2. Сторожевые устройства и охранная сигнализация для дома

Раздел 2.

1. Условные и сокращенные обозначения.

Условные и сокращенные обозначения

AC — акустическая система

БИС — большая интегральная схема

БП — блок питания

БРЭА — бытовая радиоэлектронная аппаратура

БЭ — блок электроники

В — всеклиматическое исполнение

ДН — делитель напряжения

ЕСКД — единая система конструкторской документа ции

ИМ — исполнительный механизм

ИМС — интегральная микросхема

ИП — измерительный прибор

КД — конструкторская документация

КМОП — комплементарная металлоокисно-полупроводниковая схема кпд — коэффициент полезного действия

М — морской климат

НТД — нормативно-техническая документация

О — общеклиматическое исполнение

ОУ — операционный усилитель

ПП — полупроводник

ППП — полупроводниковый прибор

ПСН — параметрический стабилизатор напряжения

РЭ — регулирующий элемент

РЭА — радиоэлектронная аппаратура

РЭУ — радиоэлектронное устройство

СИП — стабилизированный источник питания

СНПТ — стабилизатор напряжения постоянного тока

СОС — система охранной сигнализации

Т — тропический климат

ТВ — тропический влажный климат

ТД — технологическая документация

ТЗ — техническое задание

ТМ — тропический морской климат

ТС — тропический сухой климат

ТУ — технические условия

У — умеренный климат

УОС — устройство охранной сигнализации

УПТ — усилитель постоянного тока

УС — устройство сигнализации

УХЛ — умеренно холодный климат

ХИТ — химический источник тока

ХЛ — холодный климат

ЦПУ — центральный пульт управления

ЭДС — электродвижущая сила

ЭКЗ — электронный кодовый замок

ЭМ — электромагнит

ЭМС — электромагнитная совместимость

ЭСОС — электронная система охранной сигнализации

ЭРИ — электрорадиоизделие

ЭРЭ — электрорадиоэлемент

ЭУОС — электронное устройство охранной сигнализации

2. Глава первая. Основные требования и нормы.

Глава первая. Основные требования и нормы.

1.1. Условные графические и буквенные обозначения элекрорадиоэлементов. Отечественные аналоги зарубежых электрорадиоэлементов.

1. 1. УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ И БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ. ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ АНАЛОГИ ЗАРУБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ

Почти все УОС, все изделия радиоэлектроники и электротехники, изготавливаемые промышленными организациями и предприятиями, домашними мастерами, юными техниками и радиолюбителями, содержат в своем составе определенное количество разнообразных покупных ЭРИ и элементов, выпускаемых в основном отечественной промышленностью. Но за последнее время наблюдается тенденция применения ЭРЭ и комплектующих изделий зарубежного производства. К ним можно отнести в первую очередь ППП, конденсаторы, резисторы, трансформаторы, дроссели, электрические соединители, аккумуляторы, ХИТ, переключатели, установочные изделия и некоторые другие виды ЭРЭ.

Применяемые покупные комплектующие или самостоятельно изготавливаемые ЭРЭ обязательно находят свое отражение на принципиальных и монтажных электрических схемах устройств, в чертежах и другой ТД, которые выполняются в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД.

Особое внимание уделяется принципиальным электрическим схемам, которые определяют не только основные электрические параметры, но и все входящие в устройства элементы и электрические связи между ними. Для понимания и чтения принципиальных электрических схем необходимо тщательно ознакомиться с входящими в них элементами и комплектующими изделиями, точно знать область применения и принцип действия рассматриваемого устройства. Как правило, сведения о применяемых ЭРЭ указываются в справочниках и спецификации — перечне этих элементов.

Связь перечня комплектующих ЭРЭ с их условными графическими обозначениями осуществляется через позиционные обозначения.

Для построения условных графических обозначений ЭРЭ используются стандартизованные геометрические символы, каждый из которых применяют отдельно или в сочетании с другими. При этом смысл каждого геометрического образа в условном обозначении во многих случаях зависит от того, в сочетании с каким другим геометрическим символом он применяется.

Стандартизованные и наиболее часто применяемые условные графические обозначения ЭРЭ в принципиальных электрических схемах приведены на рис. 1. 1. Эти обозначения касаются всех комплектующих элементов схем, включая ЭРЭ, проводники и соединения между ними. И здесь важнейшее значение приобретает условие правильного обозначения однотипных комплектующих ЭРЭ и изделий. Для этой цели применяются позиционные обозначения, обязательной частью которых является буквенное обозначение вида элемента, типа его конструкции и цифровое обозначение номера ЭРЭ. На схемах используется также дополнительная часть обозначения позиции ЭРЭ, указывающая функцию элемента, в виде буквы. Основные виды буквенных обозначений элементов схем приведены в табл. 1.1.

Обозначения на чертежах и схемах элементов общего применения относятся к квалификационным, устанавливающим род тока и напряжения,. вид соединения, способы регулирования, форму импульса, вид модуляции, электрические связи, направление передачи тока, сигнала, потока энергии и др.

В настоящее время у населения и в торговой сети находится в эксплуатации значительное количество разнообразных электронных приборов и устройств, радио- и телевизионной аппаратуры, которые изготавливаются зарубежными фирмами и различными акционерными обществами. В магазинах можно приобрести различные типы ЭРИ и ЭРЭ с иностранными обозначениями. В табл. 1. 2 приведены сведения о наиболее часто встречающихся ЭРЭ зарубежных стран с соответствующими обозначениями и их аналоги отечественного производства.

Эти сведения впервые публикуются в таком объеме.

1-11.jpg

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических, радиотехнических и автоматизации

1— транзистор структуры р- n-р в корпусе, общее обозначение;

2— транзистор структуры п-р-п в корпусе, общее обозначение,

3 — транзистор полевой с p-n-переходом и п каналом,

4 — транзистор полевой с p-n-переходом и р каналом,

5 — транзистор однопереходный с базой п типа, б1, б2 — выводы

базы, э — вывод эмиттера,

6 — фотодиод,

7 — диод выпрямительный,

8 — стабилитрон (диод лавинный выпрямительный) односторонний,

9 — диод тепло-электрический,

10 — тиристор диодный, стираемый в обратном направлении;

11 — стабилитрон (диодолавинный выпрямительный) с двусторонней проводимостью,

12 — тиристор триодный.

13 — фоторезистор,

14 — переменный резистор, реостат, общее обозначение,

15 — переменный резистор,

16 — переменный резистор с отводами,

17 — построечный резистор-потенциометр;

18 — терморезистор с положительным температурным коэффициентом прямого нагрева (подогрева),

19 — варистор,

20 — конденсатор постоянной емкости, общее обозначение,

21 — конденсатор постоянной емкости поляризованный;

22 — конденсатор оксидный поляризованный электролитический, общее обозначение;

23 — резистор постоянный, общее обозначение;

24 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 05 Вт;

25 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 125 Вт,

26 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 25 Вт,

27 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 5 Вт,

28 — резистор постоянный с номинальной мощностью 1 Вт,

29 — резистор постоянный с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт,

30 — резистор постоянный с номинальной мощностью рассеяния 5 Вт;

31 — резистор постоянный с одним симметричным дополнительным отводом;

32 — резистор постоянный с одним несимметричным дополнительным отводом;

1-12.jpg

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических, радиотехнических и автоматизации

33 — конденсатор оксидный неполяризованный,

34 — конденсатор проходной (дуга обозначает корпус, внешний элекрод),

35 — конденсатор переменной емкости (стрелка обозначает ротор);

36 — конденсатор подстроечный, общее обозначение

37 — варикап.

38 — конденсатор помехоподавляющий;

39 — светодиод,

40 — туннельный диод;

41 — лампа накаливания осветительная и сигнальная

42 — звонок электрический

43 — элемент гальванический или аккумуляторный;

44 — линия электрической связи с одним ответвлением;

45 — линия электрической связи с двумя ответвлениями;

46 — группа проводов, подключенных к одной точке электрическою соединения. Два провода;

47 — четыре провода, подключенных к одной точке электрическою соединения;

48 — батарея из гальванических элементов или батарея аккумуляторная;

49 — кабель коаксиальный. Экран соединен с корпусом;

50 — обмотка трансформатора, автотрансформатора, дросселя, магнитного усилителя;

51 — рабочая обмотка магнитного усилителя;

52 — управляющая обмотка магнитного усилителя;

53 — трансформатор без сердечника (магнитопровода) с постоянной связью (точками обозначены начала обмоток);

54 — трансформатор с магнитодиэлектрическим сердечником;

55 — катушка индуктивности, дроссель без магнитопровода;

56 — трансформатор однофазный с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками;

57 — трансформатор однофазный трехобмоточный с ферромагнитным магнитопроводом с отводом во вторичной обмотке;

58 — автотрансформатор однофазный с регулированием напряжения;

59 — предохранитель;

60 — предохранитель выключатель;

б/ — предохранитель-разъединитель;

62 — соединение контактное разъемное;

63 — усилитель (направление передачи сигнала указывает вершина треугольника на горизонтальной линии связи);

64 — штырь разъемного контактного соединения;

1-13.jpg

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических радиотехнических и автоматизации

65 — гнездо разъемною контактного соединения,

66 — контакт разборного соединения например с помощью зажима

67 — контакт неразборного соединения, например осуществленного пайкой

68 — выключатель кнопочный однополюсный нажимной с Замыкающим контактом самовозвратом

69 — контакт коммутационного устройства размыкающий, общее обозначение

70 — контакт коммутационного устройства

(выключателя, реле) замыкающий, общее обозначение. Выключатель однополюсный.

71 — контакт коммутационного устройства переключающий, общее обозначение. Однополюсный переключатель на два направления. 72— контакт переключающий трехпозиционный с нейтральным положением

73 — контакт замыкающий без самовозврата

74 — выключатель кнопочный нажимной с размыкающим контактом

75 — выключатель кнопочный вытяжной с замыкающим контактом

76 — выключатель кнопочный нажимной с возвратом кнопки,

77 — выключатель кноночный вытяжной с размыкающим контактом

78 — выключатель кнопочный нажимной с возвратом посредством вторичного нажатия кнопки,

79 — реле электрическое с замыкающим размыкающим и переключающим контактами,

80 — реле поляризованное на одно направление тока в обмотке с нейтральным положением

81 — реле поляризованное на оба направления тока в обмотке с нейтральным положением

82 — реле электротепловое без самовозврата, с возвратом посредством вторичного нажатия кнопки,

83- разъемное однополюсное соединение

84 — гнездо пятипроводного контактного разъемного соединения,

85 штырь контактного разъемного коаксиального соединения

86 — гнездо контактною соединения

87 — штырь четырехпроводного соединения,

88 гнездо четырехпроводного соединения

59 — перемычка коммутационная размыкающая цепь

Таблица 1.1. Буквенные обозначения элементов схем

1-14.jpg

Продолжение табл.1.1

1-15.jpg

Окончание табл. 1.1

1-16.jpg

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов

1-17.jpg

Продолжение табл. 1. 2

1-18.jpg

Продолжение табл. 1.2

1-19.jpg

Продолжение табл. 1.2

1-110.jpg
.

Продолжение табл. 1.2

1-111.jpg

Продолжение табл.1. 2

1-112.jpg

Продолжение табл. 1.2

1-113.jpg

Окончание табл.1. 2

1-114.jpg

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических радиотехнических и автоматизации (окончание)

Изображение: 

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических, радиотехнических и автоматизации (продолжение)

Изображение: 

Рис 1.1 Условные графические обозначения ЭРЭ в схемах электрических, радиотехнических и автоматизации

Изображение: 

Таблица 1.1. Буквенные обозначения элементов схем (Окончание)

Изображение: 

Таблица 1.1. Буквенные обозначения элементов схем (Продолжение)

Изображение: 

Таблица 1.1. Буквенные обозначения элементов схем

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Окончание)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 1)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 2)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 3)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 4)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 5)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов (Продолжение 6)

Изображение: 

Таблица 1.2. Отечественные аналоги зарубежных электрорадиоэлементов

Изображение: 

1.2. Классификация электронных устройств охраны и сигализации.

1. 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ОХРАНЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Все рассматриваемые в этом справочнике электронные устройства бытового и общепромышленного применения могут быть классифицированы по многочисленным признакам: функциональному назначению; конструктив ному исполнению; технологии изготовления; условиям применения и эксплуатации, учитывающим устойчивую работу при воздействии внешних факторов; виду входной электроэнергии; конструктивно-технологическим признакам; схемотехническим решениям; количеству охраняемых объектов; способам защиты; факторам электромагнитной защищенности; технико-экономическим признакам и др Рассмотрим некоторые из них.

Функциональное назначение. Классификация ЭУОС по данному признаку предусматривает достаточно жесткое распределение этих изделий по выполняемым ими функциям. Иногда в одном устройстве сочетаются различные функции, которые определяются при конструировании в ТЗ и зависят от назначения и области применения изделия. Согласно этому признаку ЭУОС подразделяются на сигнальные, оповещающие, охранные, отключающие, запирающие и др. Характеристика всех функциональных признаков рассматриваемых устройств подробно раскрывается при описании конкретных изделии этого типа.

Конструктивное исполнение. Этот классификационный признак является для многих ЭУОС наиболее существенным при определении технических возможностей начинающего радиолюбителя, оборудовании мастерских и лабораторий необходимой измерительной аппаратурой и средствами технологического оснащения. В основе классификации но этому признаку лежит конструкция изделия, его конфигурация, внешнее оформление, эргономические и эстетические показатели, которые определяются областью применения конкретного устройства и местом расположения на охраняемом объекте. Очень часто при конструировании УОС приходится учитывать особенности охраняемых объектов, их геометрические размеры, объем и форму, и даже их статические и динамические характеристики, если речь идет о средствах передвижения или стационарных объектах.

Классифицируются УОС по конструктивному исполнению на встраиваемые, автономные в виде самостоятельных сборочных единиц и комбинированные. Электронная часть УОС, как правило, собирается в отдельных пластмассовых или металлических корпусах с электрическим монтажом комплектующих ЭРЭ на печатных платах. Печатные платы выполняются из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1, 5... 2 мм.

Необходимо заметить, что в данном справочнике при описании УОС не даются прямые указания по их конструктивному исполнению, то есть предоставляется достаточная самостоятельность для разработки конкретных конструкций. Но во всех случаях радиолюбители должны сначала осуществить эскизную проработку, а затем выполнить конструкторскую разработку УОС с оформлением чертежей деталей и сборочных единиц. Такая проработка должна осуществляться в соответствии с требованиями стандартов государственной системы ЕСКД.

Тенденции развития электронной техники и электротехники на базе микроминиатюризации требуют применения широкой номенклатуры маломощных и малогабаритных устройств и изделий (преобразователей, трансформаторов, усилителей, фильтров, стабилизаторов, выпрямителей и т. д.), выполненных на новой конструктивной основе ЭРЭ. Достижения науки и техники на современном этапе развития в области электронной техники позволяют значительно уменьшить массогабаритные характеристики рассматриваемых электронных устройств. В настоящее время конструирование РЭА, РЭУ и ЭРЭ характеризуется резким увеличением применения БИС, что также дает возможность уменьшить объемы устройств и одновременно улучшить их качественные характеристики, показатели надежности и долговечности.

Технология изготовления. Классификация ЭУОС по данному признаку определяет вес основные и заключительные операции изготовления изделий и является главной при оценке их трудоемкости и стоимости.

В условиях радиолюбительских лабораторий и домашних мастерских, которые оснащены, как правило, несложным технологическим оборудованием, наиболее простой операцией изготовления УОС является традиционное ручное производство деталей и сборочных единиц, из которых впоследствии выполняются узлы, блоки и самостоятельные сборки. Это позволяет условно классифицировать данные устройства по технологическим признакам на простые, средней сложности и сложные.

К простым технологическим изделиям относятся такие, в которых конструкция и схема ЭУОС содержат набор деталей и ЭРЭ из резисторов, конденсаторов, электромеханических реле и ППП малой мощности с общим количеством, не превышающим 10 единиц. При этом сборка и монтаж устройств осуществляются преимущественно с помощью объемного навесного монтажа и винтовых соединений.

Электронные УОС средней технологической сложности включают в свой состав кроме указанных комплектующих ЭРЭ транзисторы малой и средней мощности, тиристоры, герконы, индикаторы, ППП и другие, электрический монтаж которых осуществляется преимущественно с помощью печатного монтажа. Общее количество деталей и комплектующих ЭРЭ в устройствах средней технологической сложности может превысить 50 единиц. Если электропитание простых устройств осуществляется от встроенных ХИТ, то изделия средней технологической сложности получают его от вторичных источников, имеющих в своем составе преобразователи

энергии, выпрямительные устройства и стабилизаторы напряжения параметрического или компенсационного типов, работающие от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Сложные изделия и устройства включают в свой состав десятки и сотни комплектующих ЭРЭ и механических деталей. Принципиальные электрические схемы этих устройств содержат многообразные ИМС и БИС. С точки зрения технологии изготовления, сложные изделия характеризуются повышенным уровнем трудоемкости и часто могут быть реализованы лишь в условиях хорошо оснащенных домашних мастерских. Следует заметить, что только для распайки выводов ИМС, собранных в стандартных корпусах с 14 или 16 выводами, потребуется изготовить сначала специальные приспособления, а сама пайка выполняется при строго определенных режимах нагрева во времени.

Сложные технологические изделия имеют, как правило, комбинированное электропитание: от сети переменного тока и от автономного источника. В качестве автономных источников электропитания могут выступать различные ХИТ: гальванические элементы и батареи, аккумуляторы разных систем.

Структурная схема признаков классификации УОС, построенных на базе электроники, рассмотрена на рис. 1. 2.

Структурная схема условного деления электронных систем защиты и сигнализации на функциональные узлы и самостоятельные сборочные единицы приведена на рис. 1. 3.

Условия применения и эксплуатации. Классификация электронных устройств данного класса по этому признаку, основные нормы и требования для каждой классификационной группы но климатическим (температуре, повышенной влажности и атмосферному давлению) и механическим (синусоидальной вибрации и механическому удару) воздействиям приведены в табл. 1. 3. и 1. 4. Значения повышенной и пониженной рабочих температур даются при рассмотрении конкретных изделий и, как правило, указываются в ТУ на данное устройство. Рабочую температуру выбирают из следующего параметрического ряда: —40, —35, —30, —25, —22, —20, —18, -15, -10, -5, 0, 5, 10, 15, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 40, 45, 50, 55, 70, 85, 100, 125 °С.

е11.jpg

Рис.1.2 Структурная схема признаков классификации устройств охраны и сигнализации

1-21.jpg

Рис. 1.3 Структурная схема условного деления электронных систем защиты и сигнализации

Таблица 1.3 Классификация УОС по климатическим воздействиям

1-22.jpg

Группы исполнения ЭУОС выбирается исходя из условий применения, норм и требований, их конструктивных исполнений, а также достигнутого уровня стойкости в частности механических и климатических воздействий. Устройства, создание которых невозможно или нецелесообразно по требованиям изложенным в табл. 1. 4 и 1. 5, должны разрабатываться по менее жестким требованиям с учетом возможных мер индивидуальной или общей защиты. Рис.12 Структурная схема признаков классификации устройств охраны и сигнализации.

Таблица 1.4. Классификация ЭКЗ и УОС по механическим воздействиям

е21.jpg

Рис. 1.2 Структурная схема признаков классификации устройств охраны и сигнализации

Изображение: 

Рис. 1.3 Структурная схема условного деления электронных систем защиты и сигнализации

Изображение: 

Таблица 1.3 Классификация УОС по климатическим воздействиям

Изображение: 

Таблица 1.4. Классификация ЭКЗ и УОС по механическим воздействиям

Изображение: 

1.3. Основные понятия и их определения.

1.3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Аккумулятор вторичный химический источник тока, состоящий из одного гальванического элемента.

Аккумуляторная батарея — вторичный химический источник тока, состоящий из двух и более аккумуляторов, соединенных между собой электрически для совместного производства электрической энергии.

Активный фильтр — электрический частотный фильтр, содержащий один или несколько усилительных элементов.

Время готовности электронного УОС — интервал времени между моментом подачи входного напряжения и моментом, после которого параметры этих устройств удовлетворяют заданным требованиям.

Гальваническая связь — связь электрических цепей посредством электрического поля в проводящей среде.

Гальванический элемент — химический источник тока, состоящий из одной гальванической ячейки.

Емкость конденсатора — электрическая емкость между электродами конденсатора.

Диэлектрик — вещество, основным электрическим свойством которого является способность поляризоваться в электрическом поле.

Источник вторичного электропитания электронного устройства — средство вторичного электропитания УОС, обеспечивающее вторичным электропитанием самостоятельные функциональные узлы или отдельные цепи этих устройств.

Компенсационный стабилизатор напряжения вторичного электропитания — стабилизатор напряжения вторичного электропитания, в котором стабилизация осуществляется за счет воздействия изменения выходного напряжения на его регулирующее устройство через цепь обратной связи.

Коэффициент трансформации отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.

Конденсатор — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.

Коэффициент стабилизации напряжения источника вторичного электропитания электронного устройства отношение относительного о изменения входного напряжения электропитания к выходному напряжению, вызванному им относительного изменения выходного напряжения

Вероятность безотказной работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ электронного У ОС не возникает.

Временное резервирование — резервирование с применением резервов времени.

Время восстановления работоспособности электронного УОС — продолжительность восстановления работе способного состояния объекта.

Комплексный показатель надежности — показатель надежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность УОС.

Надежность сторожевого и сигнального устройства свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показа гели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки на отказ.

Напряжение питания — постоянное или переменное напряжение на входе аппаратуры, на которое она должна быть рассчитана.

Напряжение химического источника тока — разность потенциалов между выводами химического источника тока

Наработка — продолжительность или объем работы изделия, измеряемые в часах, километрах, циклах или других единицах.

Наработка на отказ — среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами.

Необслуживаемый объект (сторожевое и сигнальное устройство) — объект, для которого проведение технических обслуживаний не предусмотрено в НТД или КД.

Начальное напряжение химического источника тока — напряжение химического источника тока в начале разряда, а при прерывистом разряде в начале первого периода разряда.

Номинальное напряжение питания — условное значение напряжения, относительно которого устанавливают допускаемые отклонения.

Номинальное напряжение химического источника тока — напряжение химическою источника тока, указанное изготовителем, характеризующее данный химический источник тока.

Напряженность магнитного поля — векторная величина, равная геометрической разности магнитной индукции, деленной на магнитную постоянную, и намагниченности.

Однофазное электротехническое устройство — электротехническое устройство, предназначенное для включения в однофазную электрическую цепь и не предназначенное для преобразования числа фаз.

Одноканальный источник вторичного электропитания сторожевых и сигнальных устройств — источник вторичного электропитания, имеющий один выход.

Основная приведенная погрешность — отношение погрешности измерительного прибора, используемого в нормальных условиях эксплуатации, к нормирующему значению.

Параметрический стабилизатор напряжения вторичного электропитания сторожевых и сигнальных устройств — стабилизатор напряжения вторичного электропитания, в котором отсутствует цепь обратной связи и стабилизация осуществляется за счет использования нелинейных элементов, входящих в его состав.

Полупроводник — вещество, основным свойством которого является сильная зависимость его электропроводимости от воздействия внешних факторов.

Показатель надежности — количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Рабочее напряжение питания — напряжение, находящееся в пределах допускаемых отклонений от номинального напряжения, в которых обеспечивается работа УОС в заданных пределах.

Резистор — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления.

Ремонтируемые сторожевые и сигнальные устройства — изделия, для которых проведение ремонтов предусмотрено в НТД и КД.

Ремонтопригодность свойство объема, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Отказ — событие (совокупность событий), заключающееся в нарушении работоспособного состояния устройства.

Система вторичного электропитания сторожевых и сигнальных устройств — средство вторичною электропитания этих устройств, обеспечивающее вторичным электропитанием по заданной программе все цепи комплекса.

Срок службы — календарная продолжительность от начала эксплуатации устройства или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Схема электрической цепи — графическое изображение электрической цепи, содержащее условное обозначение ее элементов и показывающее соединения этих элементов.

Стабилизатор напряжения вторичного электропитания сторожевых и сигнальных устройств — функциональный узел вторичного электропитания устройства, осуществляющий стабилизацию выходного напряжения без изменения рода напряжения (тока).

Ток включения — максимальное мгновенное значение входного тока при включении источника вторичного электропитания.

Функциональный узел сторожевого или сигнального устройства — устройство, входящее в состав схемы и выполняющее одну или несколько задач, обеспечивающих четкую работу всей системы охраны и сигнализации.

Химический источник тока — устройство, в котором химическая реакция заложенных в нем веществ непосредственно преобразуется в электрическую энергию при протекании электрохимических реакций.

Шифр — совокупность условных знаков для хранения и передачи информации в электронных устройствах.

Код — совокупность знаков и система определения правил, при помощи которых информация может быть

представлена (закодирована) в виде набора из таких символов для передачи, обработки и хранения (запоминания). Конечная последовательность кодовых знаков обозначается чаще всего цифрами и числами (0;1...66, 255 и т. д.).

Электрическая цепь — совокупность устройств и объектов образующих пун. для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении.

Электрическое напряжение скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности и электрического поля.

Электрическое соединение — соединение участков электрической цепи, при помощи которого образуется электрическая цепь.

Электрическое сопротивление постоянному току — скалярная величина, равная отношению постоянного напряжения на участке пассивной электрической цепи к постоянному току в нем при отсутствии на этом участке ЭДС.

Электродвижущая сила — скалярная величина, характеризующая способность стороннего поля и индуктированного электрического поля вызывать электрический ток.

Информационное резервирование — резервирование с применением резервов информации.

1.4. Условия эксплуатации электронных устройств охраны и сигнализации.

1. 4. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ОХРАНЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Надежная, безотказная и долговечная эксплуатация ЭУОС обеспечивается многочисленными техническими требованиями, нормированными электрическими параметрами, нормами эксплуатации и их обязательным соблюдением как в ходе изготовления, так и в процессе работы. При создании УОС необходимо учитывать, что они работают, как правило, в жестких условиях температурных нагрузок и большого числа внешних воздействующих факторов. Неправильная оценка или незнание этих факторов, а также использование УОС с отступлением от номинальных режимов эксплуатации являются почти всегда основной причиной многих отказов и повреждении.

Как отмечалось ранее, все изделия электронной техники и электротехники, к которым прямо относятся УОС, а также большинство изделий радиотехники производственно-технического назначения и бытового потребления, изготавливаемых для нужд народного хозяйства страны и для поставки на экспорт, классифицируются по условиям применения, для них установлены нормы и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам: механическим, климатическим, биологическим и электромагнитным.

Конструктивно-технологические исполнения УОС для различных климатических районов страны, категории исполнения, условия эксплуатации, хранения и транспортирования для всех видов приборов и других изделий народнохозяйственного, культурно-бытового назначения, хозяйственного обихода и общего назначения установлены государственными, межотраслевыми и отраслевыми стандартами.

Категории размещения сторожевых и сигнальных устройств, их обозначения, принятые в НТД, приводятся в табл. 1. 5.

При конструировании и эксплуатации УОС, являющихся совокупностью функциональных узлов, блоков и сложных комплектующих изделий и представляющих единую конструкцию, необходимо учитывать требования к устойчивости этих устройств при механических, биологических, климатических и электромагнитных воздействиях, а также требования к конструкции и электрическим параметрам. Производственно-технологические процессы создания новых устройств охраны по заданным или расчетным значениям электрических и конструктивных характеристик, механических и климатических воздействий всегда носят комплексный характер. Только такой подход к созданию и проектированию изделий позволяет принимать правильное решение, обеспечивающее получение желательного результата и оптимального съемно-технического решения.

УОС, изготавливаемые как самостоятельные сборочные единицы, создаются для эксплуатации в нескольких макроклиматических районах и всевозможных местах

Таблица 1. 5 Категории размещения сторожевых и сигнальных устройств

1-41.jpg

Окончание табл.1.5

Укрупненные основные категории

Дополнительные категории

Обозначение

Область применения

Обозначение

Область применения

овощехранилищ, подземных гаражей, подвалов, при отсутствии прямого воздействия атмосферных осадков.

Для работы ЭКЗ и УОС в неотапливаемых и невентилируемых помещениях, в которых возможно длительное наличие воды или частая конденсация влаги на стенах и потолке, в частности в помещениях гидрометаллургических производств

тегории 5, где исключается возможность конденсации влаги на комплектующих элементах


размещения. Это диктуется в основном экономической и технической целесообразностью.

УОС бытового и общепромышленного назначения, проектируемые и выпускаемые промышленностью по категориям размещения (табл. 1. 6), классифицируют по группам эксплуатации. Некоторые виды этих устройств бытового назначения, изготавливаемые в исполнении УХЛ по категориям размещения и группам эксплуатации, даны в табл. 1. 6.

Если изделия и устройства изготавливаются промышленным способом, то обозначения видов климатического исполнения указывают в КД и ТД, а также на этикетке, на которой приводится марка изделия. В последнее время появилось много самодельных УОС, изготавливаемых, как правило, по эскизной документации в неприспособленных мастерских различных малых предприятий, кооперативов и акционерных обществ, которые не учитывают требования внешних воздействующих факторов, и в КД на эти изделия не даются сведения о климатическом исполнении. В общем виде обозначение видов климатического исполнения охранных устройств должно включать либо сочетание исполнения и категории, отражающее наиболее жесткие условия эксплуатации, либо несколько исполнений и категорий, для которых предназначены эти изделия.

Важную роль при эксплуатации УОС и их функциональных узлов играют температура окружающей среды

Таблица 1.6 Группы сторожевых и сигнальных устройств

1-42.jpg

и значение относительной влажности воздуха при этой температуре. Нормальные и предельные рабочие температуры окружающей среды при эксплуатации изделий электронной техники и значения относительной влажности приведены в табл. 1.7. и 1.8.

