. Устройство, схема которого показана на рис» 7.15, поможет вам этого избежать. И пусть это не дает никому дополнительного телефонного времени, ио все же делает пользование телефоном более удобным.
Рис. 7.15. Индикатор занятой телефонной линии
работа схемы. Принцип ее работы основан на измерении напряжения в телефонной линии. Когда нн один из телефонных аппаратов не занят, в линии присутствует постоянное напряжение 48 В. Бели поднять трубку, то телефонная станция переключит напряжение в линии на 10 В. Устройство изолировано от телефонной линии двумя резисторами по 10 МОм каждый; таким образом, оно нисколько не шунтирует линию. Напряжение, снимаемое с резистора R3> поступает на затвор полевого транзистора QL Кондесатор С/, подключенный параллельно к резистору R3, сглаживает побочные пульсации и шумы, которые могут вызвать ложные срабатывания.
Когда в линии присутствует напряжение 48 В, транзистор Q1 остается закрытым. При падении напряжения до 10 В транзистор Q1 открывается н создавшимся смещением отпирает транзистор Q2. Возникший ток зажигает сигнальный светодиод D1 (может быть любой). Светодиод продолжает гореть до тех пор, пока занят хотя бы один телефонный аппарат.
Моитаж устройства. Собранную схему поместите с подходящей по размеру пластмассовый корпус. Выключатель питания н светодиод расположите на верхней или передней панели корпуса. На концах проводов, подключаемых к линии, можно предусмотреть стандартные штепсели для включения в телефонную розетку. Схему можно питать от сетевого источника. Обязательно убедитесь, что он дает хорошо отфильтрованное напряжение.
Стопроцентной эффективности можно добиться, лишь снабдив подобным устройством каждый нз телефонных аппаратов, чтобы никому из абонентов ие пришлось по ошибке беспокоить другого во время разговора.
Использование устройства. Первым делом надо определить полярность проводов телефонной линии. Положительный провод подключите к точке А устройства, а отрицательный - к точке В» Подайте на схему питание н снимите трубку с одного из телефонов, при этом светодиод должен загореться. Если все произошло именно так, можно приступить к установке подобных устройств на остальные телефонные аппараты.
Глава а УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Огромная доля тяжелого ручного труда, которую выполнял человек сто лет назад, в настоящее время приходится на электродвигатели и чуть в меньшей степени — на двигатели внутреннего сгорания. Даже древнейший помощник человека - лошадь избавлена от тяжелого труда благодаря современной технике. На любом предприятии количество электродвигателей насчитывается сотнями. Они различаются по размерам и мощности от электродвигателя в ручной дрели до привода огромного пресса.
Контроль за работой электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания является обширной областью, где электроника может показать свои достоинства. Конечно, посудомоечная машина н даже знаменитая газонокосилка не столько капризны и дорогостоящи, чтобы за ними устанавливать особый контроль, Но всегда можно найти область, где двигатель выполнял бы какую-либо ответственную работу и неожиданный выход его из строя или возшпешие сбои принесли бы большие неприятности.
Устройство контроля электродвигателяпеременного тока -
Приведенное ниже короткое повествование проиллюстрирует вам о том, на сколько важно бывает не допускать неожиданные поломки электродвигателя. На одном нз небольших предприятий по технологии производства требовалось с помощью мощного вентилятора отсасывать горючие пары и не давать им скапливаться в башне, В один из августовских дней электродвигатель, приводивший ^движение вентилятор, перегрелся и на некоторое время остановился. Никто точно не знает, что же привело к воспламенению паров. К счастью, никто не пострадал, и вскоре прибывшие пожарные справились с огнем.
Далеко не все подобные случаи оканчиваются счастливо. После того инцидента иа ремонт машин ушло несколько дней, а ведь мог быть разрушен весь завод. Через неделю для контроля над тем злосчастным электродвигателем было установлено специальное устройство, которое остановило бы производственную линию в случае замеченных неполадок с электромотором.
Если бы в день происшествия была возможность следить за потребляемым током электродвигателя, то можно было бы заметить, как по мере усугубления ситуации ток неуклонно возрастал. В общем случае это явление используется в устройстве контроля.
На схеме, показанной на рис. 8.1, видно, как работает такое устройство. В цепь шитания электродвигателя включено токоизмерительное устройство, в котором бреду смотрена установка порога срабатывания по току на желаемый уровень. 40 его превышении оповещает звуковая сигнализация.