Таблица 1.7. Температура воздуха при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств

1-43.jpg

Окончание табл. 1. 7

1-44.jpg

Таблица 1.8. Относительная влажность воздуха при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств.

1-45.jpg

Таблица 1.5 Категории размещения сторожевых и сигнальных устройств

Изображение: 

Таблица 1.6 Группы сторожевых и сигнальных устройств

Изображение: 

Таблица 1.7. Температура воздуха при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств (окончание)

Изображение: 

Таблица 1.7. Температура воздуха при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств

Изображение: 

Таблица 1.8. Относительная влажность воздуха при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств.

Изображение: 

1.5. Электропитание устройств охраны и сигнализации.

1. 5. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ОХРАНЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Электронные, электрические и электронно-механические изделия и устройства, составляющие большую и особую группу, к которым относятся УОС, должны отвечать определенным и строго установленным требованиям по питающему напряжению, действующей частоте переменного тока, стабилизированному току и другим параметрам. Учитывая многообразие УОС и различные условия эксплуатации, к электропитанию предъявляются повышенные требования, которые должны отвечать установленным требованиям государственных стандартов.

Для электропитания УОС в большинстве случаев применяются первичные и вторичные источники. В качестве источников первичного электропитания для УОС используются сети переменного тока напряжением 200 В частотой 50 Гц и чрезвычайно редко — напряжением 127 В. Также в качестве первичных источников применяются ХИТ: одноразовые автономные гальванические элементы типа 373, 343, 316, А373 и другие, батареи и аккумуляторы различных систем, преобразователи внутренней химической или биологической энергии вещества в электричество, термо- и фотоэлектрические преобразователи энергии, акустические, топливные, атомные и другие типы преобразователей.

В качестве вторичных источников электропитания УОС используются узлы и БП, которые работают, как правило, от первичных сетей и подключаются к ним, преобразуя их переменное или постоянное напряжение в ряд выходных напряжений различных номиналов как постоянного, так и переменного тока.

В настоящее время выпускается большое количество самых разных типов и видов первичных и вторичных источников питания, которые могут быть использованы для электропитания УОС.

Как известно, к первичным сетям электропитания относятся системы и сети, объединенные общим процессом генерирования и (или) преобразования, передачи и распределения электрической энергии и состоящие из источников и (или) преобразователей электрической энергии, электрических сетей распределительных устройств, а также устройств, обеспечивающих поддержание ее параметров в заданных пределах. Постоянное или переменное напряжение, действующее на входе электронных устройств, определяется как номинальное напряжение питания УОС.

Номинальные значения и допускаемые отклонения постоянных и переменных напряжений питания для установленных частот определены параметрическими рядами, которые распространяются как на системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи, так и непосредственно на присоединяемые к ним приемники электрической энергии. Номинальные напряжения систем электроснабжения, источников, преобразователей, сетей и приемников приведены в табл. 1. 9. В качестве приемников электроэнергии в данном случае выступают УОС.

Таблица 1. 9. Номинальные значения напряжений питающей сети, преобразователей и приемников электрической энергии

1-51.jpg

Параметрические ряды номинальных значений токов, используемых в источниках и приемниках электрической энергии, в том числе в УОС, указаны в табл. 1. 10. Параметрические ряды номинальных частот и их допускаемые отклонения для систем электроснабжения, приемников и преобразователей электрической энергии в случае использования нетрадиционных источников переменного тока приведены в табл. 1. 11.

Таблица 1. 10. Параметрические ряды номинальных значений токов, используемых в приемниках электрической энергии

1-52.jpg

Таблица 1.11. Параметрические ряды номинальных частот и их допускаемые отклонения

1-53.jpg

Важным моментом при выборе конкретных значений номинальных напряжения и тока для УОС является правильная оценка их принципиальных электрических схем, а также схем электрооборудования ИМ и технологических процессов; цепи, замкнутые внутри изделий, в которых токи питания и напряжения определяются схемными и инженерно-техническими решениями и не вписываются в параметрические ряды, указанные в табл. 1. 10—1. 12. К ним относятся принципиальные схемы УОС с переходными процессами, токи которых определяются суммарными токами приемников электрической энергии, и их значения не могут быть обеспечены данными, приведенными в табл. 1. 10. и 1. 11. Это же положение относится к электрическим цепям, замкнутым внутри электронных схем ИМ, электрических машин, аппаратов и подобных им изделий и устройств; элементам тепловых реле; цепям приемопередающей, Сигнальной-вызывной аппаратуры, цепям измерения и контроля, сигнализации и управления; катушкам обмоток электрических аппаратов. Для УОС, а также других приемников электрической энергии, для которых предусмотрено несколько режимов работы, номинальные токи, указанные в табл. 1. 11, относятся к нормальному и установившемуся режимам работы, для остальных режимов работы

эти токи являются рекомендуемыми. Из перечисленных в табл. 1. 11 номинальных значений токов предпочтительными являются следующие: 1; 1,6;2,5;4;6,3А, а также десятинные и дольные значения этих токов.

При конструировании или применении готовых устройств электропитания для ЭУОС, отличающихся от рассматриваемых в настоящем справочнике, номинальные напряжения выбираются в основном из табл. 1. 12. В некоторых случаях, обусловленных требованиями эксплуатации УОС, используются номинальные напряжения, отличные от указанных в Табл. 1. 12. Предпочтительными номинальными напряжениями постоянного тока считаются напряжения 36 или 60 В. На входе УОС в жилых помещениях применяются однофазные переменные и фазовые напряжения трехфазного тока. Номинальное значение переменного напряжения равно 220 В. Рабочее напряжение при питании УОС от электросети общего назначения может изменяться в очень широких пределах, особенно в сельской местности,—от 150 до 280 В, а при питании радиоэлектронных изделий и электротехнической аппаратуры от электросети общего назначения через устройства регулирования — от 200 до 235 В.

Номинальное значение частоты питающей сети переменного тока, которое применяется в нашей стране, равно 50 Гц, а в США — 60 Гц. Изменения частоты питающей сети, при которых аппаратура и электронные изделия работают достаточно устойчиво, находятся в пределах от 49 до 51 Гц. Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока лежит в пределах от 10 до 12%.

Таблица 1. 12 Параметрические ряды номинальных напряжений для питания электронных кодовых замков и УОС

1-54.jpg

Таблица 1.10. Параметрические ряды номинальных значений токов, используемых в приемниках электрической энергии

Изображение: 

Таблица 1.11. Параметрические ряды номинальных частот и их допускаемые отклонения

Изображение: 

Таблица 1.12 Параметрические ряды номинальных напряжений для питания электронных кодовых замков и УОС

Изображение: 

Таблица 1.9. Номинальные значения напряжений питающей сети, преобразователей и приемников электрической энергии

Изображение: 

3. Глава вторая. Сторожевые устройства и охранная сигнализация.

Глава вторая. Сторожевые устройства и охранная сигнализация

2. 2. Электронное устройство охранной сигнализации

2. 2 ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Рассматриваемое устройство представляет собой ЭСОС, предназначенную для охраны жилых, производственных и хозяйственных помещений, автомобилей, мотоциклов, катеров, сейфов и других ценных объектов и предметов циклического пользования.

Устройство может быть установлено в квартирах жилых домов, производственных зданиях малых предприятий, кооперативах и акционерных обществах, хозяйственных постройках на садово-огородных участках, гаражах и т. д.

ЭСОС создана как комплексное электронно-техническое устройство, обеспечивающее автоматическое срабатывание сигнальных цепей и блоков при несанкционированном вторжении в охраняемый объект и при нарушении звеньев системы охраны. Относительная простота и надежность работы СОС делают ее доступной для повторения в радиолюбительских мастерских и кружках юных техников.

Принципиальная электрическая схема комбинированной ЭСОС приведена на рис. 2. 1. Как следует из принципиальной схемы, ЭУОС состоит из следующих функциональных блоков и узлов: входных цепей, сетевого понижающего трансформатора питания 77, выпрямителя, автономного источника питания GB1, СНПТ, электронного блока управления, выходных цепей, сигнализатора и индикатора. В качестве автономного источника питания может быть использована аккумуляторная батарея GB1 любого типа, обеспечивающая на выходе напряжение 12 В. Входное устройство обеспечивает подключение ЭСОС к сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка» и стандартной штепсельной розетки. Плавкий предохранитель F1, установленный на входе устройства, защищает его от коротких замыканий, которые возможны при неправильном монтаже, ошибках при сборке и из-за неисправных комплектующих ЭРЭ. Включение и выключение питания обеспечивается однополюсным переключателем S1, при замыкании контактов которого переменное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Т1. При включении устройства в сеть загорается индикаторная неоновая лампа H1, которую устанавливают на видном месте охраняемого объекта.

Блок выпрямительного устройства включает в свой состав сетевой понижающий трансформатор питания T1 и собственно выпрямитель, собранный по однофазной двухполупериодной мостовой схеме Греца на четырех выпрямительных диодах VD1 — VD4. Примененное выпрямительное устройство характеризуется достаточно полным использованием габаритной мощности сетевого трансформатора, повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, повышенным кпд устройства, низким обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов, повышенным сроком эксплуатации, но несколько большей стоимостью изготовления. Диоды выпрямителя должны быть установлены на гетинаксовой плате с распайкой катодов и анодов по схеме, их нельзя установить на общей металлической пластине вместе с сетевым трансформатором без прокладок. Повышенный расход выпрямительных диодов, по сравнению с другими выпрямительными схемами, компенсируется высокой надежностью и долговечностью работы устройства.

Сетевой понижающий трансформатор питания 77 изготавливается на броневом магнитопроводе типа Ш, имеет одну катушку, которая устанавливается на центральном стержне магнитопровода, имеющем активную площадь поперечного сечения стали не менее 7 см2. Кроме основной функции сетевой трансформатор обеспечивает гальваническую развязку вторичных цепей устройства от сети переменного тока высокого напряжения и дополнительную электробезопасность при эксплуатации ЭСОС. При изготовлении сетевого трансформатора в домашних условиях необходимо обратить особое внимание на изоляцию обмоточных проводов между слоями и между обмотками, а также обязательную пропитку трансформатора изоляционными лаками. Магнитопровод трансформатора изготавливается методом шихтовки из пластин трансформаторной стали толщиной 0, 25... 0, 5 мм.

Первичная обмотка трансформатора рассчитана на подключение к сети переменного тока напряжением 220 В и выдерживает максимальную токовую нагрузку до 3 А. На вторичной обмотке трансформатора действует напряжение переменного тока равное 32, 5 В в режиме холостого хода.

Напряжение постоянного тока, снимаемое с полупроводникового выпрямителя, подается на источник стабилизированного напряжения, который представляет собой регулируемый компенсационный стабилизатор последовательного действия. Его выходное напряжение можно плавно регулировать в пределах 5... 30 В при токе нагрузки до 1 А. СИП включает в свой состав РЭ, собранный на тиристоре VD6 (VS1), работающем в ключевом режиме, благодаря чему потери мощности в стабилизаторе очень малы и рассеиваемая тепловая энергия незначительна. Тиристор управляется импульсами, вырабатываемыми релаксационным генератором, собранным на аналоге однопереходного составного транзистора VT2, VT3. Напряжение на выходе стабилизатора определяется разностью фаз импульсов управляющего генератора и полуволн выпрямленного напряжения. Эта разность напряжений зависит от зарядного тока конденсатора С3, который включен в коллекторную цепь транзистора VT1, выполняющего функцию регулятора постоянного тока. На базу транзистора с движка подстроечного резистора R3 поступает часть напряжения со стабилитрона VD5, а на эмиттер — часть выходного напряжения, снимаемого с делителя R9, R10. Подстроечным резистором R3 устанавливается требуемое напряжение питания в пределах от 5 до 30 В.

При уменьшении значения выходного напряжения стабилизатора относительно установленного уровня напряжение на резисторе R9 также уменьшается, а на эмиттерном переходе транзистора VT1 увеличивается открывающее напряжение. В результате его коллекторный ток увеличивается, а конденсатор СЗ начинает заряжаться быстрее. Это приводит к более раннему открыванию тринистора VD6 (VSI), поэтому напряжение на выходе стабилизатора возрастает до прежнего значения. Если же выходное напряжение увеличивается, процесс восстановления заданного уровня напряжения протекает в обратном направлении. Напряжение, снимаемое с транс форматора, обеспечивается коэффициентом трансформации и моточными данными, которые приведены и табл. 2. 3.

Электронный управляющий блок ЭСОС является основным устройством, которое представляет собой обычную триггерную схему, собранную на двух ИМС DAI и DA2, пяти транзисторах и шести выпрямительных диодах. В принципиальной схеме управляющего блока ЭСОС собрано устройство против ложных срабатываний. Сигнальная цепь как главная часть электронной системы представляет собой определенный набор микропереключателей и электрических датчиков, которые устанавливаются замаскированно на окнах, дверях, замках, задвижках, переключателях, калитках и т. п.

В составе электронного управляющего блока собрано два таймера, обеспечивающих задержку срабатывания охранной системы после размыкания любого микропереключателя и электрического датчика. Первый таймер обеспечивает короткую временную задержку срабатывания ЭСОС, которая достаточна для установления системы в исходное положение, то есть до того, как она будет приведена в действие, когда владелец войдет в охраняемый объект или помещение, разомкнув один из микропереключателей, например на входной двери. Второй таймер настраивается на определенно заданное время работы звукового или светового сигнализаторов. Принципиальная схема предусматривает возможность устанавливать время работы сигнальной системы от 0 до 5 мин после срабатывания. По истечении заданного времени работы система автоматически отключается и устанавливается в исходное положение независимо от того, замкнута или разомкнута сигнальная цепь устройства. Первый таймер можно настроить на задержку времени срабатывания до 30... 35 с.

Работоспособность сигнальной системы восстанавливается в любой момент рабочего цикла специальной кнопкой переключателя S2 типа П2К. При замкнутой сигнальной цепи во включенном состоянии постоянно течет ток, обеспечивающий запуск управляющего устройства. В это время таймеры отключены и не работают. При размыкании сигнальной цепи открывается транзи-

Т а б л и ц а 2. 3. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном устройстве охранной сигнализации

2-21.jpg

стор VT10 на время, устанавливаемое зарядкой конденсатора С8 и сопротивлением резистора R27, в результате чего конденсатор С7 разряжается и первый таймер приводится в действие. Резистор R1 и конденсатор С1 предотвращают срабатывание первого таймера от случайных сигналов, возникающих в сигнальной цепи. В случае многократного размыкания и замыкания контактов микропереключателей в сигнальной цепи первый таймер, не завершив свой цикл, не даст команды на включение второго таймера. Для устранения этого недостатка первая ИМС соединена со второй. После того как первый таймер завершит свой цикл, открывается транзистор VT2 и начинает заряжаться конденсатор С10, запускающий второй таймер.

Обе ИМС DA1 и DA2 питаются постоянным стабилизированным напряжением, не превышающим 12... 15 В. Для получения этого напряжения применен биполярный транзистор VT9, который совместно со стабилитроном VD11 и резистором R15 обеспечивает заданное значение напряжения. В схеме использованы транзисторы VT7 и VT8, преобразующие напряжение выходного сигнала второго таймера до значения напряжения на выходе компенсационного стабилизатора. А транзисторы VT4 и VT5 обеспечивают усиление мощности, достаточное для срабатывания электромагнитного реле.

В данной ЭСОС используются широко применяемые комплектующие ЭРИ, которые имеются в продаже. Комплектующие ЭРЭ собираются на печатной плате, изготавливаемой из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита толщиной до 2 мм. Печатная плата, сетевой трансформатор питания Т1 и аккумуляторная батарея располагаются на шасси из дюралюминия и закрепляются в пластмассовом или металлическом корпусе, имеющем крышку и лицевую панель.

При создании сторожевого устройства применены следующие комплектующие ЭРЭ и ЭРИ: сетевой понижающий трансформатор питании Т1 типа Ш броневой конструкции; ИМС DA1 типа К561ЛА7, DA2 типа К561ЛА7; транзисторы VTI типа МП 114, VT2 — МП114, VT3 - КТ315Г, VT4 — КТ933Б VT5-КТ3102Д, VT6 — КТ3102Д, VT7 — КТ3107Б, VT8 — КТ3102Д VT9 — КТ3102Д, VT10 — КТ3102Д; выпрямительные диоды VD1 — VD4 типа КД202Б, VD7 — КД521А, VD8 — КД521А VD9 - КД223, VD12 - VD15 типа КД521А; тиристор VD6 (VS1) типа КУ201Г; стабилитроны VD5 типа Д814В, VD11— Д814А; светодиод VD10 (HL1) типа АЛ307Б; конденсаторы С1 типа K50-16-16U-22 мкф, С2 — К50-3-50В-10 мкФ, СЗ — К40У-9-0,33 мкФ, С4 — К50-3-50В-2000 мкФ, С5 — К10-7В-50В-1 мкФ С6 — К10-17-40В-Н90-1 мкФ, С7 — К10-17-40В-Н90-1 мкФ С8 — К10-17-40В-Н90-0.1 мкФ, С9 — КМ-6-25В-НЗО-0 1 мкФ С10 — КМ-6-25В-Н90-1 мкФ, СИ — К50-3-25В-10 мкФ; резисторы R1 типа ВСа-0,5-5,6 кОм, R2 — ВСа-0,5-2 кОм, R3 — переменный типа СП3-1б-0,25Вт-6,8 кОм, R4 — ВСа-2-6,2 кОм R5 — ВСа-0,5-6,2 кОм, R6 — ВСа-0,25-10 кОм, R7 — ВСа-025-10 кОм, R8 - ВСа-0,25-10 кОм, R9 — ВСа-0,25-1,5 кОм R10 — ВСа-0,25-4,7 кОм, R11 — ВСа-0,25-1,8 кОм, R12 — ВСа-025-10 кОм, R13 — ВСа-0,25-22 кОм, R14 — ВСа-1-22 кОм R15 — ВСа-0,25-2,2 кОм, R16 - ВСа-0,25-22 кОм, R17 — ВСа-025 10 МОм, R18 — ВСа-0,25-10 МОм, R19 — ВСа-0,25-330 кОм R20 — ВСа-0,25-330 кОм, R21 — ВСа-0,25-2,2 МОм, R22 — ВСа-0,25-10 кОм, R23 — ВСа-0,25-1 МОм, R24 — ВСа-0,25-10 кОм R25 — ВСа-0,25-10 кОм, R26 — ВСа-1-22 кОм, R27 — ВСа-2-10 кОм, R28 — ВСа-2-280 кОм; реле электромагнитное К1 типа РЭС-10; предохранитель плавкий F1 типа ПМ-1-0,5 А; индикаторная лампа Н1 типа ТН-0,2-1; переключатели S1 типа П1Т-1-1, S2 — KПI-1, S3 — Sn типа МП-7; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м; Х2, ХЗ — КМЗ-1; громкоговоритель(сирена) ВА1 типа 0,5 ГД1.

При монтаже, регулировке, настройке и ремонте сторожевого устройства могут быть применены другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики ЭСОС. Например, сетевой понижающий трансформатор питания Т1 может быть заменен трансформатором унифицированной конструкции типов ТА, ТН, ТАН, ТПП, ТС, ТТ; резисторы типа ВСа могут быть заменены резисторами типов МЛТ, ОМЛТ, C1-4, С2-8, МТ, УЛИ. Замена ППП может быть произведена в соответствии с рекомендациями, изложенными выше. В качестве оксидных или электролитических конденсаторов могут быть применены конденсаторы типов К50-3, К50-12, К50-16, К50-20.

Нормированные значения климатических и механических внешних воздействующих факторов, условия эксплуатации данного электронного устройства и его основные электрические параметры рассмотрены ниже.

Здесь необходимо сказать об установке ИМС на платы, лужение выводов и пайка которых производятся с учетом конструктивных особенностей корпусов ИМС.

При установке примененных в сторожевом устройстве ИМС необходимо принять все меры предосторожности, которые должны сводиться к тому, чтобы защитить корпус ИМС от недопустимых деформаций. Чаще всего это. достигается правильной распайкой выводов на заранее подготовленные контактные площадки. Размещение корпусов на печатной плате должно обеспечивать возможность свободного доступа для ее демонтажа.

Специальные требования предъявляются к правильному выбору режимов пайки выводов, которые изложены в табл. 2. 4. Качество паяных соединений ИМС не зависит от количества припоя и флюса, скорее наоборот: излишки припоя могут скрыть дефекты соединения, а обилие канифоли или флюса приводит к загрязнению места пайки.

Надежное и правильно выполненное паяное соединение характеризуется следующими признаками, которые определяются визуально: паяная поверхность должна быть светлой блестящей или светло-матовой, без темных пятен и посторонних включений, форма паяных соединений должна иметь вогнутые галтели припоя. Через припой должны проявляться контуры входящих в соединение выводов элементов и проводников. Работа с ИМС кроме всего требует специальных мер защиты от повреждений статическим электричеством.

Таблица 2. 4. Режимы пайки выводов микросхем

2-22.jpg

ЭУОС работает в полуавтоматическом режиме следующим образом. При включенном ЭУОС в сеть переменного тока при наличии автономного источника питания и при замкнутых контактах переключателей S1 и S1.1 оно находится в режиме ожидания. При этом все последовательно соединенные контакты переключателей S3... Sn замкнуты. В это время на выходе ИМС DA2 действует высокий уровень — состояние логической единицы, такой же высокий уровень действует на обоих входах ИМС DA1.

При размыкании одного из контактов переключателей S3... Sn вход ИМС DA 1 (вывод 13) переходит в состояние низкого уровня логического нуля, а выход этой ИМС (вывод 12} — в состояние высокого уровня логической единицы. Включенные в цепь резистор R1 и конденсатор С1 защищают управляющее устройство от электромагнитных наводок, которые могут возникнуть в сигнальных цепях. В то время, когда вход ИМС DA1 (вывод 13) находится в состоянии низкого уровня логического нуля, а выход (вывод 12) — в состоянии высокого уровня логической единицы, открывается транзистор VT10, в результате чего конденсатор С7 разряжается и первый таймер приходит в действие.

Важно заметить, что таймером называется прибор (устройство), который по истечении заданного промежутка времени может автоматически включать (выключать) ИМ. Время открывания транзистора VT10 определяется емкостью конденсатора С8, а также сопротивлением резистора R27. Для запуска второго таймера вход первой ИМС DA I (вывод 14) подключен к выходу второй ИМС DA2 (вывод 12). Этот выход (вывод 12} находится в состоянии низкого уровня логического нуля до тех нор, пока работает первый таймер. После срабатывания первого таймера выход ИМС DA2 (вывод 12) переходит в состояние высокого уровня логической единицы, транзистор VT6 открывается, конденсатор С10 заряжается и запускается второй таймер. Для установления обоих таймеров в исходное состояние в ЭУОС установлен переключатель S2, нажатие на кнопку которого и замыкание контактов 1 и 2 приводят к быстрой разрядке конденсаторов С7 и С10 через диоды VD7 и VD8.

Электронное устройство работает от источника постоянного тока напряжением до 25 В. Однако ИМС могут работать при напряжении не более 15 В, а оптимальным напряжением в данном случае выбрано напряжение 7, 5 В. При выборе исполнительного устройства — сигнальной сирены — необходимо учитывать, что на него подается напряжение постоянного тока также 25 В.

Преобразование повышенного напряжения питания до значения 7, 5 В осуществляется с помощью включенных в схему транзистора VT9, стабилитрона VD11 и резистора R15, а также транзисторов VT7 и VT8. Четыре биполярных транзистора VT4 и VT5, VT7 и VT8 обеспечивают соответственно усиление по мощности, необходимое для срабатывания электромагнитного реле К1 и исполнительных устройств, они обеспечивают преобразование выходного сигнала второго таймера с 7, 5 В до значения напряжения источника питания исполнительных механизмов.

Параллельно сетевому источнику питания, работающему от выпрямителя на диодах VD1 — VD4, в схему включен автономный источник электропитания (ХИТ), напряжение которого находится в пределах 12... 20 В. Действует автономный источник питания при отключении электропитания от сети переменного тока, а также при разомкнутых контактах переключателя S1 так, как показано на схеме. Контакты переключателя S1. 1 при этом должны быть замкнуты. Электропитание ЭУОС от автономного источника питания GB1 осуществляется через выпрямительный диод VD16, который закрыт в одном направлении до тех пор, пока напряжение на выпрямителе выше напряжения батареи аккумуляторов. Поэтому оптимальным напряжением электропитания считается напряжение 15 В.

Регулировку ЭУОС начинают с проверки напряжения на вторичных обмотках сетевого понижающего трансформатора Т1, далее — на выходе выпрямителя Греца и на выходе стабилизатора компенсационного типа. Проверка ЭУОС в целом не представляет особой сложности. Необходимо проверить наличие напряжения на конденсаторе С4. Если напряжение на конденсаторе отсутствует, то надо проверить работоспособность стабилитрона VD11. Электромагнитное реле К1 позволяет запускать электронную схему и подавать напряжение на сирену ВА1 без перенапряжения конденсатора С4, не увеличивая его номинальную емкость. Напряжение на светоизлучающий диод подается через регулирующий переменный резистор R11.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного устройства охранной сигнализации

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В.................... 220

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц......................... 50

Номинальное напряжение питания постоянного

тока от автономного источника, В........... 12... 15

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В.................... 187... 242

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, %, не более.............. + _1

Пределы регулирования выходного стабилизированного напряжения, В................. 5... 30

Мощность СИП, Вт, не менее............... 50

Мощность, потребляемая устройством в режиме

холостого хода, Вт, не более............... 5

Коэффициент стабилизации напряжения постоянною тока, не менее..................... 150

Коэффициент нелинейных искажений питающей

сети переменного тока, %, не более......... 10

Количество одновременно охраняемых помещений

и объектов, шт........................ 1... 20

Готовность устройства к эксплуатации после

включения в рабочий режим, с............. 0, 5

Время срабатывания ЭУОС после размыкания контактов одного из переключателей охранной цепи, мс, не более....................3

вероятность безотказной работы устройства при риске заказчика в=0, 93............. 0, 97

Срок службы устройства, ч, не менее...... 5000

Электрическая прочность изоляции токоведущих цепей при нормальных климатических условиях эксплуатации, В, не менее................ 500

Электрическое сопротивление изоляции токоведущих частей между собой и металлическим корпусом, МОм, не менее................ 10

Помехозащищенность устройства при напряженности внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее............................ 80 кпд, %, не менее........................ 70

t11.jpg

Рис. 2.1. Принципиальная схема комбинированной электронной системы охранной сигнализации.

Рис. 2.1. Принципиальная схема комбинированной электронной системы охранной сигнализации.

Изображение: 

Таблица 2.3. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном устройстве охранной сигн

Изображение: 

Таблица 2.4. Режимы пайки выводов микросхем

Изображение: 

2. 3. Устройство сигнализации типа «Сигма»

2. 3. УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ ТИПА «СИГМА»

Это электронное УС широко используется в виде БЭ в различных промышленных охранных устройствах, рекламируемых разными фирмами и акционерными обществами. Как правило, в охранных и предупредительных устройствах, устанавливаемых на объектах, этот БЭ не раскрывается и не сопровождается принципиальной электрической схемой. А отсутствие информации о применяемых комплектующих ЭРЭ не позволяет владельцам охранных устройств устранять неполадки в схеме своими силами.

Электронное УС типа «Сигма», работающее по принципу включения на замыкание контактов конечных выключателей, предназначено для охраны жилых и производственных помещений, хозяйственных построек на садово-огородных участках, а также автомобилей, мотоциклов, катеров и т. п. Срабатывает устройство при несанкционированном открывании дверей, окон, форточек, крышек, капотов и т. п., замыкая контакты переключателей. Работает УС или от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, или от аккумуляторной батареи напряжением от 9 до 12 В постоянного тока. Аккумуляторная батарея отключается при эксплуатации УС от сети переменного тока. При установке УС в автомобиле, катере или яхте электропитание осуществляется от бортовой сети.

Принципиальная электрическая схема УС со звуковой сигнализацией типа «Сигма» приведена на рис. 2. 2. УС включает в свой состав цепи входного устройства, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство с емкостным фильтром, стабилизатор напряжения компенсационного тина, сигнальную систему управления со схемой электронной сирены.

Входное устройство УС. обеспечивает подключение к сети переменного тока напряжением 220 В, защиту исходных цепей от коротких замыканий и перегрузок, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже или из-за неисправных комплектующих элементов, сигнализацию о готовности УС к эксплуатации и подключение аварийного питания от аккумуляторной батареи GBI с контролем тока нагрузки, включение и выключение электропитания УС осуществляется с помощью двух переключателей S1 (от автономного источника питания) и S2 (от сети переменного тока).

В устройстве применен сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на унифицированном магнитопроводе типа УШ броневой конструкции и имеет одну катушку, устанавливаемую на центральном стержне. Активная площадь поперечного сечения стали магнитопровода должна быть не менее 4 см2.

При изготовлении самодельного трансформатора в домашней мастерской следует обратить особое внимание на качество изоляции между слоями обмоточных проводов и между обмотками. Особенно тщательно надо изолировать экранную обмотку как от первичной, так и от вторичных обмоток. Вместо самодельного трансформатора питания в устройстве может быть использован унифицированный серии «Габарит», например трансформатор, имеющий повышенную степень надежности и долговечности типа ТПП 287-127/220-50, что крайне необходимо при длительной, иногда круглосуточной работе системы в ждущем режиме. Кроме этого сетевой понижающий трансформатор 77 обеспечивает заданные значения выпрямленного напряжения постоянного тока, гальваническую развязку вторичных цепей УС от высокого напряжения сети переменного тока, а также дополнительную электробезопасность при эксплуатации. На вторичных обмотках сетевого трансформатора действуют напряжения 5 и 15 В.

Выпрямитель УС собран по однофазной двухполупериодной мостовой схеме Греца на четырех выпрямительных диодах средней мощности VD2 — VD5. Выбор схемы этого выпрямителя обусловлен тем, что она обеспечивает повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя, низкое значение обратного напряжения на комплекте диодов, полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора, оптимальный уровень кпд, возможность подключения выпрямителя к сети переменного тока без понижающего трансформатора. Но по сравнению с другими выпрямителями рассматриваемая схема имеет повышенную стоимость изготовления и невозможность установки выпрямительных диодов на радиаторы охлаждения без изоляционных прокладок. Выпрямитель УС работает на емкостный фильтр, собранный на конденсаторе С1, который сглаживает пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. На выходе выпрямительного устройства собран также индикатор перегрузки, в состав которого входят индикаторная лампа Н2 и проволочный резистор R1.

Выпрямленное и сглаженное фильтром напряжение постоянного тока подается на компенсационный стабилизатор напряжения последовательного действия, собранный на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. Резистор R3 позволяет плавно регулировать выходное напряжение на стабилизаторе в пределах от 2 до 12 В. Ток нагрузки при постоянном выходном напряжении обеспечивается в пределах от 250 до 300 мА. Регулирующим элементом в стабилизаторе напряжения является транзистор VT2, управляющим элементом — VT1, который включен как эмиттерный повторитель.

Электрическая цепочка, составленная из стабилитрона VD6 и резистора R2, стабилизирует напряжение на резисторе R4. Устройство сигнализации, являющееся нагрузкой, включено в эмиттерную цепь транзистора VT2, и потребляемый им ток течет через участок эмиттер — коллектор этого транзистора. В случае перегрузки или короткого замыкания в цепи электронной сирены ток возрастает, увеличивая падение напряжения на индикаторной лампе Н2 и резисторе R1. Сопротивление резистора R1 рассчитано таким образом, что при токе нагрузки до 200... 300 мА нить накала лампы Н2 начинает накаливаться, а при токе более 300 мА — ярко светиться. Конденсатор СЗ дополнительно сглаживает пульсации выпрямленного напряжения и является вторым емкостным фильтром. Резистор R5 установлен для того, чтобы и при отключенном устройстве охраны регулирующий транзистор работал бы как усилитель тока.

Собственно электронное УС включает в свой состав два таймера, собранных на ИМС DA1 и DA2, которые включены по схеме генераторов автоколебаний. Первый таймер работает на частоте примерно 3 Гц. Второй таймер-генератор работает на частоте до 1 кГц. ИМС DA2 вырабатывает выходные сигналы двух типов. С первого выхода ИМС ДА2 (вывод 3} снимается сигнал прямоугольной формы, а с двух других выходов (выводы 2 и б) — сигналы пилообразной формы, которые обеспечивают частотную модуляцию звукового сигнала на выходе УС.

Составной транзистор, образованный двумя транзисторами VT7 и VT8, а также резистор R14 обеспечивают заранее заданное и необходимое напряжение на конденсаторе Сб.

Выходной сигнал второго генератора, собранного на ИМС DA1, обеспечивается в виде последовательных импульсов длительностью от 90 до 100 мкс. Уровень и частота звукового сигнала на выходе можно изменять путем регулирования питающего напряжения. Пониженное напряжение дает возможность получить более высокий тон звучания.

Микропереключатели S3 — S6 устанавливаются скрытно на окнах, дверях, крышках, капотах охраняемых объектов, они должны включаться и замыкать сигнальную цепь независимо от их расположения на объектах. Все микропереключатели соединяются параллельно друг другу, что приводит к срабатыванию СОС при замыкании любого переключателя.

Изменение сопротивления резистора R15 дает возможность управлять частотой модуляции выходных сигналов, а изменение сопротивления резистора R12 позволяет управлять высотой тона звучания сирены. Значение сопротивления резистора R11 влияет на глубину модуляции сигнала. Транзистор VT5, стабилитрон VD7 резистор R6 обеспечивают установку необходимого питающего напряжения ИМС. С первого выхода ИМС DA2 (вывод 3) снимается напряжение в виде отрицательных импульсов, которое поступает на транзистор VT6, инвертируется и поступает на вход составного транзистора, собранного на VT3 и VT4. Этот составной транзистор обеспечивает усиление по мощности, необходимое для включения громкоговорителя ВА1 (или автомобильной сирены) при высоком уровне звукового сигнала. Все основные детали и комплектующие изделия УС типа «Сигма» смонтированы на плате, выполненной под печатный монтаж и изготовленной из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной до 2 мм. Токонесущие проводники и контактные площадки на печатной плате выполнены прорезями в фольге и имеют ширину не менее 1,5 мм. Печатная плата с помощью четырех винтов с гайками и монтажных стоек высотой до 25 мм закрепляется на шасси в пластмассовом корпусе, который имеет крышку с вентиляционными отверстиями и лицевую панель. На этой панели монтируются выключатель питания S1, держатель сетевого плавкого предохранителя FI, сигнальные лампы H1 и Н2, ручки управления переменных резисторов и стрелочный ИП.

На боковую стенку корпуса выведены приборные малогабаритные контактные зажимы, переключатель S1 и сетевой шнур с электрическим соединителем X1.

В УС типа «Сигма» применяются следующие покупные комплектующие ЭРЭ и изделия: сетевой понижающий трансформатор питания 77 типа Ш броневой конструкции; ИМС DA1 типа КР1006ВИ1, DA2 — КР1006ВИ1; транзисторы VTI типа МП42Б, VT2 — П213, VT3 — КТ817В, VT4 — КТ630Д, VT5 — КТ3102Д, VT6 — КТ3107Б, VT7 — КТ3107Б, VT8 — КТ3102Д; выпрямительные диоды VD1 типа КД220Г, VD2 — VD5 — Д226; стабилитроны VD6 типа Д814Д, VD7 — Д814А;

конденсаторы С1 типа К50-3-25В-2000 мкФ, С2 — К50-3-25В-500 мкФ, СЗ — К50-3-25В-1000 мкФ, С4 — К10-7В-25В-Н90-0,01 мкФ, С5 — К50-3-25В-470 мкФ, С6 — К73-5-0.22 мкФ; резисторы R1 типа С5-35-ЗВТ-7 Ом, R2 — ВСа-0,5-360 Ом, R3 — СП4-2Ма-1Вт-10 кОм, R4 — ВСа-0,5-1 кОм, R5 — ВСа-0,5-1 кОм, R6 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R7 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R8 — ВСа-0,125-680 Ом, R9 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R10 — ВСа-0,125-10 кОм, R11 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R12 — ВСа-0,125-150 кОм, R13 — ВСа-0,125-18 кОм, R14 — ВСа-0,125-3,3 кОм, R15 — ВСа-0,125-1 МОм; громкоговоритель ВА1 типа 6ГД-6; аккумуляторная батарея GB1 с выходным напряжением 12 В (например, автомобильный аккумулятор или 10НКГ-10Д); предохранитель F1 типа ПМ-1-0,5 А; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем в двойной изоляции длиной 1,5 м; ИП РА1 типа 4200 постоянного тока, с точностью отсчета не ниже класса 1,5; переключатели S1 типа ТВ2-1-2, S2 — П1Т-1-1, S3 — S6 типа МП-7; индикаторные лампы HI типа МН-6,3-0,22 А, Н2 — МН-12В-0.26 А.

При монтаже, сборке, регулировке и ремонте электронного УС могут быть применены другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие его основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. В частности, выпрямительные диоды тина Д226 можно заменить на диоды типов Д229, Д237А или на диодную сборку тина КЦ402Е; оксидные электролитические конденсаторы типа К50-3 — на К50-6, К50-12, К50-16, К50-20; резисторы тина ВСа — на МЛТ, ОМЛТ, МТ, С1-4, УЛИ, С2-8;

сигнальную лампу HI типа МН6, 3-0, 22 А — на лампы типов КИ-6-60, МН-6,3—0, 3 А; стабилитрон типа Д814Д — на Д813. В устройстве может быть применен любой звукоизлучатель с сопротивлением катушки 8 Ом.

Моточные данные сетевого самодельного трансформатора питания Т1 приведены в табл. 2. 5.

Здесь, видимо, целесообразно еще раз напомнить о необходимости соблюдать требования техники электро- и пожарной безопасности. Большинство элементов схемы устройства, и особенно подключенные к промышленной сети переменного тока, могут находиться под напряжением. Поэтому запрещается касаться схемы руками или инструментом с неизолированной рукояткой до тех пор, пока устройство не будет отключено от электрической сети.

Таблица 2. 5. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в устройстве сигнализации типа «Сигма»

2-31.jpg

Основные технические характеристики устройства сигнализации типа «Сигма»

Номинальное напряжение питающейсети

переменного тока, В.................... 220

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц.............................50

Номинальное напряжение питания автономного

источника ХИТ, В..................... 12

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, при которых сохраняется устойчивая работоспособность УС, В......... 180... 240

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц................... 49, 5... 50.5

Выходное стабилизированное напряжение БП (максимальное значение), В............... 15

Пределы регулирования выходного напряжения на стабилизаторе, В.................... 3... 15

Максимальный ток нагрузки, мА............. 300

Ток срабатывания защитного устройства, мА..... 400

Ток, потребляемый устройством в ждущем режиме холостого хода, мА, не более.......... 6

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока, не менее..................... 200

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более......... 12

Амплитуда пульсации стабилизированного напряжения постоянного тока, мВ, не более........ 8

Номинальная мощность УС, Вт, не менее....... 30

Выходная мощность звуковой сирены,Вт, не менее............................ 5

Максимальное количество контролируемых объектов охраны одновременно, шт.............. 20

Частота звуковых сигналов, Гц.............. 10... 20 000

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и между металлическим корпусом, МОм, не менее................ 10

Готовность устройства к эксплуатации после

включения электропитания, с.............. 1

Время срабатывания устройства после замыкания контактов переключателей, мс.......... 0, 2

Электрическая прочность изоляции токоведущих частей при нормальных условиях эксплуатации УС, В, не менее....................... 500

Вероятность безотказной работы УС при риске заказчика в =0, 92, не менее............... 0, 96

Срок службы устройства, ч, не менее.......... 5000

Помехозащищенность устройства, выполненною в металлическом корпусе при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ........ 100

кпд, %, не менее........................ 95

t21.jpg

Рис. 2. 2. Принципиальная схема устройства сигнализации типа "Сигма".

Рис. 2.2. Принципиальная схема устройства сигнализации типа "Сигма".

Изображение: 

Таблица 2. 5. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в устройстве сигнализации типа «Сигм

Изображение: 

2. 5. Простое электронно-релейное охранное устройство

2. 5. ПРОСТОЕ ЭЛЕКТРОННО-РЕЛЕЙНОЕ ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО

Рассматриваемое охранное устройство в комплекте, состоящем из БЭ, исполнительного устройства, датчиков и громкоговорящей установки, представляет собой но существу систему предупредительной сигнализации.

Электронно-релейное сторожевое устройство, включающее в свой состав два электромагнитных реле и современные ППП, предназначено для охраны различных объектов и в первую очередь жилых помещений от проникновения посторонних лиц. По договоренности с жильцами соседних квартир сигнальные элементы схемы могут быть установлены у них, чем достигается дополнительная охрана. Настоящее устройство может быть использовано для охраны хозяйственных построек на садово-огородных участках, гаражей, производственных помещений и автомобилей. Электропитание охранного устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц, а также от автономного источника питания напряжением 12 В. От аккумуляторной батареи устройство начинает работать сразу же после отключения от сети переменного тока. Устройство сохраняет работоспособность при напряжении электропитания от автономного источника от 9 до 15 В постоянного тока.

Принципиальная электрическая схема охранного устройства приведена на рис. 2. 4. Устройство включает в свой состав входные цепи, устройство подключения к источникам питания, сетевой понижающий трансформатор питания T1, полупроводниковый выпрямитель c емкостным фильтром, ПСН, электронное реле времени, сигнальный узел с исполнительным устройством и сигнальные цепи.

Конструкция охранного устройства должна предусматривать в своем составе не только отсек для установки внутреннего автономного источника питания, но и возможность подключения к выходным зажимным клеммам Х2 и ХЗ дополнительного источника питания постоянного тока. Допускается использовать в качестве встроенною источника электропитания аккумуляторы типа НКГЦ 35-1 или 10НКГ-10Д. Но предпочтительнее использовать, первый тип аккумулятора, так как он по своим габаритным размерам аналогичен элементам ХИТ типа 373.

В качестве дополнительного внешнего источника напряжением от 9 до 15 В постоянного тока может быть использован покупной БП с током нагрузки не менее 0,6 А и амплитудой пульсации выпрямленного напряжения не более 0,5 В, а также автомобильный аккумулятор с аналогичными параметрами. При этом в случае преднамеренного обесточения (отключения) внешнего электропитания устройство охраны автоматически переходит на автономное питание от встроенных батареи. При подключении внешнего источника необходимо соблюдать полярность. К контактному зажиму Х2 всегда подключается «плюс», а к зажиму Х.3 — «минус».

Входное устройство обеспечивает подключение системы к сети переменного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», который смонтирован с электрическим кабелем длиной от 1,5 до 2,3 м. Сетевые плавкие предохранители F1 и F2 защищают входные цени от коротких замыканий и перегрузок, которые могут возникнуть из-за неправильного монтажа или неисправности комплектующих ЭРЭ. Включение и выключение электропитания осуществляется двухполюсным переключателем S1. Параллельно первичной обмотке сетевого трансформатора включен конденсатор С1 в качестве помехоподавляющего фильтра. Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 изготавливается на магнитопроводе типа Ш бро-

Таблица 2.7. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в простом электронно-релейном охранном устройстве

2-51.jpg

 

невой конструкции. Трансформатор имеет одну катушку с тремя обмотками. Катушка устанавливается на центральном стержне магнитопровода, активная площадь поперечного сечения стали которого должна быть не менее 5 см2. Напряжение питания 220 В подается на выводы 1 и 3, напряжение 127 В — на выводы 1 и 2. На вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода действует напряжение 13,3 В переменного тока. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1 приведены в табл. 2.7. Сетевой трансформатор кроме основной функции — трансформации напряжения до значения необходимого для работы охранного устройства — обеспечивает гальваническую развязку вторичных электронных цепей от сети переменного тока высокого напряжения и дополнительную электробезопасность при работе с низким вторичным напряжением.

Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора поступает на полупроводниковый выпрямитель неуправляемого типа, собранный на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4 по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другими выпрямительными схемами. Выпрямитель дает на выходе повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, пониженное обратное напряжение на комплекте выпрямительных диодов, обеспечивает полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора. Одновременно выпрямители данного типа обладают и некоторыми недостатками: повышенными потерями, которые снижают общий кпд охранного устройства, повышенным расходом выпрямительных диодов — четыре вместо двух или одного, невозможностью установки диодов одинаковых типов на металлическом радиаторе без

изоляционных прокладок, более высокой стоимостью изготовления и повышенной технологической сложностью.

На выходе выпрямителя собран емкостный фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. Выпрямитель работает на емкостную нагрузку, выполненную на оксидных электролитических конденсаторах С2 и СЗ.

Выпрямленное напряжение со сглаживающего фильтра подается на стабилизатор напряжения нерегулируемого параметрического типа, который собран па стабилитроне VD5 и транзисторе VT2. Резистор R6, включенный между эмиттером транзистора VT3 и базой транзистора VT2, поддерживает нормальный режим работы регулирующего транзистора при отключенных устройствах сигнализации и электронного реле времени. Транзистор VT2 работает в режиме эмиттерного повторителя. Выходное стабилизированное напряжение равно 12 В. Напряжение пульсации на выходе стабилизатора при токе нагрузки 100 мА не превышает 5 мВ.

В схеме БЭ охранного устройства собрана система защиты от перегрузок и коротких замыканий в цепях сигнализации и на выходе устройства в нагрузке. Система защиты включает в свой состав резисторы R1, R2, R3, транзистор VT1 и два электромагнитных реле K1 и К.2. Система защиты от коротких замыканий работает следующим образом. При перегрузке как только ток, протекающий через резистор R1, превысит установленное значение (от 100 мА и выше), открывается транзистор VT1 и напряжение поступает на электромагнитное реле К2. После срабатывания реле замыкаются его контакты К2.1, через которые напряжение питания подается на обмотку реле K7, это реле также срабатывает, его контакты K1.1 размыкаются и отключают нагрузку и электронную схему сигнализации от электропитания. В устройстве защиты предусмотрена сигнальная лампа Н2, которая обеспечивает более четкое срабатывание системы защиты и сигнализирует о перегрузке. Суммарный ток, протекающий через лампу Н2 и далее через стабилизатор напряжения и балластный резистор R3, при отсутствии нагрузки должен несколько превышать ток срабатывания защиты, в противном случае при коротком замыкании в нагрузке контакты электромагнитного реле K1 будут периодически замыкаться и размыкаться. Для

устранения этого явления необходимо провести регулировку подбором сопротивлений резисторов, входящих в указанную цепочку.

Реле времени охранного устройства собрано на транзисторах VT3, VT4, электромагнитном реле КЗ и стабилитронах VD6 и VD9. Сигнальное устройство выполнено на транзисторах VT5—VT8 и выпрямительных диодах VD7, VD8 и VD10.

На дверях и окнах устанавливаются переключатели S3, S4, контакты которых замыкаются при их открывании, что приводит к запуску реле времени. При выбранных номиналах комплектующих изделий и ЭРЭ, указанных на схеме, реле времени работает 20 мин. Одновременно с началом работы реле времени срабатывает устройство запуска электрического звонка и сигнального устройства. Тактовый генератор и генератор звуковой частоты обеспечивают генерирование периодически прерывающегося сигнала тревоги, подаваемого через громкоговорители, которые устанавливаются в различных точках охраняемых помещений и, как ранее указывалось, у соседей по этажу.

Проводку и монтаж всей охранной системы необходимо выполнять проводниками в прочной изоляции, в том числе от датчиков к БЭ и до сирены, выходная мощность которой достигает 5 Вт.

Отключение сигнального устройства осуществляется специальной кнопкой, расположение которой в помещении должно быть известно только его хозяевам. Общее отключение охранного устройства от источников питания обеспечивается переключателями S1 и S2. При этом переключатель S2 позволяет работать охранному устройству в дежурном режиме. Аккумуляторная батарея вступает в работу только в том случае, когда напряжение на ней больше напряжения, вырабатываемого стабилизатором напряжения. Включением контактов переключателей S2 и S8 аккумуляторная батарея может быть поставлена на подзарядку.

Относительно простое схемно-техническое решение и доступность приобретения примененных в охранном устройстве комплектующих изделий и ЭРЭ позволяют почти без трудностей повторить его даже начинающим радиолюбителям. Конструкция устройства должна быть выполнена по блочно-модульному типу с применением печатного и навесного монтажа.

При изготовлении охранного устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкции типа Ш;

транзисторы VTI типа КТ342А, VТ2 — П1214В, VT3 — КТ201В, VT4 — П214Б, VT5 — П307А, VТ6 — КТ201Г, VT7 — КТ312Б, VT8 КТ201Г; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д223А, VD7 - КД105Б, VD8 - КД105Б, VD10 — КД105Б, VD11-КД105Б, VD12 — Д237А; стабилитроны VD5 типа Д815Е, VD6 - Д814Д, VD9-Д814В; конденсаторы С1 типа МБМ-11-630В-0,1 мкФ, С2 — К50-6-25В-500 мкФ, СЗ -- К50-6-25В-500 мкФ, С4 — К10-7В-25В-0,0047 мкФ, С5 — К10-50-25В-1,5 мкФ, С6 — К50-6-16В-2200 мкФ, С7 — К50-6-16В-20 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-6,8 Ом, R2 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R3 — МЛТ-0,25-100 Ом, R4 — МЛТ-2-560 Ом, R5 — МЛТ-0,25-220 Ом, R6 — МЛТ-2-2,2 кОм, R7 — МЛТ-0,25-1,2 кОм, R8 — МЛТ-0,5-150 Ом, R9 — МЛТ-0,25-560 кОм, R10-МЛТ-0,25-240 кОм, R11 — МЛТ-0,25-560 Ом, R12 — МЛТ-0,25-6,8 кОм, R13 — МЛТ-0,5-150 кОм, R14 — МЛТ-0,5-12 кОм, R15 — МЛТ-0,5-47 кОм, R16 — МЛТ-2-47 кОм, R17 — СП4-1а-0,5Вт-2,0 МОм, R18 — СП4-1а-47 кОм; индикаторная лампа H1 типа МН-6,3-0,22А, Н2 — К6-60; переключатели S1 типа П2Т-1-1, S2 — П1Т-1-1, S3 — КМ1-1, S4 — КМ1-1, S5 — КМ1-1, S6 — П1Т-1-1, S7 — П1Т-1-1, S8 — ТВ2-1-2; предохранители F1 типа ПМ1-0.5A, F2 — ПМ1-0,5 А;

аккумуляторная батарея GB1 типа 12ЦНК-0.85 (или рекомендованные выше); электромагнитные реле К1 типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.303), К2 — РЭС-15 (паспорт РС4.591.003), КЗ — РЭС-9; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем с двойной изоляцией длиной не менее 1,5 м, Х2, ХЗ типа КМЗ-1; громкоговорители ВА1, ВА2, мотоциклетная сирена ВАЗ; исполнительный механизм ИМ1 (на схеме не показан) включается в работу контактами электромагнитного реле КЗ.2.

При регулировке и ремонте охранного устройства могут быть применены другие аналогичные комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие его основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Транзисторы типа КТ342А можно заменить на транзисторы типов КТ342Б, КТ342Г, КТ301В, КТ312Б, КТ315В, КТ315Г, транзистор типа П214В — на П214А, П214Б, П214Г, П215, транзистор типа КТ201Г — на КТ312Б; выпрямительные диоды типа Д223 — на Д226А, КД105 с любым буквенным индексом, диоды типа КД105Б — на Д220А;

резисторы типа МЛТ — на ВС, ВСа, ОМЛТ, УЛИ, МТ, С1-4; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20.

Регулировка охранного устройства .заключается в установке постоянного тока, протекающего через стабилитрон VD5, и тока срабатывания системы защиты подбором сопротивления резистора R1. Правильно собранное устройство работает сразу же после монтажа, обеспечивая все основные электрические характеристики.

В практической деятельности мастерам-радиолюбителям часто приходится выбирать и применять различные ИМ и устройства, электропитание которых может осуществляться или от сети переменного тока, или от вторичных автономных источников питания. В качестве ИМ в СОС используются осветительные и сигнальные лампы, акустические преобразователи и механические или электромеханические устройства автоматического действия. При этом количество таких устройств в одной СОС может колебаться от одного до нескольких десятков. В последнее время все чаще начинают применяться радиотехнические и радиоэлектронные излучатели и оповещатели, которые устанавливаются на охраняемых объектах и ЦПУ и работают в строго установленном диапазоне частот.

Для начинающих радиолюбителей достаточно сложной является задача правильного включения и срабатывания сторожевого устройства, надежная, устойчивая и долговечная работа исполнительных механизмов. Принципиально включение исполнительных механизмов в работу можно свести к нескольким простым схемам, которые рассматриваются ниже и могут быть использованы радиолюбителями.

Исполнительные механизмы работают в выходных цепях охранных устройств и должны выдавать информацию и обеспечивать надлежащую охрану объектов при условии, когда конкретные охраняемые помещения позволяют без каких-либо изменений использовать рассматриваемые в справочнике сторожевые устройства. Подача звуковых или мигающих оптических сигналов в большинстве случаев может быть осуществлена с помощью простых устройств, в которых формируются сигналы, показывающие состояние контролируемых помещений и объектов.

На рис. 2.5 даны принципиальные схемы возможных вариантов включения исполнительных устройств, которые могут быть применены в схемах охранной сигнализации. Включение ИМ в работу не зависит от примененного источника электропитания: сети переменного тока или ХИТ.

2-52.jpg

Рис. 2. 5. Принципиальные схемы включения исполнительных звуковых и световых
устройств.

На рис. 2. 4 исполнительное устройство ВАЗ показано в условном варианте включения, которое зависит от его электропитания переменным или постоянным током, от фактического значения напряжения питающей сети, а также от конструкции выбранного ИМ. Применив в качестве сторожевого сигнализатора динамическую головку ВА1, можно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 2. 5, а.

Работает исполнительное устройство в автономном режиме питания от ХИТ напряжением 4, 5 В при замыкании контактов реле К1.1 и одновременном размыкании контактов К1.2. Сам сигнализатор собран, на четырех транзисторах VT1-VT4, которые образуют два мультивибратора. Первый мультивибратор собран на транзисторах VT3—VT4, второй — на VТ1—VT2.

Для изготовления сторожевого сигнализатора (рис. 2.5, а) использованы следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы VTI типа КТ316А, VT2 — ГТ402А, VT3 — КТ316А, VT4 — ГТ402А; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-75 кОм, R2 — МЛТ-0,25-5,6 кОм, R3 — МЛТ-0,25-300 Ом, R4 — МЛТ-0,25-1 кОм, R5 — МЛТ-0,25-75 кОм, R6 — МЛТ-0,25-5,6 кОм, R7 — МЛТ-0,25-300 Ом, R8 — МЛТ-0,25-1 кОм; конденсаторы С1 типа К50-3-6В-10 мкФ, С2 — К50-3-6В-10 мкф, СЗ — К50-3-6В-50 мкФ, С4 — К10-7В-25В-0,068 мкФ. В качестве звукоизлучателя можно применить громкоговоритель с сопротивлением звуковой катушки до 10 Ом.

Если в качестве ИМ будет принят данный сигнализатор, то необходимо учитывать, что его работа осуществляется только после срабатывания реле КЗ электронно-релейного охранного устройства (рис. 2.4).

Па рис. 2.5, б рассматривается схема исполнительного устройства с промежуточным управлением включения индикаторной лампы и акустического излучателя звуковой частоты. Как видно из схемы, это устройство содержит понижающий трансформатор Т1, на вторичной обмотке которого должно действовать переменное напряжение в пределах 8...12 В; однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель, собранный на четырех диодах VD1, VD2, VD4, VD5 с емкостным фильтром, который выполнен на оксидном конденсаторе С2; электронное реле выдержки времени, собранное на двух транзисторах VT1 и VT2 и электромагнитном реле К1. Времязадающая цепочка R1, C1 и R2 определяет длительность горения индикаторной лампы H1.

Работает данное устройство следующим образом. После срабатывания электромагнитного реле КЗ (рис. 2. 4) его контакты К3.1 смыкаются и подают напряжение питания на сетевой трансформатор Т1.В это время подаемся акустический сигнал от сирены ВА1, начинает работать выпрямитель, постоянное напряжение которого заряжает конденсатор С2. Почти одновременно начинает заряжаться конденсатор C1 и после этого открывается составной транзистор и электромагнитное реле К1 срабатывает. Его контакты К.1.1 замыкаются и включают индикаторную лампу H1, контакты К1.2 подключают первичную обмотку понижающего трансформатора к сети питания. После того как основная схема (рис. 2.4) будет отключена и реле КЗ вновь разомкнет свои контакты КЗ.1, данное устройство будет продолжать работать.

Для отключения устройства необходимо разомкнуть контакты переключателя S1, который устанавливается скрытно.

При изготовлении исполнительного устройства использованы следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ315Б, VT2 — КТ315Б; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-510 кОм, R2 — МЛТ-0,25-1 МОм; выпрямительные диоды VD1—VD5 типа КД105Б; конденсаторы С1 типа К50-6-20В-500 мкФ, С2 — К50-6-20В-1000 мкФ; электромагнитное реле К1 типа РЭС32; сирена ВА1 с напряжением электропитания переменным током 220 В; лампа накаливания H1.

На рис. 2.5, в показана схема включения исполнительного устройства, представляющего собой генератор акустических сигналов.

Так же как и в ранее рассмотренных схемах, подключается данное устройство к источнику электропитания после срабатывания реле КЗ по схеме, приведенной на рис. 2.4.

При изготовлении данного устройства использованы следующие ЭРЭ: транзисторы VT1 типа МП20Б, VT2 — ГТ322Б, VT3 — ГТ322Б; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-100 Ом, R2 — МЛТ-0,25-2,7 кОм, R3 — МЛТ-0,25-1,5 кОм, R4 — МЛТ-0,25-150 Ом, R5, R6 — МЛТ-0,5-10 кОм, R7 — МЛТ-0,25-1,5 кОм;

конденсаторы С1, С2 типа К10-17-25В-0,47 мкФ; лампа накаливания Н1 с номинальным напряжением питания 220 В; электрические соединители X1—Х4 типа КМЗ-1 приборные; громкоговоритель с сопротивлением звуковой катушки 15 Ом.

После срабатывания электромагнитного реле КЗ (рис. 2.4) его контакты КЗ.1 и КЗ.2 замыкаются, подавая напряжение питания на сигнальное устройство. Источником питания может служить аккумуляторная батарея или другой ХИТ, который подключается в точках А и Б с соблюдением указанной на схеме полярности. Схема представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах VT2, VT3, с оконечным каскадом для получения акустического сигнала на транзисторе VT1. В мультивибраторе можно использовать практически любые германиевые транзисторы низкой и высокой частоты и коэффициентом передачи тока не менее 40...50, например ГТ322Б, МП21Д, ГТ109Г, ГТ308Б, ГТ309Г, ГТ309Е (VT2, VT3), а также МП21Д, МП25Б, МП26Б, МП41, МП42Б (VTI).

Ток на оконечный каскад подается только на время генерирования сигнала. Для запуска генератора контакты ХЗ и Х4 замыкаются одновременно с замыканием контактов переключателя S1, который устанавливается на входной двери.