"Сердцем” подобного устройства является непосредственная токонзмернтель- ^ая цепь. Здесь можно пойти двумя путями. Например, последовательно с электро-
Рис. 8.1. Структурная схема устройства для контроля тока, потребляемого электродвигателем
двигателем включить мощный низкоомный резистор и увеличение тока определять по увеличению падения напряжения на нем. Главный недостаток этого способа — эго большая мощность, рассеиваемая на резисторе. Есть другой способ, в котором последовательно с электромотором включают обмотку повышающего трансформатора. Положительной стороной этого способа является относительная его дешевизна н простота исполнения.
Простейшая схема такого устройства показана на рис. 8.2, где используется старый понижающий трансформатор. В свое время трансформатор Т1 был обыкновенным пятидесятиваттным трансформатором, понижающим сетевое напряжение до 24 В. Использовался он в большинстве типов бытовой радиоаппаратуры н стоил не более 6 долл. Вторичная понижающая обмотка в этом трансформаторе намотана поверх первнедой, и ее можно легко удалить, не разбирая трансформатора. Отпаяйте провод понижающей обмотки от клеммы н виток за витком удалите ее. Эго займет некоторое время, зато вы уж точно ие повредите трансформатор. Теперь в качестве вторичной обмотки оставьте один или два витка провода сечением 3-5 мм2. Эта обмотка включается в цепь последовательно с электромотором.
Относительное значение тока через электродвигатель контролируется по вольтметру переменного тока, подключенному к прежней первичной обмотке трансформатора. Шкалу вольтметра несложно откалибровать для конкретного электродвигателя, вводя его на короткое время в критический режим и отмечая на шкале показания. Недостаток этой? простой схемы состоит в том, что для наблюдения за ней обязательно нужен оператор.
^1206
Рис. 8.3. Устройство для контроля электродвигателя переменного тока
Устройство, схема которого приведена на рнс. 8.3, дает о себе знать, только когда начнутся неполадки с электродвигателем, а до той поры сохраняет молчание. Конечно, здесь все равно необходим человек, но в этом случае он уже не столь сильно привязан к объекту наблюдения,
Рйббта схемы. Ток, протекающий через понижающую обмотку модифицированного трансформатора, создает на ней падение напряжения порядка нескольких милливольт. На повышающей обмотке благодаря отношению витков в несколько сотен напряжение составляет уже от 1 до 10 В в зависимости от тока, потребляемого двигателем,
Эго напряжение выпрямляется двухполупернодным выпрямителем на диодах DI — D4 (типа 1N4002) н снимается со сглаживающего конденсатора С1. На первом операционном усилителе собран повторитель, который изолирует последующие цепи от выпрямителя и позволяет ввести задержку срабатывания при резком кратковременном увеличении тока. Дело в том, что у любого электродвигателя при включении потребляемый ток много выше рабочего. Если не ввести задержку, то устройство будет подавать сигнал тревоги до тех пор, пока электродвигатель не войдет в рабочий режим.
Если выключатель S1 отключен, схема реагирует на превышение порога тока, в том числе и при пуске, практически мгновенно. Подключив конденсатор C2t вы установите время задержки порядка нескольких секунд. За это время электродвигатель, если нет никаких препятствующих факторов, успеет разогнаться до нормальной частоты вращения. Чтобы увеличить время задержки, увеличьте емкость конденсатора С2, а чтобы уменьшить, уменьшите сопротивление времязадающего резистора R2.
С повторителя на операционном усилителе А сигнал поступает на инвертирующий вход (вывод 6) усилителя В, работающего как компаратор. На второй вход
уготиепя напряжение снимается с ползунка переменного резистора R6, который играет роль регулятора порога срабатывания. При нормальных условиях напряжение на выводе 5 усилителя В больше, чем поступающее с повторителя на его инвертирующий вход. При этом положении на выходе усилителя В поддерживается высокий потенциал, примерно равный напряжению питания. Исходя из этого, разница потенциалов, приложенная к светодиоду D5 (может быть любой) н звуковому пьезокерамическому излучателю PZ-lt близка к нулю. Как только произойдет повышение тока в электродвигателе и если не включена* задержка, напряжение на выходе усилителя В (вывод 7) упадет до нуля и устройство подаст сигнал тревоги.