Основные электрические параметры и технические характеристики простого электронно-релейного сторожевого устройства

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В ....................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц ........................ .50

Номинальное напряжение встроенного автономного источника питания, В ............... .12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... .187...242 или ................................... .110...140

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц ..................... .49,5...50,5

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания постоянного тока, В ....... .9...15

Напряжение переменного тока на вторичных обмотках сетевого трансформатора. В:

на выводах 5 и б ................... 6

на выводах 7 и 8 ................... 13,3

Выходное стабилизированное напряжение, В ..... .12

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .10

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока, не менее .................... .150

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения после стабилизации, мВ, не более .......... .6

Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме работы, мА, не более ............... .4

Время срабатывания устройства, мс, не более.... 30

Мощность, потребляемая устройством при полной

нагрузке, Вт, не более.................. 60

Время непрерывной работы тревожного сигнала

после срабатывания, мин, не менее.......... 15

Количество одновременно охраняемых объектов,

шт, в пределах....................... 1... 10

Номинальная выходная мощность на громкоговорителях, Вт....................... 15

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и металлическим корпусом устройства, МОм, не менее........ 10

Помехозащищенность устройства в металлическом корпусе при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее............... 120

Срок службы устройства, ч, не менее.......... 5000

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0, 9, не менее ....... 0,97

кпд, %, не менее ....................... 75

t41.jpg

Рис. 2. 4. Принципиальная схема простого электронно-релейного охранного устройства.

Рис. 2.4. Принципиальная схема простого электронно-релейного охранного устройства.

Изображение: 

Рис. 2.5. Принципиальные схемы включения исполнительных звуковых и световых устройств.

Изображение: 

Таблица 2.7. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в простом электронно-релейном охранном

Изображение: 

2. 6. Электронное устройство охраны и сигнализации на одной микросхеме

2. 6. ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ОХРАНЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ НА ОДНОЙ МИКРОСХЕМЕ

Данное устройство представляет собой электронную сирену с большой выходной мощностью, оповещающую о несанкционированном вторжении в охраняемое помещение. Устройство срабатывает при открывании дверей или окон, на которых установлены конечные выключатели, работающие на замыкание контактов. Оно предназначено для охраны объектов бытового и промышленного назначения, может быть использовано для охраны автомобилей и других различных транспортных средств, если электропитание электронных цепей осуществлять от автономных источников питания, ХИТ или от бортовой электросети этих средств. Например, устройство можно установить на катере, яхте, трейлере и т. д. Простота схемно-технического и конструктивно-технологического решений и минимальное количество широко применяемых комплектующих ЭРИ и ЭРЭ делают это устройство легко доступным для изготовления в радиолюбительской лаборатории. Устройство не критично к применяемым комплектующим ЭРЭ и допускает многочисленные замены деталей и узлов без ухудшения качества работы и эксплуатационных характеристик.

Принципиальная электрическая схема электронного устройства охраны и сигнализации, собранного на одной микросхеме, приведена на рис. 2. 6. Оно включает в свой состав следующие узлы и электронные устройства: входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания самодельной конструкции T1, два выпрямителя напряжения нерегулируемого типа, работающих на емкостные фильтры, два стабилизатора напряжения, на выходе которых действуют постоянные токи 5 и 12 В, блок электронной сирены и АС сигнализации.

Электронное охранное устройство подключается к сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», смонтированного с электрическим кабелем длиной от 1,5 до 2,3 м. На входе устройства установлен плавкий пре.дохранитель F1, защищающий от коротких замыканий во входных цепях, которые могут возникнуть при неправильной сборке и монтаже, а также при использовании некачественных комплектующих ЭРЭ и ЭРИ.

Параллельно первичной обмотке сетевого трансформатора установлен конденсатор С1, который защищает от помех, проникающих в сеть переменного тока. Емкость конденсатора данного фильтра может быть изменена в два раза от указанного на схеме, а его рабочее напряжение не может быть менее двойного амплитудного значения напряжения сети.

В охранном устройстве применен самодельный сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на броневом магнитопроводе типа ШЛ и имеет одну катушку. Активная площадь поперечного сечения стали магнитопровода должна быть не менее 4...4,5 см2. Первичная обмотка трансформатора Т1 рассчитана на подключение к сети напряжением только 220 В и имеет повышенную прочность изоляции, выдерживающую испытательное напряжение 500Вэфф. Две вторичные обмотки трансформатора обеспечивают на выходе напряжение переменного тока 9,3 и 22 В в режиме холостого хода. Все обмотки трансформатора питания Т1 изолированы друг от друга, экран выполнен тонким эмалированным проводом, исключающим межвитковое замыкание и заземленным на корпус трансформатора.

Трансформатор питания обеспечивает трансформацию высокого напряжения переменного тока; расчетный уровень выпрямленного напряжения, необходимого для электропитания цепей электронной схемы; полную гальваническую развязку вторичных цепей устройства от сети переменного тока; дополнительную электробезопасность эксплуатации устройства.

Выпрямительное устройство с выходным напряжением 12 В выполнено на одном выпрямительном диоде VD1 по однофазной однополупериодной схеме, характеризующейся минимальным количеством примененных полупроводниковых диодов, простотой схемного решения, невысокой стоимостью изготовления, несколько пониженной частотой пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, равной частоте питающей сети, недостаточным использованием габаритной мощности сетевого трансформатора питания, подмагничиванием его магнитопровода постоянным током. На выходе выпрямителя установлен емкостный фильтр, собранный на конденсаторе СЗ.

Выпрямительное устройство с выходным напряжением постоянного тока на 5 В выполнено на четырех выпрямительных диодах малой мощности VD2—VD5, собранных по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, характеризующейся повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, низким обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов, хорошим использованием габаритной мощности сетевого трансформатора Т1, повышенным падением напряжения на диодах, невозможностью установки однотипных диодов на одном радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок, пониженным кпд эксплуатации устройства. Работает выпрямитель на емкостный фильтр, собранный на конденсаторах С4 и Сб.

Стабилизатор напряжения 12 В нерегулируемого параметрического типа собран на стабилитроне VD6 и транзисторе VTI. Стабилизатор напряжения 5 В, также параметрического типа, выполнен на стабилитроне VD7, транзисторах VT2, VT3 и диодах VD8 и VD9. Стабилизатор напряжения 5 В имеет защиту от перегрузок и коротких замыканий в цепях нагрузки. Коэффициент стабилизации напряжения 12 В в три раза ниже, чем у стабилизатора напряжения 5В. Этот стабилизатор обеспечивает электропитание предварительного каскада сигнального устройства, собранного на транзисторах VT4— VT7. Для получения повышенной выходной мощности звукового сигнала в устройство включен оконечный каскад звуковой сирены, собранный на транзисторах VT8— VT11, который получает электропитание от стабилизатора 12 В.

Электронная сирена состоит из двух генераторов, собранных на одной ИМС DA1. Первый генератор вырабатывает импульсы фиксированной частоты следования, которая зависит от емкости конденсатора С12 и сопротивления резистора R6. Резистор R5, подключенный к первому выводу ИМС, ограничивает ток на входах ИМС, защищая ее от перегрузок. Электрическая цепь, образованная резисторами R7, R11 и конденсатором С9, формирует пилообразное напряжение, управляющее частотой второго генератора. Номинальные значения сопротивлений и емкости этой цени определяют скорость нарастания и спада частоты звучания электронной сирены, а от соотношений номиналов сопротивлений резисторов R7 и R11 зависят пределы ее изменения. Тональность электронной сирены определяется вторым генератором, выводы ИМС 8...11 Частота следования импульсов второго генератора и их длительность зависят от значений сопротивлений резисторов R9, R10 и емкостей конденсаторов С10 и С11.

Предварительный каскад усилителя мощности выходного сигнала собран по схеме эмиттерных повторителей на транзисторах VT4—VT7.

При включении сигнального устройства в сеть переменного тока схема переходит в режим ожидания и срабатывает после замыкания любых контактов переключателей S2—S5. Эти переключатели устанавливаются в различных местах охраняемых объектов, и по возможности скрытно.

Выходную мощность устройства можно увеличить в 1,5...1,6 раза за счет второго каскада усилителя звуковой частоты, собранного на транзисторах VT8—VT11.

В электронном устройстве охраны и сигнализации применяются следующие комплектующие самодельные и покупные изделия и ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ШЛ броневой конструкции; ИМС DA1 типа К176ЛА7;

транзисторы VT1 типа КТ602Б, VT2 — П217Б, VT3 — П307, VT4 — КТ315Б, VT5 — КТ361Б, VT6 — КТ315Б, VT7 — КТ361Б, VT8 — КТ816А, VT9 — КТ817А, VT10 — КТ817А, VT11 — КТ816А; выпрямительные диоды VD1 типа КД504А, VD2—VD5 типа КД202В, VD8 — Д223, VD9 — Д223; стабилитроны VD7 типа КС147А, VD6 — Д813; конденсаторы С1 типа МБМ-П-бЗОВ-0,01 мкФ, С2 — К71-4-ЦП-0,1 мкФ, СЗ — К50-6-25В-330 мкФ, С4 — К50-6-16В-2000 мкФ, С5 — К50-6-16В-500 мкФ, С6 — К50-3-16В-2000 мкФ, С7 — К50-12-6.3В 680 мкФ, С8 — К50-ЗБ-6В-1000 мкФ, С9 — К50-ЗБ-6В-16 мкФ, С10-К73-9-510 пФ, СИ — К73-9-510 пф; резисторы R1 типа ВСа-0,25-1,5 кОм, R2 — ВСа-0.25-330 Ом, R3- ВСа 0,25-510 Ом, R4- ВСа-0,25-220 Ом, R5- ВСa- 0,125- 1,0 МОм, R6 - ВСа-0,125-1,0 МОм, R7 -- ВСa- 0,125- 100 кОм, R8 ВСа-0,125-220 Ом, R9 - ВСа-0,125-1,0 МОм, R10- ВСа -0,125-1,0 МОм, R11 — ВСа-0,125-51 кОм; предохранитель плавкий F1 типа ПМ-1-0,5 А; переключатели S1 типа П1Т- 1- 1, S2- S5 чипа МП-1-1; громкоговорители (динамические головки) ВА1-ВАЗ типа 0.5ГД-50; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем с двойной изоляцией длиной 1,5...2,3 м.

При монтаже, регулировке и ремонте электронного устройства охраны и сигнализации некоторые комплектующие изделия и ЭРЭ могут быть заменены аналогичными, не ухудшающими его основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Например, ИМС типа К176ЛА7 может быть заменена на микросхему типов К561ЛЕ5, К176ЛЕ5; резисторы типа ВСа можно заменить на резисторы типов МЛТ, ОМЛТ, МТ, УЛИ, С1-4; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К.50-20; выпрямительные диоды типа КД202В — на Д237А, Д226Г.

Моточные данные самодельного сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном устройстве, приведены в табл. 2.8.

Таблица 2.8. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном устройстве охраны и сигнализации на одной микросхеме

2-61.jpg

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного устройства охраны и сигнализации на одной микросхеме

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В......................... 220

Номинальная частота питающейсети переменною тока, Гц ............................ 50

Стабилизированное напряжение постоянного тика

на выходе стабилизаторов, В .............. 5 и 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменною тока, % .................... —15...+10

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, %....................... ± 1

Коэффициент нелинейных искажении питающей

сети неременного тока, %, не более ......... 12

Коэффициент стабилизации выходного напряжения постоянного тока, не менее:

5 В .............................. 100

12 В ............................. 150

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, мВ, не более ............. 15

Выходное напряжение на выводах обмоток сетевого трансформатора питания Т1, В:

3 и 4 .......................... .22

5 и 6 .......................... .9,3

Ток, потребляемый устройством в режиме холостого хода, мА, не более ..................... 5

Мощность, потребляемая устройством от сети во

время работы сирены, Вт, не менее .......... 50

Время срабатывания устройства после замыкания контактов, мс, не более .................. 5

Количество одновременно охраняемых объектов, шт ............................... 2...12

Время непрерывной работы сигнала тревоги

после замыкания контактов, мин, не менее ..... 40

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и между проводниками и корпусом, МОм, не менее ............... 10

Срок службы устройства, ч, не менее .......... 5000

Вероятность безотказной работы при риске заказчика в =0,92, не менее ............... 0,98

Помехозащищенность устройства в металлическом корпусе при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ

не менее ............... 100

кпд, %, не менее ........................ 85

g11.jpg

Рис. 2.6. Принципиальная схема электронного устройства охраны и сигнализации на одной микросхеме.

Рис. 2.6. Принципиальная схема электронного устройства охраны и сигнализации на одной микросхеме.

Изображение: 

Таблица 2.8. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном устройстве охраны и сигн

Изображение: 

2. 7. Сигнальное устройство на двух микросхемах серии К176

2. 7. СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ДВУХ МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К176

Рассматриваемое электронное устройство с охранной сигнализацией, выполненное на оптимальном количестве широко применяемых комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, может эксплуатироваться в сложных климатических условиях, при повышенной относительной влажности, пониженном атмосферном давлении воздуха и повышенной температуре окружающей среды. Электронное сигнальное устройство устойчиво работает при температуре от —40 до 50 °С, относительной влажности до 98% при температуре 22 °С. и атмосферном давлении от 200 до 900 мм рт. ст.

Данное устройство предназначено для охраны жилых и производственно-хозяйственных помещений и различных транспортных средств. В последнем случае устройство работает в автономном режиме от аккумуляторной батареи. Область применения сигнального устройства может быть расширена, если вместо конечных переключателей S5—S7 проложить проволочный шлейф по периметру охраняемого объекта. При этом общая длина шлейфа из провода диаметром до 0, 12 мм может быть увеличена до 0, 5 км. В зависимости от конструктивного исполнения охранное устройство позволяет подключать к его входам микроминиатюрные датчики, световые и звуковые сигнализаторы, проволочный шлейф. Достаточная простота схемно-технического решения, минимальное количество комплектующих изделий и ЭРЭ общего назначения, несложное конструктивно-технологическое решение и небольшая стоимость изготовления делают данное устройство доступным для повторения начинающими радиолюбителями, оно может быть рекомендовано к тиражированию в цехах малых предприятий, акционерных обществ и производственных кооперативов.

Принципиальная электрическая схема охранного сигнального устройства бытового назначения, выполненного на двух ИМС серии К176, приведена на рис. 2. 7. Как следует из схемы, сигнальное устройство включает в свой состав входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, автономный источник электропитания GB1, выпрямительное устройство нерегулируемого типа, которое работает на емкостный фильтр, ПСН, электронное сигнальное устройство, собранное на двух ИМС, выходные цепи и АС тревожной сигнализации.

Входное устройство содержит электрический соединитель X1 типа «вилка», смонтированный с электрическим кабелем с двойной изоляцией и длиной не менее 1, 5 м. Вилка обеспечивает подключение к стандартной розетке электрической сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Плавкий предохранитель F1, установленный на входе, защищает электрические цепи устройства от перегрузок и коротких замыканий. Индикаторная лампа Н2 тлеющего разряда и лампа накаливания H1, установленные параллельно первичной и вторичной обмоткам трансформатора, сигнализируют о готовности охранного устройства к работе. Малогабаритные зажимные клеммы Х2 и ХЗ служат для подключения автономного источника питания постоянного тока напряжением 9 В.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 изготавливается на магнитопроводе типа Ш или ШЛ броневой конструкции с одной катушкой, которая устанавливается на центральном стержне магнитопровода. Активная площадь поперечного сечения стали маг-нитопровода должна быть не менее 3 см2. На катушку с жестким каркасом наматывается провод в эмалированной изоляции повышенной электрической прочности рядовой намоткой с прокладками из кабельной бумаги как между рядами, так и между обмотками. В качестве изоляции можно использовать также лакоткань или конденсаторную бумагу толщиной до 0, 05 мм. Самодельный трансформатор питания должен быть изготовлен в полном соответствии с данными, приведенными в табл. 2. 9. В сигнальном устройстве можно использовать готовый покупной унифицированный трансформатор серии «Габарит» или трансформаторы типов ТА, ТН, ТАН, ТПП, ТС, ТТ с соответствующими выходными параметрами и техническими характеристиками.

Сетевой понижающий трансформатор формирует на выходных обмотках напряжение переменного тока низкого напряжения, соответствующее расчетному выходному напряжению выпрямителя. Трансформатор обеспечивает полную гальваническую развязку вторичных цепей электронной схемы от высокого напряжения сети переменного тока. Низкое выходное напряжение питания узлов схемы обеспечивает дополнительную электробезопасность при эксплуатации устройства.

Выпрямитель нерегулируемого типа собран по схеме Греца по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4 средней мощности. Выпрямитель работает на емкостную нагрузку на конденсаторе С1, обеспечивает повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, хорошее использование габаритной мощности трансформатора питания, низкое обратное напряжение на комп-

Таблица 2. 9. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сигнальном устройстве на двух микросхемах серии К176

2-71.jpg

лекте выпрямительных диодов, но имеет повышенное падение напряжения на диодах, снижающее общий кпд устройства. Диоды данного выпрямителя нельзя установить на общий радиатор охлаждения без изоляционных прокладок. Выпрямитель защищен от перегрузок плавким предохранителем F2.

Выпрямленное и сглаженное фильтром С1 постоянное напряжение подается на нерегулируемый стабилизатор напряжения параметрического типа, собранный на стабилитроне VD5, мощном низкочастотном транзисторе VT1 и резисторе R1. На выходе параметрического стабилизатора действует напряжение, равное 9 В. Аккумуляторная батарея или внешний источник включается при автономном режиме работы однополюсным переключателем S2.

Собственно сигнальное устройство собрано на двух ИМС DA1, DA2, двух биполярных транзисторах VT2, VT3 и выпрямительных диодах VD6—VD11, которые выполняют различные функции в электронной схеме. Звуковой сигнал тревоги подается при замыкании контактов переключателя S4 или при размыкании контактов микропереключателей S5—S7, устанавливаемых скрытно на

охраняемых объектах. Включение сигнального устройства в работу осуществляется сначала переключателем S1 и затем переключателем S3 при электропитании от сети переменного тока и переключателями S2 и S3 при питании от автономного источника. После замыкания контактов этих переключателей начинает заряжаться конденсатор С6 через резистор R4. Напряжение с резистора R4 подается на вход ИМС DA1 (вход 2 инвертора) и на R-входы второй ИМС DA2, которые переходят в положение низкого уровня логического нуля.

ИМС имеют в своем составе следующие функциональные элементы: ИМС DA1 состоит из четырех логических элементов 2ИЛИ-НЕ, ИМС DA2 — из двух триггеров 0-типа.

Конденсаторы СЗ и С4 заряжаются через диоды VD7, VD8 напряжением, поступающим с инверторного выхода ИМС DA2 (вывод 2), уровень на котором устанавливается как логическая единица. Во время зарядки конденсаторов СЗ и С4 замыкание контактов переключателя S4 не приводит к срабатыванию сигнального устройства. После зарядки конденсаторов СЗ, С4 сигнальное устройство переходит в дежурный режим. В это время на входе ИМС DA1 и R-входах схемы DA2 устанавливается низкий уровень, соответствующий логическому нулю.

При замыкании контактов переключателя S4 на выходе ИМС DA1 (вывод 3) появится высокий уровень логической единицы, напряжение с которого переключит первый триггер ИМС DA2, так как на его входе (вывод 1) нет удерживающего напряжения. Конденсаторы СЗ и С4 начинают разряжаться через резисторы R6 и R.7. Напряжение на выводе 8 ИМС DA1 уменьшится до нуля, что приводит к включению мультивибратора, собранного по схеме ИЛИ-НЕ (выводы 8.. .13), в цепь которого включен времязадающий конденсатор С7. С выхода мультивибратора импульсы поступают на счетный вход триггера ИМС DA2 (вывод 11). С выхода второго триггера (вывод 13) ИМС DA2 сигналы подаются на базу транзистора VT3, который включен как эмиттерный повторитель. Далее с нагрузочного резистора R3 импульсное напряжение поступает на транзистор VT2, который работает в выходном каскаде и нагрузкой которого является АС. Конденсатор СЗ разряжается до нуля, что приводит к появлению на выходе инвертора ИМС DAI (вывод 4) высокого уровня логической единицы, напряжение с которою через диод VD11 воздействует на R-входы обоих триггеров ИМС DA2.

Триггеры устанавливаются в нулевое положение, и конденсаторы СЗ и С4 вновь заряжаются. На выходе инвертора ИМС DА1 снова появляется низкий уровень логического нуля. Процесс возврата в это состояние происходит автоматически в течение заданного времени (примерно 3...3,5 мин), после чего сигнальное устройство возвращается в дежурный режим работы.

Как указывалось ранее, в сигнальном устройстве для скрытного установления датчиков кроме нормально разомкнутых контактов переключателя S4 имеется ряд нормально замкнутых контактов, работающих на обрыв электрической цепи.

При изготовлении сигнального устройства рекомендуется применить блочный вариант включения исполнительных устройств. В первую очередь всю электронную часть устройства необходимо выполнить как БЭ, изготовив его в виде самостоятельной сборочной единицы, и предусмотреть три входа для включения датчиков различного типа и назначения.

Первый вход должен быть предназначен для работы с датчиком S4, который устанавливается на входной двери охраняемого объекта и обеспечивает задержку включения сигнала тревоги, что позволяет владельцу отключить сирену при входе в помещение выключателем S3, установленным в скрытом месте, и тем самым избежать ложной тревоги.

Второй вход предназначен для работы с датчиками S5—S7, размещенными на окнах, внутренних дверях, сейфах и т. д. Срабатывание устройства от сигналов этих датчиков происходит мгновенно.

Третий вход — для подключения шлейфного датчика, который устанавливается в том случае, если не применяются датчики S5—S7. Шлейфный датчик представляет собой тонкий провод (фольгу), натянутый по периметру охраняемого помещения или наклеенный на стекла окон. Обрыв этого провода (фольги) приводит к мгновенному срабатыванию устройства.

Второй и третий входы должны быть конструктивно объединены для того, чтобы предотвратить ложные срабатывания.

На выходе устройства необходимо предусмотреть возможность подключения блока громкоговорителей.

Переключатели (датчики) S5—S7 могут быть установлены в различных местах охраняемых объектов. При размыкании любого контакта одного из этих датчиков на выходе первого триггера ИМС DA2 (вывод 6) появляется высокий уровень логической единицы, а конденсатор СЗ начинает разряжаться до нуля, включая питание мультивибратора. Сигнальное устройство включается на подачу акустических сигналов с промежутками неограниченно долгими. В дежурный режим работы устройство возвращается после замыкания ранее разомкнутой цепи и после полного разряда конденсатора СЗ.

В рассматриваемом сигнальном устройстве применяются следующие комплектующие самодельные и покупные ЭРИ и ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания T1 типа ШЛ броневой конструкции; ИМС DA1 типа К176ЛЕ5, DA2 — К176ТМ2; транзисторы VT1 типа КТ815А, VT2 — КТ801Б, VT3 — КТ315Б; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д237А, VD6—VD11 типа Д220; стабилитрон VD5 типа Д814Б;

конденсаторы С1 типа К50-6-16В-1000 мкФ, С2 — МБМ-11-160В-0.033 мкФ, СЗ — К52-5-16В-47 мкФ, С4 — К52-5-16В-22 мкФ, С5 — К10-7В-0,1 мкФ, С6 — К50-16-16В-100 мкФ, С7 — К10-7В-50В-Н70-0.22 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,5-360 Ом, R2 — МЛТ-0,25-390 Ом, R3 — МЛТ-0,25-3 кОм, R4 — МЛТ-0,5-270 кОм, R5 — МЛТ-0,25-20 кОм, R6 — МЛТ-0,25-560 кОм, R7 — МЛТ-0,25-3,3 МОм, R8 — МЛТ-0,25-820 кОм, R9 — МЛТ-0,25-20 кОм, R10 — МЛТ-0,25-10 кОм, R11 — МЛТ-0,25-2 кОм, R12 — МЛТ-0,25-1,5 МОм; переключатели S1 типа П2Т-1-1, S2 — П1T-1-1, S3—S7 типа МПЗ-1; предохранители F1, F2 плавкие типа ВПБ6-1; индикаторные лампы H1 типа МН-6,3-0,22А, Н2 — ТН-2; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем, имеющим двойную изоляцию, Х2, ХЗ типа КМЗ-1; излучающие головки громкоговорителей BA1, BA2 типа ЗГД-38Е; аккумуляторная батарея GB1 типа 11ЦНК-0.45.

При монтаже, регулировке и ремонте сигнального устройства некоторые типы комплектующих ЭРИ и ЭРЭ могут быть заменены другими аналогичными, не ухудшающими основные электрические параметры устройства и его эксплуатационные характеристики. Например, резисторы типа МЛТ можно заменить на резисторы типов ВСа, ВС, ОМЛТ, КИМ, С2-6, С1-8; оксидные электролитические конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20; выпрямительные диоды типа Д237А — на Д226, КД105А, КД205К; диоды типа Д220 — на Д220А,

КД510А, КД521Л; стабилитрон типа Д814Б - на Д815Г, Д818А. При сборке и монтаже устройства обеспечивается защита всех элементов схемы изоляционными лаками от воздействия внешних климатических факторов, а также от воздействия статического электричества.

Основные электрические параметры и технические характеристики сигнального устройства на двух микросхемах серии К176

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока,В ....................... .220

Номинальная частота питающей сети переменного тика, Гц ........................ .50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В .............. .9

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, % ................... .—15...+10

Пределы изменения частоты питающей сети неременного тика, % ..................... .±1

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания, В ................... .7...12

Выходное напряжение на выводах обмоток сетевого понижающего трансформатора Т1, В:

4 и 5 ............................ .9,1

6 и 7 ............................ .6,2

Выходное стабилизированное напряжение, В ..... .9

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока на выходе стабилизатора, не менее . . . .100

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения, мВ, не более ......................... .15

Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме работы от сети переменного тока, мА, не более ............................ .10

Выходная мощность звуковою сигнала, Вт ...... .4

Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме работы от автономного источника питания, мкА, не более ........................ .30

Мощность, потребляемая устройством от сети в

дежурном режиме работы, Вт ............. .0,1

Время подачи звукового сигнала в рабочем режиме работы, мин, не менее .............. .3,5

Длина периметра установки шлейфа или переключателей S5—S7 при монтаже проводом в эмалированной изоляции диаметром 0,12 мм, м, не менее ............................ .500

Время задержки подачи звукового сигнала после замыкания контактов переключателя S4, с, не менее ............................ .10

Вероятность безотказной работы устройства при

риске заказчика в=0,92, не менее .......... .0,98

Срок службы устройства, ч, не менее ......... .10 000

Помехозащищенность устройства при напряженности внешнего электрического поля в полосе частот 0.15...30 МГц, дБ ...................... .120

То же к сетевым помехам, дБ, не менее ........ 80

То же к магнитным помехам, дБ, не менее ...... 100

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства относи тельно металлического корпуса, МОм, не менее ........... 10 кпд, %, не менее ........................ 75

g21.jpg

Рис. 2.7. Принципиальная схема сигнального устройства на двух микросхемах серии К 176

Рис. 2.7. Принципиальная схема сигнального устройства на двух микросхемах серии К 176

Изображение: 

Таблица 2. 9. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сигнальном устройстве на двух микр

Изображение: 

2. 8. Электронное охранное устройство для приусадебного участка

2. 8. ЭЛЕКТРОННОЕ ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИУСАДЕБНОГО УЧАСТКА

Это охранное устройство является частью системы, разработанной для установки на садово-огородных и приусадебных участках для одновременной охраны сразу нескольких близко расположенных друг от друга помещений и объектов: дома, гаража, хозблока, погреба, стационарного наружного термостата для хранения различных сельскохозяйственных продуктов, сарая, курятника и др. Данное универсальное устройство обеспечивает полную сохранность имущества, работая в комплекте с другими устройствами, передающими информацию на центральный пульт. Электронное устройство срабатывает при проникновении постороннего лица на охраняемый объект или в помещение, подавая либо звуковой, либо световой сигнал тревоги, либо передавая электромагнитный сигнал на обслуживаемый общий пульт управления. Если вместо микропереключателей S1—S4, работающих на размыкание, проложить тонкий обмоточный эмалированный провод диаметром 0, 08... 0, 12 мм по периметру охраняемого объекта, то обрыв его в любой точке также приводит к срабатыванию сторожевого устройства.

Принципиальная электрическая схема охранного устройства, выполненная на минимальном количестве комплектующих ЭРЭ, приведена на рис. 2. 8. Конструктивно охранное устройство рекомендуется изготовить в виде двух функциональных сборочных единиц: БП и блока электронного управления. Блок электропитания работает от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц и, как видно из принципиальной схемы, в свою очередь состоит из входных цепей, сетевого понижающего трансформатора питания T1, выпрямителя, работающего на емкостный фильтр, и электронного стабилизатора напряжения. Электронный блок управления включает в свой состав две ИМС DA1 и DA2, комплект концевых микровыключателей и ИМ любого принципа действия, например электромагнитное или электронное реле или радиоизлучатель.

Входные цепи электронного сторожа обеспечивают подключение его к сети переменного тока с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», смонтированною с электрическим кабелем, имеющим повышенное сопротивление изоляции; обеспечивают предохранение элементов схемы от коротких замыкании и перегрузок с помощью плавкого предохранителя F1; обеспечивают сигнализацию о готовности устройства к эксплуатации с помощью индикаторной лампы H1 тлеющего разряда, включенной в сеть переменного тока. Включение электропитания осуществляется переключателем В1.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 изготавливается на броневом ленточном магнитопроводе типа ШЛ. В данном случае в сторожевом устройстве использован унифицированный трансформатор типа ТН2-127/220-50. Сетевой трансформатор обеспечивает расчетный уровень выпрямленного напряжения, полную гальваническую развязку вторичных цепей охранного устройства от сети высокого напряжения переменного тока, а также дополнительную электробезопасность при эксплуатации. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на подключение к сети переменного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц. На вторичной обмотке сетевого трансформатора действует переменное напряжение в режиме нагрузки: 6, 3; 5, 0; 1, 3 В (выводы 7 и 8, 9 и 10, 10 и 11 соответственно). Для изготовления самодельного трансформатора в табл. 2. 10 приведены все необходимые сведения. При изготовлении трансформатора надо особое внимание уделить изоляции рядов обмоточного провода как между собой, так и между обмотками, а также пропитке изоляционными лаками.

Выпрямитель собран по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4. Выпрямитель обеспечивает на выходе постоянное напряжение 9 В. Вместо четырех диодов можно использовать одну диодную сборку типа КЦ, которая значительно улучшает технологичность изготовления БП и характеризуется среди других выпрямительных схем улучшенными параметрами постоянного тока. К достоинствам данной мостовой схемы, следует отнести повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения

Таблица 2. 10. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном охранном устройстве для приусадебного участка

2-81.jpg

постоянного тока, хорошее использование габаритной мощности сетевого трансформатора, пониженное обратное напряжение на комплекте выпрямительных диодов. Однако мостовые схемы выпрямления тока имеют и некоторые недостатки. Это, в первую очередь, повышенные потери, более низкий кпд, большое количество примененных диодов, повышенная стоимость изготовления, невозможность установки диодов на одном радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок (если не применяется диодная сборка). Для увеличения выходной мощности выпрямительного устройства можно использовать аналогичные диоды большей мощности.

В случае отсутствия на садово-огородном участке сетевого напряжения переменного тока в сторожевом устройстве предусматривается электропитание от встроенного или внешнего автономного источника питания постоянного тока, имеющего выходное напряжение 9 В.

Электронная часть охранного устройства собрана на двух ИМС DA1 и DA2 серии К176, которые имеют в своем составе два триггера (выводы 8, 9, 10 и 11, 12, 13); компараторы напряжения и инверторы. В ИМС DA1 компаратор имеет выводы 1, 2 и 3. С такими же выводами работает компаратор ИМС. DA2.

Следует заметить, что компаратор в данном случае является устройством, включенным по схеме ИП для сравнения измеряемой величины с эталоном, а инвертор устройством, преобразующим сигнал низкого уровня логического нуля на входе в сигнал высокого уровня логической единицы на выходе и наоборот, что эквивалентно операции отрицания.

Использование ИМС данной серии (КМОП) позволяет охранному устройству иметь значительный запас времени эксплуатации от автономного источника электропитания, так как в дежурном режиме потребление энергии не превышает 4 мкА.

В дежурный режим работы устройство устанавливается переключателями В1 и В2 типа «тумблер» в зависимости от источника питания. После включения напряжение поступает на конденсатор С5 и начинается его зарядка через резистор R4. В это время на входе первого компаратора напряжения ИМС DA1 (выводы 1 и 2) действует высокий уровень логической единицы, а на его выходе (вывод 3) — низкий уровень логического нуля. До тех пор пока контакты конечных выключателей S1— S4 замкнуты, на выходе инвертора ИМС DA1 (выводы 4, 5, 6) будет высокий уровень и триггер ИМС установится в такое положение, когда на его выходе (вывод 10) будет низкий уровень — уровень логического нуля. В этом случае на выходе группы параллельно включенных инверторов второй ИМС (выводы 4, 5, 6 и 11, 12, 13} появится также низкий уровень, светодиод оптрона VТ4 будет выключен, фотодинистор закрыт и исполнительное устройство К1 обесточено. Пока конденсатор С4 не зарядится, устройство при замкнутых контактах выключателей S1S4 находится в режиме подготовки к эксплуатации. Время зарядки конденсатора С4 регулируется в достаточно широких пределах — от 0 до 45 с, в течение которого исполнительное устройство остается отключенным. Если устройство установлено на входной двери, то за указанное время необходимо выйти из помещения и закрыть дверь. Таким образом, в пределах времени зарядки конденсатора С4 контакты переключателей S1— S4 можно размыкать и замыкать сколько угодно раз, при этом состояние триггера первой ИМС не изменится

и сигнал тревоги не прозвучит, так как не будет подано напряжение на исполнительное устройство. После зарядки конденсатора С4 до напряжения питания на выходе компаратора первой ИМС DA1 (выводы 1, 2, 3) появится высокий уровень логической единицы и охранное устройство будет готово реагировать на разомкнутое положение контактов переключателей S1—S4.

При проникновении на охраняемый объект постороннего лица и размыкании одной пары контактов конечных выключателей S2—S4 первый триггер ИМС переключится, а на выходе (вывод 10) появится высокий уровень логической единицы. С этого момента начинается зарядка конденсатора С5 через резистор R4, в течение которой исполнительное устройство остается включенным. И в это же время начинается зарядка конденсатора С4 и снова триггер не реагирует на изменение состояния контактов S1—S4. Следовательно, закрыванием двери после несанкционированного проникновения внутрь помещения уже нельзя предотвратить подачу сигнала тревоги. После окончания зарядки конденсатора С5 происходит смена логического уровня на выходе компаратора второй ИМС и выходе, включающем оптрон, который в свою очередь включает и приводит в действие ИМ сигнализации. Для того чтобы тревожная сигнализация была отключена, надо в период зарядки конденсатора С4 (20... 45 с) после открывания дверей или другого объекта отключить БП от сети переменного тока или питание от автономной батареи. Выключатели электропитания В1 и В2 необходимо размещать в скрытом от посторонних лиц месте, о котором должны знать только члены семьи или дежурные на объектах охраны.

Монтаж сторожевого устройства рекомендуется осуществлять на односторонней печатной плате, размеры которой не превышают 120Х80 мм, использовав для пайки припой марки ПОС-60. В качестве ИМ К1 может быть использовано реле электромагнитной системы, управляемый магнит, соленоид или другое устройство с электромеханическим приводом. Переключатели S1—S4 с контактными парами могут быть любой конструкции, но они должны быть такими, чтобы их можно было закрепить на дверях или окнах охраняемых объектов. Хорошие результаты могут быть получены при применении магнитоуправляемых контактов, герконовых реле, которые имеют соответствующую арматуру для крепления и установки. Могут быть применены также контакты, широко используемые в промышленных

системах охранной сигнализации. Рассматриваемое охранное устройство допускает подключение практически неограниченного числа пар контактов, расположенных в различных частях приусадебного участка. При этом все пары контактов соединяются последовательно. В случае обрыва соединительных проводов от той или иной пары контактов электронное устройство тотчас же подаст сигнал тревоги.

Перечень основных покупных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, применяющихся в электронном охранном устройстве, и рекомендации по их замене приведены в табл. 2. 11.

Таблица 2.11. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, применяющихся в электронном сторожевом устройстве, и их возможная замена

2-82.jpg

Окончание табл. 2.11

2-83.jpg

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного охранного устройства для приусадебного участка

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В.......................... 220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц............................. 50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В .............. .9

Напряжение на выводах вторичных обмоток сетевого понижающего трансформатора Т1, В:

7 и 8 ............................ .6,3

9 и 10 ............................ .5

10 и 11 ........................... .1,3

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... .187...242 или 110...140

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц ...................... .49...51

Пределы изменения напряжения автономного источника питания постоянного тока, В ........ .8...12

Количество элементов ХИТ типа А373 в автономном источнике питания, шт ............... .6

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .12

Коэффициент стабилизации постоянного тока на

выходе БП, не менее ................... .120

Максимальное количество охраняемых объектов, шт . . 20

Время задержки срабатывания устройства после

размыкания контактов конечных выключателей, с . . 1...45

Ток, потребляемый устройством от сети переменного напряжения в дежурном режиме работы, мА, не более .......................... 10

То же, при работе от автономного источника питания, мкА, не более ................... .20

Максимальная мощность устройства, при работе

исполнительных устройств,Вт .............. 15

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и корпусом, МОм, не менее ......................... 10

Помехозащищенность, устройства при напряженности внешнего электоромагнитного поля, дБ, не менее .....................100

кпд, %, не менее .....................78

k1.jpg

Рис. 2.8. Принципиальная схема электронного охранного устройства для приусадебного участка.

Рис. 2.8. Принципиальная схема электронного охранного устройства для приусадебного участка.

Изображение: 

Таблица 2. 10. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном охранном устройстве д

Изображение: 

Таблица 2.11. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, применяющихся в электронном сторожевом устройстве, и их возможная замен

Изображение: 

Таблица 2.11. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, применяющихся в электронном сторожевом устройстве, и их возможная замен

Изображение: 

2. 9. Охранное устройство с универсальным выходом

2.9. ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО

С УНИВЕРСАЛЬНЫМ ВЫХОДОМ

Данное охранное устройство, устанавливаемое на разнообразных объектах бытового и промышленного назначения, отличается от других подобных устройств практически неограниченными возможностями подключения исполнительных электронных и электромеханических устройств и приборов различного принципа действия. К ним в первую очередь относятся устройства звукового оповещения с параллельным включением громкоговорителей мощностью 5 Вт и более, световые или комбинированные звуковые и световые сигнализаторы, тяговые магниты, соленоиды, электротехнические механизмы. Рассматриваемое охранное устройство может выдавать с помощью ИМ сигналы необходимого вида.

Это электронное охранное устройство, целиком выполненное на ППП и ИМС, предназначено для работы в помещениях и закрытых объемах, а также на открытых площадках в условиях УХЛ при жестких воздействиях внешних климатических и механических нагрузок. Устройство устойчиво работает при температуре окружающей среды от —30 до 50 °С, при относительной влажности воздуха до 93% при температуре до 25 °С и пониженном атмосферном давлении до 5 мм рт. ст.

Охранное устройство может устанавливаться в жилых помещениях в городах, поселках, на садово-огородных и приусадебных участках, в офисах, гаражах, складах, хозяйственных постройках, на подвижном транспорте, яхтах, катерах и многой другой личной и частной собственности.

Принципиальная электрическая схема охранного устройства приведена на рис. 2. 9. Устройство изготавливается промышленным способом на государственном предприятии в виде системы предупредительной сигнализации, в комплект поставки которой входят самостоятельные сборочные единицы, узлы и блоки: БП, БЭ, сигнальные цепи и исполнительные устройства. Как видно из схемы, БП в свою очередь состоит из входных цепей, сетевого понижающего трансформатора питания Т1, выпрямительного устройства, собранного по мостовой схеме, емкостного фильтра, СНПТ и защитного устройства.

На входе охранного устройства установлены плавкий предохранитель F1, обеспечивающий защиту входных цепей от перегрузок и коротких замыкании, которые возможны при ошибках в монтаже и из-за неисправности комплектующих ЭРИ и ЭРЭ; индикаторная лампа H1 тлеющего разряда, сигнализирующая о готовности устройства к эксплуатации и о том, что напряжение переменного тока подано на сетевой трансформатор T1; однополюсный переключатель В1 типа «тумблер» для включения питания сети; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной не менее 1, 5 м;

емкостный сетевой фильтр, собранный на конденсаторах С1 и С2, защищающий от помех, которые проникают в сеть питания.

Сетевой понижающий трансформатор питания 77 унифицированной конструкции серии ТН изготавливается на броневом магнитопроводе типа ШЛ, активная площадь поперечного сечения которого должна быть не менее 8 см2. Трансформатор, примененный в устройстве, включен по схеме, которая указана выше, на напряжение 220 В. При переключении обмоток трансформатора на напряжение 127 В необходимо подать это напряжение на выводы 1 и 3 или 4 и 6. При этом можно соединить выводы первичной обмотки 1 и 4, 3 и 6. Обмотка II с выводами 7 и 8 трансформирует напряжение 5 В переменного тока, обмотка // с выводами 9 и 10 — напряжение 5 В и обмотка // с выводами 9 и 11 — напряжение 6, 3 В.

Вместо покупного готового трансформатора питания можно применить трансформатор самодельной конструкции, моточные данные которого приведены в табл. 2. 12.

Трансформатор питания в данном устройстве обеспечивает расчетный уровень выходного выпрямленного напряжения, необходимого для питания функциональных узлов, гальваническую развязку выходных вторичных це-

Таблица 2.12. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания T1, примененного в охранном устройстве с универсальным выходом

2-91.jpg

пей устройства от сети переменного тока и дополнительную электробезопасность при эксплуатации. Сетевой трансформатор T1 входит в состав БП, который конструктивно выполняется в виде самостоятельной сборочной единицы. БП имеет в своем составе выпрямительное устройство, собранное по мостовой схеме на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4; емкостный фильтр — на конденсаторах СЗ, С5, С6; СНПТ, собранный на транзисторах VT2—VT4, VT6; ИМ. Встроенный в устройство БП обеспечивает на выходе стабилизированное напряжение 5 В. Особенностью данного БП является то, что унифицированный трансформатор питания Т1 вместе с входными цепями работает в режиме генератора тока и позволяет включить непосредственно после выпрямителя VD1—VD4 стабилитрон VD6, который создает первую ступень стабилизации выходного напряжения. Выпрямительное устройство работает на емкостный фильтр, составленный из трех электролитических конденсаторов СЗ, С5, С6; собрано по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая характеризуется низким обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов, повышенным падением напряжения, снижающим общий кпд устройства, повышенной частотой пульсации, хорошим использованием габаритной мощности сетевого трансформатора, достаточно высоким уровнем надежности и долговечности эксплуатации, большим расходом полупроводниковых диодов, что повышает стоимость изготовления. Однотипные выпрямительные диоды нельзя устанавливать на одном радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок. Применение одной диодной сборки типа КЦ405 вместо четырех диодов значительно упрощает технологический процесс сборки и монтажа БП. Емкостный фильтр сглаживает пульсации напряжения постоянного тока как на выходе выпрямителя, так и на выходе стабилизатора, с которого снимается 5 В. Выпрямленное напряжение постоянного тока поступает на стабилизатор напряжения, собранный по компенсационной схеме на транзисторах VT2, VT3, VT4, VT6. Управляющим элементом стабилизатора является транзистор VT4, эмиттерный переход которого использован в качестве источника опорного напряжения. РЭ стабилизатора напряжения собран на транзисторах VT2, VT3, VT6. В схеме стабилизатора работает керамический конденсатор С7, который позволяет снизить выходное сопротивление стабилизатора на высоких частотах. По существу рассматриваемый стабилизатор напряжения является второй ступенью стабилизации напряжения 5 В, которое обеспечивает электропитание микросхем. Его точное значение выставляется подбором сопротивления резистора R4, а также подбором параметров транзистора VT4.

В электрическую схему БЭ охранного устройства включены три ИМС DA1—DA3, ИМ ИП1 (или сирена), работающий при напряжении 12 В, электромагнитное реле К1, конечные переключатели или герконовые реле (магнитоуправляемые контакты), индикаторные элементы, выходные цепи.

В случае применения герконов устройство может обеспечить охрану автомобиля. С помощью геркона осуществляется ввод схемы в рабочее состояние после включения электропитания тумблером В1 и замыкания контактов переключателя S3, который устанавливается на выходной двери охраняемого объекта. Если вместо переключателя S3 используется геркон, то замыкание его контактов производится с помощью магнита. Герконовое реле в этом случае закрепляется на лобовом или боковом стекле автомобиля и включается, если прислонить магнит к стеклу с внешней стороны к тому месту, где укреплен геркон, при этом включается индикаторный светодиод. После ввода схемы в рабочее состояние при открытой двери охраняемого объекта она работает, подав команду на ИМ (или сирену) через 5...10 с. Эта задержка времени необходима для того, чтобы можно было выйти из помещения или машины и закрыть за собой дверь, а при входе — успеть отключить сигнальное устройство от сети. При установке устройства в автомашине питание его необходимо приспособить от бортовой сети. Каждая из трех ИМС включает в свой состав четыре логических элемента, обозначенных на схеме (рис. 2.9). Из первой ИМС в работе участвуют два элемента — DA1.1 и DA1.2, которые образуют RS-триггер. Логические элементы второй ИМС используются: DA2.1 — в качестве инвертора, DA2.2 — двухходового логического элемента, DA2.3 и DA2.4 — RS-триггера. Логические элементы DA3.1 и DA3.4 образуют один элемент, работающий по схеме И-НЕ, а элементы DA3.2 и DA3.3 являются триггерами.

После включения устройства в сеть переменного тока тумблером В1 напряжение питания 5 В после соответствующих преобразований и стабилизации поступает на каскад установки RS-триггеров в положение низкого уровня логического нуля. В первый момент транзистор VT12 открыт, напряжение на его коллекторе близко к напряжению логического нуля, а так как коллектор присоединен к входам всех RS-триггеров, то он устанавливается в нулевое положение. Далее происходит зарядка конденсатора С9 до напряжения стабилизированного значения, напряжение на делителе, составленном из резисторов R22 и R23, будет в конце зарядки равно нулю. Это приводит к закрытию транзистора VT12, на входах триггеров появляется напряжение, соответствующее высокому уровню логической единицы, что обеспечивает устойчивое состояние триггеров.

Подготовка устройства к подаче сигналов тревоги исполнительным механизмом завершается при замыкании контактов переключателей S1, S2 и S3. При этом на входе триггеров DA1.1 и DA1.2 установится низкий уровень логического нуля, а на выходе будет действовать сигнал высокого уровня, соответствующий логической единице. Этот сигнал через резистор R16 подается па базу транзистора VT10. Транзистор открывается, и его коллекторный ток вызывает зажигание светодиода VD9, который является сигналом готовности устройства к работе. Сигнал с выхода 3 элемента DA1.1 поступает на элемент DA2.2, подготавливая его к выдаче сигнала на второй триггер. На входе инвертора DA2.1 устанавливается высокий уровень логической единицы, задаваемый стабилизатором напряжения и снимаемый с коллектора транзистора VT2, а на выходе в это время действует низкий уровень логического нуля. Это положение принципиальной схемы является устойчивым и может продолжаться как угодно долго.

В составе БЭ охранного устройства собрано два реле времени, постоянная величина срабатывания которых определяется электрическими цепями, составленными из резисторов и конденсаторов. Первое реле времени выполнено на транзисторах VT9 и VT11 и включает цепь, состоящую из конденсатора С8 и резистора R15. Второе реле времени собрано на транзисторах VT1 и VT5 и также включает в себя электрическую цепь, состоящую из конденсатора С4 и резистора R2. Первое реле на транзисторах VT9 и VT11 срабатывает через 5 с. Этого времени достаточно для отключения сторожевого устройства от сети электропитания, чтобы оно не включило сигнал тревоги. Второе реле может быть отрегулировано на время срабатывания до 30 с, в течение которого работает ИМ.

Для того чтобы возвратить охранное устройство и все элементы схемы в исходное состояние, необходимо выключить и снова включить напряжение питания от сети переменного тока переключателем В1.

В сторожевом устройстве применены следующие покупные комплектующие ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания T1 типа ТН 10-127/220-50 броневой конструкции; ИМС DM типа К1ЛБ553, DA2 — К1ЛБ553, DA3 — К1ЛБ553; транзисторы VT1 типа КП103Е, VT2 — КТ802А, VT3 — МП39, VT4 — МП39, VT5 — КТЗ0ЗБ, VT6 — МП37А, VT7 — КТ312Б, VT8 — КТ312Б, VT9 — КП103Е, VT10 — КТ312Б, VT11 — КТ203Б, VT12 — КТ312Б; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д237А, VD5 - Д223, VD7 — Д223, VD8-Д223, VD10— Д223, стабилитрон VD6 типа Д809; светодиод VD9 типа АЛ102А; конденсаторы С1 типа К40У-9-630В-0.01 мкФ, С2 К40У-9-630-0,01 мкФ, СЗ — К50-6-10В-200 мкФ, С4 -К50-6-6,3В-200 мкФ, С5 - К50-6-6,ЗВ-200 мкФ, С6 — K50-6-6.3В-200 мкФ, С7 — K10-7В-25В-Н20-0.033 мкФ, С8 — K50-6-6,3В-100 мкФ, С9 — К50-б-б.ЗВ-20 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-2-200 кОм, R2 - MЛT-0,25-240 кОм, R3-МЛТ-0,5-1,8 кОм, R4 — МЛТ-0,25-430 Ом, R5 — МЛТ-0,125-200 Ом, R6 — МЛТ-0,25-300 Ом, R7 - МЛТ-0,125-33 кОм, R8 - МЛТ-0,25-750 Ом, R9 — МЛТ-0,25-4,7 кОм, R10 — МЛТ 0,25-10 кОм, R11 — МЛТ-0,5-5,1 кОм, R12 — МЛТ-0,25-4,7 кОм, R13 — МЛТ-0,25-2,4 кОм, R14 — МЛТ-0,25-10 кОм, R15 — МЛТ-0,125-100 кОм, R16 — МЛТ-0,125-6,8 кОм, R17 — МЛТ-0.25-300 Ом, R18 — МЛТ-0,25-750 Ом, R19 — МЛТ-0,25-33 кОм, R20 — МЛТ-0,25-4,7 кОм, R21 — МЛТ-2-220 Ом, R22 — МЛТ-0,5-82 кОм, R23 — МЛТ-0,25-100 кОм; индикаторная лампа H1 типа ТН-0,2; предохранитель плавкий F1 типа ПМ1-1А; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной до 2,3 м, Х2, ХЗ типа ОНЦ-2; переключатели В1 типа «тумблер» ТВ2-1-2, S1, S2 — КП-1, S3 — КП-2; электромагнитное реле К1 типа РЭС-9; магнитоуправляемые контакты типа РЭС-42, РЭС-55.

Электронная схема БП собирается на отдельной плате, изготавливаемой из фольгированного одностороннего гетинакса или стеклотекстолита. Монтаж, регулировка и налаживание БП производятся при отключенной в точках А и Б нагрузке. Выходное стабилизированное напряжение для электропитания ИМС должно быть выставлено до значения 5В. Это достигается подбором сопротивления резистора R4, а также подбором транзистора VT4.

Основные электрические параметры и технические характеристики охранного устройства с универсальным выходом

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В ......................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного

тока, Гц ............................ .50

Номинальное напряжение автономного источника

питания, В .......................... 5

Напряжение на выводах вторичных обмоток сетевого понижающего трансформатора Т1, В:

7 и 8 ............................ .5

9 и 10 ............................ .5

9 и 11............................ .6,3

Номинальное напряжение на выходе выпрямительного устройства в режиме холостого хода, В ... .5,5

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, при которых сохраняется устойчивая работа устройства. В ........... .180...240 или

110... 140

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц ................... .49,5...50,5

Коэффициент нелинейных искажений питающей -

сети переменного тока, %, не более ......... .12

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока на выходе БП, не менее .......... .80

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения, мВ, не более ......................... .20

Мощность, потребляемая устройством во время

работы, Вт, не более ................... .80

Ток, потребляемый устройством в сторожевом режиме работы, мА, не более ............... .10

Время задержки срабатывания устройства, с, не более ............................ .6

Время работы устройства в режиме подачи сигнала тревоги, с, не более ................ .40

Количество одновременно охраняемых объектов (количество устанавливаемых конечных выключателей), шт ......................... .1...20

Среднее время наработки на отказ, ч ......... .5000

Вероятность безотказной работы устройства при риске заказчика в=0,92, не менее .......... .0,97

Срок службы устройства, ч, не менее ......... .8000

Помехозащищенность устройства при напряженности внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее ............................ .120

кпд, %, не менее ....................... .78

ku1.jpg

Рис. 2.9. Принципиальная схема охранного устройства с универсальным выходом.

Рис. 2.9. Принципиальная схема охранного устройства с универсальным выходом.

Изображение: 

Таблица 2.12. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания T1, примененного в охранном устройстве с универсальным

Изображение: 

2.1. Общие сведения

2. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

За последние годы создано большое количество разнообразных электронных сторожевых устройств и электротехнических изделий охранной сигнализации, которые находят все большее распространение и применение в быту и на предприятиях. Большинство электронных устройств создают производственные кооперативы, акционерные общества, малые и совместные предприятия. Производства этих предприятий, как правило, оснащаются РЭУ в централизованном порядке. Для охраны квартир, хозяйственных и бытовых построек на приусадебных и садово-огородных участках, а также индивидуальных средств передвижения: легковых автомобилей мотоциклов, каюров, яхт и т. л. могут быть применены устройства, рассматриваемые в настоящей главе.

Эта книга дает возможность познакомиться с различными типами сторожевых устройств с сигнализацией, которые выполнены на современных комплектующих ЭРЭ, ППП и ИМС. Каждая принципиальная электрическая схема в данном справочнике сопровождается пояснениями о примененных в ней ЭРЭ, приводятся сведения о тинах ППП и ИМС, номинальные значения емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов. Некоторые из этих сведений дается и в тексте описаний устройств, и на принципиальных электрических схемах. Элементы подбираются при настройке и регулировке устройств или при их ремонте. Для обеспечения настройки ЭУОС рабочие режимы эксплуатации полупроводниковых изделий указываются или в специальных таблицах, или на принципиальных электрических схемах. Напряжения измеряются приборами с точностью не ниже 1, 5 класса. Некоторые значения напряжений, измеренные но переменному току, приводятся на электрических схемах на входе или на выходе соответствующих цепей и каскадов. Напряжения в контрольных точках, указанные на принципиальных схемах, могут отличаться от измеряемых па ±20%, вследствие большого разброса параметров комплектующих элементов. В справочнике приведены сведения о применяемых в рассматриваемой БРЭА транзисторах, выпускаемых отечественной промышленностью, а также рекомендации об их взаимозаменяемости. Надо сказать, что наиболее доступными и часто применяемыми транзисторами является биполярные, полевые униполярные транзисторы, п-р-п и р-n-р-структур.

Замена транзисторов без ухудшения основных электрических параметров и эксплуатационных характеристик РЭУ позволяет расширить возможности повторения этих изделий в условиях лабораторий радиолюбителей и юных техников. Методы подбора взаимозаменяемых транзисторов основаны на теоретических расчетах схем и достаточно сложны для практического применения в радиолюбительской практике. Существуют методы ориентировочных расчетов и общие правила, которыми следует руководствоваться при замене ППП.

При замене транзисторов необходимо учитывать следующие основные параметры: максимально допустимое напряжение перехода коллектор — эмиттер, ток коллектора, рассеиваемую мощность коллектора, статический коэффициент передачи тока. Заменяемый транзистор выбирается из того же ряда, что и заменяющий, и с аналогичными параметрами. В табл. 2. 1 приведены ряды взаимозаменяемых транзисторов, расположенных по группам в порядке возрастания качественных характеристик. Например, транзисторы высокочастотные расположены в порядке возрастания предельной частоты усиления, а низкочастотные — в порядке возрастания минимального значения коэффициента передачи тока. При замене транзисторов средней и большой мощности необходимо соблюдать равенство или близость параметров заменяемого и заменяющего транзисторов. Для маломощных транзисторов существует правило замены германиевых транзисторов на кремниевые соответствующей структуры

Таблица 2.1. Рекомендуемая замена транзисторов, применяющихся в сторожевых и сигнальных устройствах

2-11.jpg

Окончание табл. 2. 1

2-12.jpg

Основными параметрами выпрямительных диодов являются: предельно допустимый прямой ток, предельно допустимое обратное напряжение, обратный ток и обратное сопротивление. Конкретные значения этих параметров учитываются не только при замене отдельных диодов, но и включенных в выпрямительные устройства источников питания РЭА и РЭУ.

Наряду с УОС в быту применяется множество других РЭУ и приборов. Одновременное использование в быту разнообразной РЭА требует повышенного внимания к обеспечению ее электробезопасности и нормальному функционированию при воздействии непреднамеренных радиопомех.Границы применения, связанные с электробезопасностью, строго определены государственными стандартами и основаны на опыте работы с электроустройствами.

Несоблюдение правил техники безопасности и электробезопасности в бытовых условиях при работе ЭУОС может привести к несчастным случаям. Это предупреждение необходимо учитывать особенно тогда, когда используются самодельные РЭУ, хотя известны случаи более высокой электроопасности электрических и радиоэлектронных приборов промышленного изготовления. Важно учитывать климатические условия при эксплуатации РЭА и РЭУ, работающих от сети переменного тока высокого напряжения, и особенно тогда, когда окружающая среда имеет повышенные значения температуры и относительной влажности воздуха.

При монтаже, сборке, регулировке, настройке и ремонте ЭУОС необходимо строго соблюдать технику электробезопасности и основные приемы создания и повторения РЭА и РЭУ, рассматриваемых и данной книге. Начинать конструирование бытовых приборов и ycтройств необходимо с низковольтных схем питания, подключаемых к промышленной сети переменного тока напряжением 220 В через понижающий трансформатор питания. Вторичный источник электропитания всегда должен быть низковольтным.

Одними из главных функциональных узлов бытовых ЭУОС являются источники вторичного электропитания, которые за последнее время существенно изменились, что определяется непрерывным стремлением разработчиков СИП уменьшить их массу и габариты, повысить кпд за счет применения наиболее рациональных схем и использования высококачественного преобразования энергии переменного тока, экономичных импульсных методов регулирования, комплектующих ЭРЭ, применения ИМС, БИС. Повысились требования к питающим напряжениям промышленной сети.

Эта книга не касается теории и расчетов источников вторичного электропитания, она дает готовые схемотехнические решения, проверенные при эксплуатации разнообразной РЭА и РЭУ. При изложении материала приводятся необходимые для понимания пояснения без строгих доказательств, выводов формул и математических выкладок. В основу всех материалов справочника положены результаты обобщения опыта разработки, изготовления и эксплуатации устройств радиоэлектроники ряда организаций и предприятий. Наиболее часто находят применение автономные источники питания ЭУОС, а также комбинированные источники питания и БП, в которых используют ХИТ и промышленную сеть переменного тока напряжением 127 или 220 В частотой 50 Гц. Сведения об автономных источниках электропитания читатель найдет в специальной технической литературе.