Для питания устройства подойдет любой источник питания с напряжением от 12 до 15 В и током 50 мА. Если предполагается использовать устройство как самостоятельное, источник питания можно смонтировать вместе с ним в одном корпусе.
Монтаж схемы» Схема целиком собирается на плате из изоляционного материаг ла и помешается в пластмассовый или металлический корпус. Во избежание выхода из строя микросхемы из-за теплового перегрева ее монтируют на теплоотводе. Для подсоединения устройства в цепь питания электродвигателя нужно использовать соответствующие сетевые провода. На корпусе устройства желательно разместить розетки, через которые будет осуществляться подключение. Детали регулировки и индикятщи разместите подальше от проводов с высоким напряжением и в местах с удобным доступом.
Изготовление трансформатора (данные указаны на рнс. 8.2) займет не более 14. В нашем случае использовался трансформатор со вторичной обмоткой на 24 В, но понятно, что это не играет особой роли. Вместо него можно взять любой другой понижающий трансформатор на 120 В, у которою понижающая обмотка намотана поверх первичной, и ее можно удалить. Главное, чтобы после удаления низковольтной обмотки было достаточно места для намотки новой. Для нее возьмите кусок медного эмалированного провода сечением 3—5 мм2'и сделайте один или два витка.
Применение устройства. Подключите устройство к цепи питания электромотора и подайте на схему питание. Отключите выключатель 52, а ползунок регулятора порога срабатывания R6 поставьте в нижнее (по схеме) положение. Подайте питание на электродвигатель, при этом светодиод и звуковой сигнализатор должны включиться. Установите ползунок регулятора порога в положение, где они отключаются. Теперь незначительное увеличение тока, потребляемого двигателем, вызовет срабатывание световой и звуковой сигнализации. В случае, если случайные броски тока будут вызывать ложные срабатывания, можно несколько огрубить точность установки порога.
К электродвигателю, вращающему, например, вентилятор, может иногда прилагаться переменная внешняя нагрузка. В этом случае нужно .настроить устройство именно на условия перегрузки, угрожающей оборудованию. Искусственно эту перегрузку можно создать, перекрыв заслонкой воздушный поток. Не лишне здесь воспользоваться амперметром, чтобы непосредственно измерить токи рабочий и перегрузки.
Поддерживая условия перегрузки, переменным резистором R6 добейтесь^ чтобы включились сигнализаторы. Когда перегрузка будет снята, они должны отключиться. Выключите электродвигатель, замкните выключатель S1, и снова включите двигатель» Если времени задержки достаточно, устройство на скачок пускового тока не отреагирует. В противном случае удвойте емкость конденсатора С2. Никогда не используйте в качестве его электролитический конденсатор» 104
У него может оказаться слишком большой ток утечки, и он не сможет эарадтив ДО необходимого напряжения.
Если у вас возникает необходимость следить за работой еще одного элеотр^рм^- гателя, находящеюся недалеко от первого, соберите такую же схему на базе octa»* шихся двух операционных усилителей СнО.
Устройство предупреждения выхода "в разнос"двигателя внутреннего сгорания
Одно нз наиболее опасных явлений у двигателей внутреннего сгорания — выход двигателя ”в разнос” при поломке регулятора, когда частота вращения начинает быстро н неуправляемо возрастать. Обычно это приводит к поломке самого двигателя и окружающих деталей. Даже в двигателе газонокосилки есть встроенный регулятор, спаренный с дросселем, что не дает ему разогнаться выше положенной частоты вращения.
Большинство двигателей не столь дороги, н на них не возлагают особой ответственности, а потому не укомплектовывают протнворазносными системами. Однако бывают случаи, когда такие системы необходимы. Примером может служить двигатель внутреннего сгорания, вращающий генератор переменного напряжения для питания оборудования при аварии. Пошедший в таких условиях ”в разнос* двигатель погубит сам себя и питаемое оборудование возникшим перенапряжением.
Бывают случаи, когда по условиям эксплуатации необходимо поддерживать частоту вращения двигателя постоянной. Специальное устройство дало бы оператору предупреждение о возникающих отклонениях, н необходимые корректировки были бы проделаны заблаговременно, ~
В целом за всем, что вращается, ие важно, какое горючее это устройство употребляет, можно установить контроль с помощью предлагаемого прибора. Он вовремя даст предупреждение о необходимости внесения корректировок или о том, что лучше было бы спрятаться в более безопасное место.