Наилучшие результаты дает использование СИП с применением ИМС и ППП широкого употребления, качество которых предварительно проверено и обеспечено наличием ТУ. К СИП и входящим в них комплектующим ЭРИ предъявляются повышенные специальные требования, определяющие заданные значения основных электрических параметров и технических характеристик. Это — высокая надежность, долговечность и стабильность работы, оптимальная точность, высокий кпд, повышенная технологичность изготовления, сравнительно небольшая стоимость, наилучшие массогабаритные характеристики

Эксплуатация сторожевых и предупредительных устройств бытового назначения осуществляется в условиях воздействия на них разнообразных внешних факторов:

климатических, механических, радиационных, биологических, электромагнитных. Рассматриваемые электронные устройства могут применяться при воздействии повышенной или пониженной температуры окружающей среды, повышенного или пониженного атмосферного давления воздуха, повышенной относительной влажности при повышенной температуре, пыли, инея, росы, повышенной напряженности внешнего электрического или магнитного поля. Поэтому при изготовлении РЭА и РЭУ необходимо учитывать большинство внешних воздействующих факторов, категории размещения этих изделий, климатические зоны страны и высоту над уровнем моря. Ниже (в табл. 2. 2) приводятся конкретные климатические и механические нагрузки, допускаемые при эксплуатации сторожевых и сигнальных устройств, при которых обеспечивается их нормальная и устойчивая работа.

Особое внимание необходимо обратить на нормированные параметры ЭМС, которая определяется возможностью одновременно функционировать при воздействии непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим устройствам и приборам. Параметры и требования ЭМС определены государственными стандартами и нормами допускаемых индустриальных помех.

Важность учета электромагнитных помех при создании сторожевых и сигнальных устройств определяется также тем, что некоторые новые типы этих изделий срабатывают автоматически на определенных радиочастотах и должны быть заблокированы от самовключения.

В зависимости от климатического исполнения сторожевых устройств они могут эксплуатироваться при определенных сочетаниях внешних воздействующих факторов, не превышающих предельных значений. Сочетания относительной влажности и рабочей температуры окружающей среды приведены в табл. 2. 2.

Рабочие значения температуры используются как при создании РЭА и РЭУ, так и при их эксплуатации.

Таблица 2.2 Сочетания рабочих значений относительной влажности и температуры окружающей среды для различных климатических исполнений РЭУ

2-13.jpg

Условия эксплуатации электронных сторожевых и сигнальных устройств

Температура окружающей среды, °С

повышенная 40- 55 пониженная 0 —45

Смена температур (многократное циклическое воздействие) °С —35+ 40

Температура перегрева обмоток сетевых трансформаторов, применяемых в блоках питания РЭУ, °С

не более 60

Относительная влажность воздуха при температуре окружающей среды 25 °С табл22

Атмосферное давление воздуха

повышенное кПа (кгс/см^2) 29,7 (3)

пониженное кПа (мм рт ст ) . 53,3 (400)

Вибрационные нагрузки в диапазоне частот

52000 Гц с ускорением g (м/с^2), не более 20 (196)

Одиночные удары с ускорением, g (м/с^2),

не более 15 (147)

Мнокократные удары :

с ускорением g (м/с^2) не более 40 (392)

количество ударов не менее 1000

длительность ударов мс, не менее 0,5

Линейные нагрузки с ускорением,

g(м/с^2) 20(196)

Акустические шумы в диапозоне частот 50...10000 Гц с уровнем звукового давления ,дБ не более 120

Помехозащищенность УОС в металлическом корпусе при напряженности внешнего электромагнитного поля ,дБ не менее 120 Иней, роса, пыль, плесневые грибы по НТД и КД

Режим работы постоянный

Таблица 2.1. Рекомендуемая замена транзисторов, применяющихся в сторожевых и сигнальных устройствах (окончание)

Изображение: 

Таблица 2.1. Рекомендуемая замена транзисторов, применяющихся в сторожевых и сигнальных устройствах

Изображение: 

Таблица 2.2 Сочетания рабочих значений относительной влажности и температуры окружающей среды для различных климатических исполн

Изображение: 

2.10. Быстродействующее охранное устройство

2. 10. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО

Данное устройство со звуковой сигнализацией тревоги разработано для эксплуатации в помещениях и на открытом воздухе в условиях УХЛ и В при воздействии температуры окружающей среды от —30 до 45 °С, относительной влажности воздуха до 92%, при температуре 22 °С и атмосферном давлении воздуха от 200 до 1000 мм рт. ст. Это обеспечивается схемным решением, конструкцией устройства, технологией его изготовления и примененными ЭРИ и ЭРЭ. Рассматриваемое электронное устройство предназначено для охраны жилых и производственных помещений, офисов, складов, гаражей, приусадебных построек и других стационарных объектов, а также может быть приспособлено для охраны автомобилей и другого подвижного транспорта, в том числе и водного.

Электропитание охранного устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В частотой 50 Гц, а также от автономных источников питания, имеющих выходное напряжение 9 В. В качестве встроенного источника питания может быть использован ХИТ или аккумуляторная батарея GB1. Охранное устройство имеет простую электронную схему, собранную из комплектующих ЭРЭ широкого применения, и достаточно простую конструкцию, это позволяет повторять его в производствах малых предприятий и акционерных обществ.

Принципиальная электрическая схема быстродействующего охранного устройства, выполненного на одной ИМС, приведена на рис. 2. 10. При промышленном изготовлении данного устройства в комплект поставки входят датчики, БП, ХИТ, БЭ, блок громкоговорителей и монтажный комплект. При изготовлении охранного устройства в условиях радиолюбительской лаборатории можно рекомендовать для монтажа два блока: БП и БЭ.

Блок питания включает в свой состав входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямитель, работающий на емкостную нагрузку и выполненный на одной диодной сборке, ПСН, выходную цепь для подключения ХИТ.

Входное устройство обеспечивает подключение к сети переменного тока с помощью электрического соединителя XI типа «вилка»; подключение к автономному источнику питания постоянного тока с помощью малогабаритных приборных контактных зажимов Х2, ХЗ; защиту первичных цепей охранного устройства от перегрузок и коротких замыканий и индикацию о готовности устройства к работе с помощью неоновой лампы тлеющего разряда H1.

В этом устройстве применен сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на броневом ленточном магнитопроводе типа ШЛМ с уменьшенным расходом меди. Трансформатор выбран из унифицированного ряда «Габарит» и характеризуется высокими электромагнитными параметрами и технико-экономическими характеристиками. Трансформатор имеет одну катушку, установленную на центральном стержне магнитопровода, активная площадь поперечного сечения стали которого равна 6, 25 см2. На каркас катушки намотано пять обмоток: две первичные и три вторичные. Первичные обмотки намотаны на одну технологическую операцию сдвоенным проводом, имеющим повышенную прочность изоляционного покрытия. Между первичными и вторичными обмотками уложен слой медного эмалированного провода, один конец которого заземлен, а второй изолирован. На вторичных обмотках трансформатора действует напряжение переменного тока 6, 3 (выводы 7 и 8); 5, 0 (выводы 9 и 10) ; 6,3 (выводы 9 и 11);

5,0 (выводы 12 и 13); 6,3 В (выводы 12 и 14). Всем этим характеристикам отвечает покупной трансформатор типоразмера ТН24-127/220-50.

Выходной понижающий трансформатор питания Т1 обеспечивает расчетный уровень выходного выпрямленного напряжения, гальваническую развязку вторичных цепей охранного устройства от сети переменного тока высокого напряжения и дополнительную электробезопасность при его эксплуатации, регулировке и ремонте. Габаритная мощность сетевого трансформатора при полной нагрузке составляет 55... 60 Вт. В устройстве может быть применен самодельный сетевой трансформатор питания с параметрами и моточными данными, приведенными в табл. 2. 13.

В качестве выпрямителя в устройстве применена диодная сборка VD1, которая выполнена из четырех выпрямительных диодов по однофазной двухполупериодной схеме. Такой выпрямитель можно устанавливать непосредственно на металлический радиатор без изоляционных прокладок, он характеризуется законченностью конструктивно-технологического оформления, оптимальными малогабаритными свойствами, простотой применения в схеме устройства, улучшенными электрическими параметрами: повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения, достаточно малым значением обратного напряжения на комплекте диодов, хорошим использованием габаритной мощности трансформатора и возможностью работы без трансформатора. Но недостаток этой схемы — повышенное падение напряжения.

Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора (выводы 7 и 11), поступает на диодную сборку, выпрямляется и затем сглаживается емкостным фильтром, собранным на оксидных электролитических конденсаторах С1 и С2. Конденсатор СЗ служит для фильтрации высокочастотных помех.

Таблица 2.13. Моточные данные сетевою понижающею трансформатора питания Т1, примененного в быстродействующем охранном устройстве

2-101.jpg

Выпрямленное напряжение постоянного тока подается на ПСН, в котором транзистор VT1 усиливает выходную мощность БП. В базу транзистора включен резистор R2, регулирующий выходное стабилизированное напряжение в пределах от 2 до 12 В, которое при регулировке контролируется вольтметром PV1.

В качестве автономного источника питания GB1 может быть применена батарея из сухих элементов МЦ-системы, аккумуляторная батарея любой системы или аккумулятор, используемый для питания бортовой сети подвижного транспорта с выходным номинальным напряжением 12 В. При работе охранного устройства от сети переменного тока автономный источник питания отключается. Максимальная нагрузка на выходе БП не должна превышать 1А.

Конструктивно БП рекомендуется выполнить в виде самостоятельной сборочной единицы, в отдельном корпусе с соответствующими переходными электрическими кабелями, необходимыми для подключения к сети переменного тока, электронному блоку и звуковому сигна-

лизатору. Правильно собранный БП не требует дополнительной регулировки и налаживания. Перечень применяемых в устройстве покупных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ и рекомендации по их возможной замене приведены в табл.2.14. Защита БП от перегрузок и коротких замыкании, возникающих при неправильном монтаже выходных цепей, обеспечивается двумя плавкими предохранителями F1 и F2.

Электронный блок сигнализации охранного устройства собран на одной ИМС и двух транзисторах, имеющих соответствующие цени управления. ИМС DA1 включает в себя четыре логических элемента 2И-НЕ и образует генератор прямоугольных импульсон (выводы 4...10); реле времени (выводы 1...3); устройство согласования входного сопротивления усилителя звуковой частоты и генератора.

Таблица 2.14. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, примененных в быстродействующем охранном устройстве

2-102.jpg

Окончание табл. 2.14

2-103.jpg

В охранном устройстве контакты переключателей S4 и S5 замкнуты, а контакты переключателей S1—S3, устанавливаемые на дверях, окнах, форточках, капотах и т. д.,— разомкнуты. Схема находится в обесточенном состоянии и в ждущем режиме работы. Вместо переключателей S4 и S6 могут быть применены магнитоуправляемые контакты — герконы. При открывании дверей контакты переключателей S1—S3 замыкаются и напряжение питания от стабилизатора или от автономного источника питания подается через диод VD3 на транзистор VT3, включенный в цепь усилителя звуковой частоты. Это же напряжение поступает на второй ПСН, собранный на стабилитроне VD8 и резисторе R5 и питающий микросхему. Конденсатор С5 начинает заряжаться с момента открывания дверей и замыкания контактов переключателей S1—S3 или одного из них. Время зарядки конденсатора С5 определяется величиной сопротивления резистора R13. После зарядки конденсатора С5 напряжение на входе первого элемента ИМС (выводы 1 и 2) достигнет низкого уровня логического нуля, a на его выходе (вывод 3) появится высокий уровень логической единицы, соответствующий напряжению 9 В. Часть этого напряжения, равного 5...7 В, через выпрямительный диод VD9 и ДН, собранный на резисторах R6 и R7, подводится к входу второго элемента ИМС (вывод 5). Все это приводит к самовозбуждению генератора прямоугольных импульсов. Цепь задающей частоты образована конденсатором С6, резистором R9 и транзистором VT2.

Электронная схема устройства работает, когда включены контакты переключателей S4, S6. Это происходит одновременно с замыканием контактов переключателей S1—S3. В этом случае контакты переключателя S5 разомкнуты. Напряжение питания через замкнутые контакты и выпрямительный диод VD4 поступает в цепь сигнализации, а через диод VD5 и резистор R3 — на конденсатор С4. Как только напряжение на этом конденсаторе достигнет определенного заданного значения, срабатывает второй элемент ИМС DA1, генератор начинает вырабатывать импульсы — сигналы тревоги. Частота следования сигналов постепенно нарастает по мере зарядки конденсатора С4 до максимального значения и в результате плавного уменьшения сопротивления транзистора VT2. Громкость подаваемого сигнала тревоги регулируется резистором R11.

Изготавливается быстродействующее охранное устройство в виде двух блоков в корпусах прямоугольной конструкции, имеющих лицевые панели и крышки, в которых предусматриваются вентиляционные отверстия. Монтаж ЭРИ и ЭРЭ производится печатным способом на плате из фольгированного одностороннего гетинакса или стеклотекстолита толщиной до 2 мм.

Сетевой трансформатор Т1, диодная сборка VD1 и мощные транзисторы VT1 и VT3 устанавливаются отдельно на металлическом шасси и радиаторе охлаждения. На лицевых панелях БП и БЭ размещают органы управления, ИП PV1, разъемы электрических соединителей, приборные контактные зажимы и держатели предохранителей F1 и F2. Все электрические соединители выполняются или способом печатного монтажа, или отрезками тонкого монтажного провода, имеющего надежную изоляцию. Достаточная простота схемно-технического решения позволяет монтировать охранное устройство в условиях радиолюбительской лаборатории и не требует сложной настройки и регулировки.

В данном электронном охранном устройстве применены покупные комплектующие ЭРЭ широкого назначения, большинство из которых имеет соответствующие зарубежные аналоги. В качестве измерительного вольтметра может быть использован покупной прибор типа М4231-40 или любой другой вольтметр постоянного тока, рассчитанный на измерение напряжения до 20 В. Можно применить электрические соединители типа ОНЦ-ВГ, СЩ-5, СГ-5, СНО, СНЦ, РПМ.

При монтаже и эксплуатации этого охранного устройства необходимо соблюдать правила электробезопасности. Надо помнить, что источник переменного напряжения имеет высокое опасное для жизни напряжение — 220 В.

Основные электрические параметры и технические характеристики быстродействующего охранного устройства

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В ....................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц ........................ .50

Номинальное напряжение автономного или внешнего источника питания постоянного тока, В ... .12

Пределы изменения напряжения питающей сети неременного тока, В .................... .180...240 или 110...140

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, % ................... .±1

Пределы изменения напряжения автономного источника питания, при которых сохраняется устойчивая работа устройства, В ........... .8,5...14

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .12

Регулируемое выходное стабилизированное напряжение БП, В ......................... .2...12

Нестабильность выходного напряжения постоянного тока, %, не более ..................... . 0, 1

Амплитуда пульсации выходного напряжения

постоянного тока,мВ, не более ............. 5

Напряжение вторичной стабилизации, В ........ 5

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока

, не менее .................... 100

Время срабатывания устройства при размыкании контактов, с, не более:

S1- S3 .......................... 50

S4. S6 .......................... 1

Генерируемая частота звукового сигнала при

работе устройств, Гц ................... 1100

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . 2...10 Уровень давления звукового сигнала при полной мощноти и на расстоянии 1 м от источникя звука, дБ, не более ......................... 110

Mощность, потребляемая устройством в дежурном

режиме работы, мВт, не более ............. 20

Мощность, потребляемая устройством при срабатывании звукового сигнала, Вт ............. 20

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . 100 Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства относительно металлического корпуса, МОм, не менее .................... 15

Масса устройства в комплекте, кг ............ 1,6

кпд, %, не менее ........................ 80

Срок службы устройства, ч ................. 5000

Вероятность безотказной работы устройства при

риске заказчика в =0,9, не менее .......... 0,98

sd1.jpg

Рис. 2.10. Принципиальная схема быстродействующего охранного устройства.

Рис. 2.10. Принципиальная схема быстродействующего охранного устройства.

Изображение: 

Таблица 2.13. Моточные данные сетевою понижающею трансформатора питания Т1, примененного в быстродействующем охранном устройстве

Изображение: 

Таблица 2.14. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, примененных в быстродействующем охранном устройстве (окончание)

Изображение: 

Таблица 2.14. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, примененных в быстродействующем охранном устройстве

Изображение: 

2.11. Простой релейный охранный автомат

2.11. ПРОСТОЙ РЕЛЕЙНЫЙ ОХРАННЫЙ АВТОМАТ

Релейный автомат предназначен для установки на входных дверях жилых домов, помещении, внутренних дверях производственных объектов и т. д.

В устройстве применены покупные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ, которые рассчитаны на эксплуатацию в условиях климатических и механических нагрузок. Это устройство, конструктивно изготовленное достаточно герметично, может работать при температуре окружающего воздуха от —30 до 45 °С, при относительной влажности окружающей среды до 90% при температуре 25 °С и при пониженном атмосферном давлении до 5 мм рт. ст.

Работает релейный автомат от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц. Источник электропитания может быть выполнен в двух вариантах:

в виде встроенного узла, составляющего единое целое с релейным автоматом, и в виде автономного источника постоянного тока напряжением 24 В.

Принципиальная электрическая схема простого релейного охранного автомата приведена на рис. 2. 11. Рассматриваемый релейный автомат включает при правильном наборе шифра электромагнит открывания дверей. Шифр автомата устанавливается включением перемычек, три из которых являются рабочими, а остальные фальшивыми. Таким образом, расшифровка заключается в правильном наборе трех цифр шифра на специальном щитке с кнопками. Следует заметить, что каждой цифре кода соответствует своя кнопка, которую необходимо нажать при наборе. Порядок соединения контактов переключателей должен быть строго определенным.

Как следует из электрической схемы, релейный автомат включает в свой состав входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство для электропитания обмоток реле, схему релейного автомата, выходные цепи и ИМ со звуковой или световой сигнализацией.

Подключение релейного автомата к сети переменного тока обеспечивается электрическим переключателем X1 типа «вилка» и штепсельной розеткой. Малогабаритный двухполюсный переключатель S1 служит для подачи электропитания на ИМ, электрический звонок и релейный автомат. На входе устройства собран емкостный фильтр на конденсаторах С1 и С2, защищающий его от ложных срабатываний и электромагнитных помех, которые проникают в сеть питания. Два плавких предохранителя F1 и F2 защищают входные цепи и элементы схемы от перегрузок и коротких замыканий, которые могут возникнуть по различным причинам: из-за неисправности ЭРЭ, неправильного монтажа элементов, неправильного включения трансформатора и др.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1, примененный в охранном устройстве, относится к числу унифицированных трансформаторов типа ТПП. Он рассчитан на подключение к сети переменного тока напряжением 110, 127, 220 и 237 В. На выводах вторичных обмоток трансформатора действует переменное напряжение от 2, 5 до 10 В. Изготавливается трансформатор на витом ленточном магнитопроводе типа ШЛ или ШЛМ с уменьшенным расходом меди. Наматывается одна катушка, которая устанавливается на центральный стержень с активной площадью поперечного сечения стали не менее 6,5 см2. Вместо унифицированного покупного трансформатора питания можно применить самодельный, изготовленный в соответствии с техническими характеристиками, изложенными в табл. 2.15. Сетевой трансформатор можно изготовить на магнитопроводе, шихтованном из пластин электротехнической стали типа Ш20х30 с двумя или тремя обмотками.

Сетевой трансформатор Т1 выполняет функцию трансформации высокого напряжения переменного тока 220 В в низкое напряжение, не превышающее 24В; обеспечивает гальваническую развязку первичных и вторичных цепей релейного автомата, относительную электрическую безопасность при работе с низковольтным напряжением, электропитание маломощного паяльника, расчетное значение выпрямленного напряжения постоянного тока, необходимого для электропитания электромагнитных реле К.1—К.4.

Если у радиолюбителя есть трансформатор, но неизвестны его тип и электрические параметры, то необходимо, пользуясь простым омметром, определить расположение выводов всех обмоток трансформатора. Как правило, вторичная отмотка трансформатора имеет сравнительно небольшое число витков достаточно толстого

Таблица 2.15.Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в простом релейном охранном автомате

2-111.jpg

провода, значит, по этому признаку можно предварительно определить выходные обмотки. Но иногда это сделать невозможно, если таких обмоток много и они предназначены для выполнения различных функций (накальные, анодные, для питания ППП и др.).

При наличии зазора между катушкой и магнитопроводом на катушку поверх обмоток наматывают одну дополнительную обмотку с максимально возможным количеством витков. На одну из вторичных обмоток этого трансформатора подают напряжение переменного тока 5 В. Измерив напряжение на каждой обмотке трансформатора, в том числе и на дополнительной, определяют число витков любой обмотки по известным формулам, пользуясь исходными данными.

На выходе сетевого трансформатора собран полупроводниковый выпрямитель на четырех диодах по однофазной двухполупериодной мостовой схеме. Так как на выходе вторичных обмоток трансформатора действуют напряжения переменного тока меньше расчетного значения, необходимо включить вторичные обмотки последовательно, как показано на схеме. Выпрямитель, собранный по мостовой схеме, имеет ряд положительных и отрицательных параметров и характеристик. К положительным относятся: повышенная частота пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя; уменьшенная величина обратного напряжения, действующего на комплекте выпрямительных диодов; более полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора Т1. К отрицательным — несколько увеличенные потери мощности, более низкий кпд, невозможность установки выпрямительных диодов на одном металлическом радиаторе без промежуточных изоляционных прокладок, повышенный расход полупроводниковых диодов и более высокая стоимость изготовления этого выпрямителя.

Выпрямитель работает на емкостный фильтр, собранный па электролитическом конденсаторе СЗ, который служит для дополнительного сглаживания пульсации постоянного тока.

На выходе вторичных обмоток сетевого трансформатора в режиме номинальной нагрузки действует переменное напряжение: на выводах 11 и 12 действует напряжение 10 В, если на первичную обмотку подано напряжение 220 В (выводы 2 и 9); на выводах 13 н 14 — 10 В; на

выводах 15 и 16 — К) В; на выводах 17 н 18 — 10 В; на выводах 19 н 20 — 5В и на выводах 21 и 22 — 5 В.

В данном автомате применен трехзначный шифр, который набирается установлением перемычек между соединителями Х2 Х15. Как видно из схемы, перемычки между контактами Х2 н ХЗ, Х8 и Х9, X11 и Х15 соединены между собой и подключены к обмотке реле К4. Перемычки между Х4 и Х5 соединяются с обмоткой реле К1, перемычка между X6 и Х7 соединяется с обмоткой реле К2 и перемычка между контактами Х10 и X11 — с обмоткой реле КЗ. Таким образом, рабочими перемычками в данном наборе являются перемычки между контактами Х4 и Х5, Х6 и Х7, X10 и X11. Остальные перемычки - дежурные. Следует заметить, что в данном случае зашифровано число 235, но если переставить эти перемычки, то можно установить практически любое число, составленное из цифр от 1 до 7.

Для того чтобы войти в помещение, необходимо последовательно, в установленном порядке нажать кнопки переключателей S4, S5 и S7. Каждой цифре соответствует своя кнопка, которая нажимается при наборе номера. При этом первая цифра шифра всегда является вилкой, подключаемой к контакту Х5, вторая цифра соответствует вилке, подключаемой к контакту Х7, и третья цифра кода соответствует вилке, подключаемой к контакту X11. Теперь, если надо зашифровать номер, например 751, то необходимо вилку с контакта Х5 переключить на контакт Х15, вилку с контакта Х7 — на контакт X11, а вилку с X11 — на контакт ХЗ. Остальные вилки, соединенные с обмоткой реле К4, подсоединить к оставшимся свободными контактам.

Релейный автомат работает следующим образом. Зная установленный шифр — 235, сначала нажимается кнопка переключателя S4, соответствующая цифре 2, тем самым подается постоянное напряжение на обмотку реле К1, которое срабатывает, переключая свои контакты. Замкнутые контакты реле К1.1 блокируют нажатую кнопку S4, и ее можно отпустить — реле К1 останется под напряжением; затем нажимается кнопка S5, контакты которой замыкают цепь питания реле К2, оно срабатывает, замыкая свои контакты К2.1 и К2.2. Контакты К2.1 самоблокируют питание реле К2, а контакты К2.2 подготавливают реле КЗ к срабатыванию, если следующая цифра также будет набрана правильно. И теперь, нажав на кнопку S8, соответствующую цифре 5, напряжение будет подано на реле К3. Контакты сработавшего реле КЗ (КЗ.1) заблокируют питание этого реле, а контакты КЗ.2 при замыкании подадут питание на электромагнит, установленный на двери. Сердечник ЭМ1 втягивается внутрь обмотки и открывает механический замок.

Электромагнитные реле К1-КЗ остаются включенными в течение всего времени набора шифра и до тех пор, пока дверь не будет oткрыта, то есть будут разомкнуты контакты конечного выключателя S2, установленного скрытно на дверях. Эти контакты включены последовательно с обмотками электромагнитных реле. При размыкании контактов S2 питающее напряжение снимается со всех реле. Они обесточиваются, подготавливая автомат к приходу следующего посетителя.

Для защиты объекта от вторжения посторонних лиц, не знающих шифра, в принципиальную схему включено дополнительное электромагнитное реле К4. Его обмотка соединена с вилками контактов ХЗ, Х9, Х13, Х15, которые соединены со свободными контактами. И только стоит нажать на одну из этих кнопок, как реле К4 сработает и разомкнет контакты К4.1 и цепь питания реле.

Теперь, если посторонним лицом были случайно правильно набраны одна или две цифры кода, они сбросятся, и придется набирать весь шифр снова, с самого начала. Причем одновременно со сбросом набранных цифр прозвенит звонок ВА1, питание на который подается через контакты К4.2 при срабатывании реле К4.

При изготовлении релейного автомата использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: выпрямительные диоды VD1— VD4 типа КД105Б; электромагнитные реле К1—КЗ типа РЭС-9, РСМ, РВМ-2С-110; самодельный или покупной сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ШЛМ; конденсаторы С1 типа МБМ-II-750В-0.05 мкФ, С2 — МБМ-II-750В-0,05 мкФ, СЗ — К50-3-50В-100 мкФ; предохранители F1. F2 типа ПМ-1-0,5 А; электрические соединители X1 типа «вилка», Х2—Х15 типа КМЗ-1; светодиод HL1 типа АЛ307В; диод VD5 типа Д223; резистор R1 типа МЛТ-0,25-2,4 кОм; переключатели S1 двухполюсный типа ТП2-1 или П2Т-1-1, S2 — КМ1-1, S3— S9 — КП-1 с одним постоянно разомкнутым контактом; электромагнит ЭМ1 самодельной конструкции или покупной с напряжением питания 220 В; звонок электрический ВА1 покупной.

Конструктивно релейный автомат состоит из нескольких самостоятельных сборочных единиц: шифровальной и дешифровальной сборки, в которой устанавливаются малогабаритные приборные контакты и перемычки; выпрямительного устройства с электромагнитными реле;

электромагнита в качестве ИМ и замка с защелкой;

кнопочной коробки; электрического звонка и сигнальной лампы.

Соединения всех узлов и сборок между собой рекомендуется осуществлять с помощью электрических соединителей. Многие детали конструкции можно изготовить в домашней мастерской (особенно те, которые входят в механический замок).

Сетевой трансформатор, выпрямительное устройство и электромагнитные реле монтируются в пластмассовой или металлической коробке подходящих размеров, которая устанавливается в охраняемом помещении недалеко от входной двери. На передней панели корпуса коробки укрепляются гнезда или приборные клеммы. На вилках, подключенных проводниками к электромагнитным реле К1—КЗ, необходимо написать номера этих реле, что позволит быстро и безошибочно устанавливать ежедневный шифр из трех знаков. Остальные вилки от реле К4 не обозначаются, так как они вставляются в свободные гнезда.

Для монтажа подходят любые электромагнитные реле, рассчитанные на 24 В и имеющие нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты. В качестве выпрямительных диодов можно применить выпрямительные диоды типа Д202—Д205.

Электромагнит вместе с пружинным механическим замком устанавливается на входной двери. Замок дорабатывается в следующем порядке. Необходимо сначала снять крышку и вынуть подвижную часть замка. На его направляющих просверливаются два отверстия диаметром по 2 мм, в которые вставляются стальные проволочные тяги. На боковой поверхности замка просверливаются тоже два отверстия диаметром до 4 мм, через которые пропускаются эти проволочные тяги. Замок вновь собирается, крышка возвращается на место. Устанавливая замок и электромагнит на место, надо обратить внимание на длину рычага, входящего в замок от открывающегося ключом механизма. Длина проволоки определяется по месту.

В релейном автомате может быть применен соленоид, изображенный на рис.2.12. Условно в состав конструкции соленоида входят неподвижный и жестко укрепленный в

2-112.jpg

Рис. 2.12. Конструкция соленоида.

задней части катушки соленоида дополнительный сердечник 1; диэлектрический каркас катушки 2 с обмоточным проводом 3 марки ПЭЛ, ПЭВ-1 или ПЭВ-2; к вспомогательному сердечнику 1 прикреплена(приклеена)тонкая шайба из картона или бумаги 4; провод катушки сверху закрыт изоляционной лентой 5 или плотным диэлектрическим кожухом; сердечник соленоида 6, который так же, как и вспомогательный сердечник, изготавливается из мягкого железа (электротехнической стали марок 3311, 3312, 3313). На катушку соленоида надо намотать рядовой намоткой 4500 витков обмоточного провода марки ПЭВ-1 диаметром 0,31 мм. Дополнительные детали конструкции соленоида необходимо выполнить при его установке вместе с замком на входной двери по эскизному рис. 2.13, где 1 — соленоид; 2 — переходная соединительная втулка; 3 — стальная проволочная тяга (2 шт);

4 — ригельный замок; 5 — входная дверь.