Схема прибора показана на рис. 8.4. Сигнал прибором подается всякий раз, когда контролируемый объект увеличит частоту вращения выше установленной. Фототранзистор воспринимает луч, посланный инфракрасным светодиодом, после отражения его от кусочка белой бумаги или пятна краски, нанесенного на вращающийся объект.
1Ьбота схемы. Луч света, посланный светодиодом н отраженный от белого пятна на вращающейся детали, воспринимается фототранзистором как короткий импульс. Эво проявляется в виде слабых отрицательных импульсов на коллекторе фототранзистора. Усиленные и ограниченные для получения прямоугольной формы транзисторами Q2 н Q3 импульсы отрицательной полярности поступают на запуск ждущего мультивибратора, выполненного на микросхеме IC-1 (типа 555). По поступлении запускающего импульса с коллектора транзистора Q3 ждущий мультивибратор всякий раз вырабатывает стабильный по длительности положительный импульс. Его длительность задается номиналами конденсатора С1 и резистора R7. С вывода 3 микросхемы этот импульс поступает на интегрирующую ЯС-цепочку, состоящую вз конденсатора С4 (танталовый электролитический) и резистора R8»
Усредненное напряжение с конденсатора С4 подается иа повторитель, выполненный на операционном усилителе Л микросхемы IC-2 (типаЬМ324). Благода-
Рис. 8.4. Устройство предупреждения выхода ”в разнос” двигателя внутреннего сгоранияРис. 8.4. Устройство предупреждения выхода ”в разнос” двигателя внутреннего сгорания
Рис. 8.4. Устройство предупреждения выхода ”в разнос” двигателя внутреннего сгорания
Рис. 8.4. Устройство предупреждения выхода ”в разнос” двигателя внутреннего сгорания
ря высокому входному сопротивлению повторителя удается избежать шунтирования конденсатора С4 последующими цепями. С повторителя сигнал поступает на инвертирующий вход усилителя В, работающего как компаратор. Он сравнивает это напряжение с напряжением, снимаемым с ползунка переменного резистора R13. Светодиод D2 и звуковой сигнализатор PZ-1, подключенные к выходу компаратора (вывод 7), оповещают о превышении скорости вращения.
Питают схему от источника постоянного напряжения от 10 до 12 В, который может обеспечить ток в нагрузке около 50 мА. Питающее напряжение не должно колебаться более чем на 5 %; D1 типа 276-142, Q1 типа 276-145 фирмы Radio Shack.
Монтаж устройства. Компоненты схемы собирают на плате нз изоляционного материала, и вне зависимости от их компоновки, если монтаж не вызывает сомнений, устройство будет работать исправно. Тахометрический фотодатчик можно разместить в том же корпусе, что н схема, или в отдельном, но также непрозрачном. Пример такой конструкции дан на рис. 8.5. Светодиод н фототранзнстор можно разместить по одному в кусочках соломки для коктейля, покрасив ее предварительно в черный цвет. В любом случае они должны располагаться под углом друг к Другу, чтобы точка фокуса находилась от них не дальше 2,5 см, а, возможно, и ближе. Тем самым вы сможете избежать попадания на фототранзистор постороннего света.
Рис. 8.5. Конструкция тахометрического фотодатчика
Оба микросхемы желательно- монтировать на, подставках. Переменный резистор R13* светодиод Р2 ц пьезокерамический иэдучаталь PZ-1 располагают в удобном месте на передней или верхней стенке корпуса., Если фотодатчик должен будет находиться приблизительно в метре от устройства, для соединения обязательно используйте экранированные провода.
Наладка устройства. Укрепите на вращающийся детали контролируемого объекта кусочек белой бумаги площадью 3 см2 или закрасьте это место белой'краской. Может оказаться, что объект слишком яркий, блестящий, и вам не удастся получить достаточного контраста. В этом случае его покрывают темной краской или чем-либо подобным. Если это сделать невозможно или нежелательно, вырежьте из темной бумаги круг подходящего размера с белой полосой н закрепите его на вращающейся детали. Всегда не лишне проделать несколько опытов, чтобы найти оптимальный вариант.
Если обнаружится, что из-за слишком большой либо слишком малой скорости вращения детали переменный резистор R13 приходится устанавливать в одно из крайних положений, изменением номиналов конденсатора С1 и резистора R7 можно-переместить точку настройки в середину. Так, если ползунок резистора R13 оказывается слишком близко к нижнему (по схеме) положению, нужно номиналы конденсатора С1 или резистора R7 увеличить, и наоборот.
Подключите к выводу 1 микросхемы 102 вольтметр постоянного напряжения иа 10 В. Изменяя положение фотодатчика относительно объекта, определите два крайних предела, между которыми находится наилучшее положение фотодатчика.
Поставьте ползунок переменного резистора R13 в верхнее (по схеме) положение. Включите устройство н контролируемый двигатель. К9гда он войдет в рабочий режим, медленно вращайте ручку переменндго резистора до того момента, когда включится звуковая н световая сигнализация. После этого поверните ось на 1/16 свободного хода, чтобы сигнализаторы выключались» Теперь устройство чувствительно к превышению установленного предела.
Если есть возможность воспользоваться тахометром, точную настройку можно провести н с его помощью, В любом случае устройство заметит увеличение частоты вращения двигателя и известит об этом оператора, не давая двигателю пойти ”в разнос”.
Глава 9. ВЫБОР, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УСТАНОВКАСИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ
Выбирая какую-либо систему сигнализации, прежде всего подумайте, соотносят- 0Г ли затраты на ее сборку и установку с ценностью того, что она будет охранять» ®1Я большинства из иас наиболее ценными являются, видимо, автомобиль и собственный дом» Сохранить их от огня н уберечь от кражи можно несколькими способами, но если вор - профессионал в своем деле, иикто не может полностью поручиться за надежность охраны. Вы должны помнить, что условия его деятельности как нигде вынуждают его к осторожности н оттачивают мастерство. Ошибка для него означает быть пойманным с поличным или впоследствии по оставленным ули- кам.
Единственным способом перехитрить опытного преступника остается установить сигнализацию, которую бы он никогда до снх пор не видел. Поняв всю опасность своего предприятия, он вероятнее всего пойдет искать более легкой добычи.
Нет ничего лучше для профессионала, чем древняя стандартная сигнализация, которую он без усилий обезвредит н уйдет целым н невридимым. Помните, на хитрую лису нужна мудреная ловушка.
Установка сигнализации
Потратьте на обдумывание своей идеи достаточно времени перед тем, как потратить хотя бы десять центов на приобретение компонентов. И обязательно подумайте, где и как вы собираетесь поставить будущую сигнализацию. Самая сложная и до porn сто яшая система превращается в ничто, если установлена из рук вой плохо. Потраченное на размышления и прикидки время, пусть даже о простейшей сигнализации, окажется в несколько раз полезнее, чем затраты на дорогую систему, установленную как попало. Всегда сначала все спланируйте, а уж затем приступайте к оформлению намеченного устройства. Этот путь избавить вас от неожиданное- тей.
Затем, когда вы все хорошенько обдумали и собрали полностью систему из составляющих блоков, самое время начать ее установку, и проделать это следует так, чтобы ваше творение перехитрило ие только любителя, но и профессионального вора.
Вероятно, одной из лучших сигнализаций является система с дублированием датчиков. Расположенный на виду датчик даст понять вору-любителю, что его приключение может окончиться весьма плачевно. Уже только это остудит прыть большинства претендентов на ваше имущество.
Второй линией обороны станет уже надежный и хорошо спрятанный дублирующий датчик, который даже профессионалу будет нелегко отыскать, Но его достаточно, чтобы поднять тревогу, тем самым доказав надежную работоспособность всей системы. Однако хорошо спрятанный датчик ничем не лучще плохого, если идущие к нему провода видны. Это все равно, что показывать красную тряпку разъяренному быку. В этом споре лишь мелкие детали отличают профессионала от любителя, причем по обе стороны закона.
Если разнообразие придает вкус жизни, то пусть оно станет порцией перца в глазу преступника. И если одновременно использовать несколько различных датчиков, шансов, что преступник обезвредит их все, практически нет. Так что пусть гадает1
Создание собственной охранной системы
Этому н посвящена вся книга. Если вы собственноручно сконструировали свою охранную систему, только вы можете знать Все ее лазейки, и это сразу дает вам преимущество перед преступниками. Всегда помните, что вы всегда один, с ограниченными средствами для охраны своего добра, а хищников на земле предостаточно.