Электрическое соединение всех узлов релейного автомата осуществляется многожильным кабелем в электропрочной изоляции. В местах перегибов монтажных проводов, например между дверью и стеной, на кабель надеваются мягкие резиновые трубки и оставляется некоторый запас кабеля. Это предохранит его от перетирания при частом открывании входных дверей.

Дверную блокировочную кнопку-переключатель тоже можно изготовить самостоятельно из двух латунных пластинок, первая из которых укрепляется на подвижной части двери, а вторая — на косяке или коробке двери.

2-113.jpg

Рис. 2.13. Установка соленоида и механического замка на входной двери охраняемого объекта.

Правильно собранная электромонтажная схема релейного автомата начинает работать сразу же после включения электропитания.

Радиолюбитель, выполняя различные электромонтажные работы, должен знать основные правила безопасности, позволяющие сделать минимальным воздействие неблагоприятных факторов в отношении не только себя, но и окружающих.

При работе с электричеством необходимо любые действия производить вдали от водопроводных труб, радиаторов парового отопления и ванн, исключить даже случайное прикосновение к ним; заменять детали при ремонте следует только после отключения блоков релейного автомата от сети, обязательно вынимая вилку со шнуром питания из сетевой розетки; после отключения источника электропитания обязательно разрядить конденсатор СЗ;

нельзя проверять исправность плавких предохранителей в устройстве путем замыкания их.

Основные электрические параметры и технические характеристики простого релейного охранного автомата

Номинальное напряжение питающей сети неременного тока, В ....................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного

тока, Гц ............................ .50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В .............. .24

Номинальное напряжение питания электромагнитных реле, В ......................... .24

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .10

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, В .................... .187...242 или

110... 140

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания, В ................... 20...25

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ................... 49...51

Напряжение на выводах вторичных обмоток сетевою трансформатора питания Т1, В:

11 и 12, 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18 ......... 10

21 и 22, 23 и 24 ..................... 2,5

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . . 1

Количество цифр в шифре, шт .............. 3

Количество вариантов комбинации релейного

автомата при наборе шифра, шт ............ 1000

Максимальная мощность релейного автомата при

срабатывании электромагнита, Вт, не более .... 100

Количество разрядов кодовой комбинации ....... 7

Срок службы, ч, не менее .................. 10 000

Сопротивление изоляции реле в нормальных условиях эксплуатации, МОм, не менее .......... 20

Время отпускания реле, мс, не более .......... 7

Вероятность безотказной работы автомата при

риске заказчика в=0,92, не менее .......... 0,98

Задержка времени срабатывания релейного автомата, с, не более ..................... 0,5

Ток, потребляемый устройством в режиме холостого хода, мА, не более .................. 20

Минимальная мощность электромагнита, Вт ..... 60

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ......... —25. ..4-45

относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более ................. 92

атмосферное давление, мм рт. ст. ........... 200...900

xd1.jpg

Рис. 2.11.Принципиальная схема простого релейного охранного автомата.

 

Рис. 2.11.Принципиальная схема простого релейного охранного автомата.

Изображение: 

Рис. 2.12. Конструкция соленоида.

Изображение: 

Рис. 2.13. Установка соленоида и механического замка на входной двери охраняемого объекта.

Изображение: 

Таблица 2.15.Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в простом релейном охранном автомате

Изображение: 

2.12. Электронные охранные устройства, сигнализирующие об открывании входных дверей помещений

2.12. ЭЛЕКТРОННЫЕ ОХРАННЫЕ УСТРОЙСТВА, СИГНАЛИЗИРУЮЩИЕ ОБ ОТКРЫВАНИИ ВХОДНЫХ ДВЕРЕЙ ПОМЕЩЕНИЙ

Существует много простых, надежных и долговечных электронных устройств, которые сигнализируют о нежелательном открывании дверей или окон. Самым простым и в то же время безотказным решением задачи охраны является применение микропереключателей, позволяющих разрывать или замыкать электрические цепи как в режиме холостого хода, так и в режиме рабочей нагрузки (некоторые их типы см. в табл. 3. 3). В отличие от простого электрического переключателя герметичный контакт (геркон), переключаемый постоянным магнитом, без сложных переделок и изменений можно использовать только для включения или выключения сторожевых устройств. В этом случае при открывании двери или окна геркон должен переходить, из одного конечного состояния в другое.

Существует большое количество вариантов установки переключателей, среди них наиболее интересные — со скользящими контактами. При открывании двери или створок окна контакт в скользящем переключателе испытывает воздействие электромагнитного поля. Это дает возможность производить запуск сигнального устройства, в котором применен триггер, срабатывающий при открывании дверей даже на очень короткое время. При этом необходимо учитывать, что если триггер находится на значительном расстоянии от контакта, установленного на двери, следует предусмотреть в схеме устройства монтаж электрической цепочки тина RC на входе триггера для предотвращения ложных срабатываний.

Важное значение для устойчивой работы охранных устройств имеет качество и надежность срабатывания конечных выключателей и контактов. Открытые контакты всегда подвержены воздействию внешних атмосферных факторов и нагрузок, среди которых особенно опасной является повышенная относительная влажность окружающей среды. Поэтому через контакты конечных выключателей должен течь лишь минимально допустимый ток или должно подаваться определенное минимально допустимое напряжение для предотвращения искрения и образования на поверхностях этих контактов нагара.

При изготовлении ЭУОС и при прокладке электрических цепей от электронных блоков и пультов управления до замыкающих и размыкающих контактов необходимо выполнять строго определенные правила и рекомендации. Например, электрический переключатель, рассчитанный на максимальный ток 10А, допускает минимальный ток 100мА, если речь идет о замыкающих контактах. Но в принципе можно следовать такому проверенному практикой правилу: контактные устройства, предназначенные для меньших максимально допустимых токов, наиболее пригодны для небольших рабочих токов. Это необходимо учитывать также тогда, когда пружины контактов переключателей играют роль и самих контактов. При этом рекомендуется предусмотреть в схеме параллельное резервирование для нормально разомкнутых контактов. Но ток в этом случае распределяется между несколькими контактами. Для монтажа схем с нормально замкнутыми контактами более целесообразным является последовательное резервирование, обеспечивающее предотвращение возможного залипания контактов. Тогда из нескольких последовательно включенных контактов сработает по меньшей мере один.

При протекании токов до 10мА необходимо учитывать также переходное сопротивление контактов, которое иногда является решающим фактором для надежной работы всего охранного устройства.В некоторых контактных парах это сопротивление может достигнуть десятков Ом.

Используемые в электронных схемах контакты герметичных типов имеют преимущества перед открытыми контактами, так как связаны с ограничением минимального тока, который иногда не превышает 1 мА, простотой установки и высокой надежностью срабатывания. Постоянные магниты, необходимые для таких контактов, можно использовать от магнитных защелок, применяемых при изготовлении мебели.

Если контакты, устанавливаемые на дверях или окнах, расположены на значительном расстоянии от БЭ, пульта управления или от источника электропитания, то потребуется надежная профессиональная прокладка соединительных проводов. Для начинающих радиолюбителей эта работа должна всегда оставаться на первом месте и тщательно выполняться, особенно в тех случаях, когда проводка предназначена для передачи высокого напряжения переменного тока 220 В.

Рекомендуется домашним мастерам с первых же самодельных, а также покупных УОС вести запись всех линий проводки и проводников в квартире, доме на приусадебном участке или в других помещениях с указанием места и направления прокладки, а также цвета проводов и типа соединений. Это правило обеспечивает максимально возможную электробезопасность и условия устойчивой и долговечной работы самодельных ЭУОС.

На садово-огородных участках для соединения проводниками всех контролируемых объектов и отдельных мест, расположенных как по периметру охраняемого участка, так и внутри дома, можно рекомендовать последовательное включение датчиков и конечных выключателей, что потребует лишь одной линии связи. Но при этом контактные пары должны быть нормально замкнутыми. При разрыве какого-либо из этих контактов срабатывает сигнализация, однако информация о том, в каком месте произошел разрыв, отсутствует. При установке нормально разомкнутых контактов по месту необходимо применить один двухжильный провод. Но и в этом случае неизвестно, в каком месте сработал контакт.

Рассматриваемые УОС с большим количеством конечных выключателей и контактных пар менее критичны к воздействию различных условий эксплуатации, если они реализуются на базе малых или больших ИМС, а контакты соединяются в группы и подключаются к входам одной микросхемы. Однако это лучше делать только после того, как начинающим радиолюбителем будет собрано достаточно большое количество разнообразных РЭУ и приборов. Необходимо учитывать, что при прокладке длинных соединительных линий, подключаемых к ИМС, легко происходят ложные срабатывания и приходится принимать дополнительные меры защиты: например, при использовании нормально разомкнутых контактов емкость конденсаторов должна быть большой величины, чтобы импульс тока их зарядки не приводил бы к залипанию контактов; в этом случае лучше применять лакопленочные конденсаторы емкостью не менее 1мкФ.

Используя важнейшие и специальные свойства ИМС, в частности логической системы И-НЕ или 2И-НЕ, и поступление на ее входы потенциалов высокого уровня логической единицы, через которые текут очень маленькие токи, можно собрать на базе таких ИМС охранные устройства со световой сигнализацией на малогабаритных индикаторных лампочках, напряжения питания которых не превышают 5...6В, а ток на них не превышает 50мА. Сегодня очень часто в электронных схемах применяются вместо лампочек накаливания светодиоды, которые включаются через балластные резисторы. Большинство схем включения светодиодов содержат конденсаторы емкостью до 0,01мкФ и рассчитаны таким образом, что при срабатывании какого-либо контакта происходит передача сигналов на элементы микросхемы, благодаря чему загорается светодиод или лампочка накаливания, включенная между этим входом и плюсовым проводником схемы. На выходе такой ИМС низкий уровень логического нуля сменяется высоким уровнем логической единицы. Эта смена сигнала на выходе микросхемы используется или непосредственно для управления

2-121.jpg

Рис.2.14. Принципиальная схема устройства охраны с сигнализацией на одной микросхеме.

входом транзистора n-р-n-структуры, или после инвертирования для управления работой генератора.

На рис. 2. 14 приведена принципиальная электрическая схема устройства охраны с сигнализацией, собранного на одной ИМС. Это устройство предназначено для оповещения о состоянии входных дверей или окон, об их открывании и закрывании. Разработано устройство охраны для установки в домах и хозяйственных постройках бытового и производственного назначения, но область применения его может быть расширена по желанию домашнего мастера, учитывая возможности электронной схемы, тем более что в качестве датчиков могут быть использованы герметичные нормально замкнутые контакты, удерживаемые постоянным магнитом, самодельные конечные выключатели, унифицированные микропереключатели типа МП-1 и другие переключатели. Как видно из схемы, оксидный конденсатор С1 является конденсатором задержки срабатывания и включен параллельно датчику-контакту, замкнут накоротко через резистор R1, предназначенный для предотвращения перегрузки импульсов тока этого конденсатора при его разрядке.

При замкнутых контактах конечного выключателя в режиме ожидания охранного устройства на выходе ИМС DAI (выводы 1 и 2} действует низкий уровень логического нуля, в это же время на выходе ИМС (вывод 3) действует высокий уровень логической единицы. Надо заметить, что ИМС, использованная в устройстве, включает в себя четыре логических элемента 2И-НЕ, которые имеют соответствующие входы и выходы. Первый элемент схемы имеет выводы 1, 2 и 3; второй — 4, 5 и 6; третий — 8, 9 и 10; четвертый — 11, 12 и 13.

В режиме ожидания или холостого хода на выводе 4 (выход второго элемента ИМС) действует низкий уровень логического нуля; на выводе 10 (выход третьего элемента) действует высокий уровень, логической единицы и на выводе 11 ИМС (выход четвертого элемента) действует низкий уровень логического нуля. Вследствие этого транзистор VT1, подключенный к выходу 11 ИМС схемы через резистор ограничения тока, заперт.

При размыкании контактов конечного выключателя S1 начинается зарядка конденсатора С1 в течение заданного промежутка времени, который определяется номинальными значениями сопротивления резистора R2 и емкости конденсатора С1. Резистор R2 рассчитан на номинальное сопротивление 100кОм, которое можно изменять, меняя время задержки подачи сигнала открывания дверей охраняемого объекта в широких пределах.

При некотором оптимальном значении напряжения на конденсаторе С1 включается в работу тактовый генератор, собранный на первых двух элементах ИМС DA1 (выводы 1—б), вызывая подачу сигналов низкой частоты на вторую часть ИМС DA1, и начинают вырабатываться импульсы звуковой частоты, которые поступают на транзистор VT1, усиливаются и передаются на звукоизлучатель: громкоговоритель ВА1 или телефонный капсюль.

Телефонный капсюль, примененный в устройстве, может быть выбран из числа электромагнитных типа ТА-4, ДЭМ-4М, ТК-67.

Сторожевое устройство, собранное по указанной принципиальной схеме (рис.2.14), позволяет открывать и закрывать входные двери и окна без подачи звукового сигнала в период определенного времени. Конденсатор задержки подачи звукового сигнала можно включать и выключать с помощью однополюсного переключателя, который может быть введен в принципиальную схему, а на практике установлен в недоступном и скрытом от посторонних лиц месте. Такой же результат можно получить за счет отключения резистора, подсоединенного со стороны плюсового вывода источника питания GB1.

При сборке и регулировке охранного устройства использованы следующие покупные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: ИМС DA1 типа К176ЛА7; конденсаторы С1 типа К50-6-6,ЗВ-100мкФ, С2 — К53-1-6.3В-0.5 мкФ, СЗ — К10-7В-25В-680пФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-100Ом, R2 — СПЗ-4М-0, 25Вт-100 кОм,

2-122.jpg

Рис 2.15. Принципиальная схема устройства охранной сигнализации.

R3 -- МЛТ-0,25-1 МОм, R4 — МЛТ-0,25-1 МОм, R5-МЛТ-0,25-1 кОм, R6 — МЛТ-0,25-1 МОм, R7 — МЛТ-0,25-1МОм;

транзистор VT1 типа КТ342А; выпрямительный диод VD1 типа Д237А; ХИТ GB1 типа 3336 или три элемента типа 373, «Орион-М».

Электропитание охранного устройства осуществляется от автономного источника постоянного тока напряжением 4,5 В.

Простота устройства при правильной сборке и монтаже обеспечивает ему надежную работу без дополнительной настройки и регулировки. Большое значение имеет качество комплектующих ЭРЭ и ЭРИ.

На рис.2.15 приведена принципиальная электрическая схема устройства охранной сигнализации, разработанная на одной ИМС и работающая аналогично рассмотренной выше. Эта принципиальная схема имеет меньшее количество комплектующих ЭРЭ, основным из которых также является ИМС, выполненная по КМОП-технологии. Данная ИМС в соответствии с принятой классификацией относится к числу логических схем и включает в свой состав четыре функциональных элемента типа 2И-НЕ. Она характеризуется высокими электрическими параметрами и незначительным потреблением электроэнергии.

Напряжение электропитания ИМС равно 9 В±5%;

ток потребления в состоянии логического нуля не превышает 2X10^(-4)мА; а в состоянии логической единицы — также не более 2X10—4мА; задержка включения и выключения ИМС не превышает 80 нс. К серии этих ИМС

относятся следующие типы: К176ЛА7, К164ЛА7, К561ЛЛ7, К564ЛА7.

Электропитание устройства осуществляется от ХИТ батареи типа 3336 или любых трех последовательно соединенных элементов типа 316, 332, 343, 373, «Планета», «Сатурн».

Транзистор VT1, включенный на выходе ИМС, выполняет функцию усилителя мощности. При замкнутых контактах переключателя S1 или если включить на выходе устройства переменный резистор (на схеме показан пунктирной линией), плюс питающего напряжения попадает на внутреннюю шину ИМС через один из диодов, минуя вывод 14. Следует заметить, что ИМС DA1 работает без подключения к выводу 14 источника питания от батареи GB1. После замыкания контактов S1 включается в работу первый ждущий мультивибратор, собранный на двух элементах ИМС (выводы 1, 2, 3, 4, 5, 6), который начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, следующие с частотой 3 Гц. С выхода первого мультивибратора (вывод 4) эти импульсы поступают на вход второго мультивибратора (вывод 8), и он включается в работу и начинает вырабатывать импульсы частотой до 3000 Гц. В громкоговорителе или телефоне ВА1 слышится звук, который можно изменять переменным резистором R5.

При изготовлении данного устройства применены следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзистор VT1 типа КТ315Г:

ИМС DA1 типа К176ЛА7; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-300 кОм, R2 — МЛТ-0,25-330кОм,R3—МЛТ-0,25-270кОм R4—МЛТ-0,25-15кОм,R5—СПЗ-1-0,25Вт-100кОм;телефон ВА1 типа ДЭМШ или ДЭМ-4М; переключатель S1 типа МП-1-1;

электрические соединители X1— Х4 типа КМЗ-1 приборные;

конденсаторы С1 типа К73-17-63В-1 мкФ, С2 — К10-7В-50В-М1500-1000 пФ.

Правильно собранное охранное устройство начинает работать сразу же после сборки и ни регулировки, ни настройки не требует. Необходимо заметить, что устройство не критично к выбору номиналов резисторов и конденсаторов. При их изменениях меняется тональность звуковых колебаний в громкоговорителе.

Рис 2.15. Принципиальная схема устройства охранной сигнализации.

Изображение: 

Рис.2.14. Принципиальная схема устройства охраны с сигнализацией на одной микросхеме.

Изображение: 

2.13. Электронный сторож для садово-огородного участка

2.13. ЭЛЕКТРОННЫЙ СТОРОЖ ДЛЯ САДОВО-ОГОРОДНОГО УЧАСТКА

Садово-огородные участки и приусадебные территории, расположенные вдали от централизованных пунктов охранной сигнализации и ЦПУ, удаленные от городов и городских поселков, где, как правило, находятся мощные и постоянно действующие подразделения охраны, а также отдельные садовые участки в больших массивах различных овощеводсв и садоводств, занимающих общую площадь в несколько десятков и сотен гектаров, требуют специальных мер защиты. Этот вопрос охраны особенно актуален в период созревания плодово-ягодных и овощных культур, когда хищения созревшего урожая становятся иногда массовым явлением.

Некоторые садоводства, объединенные в крупные товарищества, организуют совместную охрану территории с привлечением сотрудников милиции и других охранных структур. Однако их сторожевые посты находятся далеко не только друг от друга, но и от охраняемых участков, и в этом случае без специальных охранных устройств очень трудно осуществлять эффективную защиту в первую очередь жилых домов и хозпостроек.

Для решения этой проблемы все приведенные в справочнике электронные устройства достаточно надежны и долговечны, но сложны в изготовлении и эксплуатации. Рассматриваемые ниже электронные и релейные автоматы позволяют создавать системы, защищающие сады и огороды, так как могут быть установлены не только по периметрам участков, но и локально в одном или нескольких наиболее уязвимых местах. Например, вокруг плодовых деревьев (яблонь, груш, слив), грядок с клубникой, около кустов черной смородины и т. д. В этом случае в качестве основного охранного элемента схемы используется шлейф, изготавливаемый из тонкого обмоточного провода, который при обрыве дает сигнал на электронный блок охранного устройства.

Принципиальная электрическая схема электронного охранного устройства для охраны садов и огородов, собранного на ППП, приведена на рис. 2. 16. Схема включает в свой состав сетевой понижающий трансформатор питания Т1 унифицированной конструкции, выпрямительное устройство, стабилизатор напряжения регулируемого типа, триггер Шмитта, входные и выходные цени и шлейф. В конструкции охранного устройства можно выделить также самостоятельные сборочные единицы: БП, БЭ и устройство сигнализации.

Блок питания представляет собой законченную конструкцию, функции которой в радиолюбительской практике могут быть значительно расширены за счет его универсального выходного стабилизированного напряжения 12 В. Но следует заметить, что выходное напряжение можно регулировать переменным резистором R5 в достаточно широких пределах. БП можно использовать для электропитания различной радиолюбительской аппаратуры, радиоэлектронных устройств и приборов промышленного изготовления.

На входе устройства собран емкостный фильтр на конденсаторах С1 и С2, которые защищают устройство от низкочастотных помех, проникающих в сеть электропитания переменного тока. Конденсаторы фильтра соединены последовательно, с заземлением средней точки. Здесь же на входе установлен плавкий предохранитель F1, защищающий входные цепи устройства от перегрузок и коротких замыканий, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже, при сборке из непроверенных комплектующих элементов, из-за случайных замыканий в токопроводящих частях. Плавкий предохранитель рассчитан на максимальный ток до 1 А. В номинальном режиме работы используется предохранитель на ток срабатывания 0, 5 А.

Неоновая лампочка HI тлеющего разряда сигнализирует о подаче переменного напряжения на сетевой трансформатор после включения питания переключателем S1. Гасящее сопротивление резистора R1 обеспечивает равномерное свечение лампы H1 и предохраняет от бросков напряжения.

В сторожевом устройстве применен сетевой унифицированный трансформатор питания Т1 серии ТН. Трансформатор имеет пять обмоток: две первичные и три вторичные. Первичные обмотки рассчитаны на подключение к сети переменного тока напряжением 110, 127, 220 и 237 В частотой 50 Гц. На рис. 2. 14 показано включение первичных обмоток на напряжение 220 В. Для включения трансформатора в сеть переменного напряжения 127 В необходимо соединить выводы 1 и 4, 3 и 6, а напряжение подать на выводы 1 и 3 или 4 и 6.

Сетевой трансформатор питания необходим не только для трансформации напряжения до низких значений, но и для полной гальванической развязки первичной сети высокого напряжения переменного тока от вторичных цепей БЭ,а это значительно повышает электробезопасность эксплуатации и позволяет производить наладочные работы при включенном в сеть устройистве. Конечно, при этом должны строго соблюдаться все меры предосторожности и выполняться все правила безопасности. Вместо покупного трансформатора в сторожевом устройстве можно применить самодельный трансформатор, собранный в домашней мастерской. Такой трансформатор изготавливается на броневом или стержневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ и реже ПЛ.

Самодельный трансформатор питания можно выполнить по данным, приведенным в табл. 2.16. При этом можно изготовить простой двухобмоточный трансформа тор с одной первичной и одной вторичной обмотками Первичная обмотка рассчитана на подключение к сети переменного тока напряжением 220 В, а на вторичной обмотке в этом случае действует переменное напряжение 15 В при холостом ходе.

Таблица 2.16. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном стороже для приусадебного участка

2-131.jpg

Примечание: вместо самодельного трансформатора могут быть использованы унифицированные трансформаторы типов ТН4-127/220-50,ТНЗ 1-127/220-50, ТН34-127/220-50. ТПП-127/220-50, ТПП224-127/220-50.

Особое внимание при изготовлении самодельного трансформатора необходимо обратить на повышение со противления изоляции не только обмоточных проводов, но и на сопротивление изоляции между витками, обмотками и рядами. Как правило, при изготовлении трансформаторов используется рядовая укладка проводов, и крайне редко — универсальная, поэтому необходимо изолировать друг от друга каждый ряд обмоточного провода. Хорошие результаты можно получить при пропитке катушки трансформатора изоляционными лаками.

Между обмотками трансформатора укладывается один ряд обмоточного провода, один конец которого заземляется на магнитопровод. При укладке этого ряда, являющегося экраном, необходимо усилить изоляцию между обмотками.

На выводах унифицированного трансформатора в режиме номинальной нагрузки действует переменное напряжение: 6,3 В (выводы 7 и 8, обмотка II), 5/6,3 В (выводы 9, 10 и 11, обмотка ///), 6,3 В (выводы 12, 13 и 14, обмотка IV). Для получения на выходе трансформатора переменного напряжения 16,3В выводы обмоток соединены между собой последовательно, с соблюдением правила намотки. Начала намотки на схеме обозначены точками.

На выходе трансформаторных обмоток собрано выпрямительное устройство, выполненное на четырех диодах и двух оксидных конденсаторах. Выпрямитель выполнен по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на диодах VD1—VD4 и имеет как положительные, так и негативные свойства. К положительным относятся: повышенная частота пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, пониженные значения обратного напряжения на выпрямительных диодах, хорошее использование габаритной мощности сетевого трансформатора питания Т1. К негативным: более высокие потери, пониженный кпд, невозможность установки диодов на металлическом радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок, повышенная стоимость изготовления и повышенный расход выпрямительных диодов.

Работает выпрямитель на емкостную нагрузку, составленную из электролитических конденсаторов большой емкости С1 и С2.

Выпрямленное напряжение постоянного тока подается на стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD5. Стабилизированное напряжение 12 В устанавливается подстроечным резистором R5. Стабилизатор напряжения состоит из РЭ па транзисторе VT1, УПТ на транзисторе VT2, источника опорного напряжения на стабилитроне VD5, резисторов R2—R6, обеспечивающих режимы работы транзисторов, и выходного электролитического конденсатора С4. Следует заметить, что УПТ в стабилизаторе может питаться от дополнительного источника (например, ПСН).

Стабилизированное напряжение питания подается на БЭ сторожевого устройства в точках А и Б. В этих точках действует напряжение постоянного тока 12В. Если домашний мастер захочет сдублировать электропитание или подключить резервный источник в виде ХИТ, то конструктивно точки А и Б необходимо выполнить как приборные разъемные соединения.

Универсальное напряжение постоянного тока 12В позволяет питать сторожевое устройство от бортовой сети автомобиля, и применение его в этом случае может стать надежным дублирующим устройством для охраны любого транспортного средства. Вместо светового индикатора можно легко приспособить любой другой ИМ, срабатывающий при напряжении 12В и потребляющий ток нагрузки до 1 А.

Электронный блок сторожевого устройства представляет собой триггер Шмитта, вход которого соединен со шлейфом с помощью электрических соединителей Х2 и ХЗ. В соответствии с классификацией электронных устройств триггер является переключающим устройством, которое может любое время сохранять одно из двух своих состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключается по электрическому сигналу из одного состояния в другое.

Электронный блок собран на четырех транзисторах, одном диоде, одном конденсаторе С5 и резисторах, обеспечивающих необходимые режимы работы этих транзисторов как в режиме ожидания, так и в режиме подачи тревожных сигналов. Шлейф, прокладываемый по периметру охраняемой территории, изготавливается из тонкого обмоточного провода с медной жилой диаметром до 0,15 мм. Можно применить провод марки ПЭЛ, ПЭВ-1, ПЭВ-2. Срабатывает устройство при обрыве провода шлейфа, при этом транзистор VT6 открывается.

В исходном состоянии транзисторы БЭ закрыты и сигнальная лампа Н2 не светится. После открывания транзистора VT6 импульс тока переключает триггер Шмитта в состояние, при котором открывается транзистор VT3 и лампа Н2 загорается.

При изготовлении стороженого устройства для приусадебного участка использованы следующие комплектующие покупные ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы V'T1 типа П213Б, VT2 МП37Б, VT3 - П217А, VT4 МП37, VT5 - MП37, VT6 МП37;

выпрямительные диоды VD1—VD4 типа КД202Р, VD6 - Д220;

стабилитрон VD5 типа Д814А; конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0,01 мкФ, С2 - МБМ-II-750В-0,01мкФ, C3 К50-6-25В-1000 мкФ, С4 К50-6-16В-1000 мкФ, С:5 К50-6-16В-68 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,5-200 кОм, R2 МЛТ-0,5-4 7 кОм, R3— МЛТ-0,5-360Ом, R4 — МЛТ-0,5-390 Ом, R5 СП4-2Ма-0,5Вт-1,5 кОм, R6 — МЛТ-0,5-120 Ом, R7 -МЛТ 05-510 Ом, R8 — МЛТ-0,5-200 Ом, R9 — МЛТ 1 2,2 кОм, R10 — МЛТ-0,5-7,5 кОм, R11 — МЛТ-0,5-910 Ом, R12 — МЛТ-0,5-120 Ом, R13 — МЛТ-0,5-15 кОм, R14 — МЛТ-0,5-6,8 кОм, R15 — МЛТ-0,5-6,8 кОм, R16 — МЛТ-1-13 кОм, R17 — МЛТ-1-10 кОм; индикаторные лампы H1 типа ТН-0,2-1, Н2 — МН-12В-0.5А; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м и с двойной изоляцией;

Х2, ХЗ типа КМЗ-1 приборные; переключатель однополюсный S1 типа П1Т-1-1; плавкий предохранитель F1 типа ПМ-1-1 А;

контакты приборные А и Б для подключения автономного источника питания.