Ряд устройств, о которых шла речь во второй главе, разработаны для охраны второй наиболее дорогой вещи — автомобиля. Если у вас угонят автомобиль, несмотря на всю тяжесть ситуации, это не самое плохое, что может случиться. Двигатель» перегоревший из-за неисправности индикаторной лампочки, может повлечь за собой куда большие денежные затраты. Ведь за украденный автомобиль вы получите страховку, а в поломке виноваты вы сами.
Дублирующий контроль за системами автомобиля, который вы сможе^у^^ иовить с помощью электроники, вовремя предупредит вас о возникающих неиойад; ках и будет как страховой полис, который нельзя купить за деньги.
Итак, если ваше имущество имеет для вас некоторую ценность, собственными руками изготовьте охранную систему. Просмотрите внимательно все главы этой книги, вероятно, вы найдете достаточное количество схем, которые помогут вам решить некоторые ваши проблемы с помощью электроники.
Приложение. Отечественные аналоги зарубежных изделий электронной техники
Зарубежный прибор
Класс прибораОтечественный
аналог
1N34A
1N914
1N918
1N4001
1N4002
1N4004
1Ы4734
SK3054
2N2102
2N2222
2N2222A
2N2906
2N3055
2N3638
2N3903
2N3904
2N3906
2N4249
2N4360
Германиевый днод мало сигнальныйД312А
Кремниевый импульсный диодКД521А
Выпрямительный диодКД509А
Кремниевый диод выпрямительныйКД226А
То жеКД226А
” ”КД226В
СтабилитронКС156А
Кремниевый"п-р-п транзисторКТ819Г
То жеКТ630А
” ”КТ3117А
” ”КТ3117А
Кремниевый р-п-р транзисторКТ661А
Кремниевый п-р-п транзисторКТ819ГМ
кремниевыйр-п-р транзисторКТ350А,КТ^51А
Кремниевый п-р-п транзисторКТ375А
То жеКТ375А,КТ375Б
Кремниевый р-п-р транзисторКТ361Г
То жеКТ3107Б
Полевой транзистор на основе переходаКП103М
с р-каналом
2N5062 2N5089 S103 555
567
Маломощный р-п-р-п тиристорКУ104Г, КУ102В
Малошумящий n—р—п транзисторКП102М
ТиристорКУ104Г, КУ102Г
ИМС таймераКР1006ВИ1
ИМС тонального и частотного декодеровK174XA4tK174XA12,
сФАПЧК1005ХА8
741
4001
4049
ИМС операционного усилителяК140УД7
Цифровая ИМС КМОП-типаК561ЛЕ5
То жеК561ЛН2
Продолжение п ри л о ж.
Зарубежный прибор
Класс прибора
Отечественный аналог
LM324
ИМС счетверенного операционного усилителя
К1401УД2
мосюоо
Транзисторный оптрон
АОТ126
мосзою
Тиристорный оптрои
К249КТ1
CL603A
Фоторезисторный оптрон
АОР113А
ХС880А
Излучательный диод
АЛ140А
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1, Системы сигнализации, чувствительные элементы, звуковые сигнализаторы и контрольные системы, 4
Автомобильные сигнализаторы* .4
Охранная сигнализация 5
Сигнализатор уровня напряжения 11
Прочие сторожевые устройства 12
Глава 2, Автомобильные системы контроля 12
Устройство контроля аккумулятора 12
Сигнализатор перегоревшей лампы 15
Наблюдение за уровнем тормозной жидкости, ,19
Индикатор уровня тормозной жидкости 21
Температурный сигнализатор 22
Сигнализатор заднего хода 24
Охранная система автомобиля 25
Глава 3. Охранная сигнализация 28
Простое устройство сигнализации . ... . 28
Фотосторож, 30
Фотосторож с пульсирующим лучом» 34
” Детектор близости” 37
Изготовление чувствительного ’'детектора близости” с колебательным контуром................... 39
Ультразвуковой сторож с раздельными приемником н передатчиком....46
Устройство сигнализации с объединенными приемником и передатчиком 49
Сигнализаторы вибрации 50
Вибросторож для изгороди 53
Регистратор проезжающего автомобиля 54
Звукочувствительное устройство сигнализации 56
Глава 4. Системы охранной сигнализации
Простейшая релейная сигнализация
Шлейфовый стордж.
Специализированный источник питания ......
Многоканальная сигнализация
Контролирующее устройство на микросхеме
Охранная сигнализация с задержкой срабатывания
Глава 5. Звуковые и прочие сигнализаторы. . . . Локальные звуковые сигнализаторы
Однотональный генератор
Пульсирующий звуковой сигнализатор
Мощный сигнализатор
Световой сигнализатор
Пульсирующий световой сигнализатор
Электронная сирена,
Глава 6. Телефонная система дальнего оповещении
Коммутатор питания схемы. . ♦ . .
Звуковые передатчики
Глава 7. Специализированные устройства сигнализации Сигнализатор перенапряжения
Сигнализатор уровня напряжения
Сигнализатор перегрузки по току Автомат с отключением при перегрузке Температурный сигнализатор Сигнализатор надвигающейся бури Сигнализатор влажности. . . . . ,
Индикатор подъема воды
Детектор дыма.
Детектор радиоволн
Прибор для оценки пульсаций источника питания Индикатор занятой телефонной линии Глава 8. Устройства контроля электродвигателей и двигателей внутреи-
5960616263656870707171727374757678838384858787899092939496979959606162636568707071717273747576788383848587878990929394969799него сгорания .... ^
59
60
61
62
63
65
68
70
70
71
71
72
73
74
75
76
78
83
83
84
85
87
87
89
90
92
93
94
96
97
99
59
60
61
62
63
65
68
70
70
71
71
72
73
74
75
76
78
83
83
84
85
87
87
89
90
92
93
94
96
97
99
Устройство контроля электродвигателя переменного тока |qi
Устройство предупреждения выхода "в разнос’* двигателя внутреннего сгорания, IQ^
Глава 9. Выбор, изготовление и установка системы сигнализации 107
Установка сигнализации ^ 108
Создание собственной охранной системы Ю8
Приложение. Отечественные аналоги зарубежных изделий электронной техники 109
Издание для досуга
Рейкс Чарлз Д.
55 ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ
Заведующий редакцией А. Б. Ж еп д ыбинХудожественный редактор Т. А. ДворецкеваТехнические редакторы Н. М. Бру дна я, М. А. КанонидиКорректор Л. С. Тимохова
ИБ № 3824
Набор выполнен в издательстве. Подписано в печать с еригинала-макета 13.65.91. Формат 60 х 84 1/16. Бумага типограф. № 2. Печать офсетная. Уел. печ. л. 6,51.
Усл. кр.-отт. 6,74. Уч.-изд. л. 1,16. Тираж 200000 экз. Зягяч 594 Цена 5 р.
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Акционерное общество ИПО •’Полигран*’
125438, Москва, Пакгаузное шоссе, д. 1.
1 Гц. Этот сигнал с вывода 3 микросхемы поступает на светодиод оптрона, управляющий отпирающим смещением тринистора TR-1 (IH>6 А, <7рад >400 В). Частоту следования световых-импульсов можно изменить, варьируя номиналы конденсатора С1 и резистора R1. При увеличении номиналов частота вспышек уменьшается, и наоборот.
Электронная сирена
Другой всем известный сигнализатор - двухтональная сирена. Для одних это спасительный голос машины скорой помощи, спешащей на помощь, для других это сигнал о том, что дело - ’’табак” и следует бежать.
Принципиальная электрическая схема сирены показана на рис. 5.6. Ее основу составляют два таймера типа 555, на которых собраны два генератора. Генератор иа микросхеме IC-1 работает на частоте около 1 Гц, генератор на микросхеме IC-2 - примерно 1,5 кГц. Прямоугольный сигнал частотой 1 Гц подается с вывода
3 микросхемы IC-1 на вывод 5 микросхемы IC-2. В результате получается двухтональный сигнал на выводе 3 микросхемы IC-2. Он поступает на базу транзистора Q1 (типа 2N3906) через два последовательно соединенных диода D2, D3 (диоды DI - D3 типа 1N914) и токоограничиваюший резистор R6. Ток коллектора транзистора Q1 управляет мощным выходным транзистором Q2 (типа 2N3O55), нагруженным на звуковой излучатель.
Схему сирены легко модифицировать. Чтобы изменить скорость переключения тональностей, подберите резистор RL Для снижения частоты переключений следует увеличить номинал этого резистора, и наоборот. Изменение разности частот тональности сиренй подбирайте резистором R3. Для увеличения сдвига нужно уменьшить его сопротивление, для уменьшения - увеличить.
Центральная частота второго генератора определяется номиналом резистора R4 и может быть изменена аналогично описанному выше. В той же мере частоты
Функциональная схема, показанная на рис. 6.1, поможет вам понять принцип работы телефонной системы дальнего оповещения. Первыми к телефонной линии подключены три устройства: коммутатор питания схемы, цепь имитации поднятой трубки и цепь приема-передачи аудиоинформации. После появления в линии вызывающего сигнала коммутатор питания схемы включает питание на все ее бло- ^< и запускает таймер А, который в свою очередь включает имитатор поднятой Трубки.
Шунтирование телефонной линии имитатором воспринимается на телефонной Станции как сигнал к переключению линии на работу. По истечении времени выдержки таймера А произойдет отключение устройства от телефонной линии, если ^олько не будет получен сигнал иа продление связи. Если абонентом был послан правильный тональный сигнал, частотный декодер его распознает и запустит таймер В. Этот таймер выполняет двойную функцию. Во-первых, он включает питание Г усилитель, во-вторых, блокирует таймер 4» не давая ему отключаться.
J£o входу усилителя подключен микрофон. Он воспринимает все звуки в ком- дате, где ои установлен, и через усилитель и согласующий трансформатор передает 1х В телефонную линию. По окончании выдержки таймера В питание усилителя бу- Цет отключено. Чтобы этого не произошло, абонент должен каждые 5-10 с пода- |^ть тональ^цй сигнал на перезапуск таймера В. Если тональнйй сигнал не будет ■олучен за время, равное сумме выдержек таймеров А и В, связь с автоответчиком прервется. Чтобы этого не-Допустить, нужно посылать сигнал на перезапуск таймеров каждые 20-30 с.
5 р.
электронных схем СИГНАЛИЗАЦИИ
Приведенные в книге сигнальные схемы, датчики и устройства может изготовить практически каждый. Работоспособность их обеспечивается даже в том случае, если у вас под рукой нет в точности таких же электронных элементов — большинство электрических схем и механических узлов несложно сделать самостоятельно. Простота устройств позволяет любителю-конструктору усовершенствовать любую из представленных схем, причем использовать для этого можно доступную элементную базу с широким диапазоном параметров. Если же вы только приступаете к радиоэлектронному конструированию, то эта книга — именно то, с чего следует начинать.
ч. д. рейке
ЭЛЕКТРОННЫХ
СХЕМ
СИГНАЛИЗАЦИИ
Ч.Д. РЕЙКС
ЭЛЕКТРОННЫХСХЕМСИГНАЛИЗАЦИИ
ББК 32.85
Р35
УДК 621,382:64
Рецензент А.П. Фомин
CHARLES D. RAKES
ALARMS. 55 ELECTRONICS PROJECTS AND CIRCUITSBLUE RIDGE SUMMIT: TAB'BOOKS INC., 1988
Рейкс Ч Д.
P3555 электронных схем сигнализации: Пер. с англ. - М.: Энер
гоато миздат, 1991. - 112 с.: ил.
ISBN 5-28 3-025 21-7
С помощью сигнальных устройств, описанных в книге, можно обеспечить охрану дома и имущества;, они применимы для установки и в служебных помещениях. Все устройства доступны для изготовления начинающему конструктору, не обладающему глубокими знаниями в электронике. Приведены принципиальные (а иногда и монтажные) схемы электронных устройств сигнализации, даны рекомендации по монтажу и настройке, а также советы по установке систем в доме, служебном помещении или автомобиле. Для зарубежных электронных элементов да- иа таблица отечественных аналогов.
Для Любителей-конструкторов электронной техники, занимающихся самостоятельным техническим творчеством.
2402010000-409
Р=— КБ-2-11-91ББК 32.85
051(01)-91
ISBN 5-28 3-02521-7 (рус.)ISBN0-8306-2996-3 (англ.)ISBN 5-28 3-02521-7 (рус.)ISBN0-8306-2996-3 (англ.)© TAB BOOKS Inc., 1988 © Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1991© TAB BOOKS Inc., 1988 © Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1991
ISBN 5-28 3-02521-7 (рус.)
ISBN0-8306-2996-3 (англ.)
ISBN 5-28 3-02521-7 (рус.)
ISBN0-8306-2996-3 (англ.)
© TAB BOOKS Inc., 1988 © Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1991
© TAB BOOKS Inc., 1988 © Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1991