При настройке, регулировке и ремонте сторожевого устройства можно применить другие комплектующие элементы, предварительно проверенные на соответствие требованиям ТУ. Вместо резисторов типа МЛТ можно применять резисторы типов ВС, ВСа, МТ, ОМЛТ, УЛИ, БП, С2-14, БЛП, БЛПа, С2-10 и другие, конденсаторы типа К50-6 можно заменить на конденсаторы типов К50-3, К50-12, К.50-16, К.50-20 и другие, выпрямительные диоды типа КД202Р — на диоды типов меньшей мощности, например КД226Г, КД205А, Д237В; стабилитрон типа Д814А — на Д814Б, Д815Г, КС156А. Транзисторы, указанные на схеме, могут быть заменены в соответствии с рекомендациями, которые приведены в первой главе справочника.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного сторожа для садово-огородного участка

Номинальное напряжение питающей сети неременного тока, В ....................... 220 или 127

Номинальная частота питающей сети неременного тока, Гц .......................... 50

Номинальное напряжение автономного источника

электропитания постоянного тока, В ......... 12

Стабилизированное напряжение постоянною тока на выходе БП и контрольных гочках А и Б, В, не более ................... . ..... 12

Коэффициент нелинейных искажений питающей

сети переменного тока, %, не более ....... 12

Коэффициент стабилизации, не менее . . ..... 150

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В ................. 187...242 или

110...140

Пределы изменения частоты питающей сети неременною тока, Гц ..................... 49,5...50,5

Пределы изменения напряжения автономною источника питания, при которых сохраняется работоспособность устройства без срывов, В .... 9...14

Напряжение на входе выпрямительного устройства

в режиме холостого хода, В ............... 16,3

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . 1

Время срабатывания устройства при обрыве провода шлейфа, мс, не более ................ 10

Максимально потребляемый ток, А ........... 1

Номинальный ток нагрузки в режиме холостого хода, мА, не более ..................... 45

Переменная составляющая (пульсации) напряжения на выходе в точках А и Б, Вэфф, не более . . 0,14

Изменение напряжения на выходе стабилизатора при изменении напряжения сети от 187 до 242 В, В, не более .......................... 0,6

Срок службы, ч, не менее ................. 5000

Вероятность безотказной работы устройства при

риске заказчика в=0,95, не менее ......... 0,99

Сопротивление изоляции токоведущих проводников относительно корпуса БП, МОм, не менее ..... 20

Сопротивление проводника шлейфа, кОм, не более . 10

кпд, %, не менее ....................... 90

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ....... —25...+45

относительная влажность воздуха при температуре 22 °С, %, не менее ............... 95

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 100...1000

as1.jpg

Рис. 2.16. Принципиальная схема электронного сторожа для садово-огородного участка.

 

Рис. 2.16. Принципиальная схема электронного сторожа для садово-огородного участка.

Изображение: 

Таблица 2.16. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном стороже для приусадебно

Изображение: 

2.14. Электронно-релейное сторожевое устройство с емкостой памятью

2. 14. ЭЛЕКТРОННО-РЕЛЕЙНОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО С ЕМКОСТНОЙ ПАМЯТЬЮ

Настоящее устройство относится к группе сторожевых устройств, основу которых составляют электромеханические или электронные контакты, управляющие электромагнитными ИМ и образующие единую сторожевую систему. В этих системах управляющее напряжение подается, как правило, лишь при условии замыкания определенных контактов и в строго определенной последовательности. Включение электромагнита в таких устройствах приводит к перемещению его сердечника и стопора, связанного с механическим замком, после чего можно открывать замок обычным ключом или автоматически. Рассматриваемое сторожевое устройство предназначено для охраны стационарных объектов и в первую очередь жилых и производственных помещений: квартир, офисов, хозяйственных построек, складов, гаражей и т. д.

Изменяя вид ИМ, можно значительно расширить применяемость данного устройства, при этом само устройство принципиально сохраняется в неизменном виде. Например, можно в качестве ИМ использовать устройства звуковой или световой сигнализации, можно применить дополнительные блокировки при ошибках, допущенных при наборе шифра. Но в данном случае рассматривается очень простой вариант срабатывания ИМ при наборе трех цифр кода.

Принципиальная электрическая схема электронно-релейного сторожевого устройства с емкостной памятью приведена на рис. 2. 17. Работает устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через понижающий трансформатор. Электропитание основной схемы и исполнительных механизмов осуществляется стабилизированным напряжением 24 В постоянного тока. Электропитание сторожевого устройства от автономного вторичного источника питания не предусмотрено.

При конструировании данного сторожевого устройства рекомендуется выполнить его в виде самостоятельных функциональных узлов, связь между которыми должна осуществляться с помощью электрического монтажа. Для обеспечения этого условия в конструкциях отдельных блоков необходимо предусмотреть необходимое количество быстроразъемных соединений и приборных контактов, которые имеют минимальное переходное сопротивление. Условно всё устройство можно выполнить в виде трех блоков — самостоятельных сборочных единиц: БП, БЭ, блока исполнительных механизмов.

Достаточно трудоемкой для изготовления частью электронного сторожевого устройства является БП, выполненный на ППП. Схемно-техническое решение БП является традиционным, не включает в себя сложных

элементов и поэтому вполне доступно для повторения начинающими радиолюбителями. Изготовленный в домашней мастерской данный БП значительно расширяет возможности радиолюбительской лаборатории, дает возможность приобрести дополнительный опыт конструирования РЭУ с системой защиты и использовать данный БП в практических целях, так как он имеет высокие технические характеристики и безопасен при эксплуатации. Защитное устройство в БП позволяет также избежать порчи остродефицитных и дорогостоящих ЭРИ и ЭРЭ при перегрузках и коротких замыканиях. БП включает в свой состав входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямитель, емкостный фильтр, стабилизатор напряжения постоянного тока, защитное устройство с ограничением выходного тока при перегрузке и с контролем уровня выходного напряжения. Отличительной особенностью примененного защитного устройства является то, что оно срабатывает как при повышении, так и при понижении напряжения на нагрузке.

Защитный узел БП может быть использован в других ЭРИ в составе различных типов стабилизаторов, так как он проверен при эксплуатации и всегда дает положительный результат.

Блок питания выполнен на шести транзисторах VT1— VT6. Подключение БП к сети переменного тока осуществляется с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка». Два плавких предохранителя F1 и F2 рассчитаны на ток срабатывания 0,5 А при полной нагрузке, защищают входные цепи и устройство от коротких замыканий при ошибках в монтаже. Установленные на входе БП два конденсатора С1 и С2 параллельно первичной обмотке трансформатора Т1 защищают устройство от низкочастотных помех, проникающих в сеть питания переменного тока. Включение и выключение электропитания обеспечивается однополюсным переключателем S1.

В БП использован самодельный сетевой понижающий трансформатор питания Т1, изготовленный на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ. Активная площадь поперечного сечения стали основного стержня магнитопровода должна быть не менее 6,5 см^2. Выполнение этого условия обеспечивается шихтованным магнитопроводом типоразмера Ш25Х25. Можно применить магнитопровод ШЛ25Х32, ШЛМ25Х25, УШ20Х30. Сетевой трансформатор обеспечивает на выходе 33 В переменного напряжения в режиме холостого хода, заданное выпрямленное напряжение постоянного тока, а также полную гальваническую развязку между первичной и вторичными цепями устройства. Для намотки первичной обмотки трансформатора применен провод марки ПЭВ-1 диаметром 0,31 мм и провод марки ПЭВ-2 диаметром 0,76 мм для вторичной обмотки. Первичная обмотка содержит 1210 витков, вторичная — 182 витка.

При изготовлении сетевого трансформатора необходимо точно соблюдать технологические приемы для того, чтобы обеспечить заданные электрические параметры. Основные рекомендации по изготовлению и изоляции трансформаторов рассмотрены выше.

Сетевой понижающий трансформатор питания должен обеспечивать следующие электрические параметры и технические характеристики на протяжении всего периода эксплуатации:

Рабочий диапазон частот, Гц ................ 30...200

Номинальная мощность, Вт ................. 50

Резонансная частота, Гц, нс менее ............ 1000

Максимальное значение испытательного напряжения, В ............................ 500

Коэффициент нелинейных искажений на граничных частотах рабочего диапазона, %, не более . . 5

Коэффициент амплитудно-частотных искажении в

рабочем диапазоне частот, дБ ............. ±2

Максимальная амплитуда переменного входного

напряжения, В ........................ 280

Предельное отклонение сопротивления постоянному току, %, не более .................. ± 15

Максимальное напряжение на первичной обмотке

трансформатора, В ..................... 440

Сопротивление нагрузки трансформатора, кОм .... 0,01...20

Максимальное постоянное напряжение на обмотках трансформатора по отношению к шасси сторожевого устройства, В ................ 300

Коэффициент трансформации ................ 6,65

Сопротивление изоляции между обмотками, а также между каждой обмоткой и магнитопроводом, МОм, не менее ................ 20

Максимальное отклонение коэффициента трансформации, %, не более .................. ±5

Номинальное выходное напряжение переменного

тока на вторичной обмотке, В .............. 33

Выпрямитель сторожевого устройства собран по традиционной однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех диодах VD1-VD4 средней мощности. Выпрямитель работает на емкостную нагрузку на оксидном конденсаторе С3. На выходе выпрямителя под нагрузкой действует постоянное напряжение 25 В, которое подается наi стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах VT2—VT4.

Стабилизатор напряжения компенсационного типа обеспечивает необходимую стабильность. напряжения на нагрузке при помощи отрицательной обратной связи, воздействующей на РЭ. В состав компенсационного стабилизатора последовательного типа входят следующие основные функциональные узлы: РЭ, устройство сравнения и УПТ. Регулирующий элемент выполнен на составном транзисторе VT2, VT3. Схема стабилизатора собрана по классическому варианту, и в данном случае оригинальным решением является защитное устройство.

Защитное устройство, собранное на транзисторах VT1, VT5, VT6, работает следующим образом. При уменьшении выходного напряжения до 21 В или при увеличении выходного напряжения до 27 В при номинальном напряжении 24 В защитное устройство срабатывает, обесточивая стабилизатор напряжения. Основным ИМ защитного устройства является электромагнитное реле К1. При перегрузке или коротком замыкании, когда стабилизатор входит в аварийный режим, напряжение на нагрузке резко уменьшается и при его суммарном значении на стабилитронах VD10 и VD11 становится ниже действующего на них, транзистор VT5 закрывается. Начинает заряжаться конденсатор С5, и при определенном значении напряжения открывается транзистор VT1, срабатывает электромагнитное реле К1 и самоблокируется контактами К1.1. В это же время параллельно включенные контакты реле К1.2 и К1.3 размыкаются, обесточивая стабилизатор напряжения.

При повышении напряжения на нагрузке, которое вызовет также аварийный режим работы и будет выше напряжения стабилизации цепи стабилитронов VD12, VD13, откроется транзистор VT6, что в свою очередь приведет к закрыванию транзистора VT5 и отключению стабилизатора от выпрямителя так же, как и при понижении напряжения на нагрузке.

Конденсатор С1 играет роль буфера, который при первом включении еще не зарядился, тем самым он обеспечивает необходимую задержку включения. Этот конденсатор выполняет еще одну функцию — помехозащитною фильтра. Но основное время задержки срабатывания зависит от параметров электромагнитного реле К1. Максимальное время задержки составляет ориентировочно 20 мс.

Основными элементами сторожевого устройства и БЭ являются конденсаторы С8, С9 и С10, емкость которых рассчитана на определенное напряжение срабатывания электромагнитного реле КЗ, транзистор V'T7, выпрямительные диоды VD15-VD18, электромагнит ЭМ1 и детали коммутационные.

Шифровальный узел устройства включает в себя набор электрических соединителей Х2—Х25, перемычки, устанавливаемые между этими соединителями, и переключатели S2—S7. Конструктивно шифровальный узел рекомендуется расположить на лицевой плате БЭ. В данном случае удобно рассмотреть работу устройства при кодировании трехзначного числа.

Всегда первая цифра кода соответствует номеру кнопки первого переключателя S2, подключенной к гнездам Х2 и Х4, вторая цифра — номеру кнопки, подключенной к гнездам соединителей Х6 и Х8, третья — номеру кнопки, подключенной к гнездам соединителей Х10 и Х12. Для того чтобы сработало устройство охраны, кнопки должны быть нажаты в порядке установленного шифра. Кнопки переключателей S5—S7 являются некодовыми, и в случае нажатия любой из них устройство не сработает. В данном случае установлен шифр 123.

Для установления другого шифра необходимо сделать перетрассировку перемычек, соединяющих их. Например, если потребуется установить шифр 624, необходимо Х22 соединить с ХЗ, Х24 с Х5; Х6 с Х7, Х8 с Х9;

Х14 с X11, Х16 с Х13. Остальные пары соединителей можно устанавливать в любом порядке. Например, Х2 с Х15, Х4 с Х17, Х10 с Х19, Х12 с Х21; Х18 с Х23, Х20 с Х25.

Таким образом, цифры, указанные над переключателями S2—S7, являются цифрами будущего шифра, а цифры, стоящие в кавычках (также с 1 до б), указывают на порядок счета при нажатии кнопок. Любая верхняя на схеме цифра кода — с 1 до 6 — имеет только ей принадлежащую пару контактных соединителей. Поэтому при изготовлении кодировочного узла очень удобно объединять эти пары и включать одновременно в гнезда, устанавливающие порядок счета. Так, цифре кода, обозначенной 1, соответствуют контакты соединителей Х2 и Х4, цифре 2 — контакты Х6 и Х8 и т. д. Соединять пары контактов Х2 и Х4, Х6 и Х8 и т. д. можно с любыми парами контактов дешифратора. Заметим еще раз, что контакты соединителей ХЗ и Х5 обозначены цифрой 1, контакты Х7 и Х9 — цифрой 2, X11 и Х13 — цифрой 3, Х15 и Х17 — цифрой 4, Х19 и Х21 — цифрой 5 и Х23 и Х25 — цифрой 6. Цифры дают только порядок считывания зашифрованного кода, который не изменяется в данной схеме.

При нажатии первой кнопки S2 конденсатор С8 начинает заряжаться напряжением, которое снимается с резистора R13 (по расчету — до 85% его номинального значения). Срабатывает первая цифра кода. При нажатии на вторую кнопку переключателя S3 до такого же напряжения начинает заряжаться конденсатор С9; при нажатии третьей кнопки S4 конденсатор С10 заряжается до полного напряжения, действующего на резисторе R13. Таким образом, суммарное напряжение на конденсаторах С8—С10 после набора правильного шифра 123 будет составлять только 27% напряжения, снимаемого с резистора R13 и достаточного для срабатывания электромагнитного реле КЗ. При правильном нажатии лишь двух кнопок шифра напряжение на конденсаторах С8— С10 окажется недостаточным для срабатывания этого реле. В случае нажатия любой другой кнопки переключателей S5—S7 конденсаторы тут же разрядятся через диоды VD15—VD18 и сторожевое устройство вернется в исходное состояние.

После правильного набора шифра необходимо нажать кнопку переключателя S8. При этом на базу транзистора VT7 будет подано напряжение отрицательной полярности, транзистор VT7 откроется и сработает электромагнитное реле КЗ. Контакты этого реле КЗ.3 включат электромагнит, который своим сердечником связан с механическим замком, и он откроется. Одновременно контакты КЗ.2 подключат резистор R12 к базе транзистора, а через контакты реле КЗ.1, резистор R13 и диоды VD15—VD17 конденсаторы С8—С10 разрядятся. При отпускании кнопки переключателя S8 база транзистора VT7 вновь соединится с плюсом источника питания, транзистор закроется и устройство возвратится в исходное состояние. При изготовлении сторожевого устройства использованы следующие покупные и самодельные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ203А, VT2 — КТ803А, VT3 — КТ81В, VT4 — КТ814В, VT5 — КТ203Б, VT6 — КТ203Б, VT7 — П214; конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0,01 мкФ, С2-МБМ-11-750В-0.01 мкФ, СЗ — К50-6-50В 50 мкФ, С4 — K50-6-50В-4000мкФ, С5-К73-17-63В-1мкФ С6-К-10-17-50В-П33-100нФ, С7 — К53-1А-30В-б,8 мкФ, С8-К50-3-15В-10 мкФ, С9 — K50-3-15B-68 мкФ, С10 - К50-3-15В-400 мкФ;

резисторы R1-типа ВСа-0,5-330Ом, R2-ВСа-0,25-110 Ом R3-ВСа-0,25-680 Ом, R4 — ВСа-0,5-10 кОм, R5 - ВСа-0,5-2,7 кОм, R6 — ВСа-0,25-15 кОм, R7 — ВСа-0,25-10 кОм, R8 — ВСа-0,25-2,7 кОм, R9 — ВСа-0,25-2,7 кОм, R10 — ВСа-0,25-10 кОм, R11 — ВСа-0,25-2,7 кОм, R12 — ВСа-2-390 Ом, R13 — ВСа-0,5 160 Ом; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д242Б, VD5 — КД522Б, VD15 — Д220, VD 16 — Д220, VD17 - Д220, VD18 — Д220; стабилитроны VD6 типа Д818А, VD7 - Д818А, VD8 — Д818А, VD9 — Д818А, VD10 — Д814Г VD11 — Д814Г, VD12 — Д814Д, VDI3 — Д814Д, VD14 — Д818А; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м, Х2—Х25 типа КМЗ-1 или сдвоенные контактные пары соединителей; плавкие предохранители F1 и F2 типа ПМ-1-1,5 А; переключатели S1 типа П1Т-1-1, S2-S7 - КМ1-1, S8 - КМ1-1; электромагнитные реле К1 типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.122), К2 — РЭС-6 или электромагнит самодельной конструкции, КЗ — РЭС-22 (паспорт РФ4.500.163); сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкции типа Ш (УШ, ШЛ).

При изготовлении, регулировке и ремонте сторожевого устройства могут быть использованы другие комплектующие ЭРЭ. Например, вместо резисторов типа ВСа можно применить резисторы типов МЛТ, ОМЛТ, МТ, С 1-4, С2-8 и другие, можно применить оксидные конденсаторы типов К50-6, К50-12, К50-16, К50-20. Вместо реле типа РЭС-22 можно применить реле типа РЭС-6 (паспорт РФО.452.131), вместо транзистора типа КТ803 — КТ819Б, КТ819В, КТ819Г, КТ827А, КТ827Б, транзистор типа КТ815В можно заменить на транзисторы типов КТ815Б, КТ801Б, КТ817Б, а КТ814В — на КТ814Г.

Настройка БП обеспечивается подборкой цепи стабилитронов VD10, VD11 так, чтобы их суммарное напряжение стабилизации было равно 21 В, а цепи VD12, VDI3 — 26,5...27 В. Налаживание БЭ сводится к правильному выбору сопротивления резистора R13, падение напряжения на котором должно обеспечить достаточный заряд конденсаторов С8, С9 и С10.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронно-релейного сторожевого устройства с емкостной памятью

Номинальное напряжение читающей сети переменного тока, В....................... 220

Номинальное напряжение стабилизированною

постоянного тока, В................... 24

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц ......................... 50

Коэффициент нелинейных искажений питающей

сети переменного тока, %, нс более ......... 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... 180...240

Пределы изменения частоты питающей сети неременного тока, % ..................... ±1

Коэффициент стабилизации выпрямленного напряжения постоянного тока, нс менее ........ 300

Суммарное напряжение стабилизации на стабилитронах, В:

VD10—VD11 ......................... 21

VD12—VD13 ......................... 26.5...27

Амплитуда пульсации выходного напряжения при токе нагрузки до 1,5 А, мВ, не более ......... 2

Максимальный ток нагрузки на выходе стабилизатора напряжения, А ................... 4,5

Напряжение срабатывания защитного устройства,

В (нижнее и верхнее значения) ............. 21 и 27

Напряжение питания реле, В ............... 24

Количество одновременно охраняемых объектов ... 1 Время срабатывания сторожевого устройства при правильном наборе шифра, мс, не более ...... 2

Срок службы, ч, не менее .................. 5000

Вероятность безотказной работы устройства при

риске в=0,95, не менее .................. 0,97

Сопротивление изоляции токоведущих проводников монтажа между собой и металлических частей сторожевого устройства, МОм, не менее ....... 20

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . 120 кпд, %, не менее ........................ 80

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, С ......... —25...+45

относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более ............... 92±3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 200...900

sd11.jpg

Рис. 2.17. Принципиальная схема электронно-релейного сторожевого устройства с емкостной памятью.

Рис. 2.17. Принципиальная схема электронно-релейного сторожевого устройства с емкостной памятью.

Изображение: 

2.15. Малогабаритное охранное устройство с дискретным управлением

2.15. МАЛОГАБАРИТНОЕ ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО

С ДИСКРЕТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Данное электронное охранное устройство, собранное на ППП и микросхемах, предназначено для установки на входных дверях жилых и производственных помещений и может эксплуатироваться в условиях УХЛ, ХЛ и В. Работает охранное устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. При этом электропитание ИМС осуществляется стандартным номинальным напряжением 5 В.

Рассматриваемое охранное устройство может быть использовано также для блокировки открывания обычных врезных и накладных механических замков, устанавливаемых па наружных и внутренних дверях охраняемых объектов бытового и хозяйственною назначения, например на садово-огородных участках. При этом может быть обеспечена дополнительная защита открывания дверей, так как даже при наличии необходимого ключа замок невозможно открыть без знания пятизначного кода. Это достигается незначительной конструктивной доработкой, например врезного механического замка, заключающейся в установке дополнительного стопорного устройства, работающего от маломощного тягового электромагнита или от заменяющего его электромагнитного реле. Эта работа вполне доступна начинающему радиолюбителю в своей лаборатории.

Охранное устройство может быть рекомендовано также для установки на воротах гаражей и складских помещений при эксплуатации в условиях повышенной влажности (до 98%) и при температуре окружающей среды от —35 до 45 °С.

Устройство, принципиальная схема которого изображена на рис. 2.18, характеризуется высокими электрическими параметрами и техническими характеристиками, повышенной надежностью, долговечностью и устойчивостью к внешним механическим нагрузкам, в том числе вибрациям, потребляет малую мощность при работе и имеет сравнительно небольшие размеры. Это обеспечивается достаточно простым схемно-техническим решением и удобным конструктивным исполнением. Технология изготовления устройства определяется возможностями радиолюбителя, оснащением его домашней мастерской.

Комплектующие ЭРИ, входящие в схему охранного устройства, являются неотъемлемой частью системы, в которую дополнительно входят механический замок врезной или накладной конструкции, стопорное устройство защелки, ИМ, который приводится в действие от электромагнита или соленоида. Как следует из схемы, охранное устройство включает в свой состав входные цепи, конденсаторный фильтр, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямитель, работающий на емкостный фильтр стабилизатор напряжения, кодозадающее устройство с дешифратором, ИМ.

Входные цепи обеспечивают подключение охранного устройства к сети переменного тока и защиту его электронной части от проникающих в сеть питания электромагнитных помех. Фильтр собран на двух конденсаторах С1 и С2 со средней точкой, замкнутой на землю. Плавкие предохранители F1 и F2 защищают устройство и его элементы от коротких замыканий и перегрузок, они рассчитаны на максимальный ток срабатывания 2 А. Подключается охранное устройство к питающей сети с помощью стандартного электрического соединителя типа «вилка» X1. После замыкания контактов двухпозиционного переключателя S1 напряжение начинает поступать на первичную обмотку трансформатора и одновременно загорается неоновая индикаторная лампа Н2. Напряжение на исполнительный электромагнит (ЭМ1) не поступает, так как тринистор VS1 находится в закрытом состоянии.

В составе БП устройства использован унифицированный сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкций типа ТПП. При отсутствии покупного трансформатора радиолюбитель сможет изготовить самодельный трансформатор по данным, приведенным в табл. 2.17. Изготавливается трансформатор на броневом магнитопроводе типа Ш, УШ или ШЛ (ШЛМ), активная площадь поперечного сечения стали которого должна быть не менее 6 см2.

Броневые трансформаторы характеризуются следующими достоинствами: наличием только одной катушки с обмотками по сравнению со стержневыми трансформаторами, более высоким заполнением окна магнитопровода обмоточным проводом, частичной защитой от механических повреждений катушки с обмотками ярмом магнитопровода. Пластинчатые магнитопроводы типа Ш или УШ собираются из отдельных пластин встык или внахлест. При сборке встык все пластины составляются вместе и располагаются одинаково; в этом случае магнитопровод состоит из двух частей, которые соединяют вместе. При сборке встык облегчаются сборка и разборка трансформатора.

Таблица 2. 17. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в малогабаритном охранном устройстве с дискретным управлением

2-151.jpg

При сборке внахлест пластины чередуются так, чтобы у соседних пластин разрезы были с разных сторон сердечника. Сборка внахлест уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода, но усложняет сборку и разборку трансформатора. Начинающим радиолюбителям рекомендуется изготавливать магнитопровод методом шихтования из пластин электротехнической стали, если нет готового витого ленточного магнитопровода.

Самодельный трансформатор содержит три обмотки:

одну первичную, рассчитанную на напряжение 220 В переменного тока, и две вторичные обмотки, необходимые для получения заданного уровня выпрямленного напряжения постоянного тока. На вторичных обмотках сетевого трансформатора действует переменное напряжение 4...5 В при холостом ходе.

Сетевой трансформатор обеспечивает полную гальваническую развязку вторичных цепей электронной схемы устройства от сети переменного тока и надежную защиту и электробезопасность при наладке и регулировке. Рекомендации по технологическим операциям изготовления трансформатора в домашней мастерской рассмотрены выше, в них особое внимание обращается на сопротивление изоляции.

На выводах вторичных обмоток сетевого трансформа тора собран выпрямитель, на выходе которого действуем напряжение постоянного тока 5 В. Выпрямитель работает на емкостный фильтр, выполненный на оксидных конденсаторах. В данном устройстве для преобразования напряжения применена однофазная двухполупериодная мостовая схема, она имеет как положительные, так и отрицательные характеристики, которые ранее отмечались при рассмотрении подобных охранных устройств.

Выпрямитель собран на четырех диодах VD1—VD4 малой мощности, средний прямой ток которых не менее 1 А, а импульсное прямое напряжение — не менее 600 В. В качестве выпрямителя может быть применен блок или сборка диодов, выполненных в единой конструкции, например КЦ402А. Основным преимуществом данного выпрямителя по сравнению с другими схемами является большая частота пульсации, что позволяет уменьшить емкость конденсатора фильтра и габариты сетевого трансформатора. Преимущество мостовой схемы в том, что вторичная обмотка трансформатора питания имеет вдвое меньшее число витков, чем при двухфазной схеме, хотя для двухфазной схемы понадобится только два диода. Однофазный выпрямитель по мостовой схеме из всех вариантов двухполупериодных выпрямителей обладает наилучшими технико-экономическими показателями. Режим работы выпрямителя определяется в основном типом фильтра, включенного на его выходе. Емкостные фильтры применяются в выпрямителях, рассчитанных на малые токи нагрузки.

Конденсатор фильтра включается параллельно нагрузке для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения. Реакция нагрузки на выпрямитель зависит от емкости конденсатора, сопротивление которого для переменной составляющей много меньше сопротивления нагрузки.

Напряжение постоянного тока, сглаженное емкостным фильтром, подается на простейший стабилизатор напряжения, собранный на транзисторе VT1 и стабилитроне VD5. Стабилизатор напряжения автоматически поддерживает постоянство напряжения на нагрузке с заданной точностью. Транзисторный стабилизатор напряжения содержит параметрический стабилизатор,

собранный на кремниевом стабилитроне и регулирующий транзистор средней мощности. Применение мощного транзистора позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем только от параметрического стабилизатора с таким же стабилитроном.

Следует заметить, что примененный стабилизатор напряжения, отличаясь предельной простотой, обладает существенным недостатком: даже при кратковременном коротком замыкании в нагрузке регулирующий транзистор выходит из строя. По этой причине, а также учитывая низкое значение коэффициента стабилизации и относительно большое выходное сопротивление, в схеме можно применить стабилизатор с двумя транзисторами и защитой от перегрузок.

Стабилизаторы напряжения постоянного тока с двумя транзисторами различной структуры, приведенные на рис. 2.19, имеют примерно на порядок более высокие значения коэффициента стабилизации и на порядок меньше значения выходного сопротивления, чем стабилизатор, примененный в схеме на рис. 2.16. И одновременно стабилизаторы, изображенные на рис. 2.17, можно сделать нечувствительными к коротким замыканиям и перегрузкам, добавив диод и резистор, обозначенные на схемах штриховыми линиями.

Рекомендованную замену схемы стабилизатора напряжения могут выполнить более опытные радиолюбители. При этом транзистор VT1 можно монтировать на радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок, если в стабилизаторе по схеме на рис. 2.19, а, с корпусом устройства соединен положительный полюс стабилизированного напряжения, а в устройстве по схеме на рис. 2.19, б,— отрицательный полюс. Например, использован стабилитрон Д814В (Д810) и применены транзисторы VT1 типа П214, VT2 — МП38А (рис. 2.19, а) или транзисторы VT1 — П702, VT2 — МП40 (рис. 2.19, б);

R1 — МЛТ-0,25-560 Ом.

В данном устройстве в качестве ИМ может быть использован электромагнит или соленоид, показанный на рис. 2.12. Обмотка содержит 4000 витков провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Подвижной сердечник соленоида должен свободно перемещаться в катушке.

Кодозадающее устройство с дешифратором включает в свой состав четыре триггера, собранных на элементах микросхемы DA1.1 с выводами 1, 2 и 3; DA1.2 с выводами

2-152.jpg

Рис. 2.19. Принципиальные схемы стабилизаторов напряжения:

а — на транзисторах р-n-р-структуры: б — на транзисторах n-р-n-структуры.

4, 5 и 6; DA2.1 с выводами 1, 2 и 3; DA2.2 с выводами 4, 5 и 6; DA3 с выводами 1, 2 и 3; DA3.2 с выводами 4, 5 и'б; DA4.1 с выводами 1, 2 и 3; DA4.2 с выводами 3, 4 и 5; четыре элемента совпадения, собранные на DA1.4 с выводами 11, 12 и 13; DA2.4 с выводами 11, 12 и 13;

DA3.3 с выводами 8, 9 и К); DA4.3 с выводами 8, 9 и 10; дешифратор, который содержит девять переключателей S3—S11; кодозадающий узел, собранный на электрических соединителях Х2—Х27; транзисторный ключ на тринисторе VS1 и транзисторе VT2.

Контакты переключателя S2, устанавливаемого на охраняемом объекте в исходном состоянии устройства при закрытой двери, разомкнуты. В этом положении на всех четырех выводах триггеров (вывод 6) действует высокий уровень логической единицы, а на базе транзистора

VT2 будет напряжение низкого уровня; транзисторный ключ закрыт, электромагнит и индикаторная лампа H1 находятся в обесточенном состоянии.

Для работы охранного устройства применяется пятизначный шифр, который набирается с помощью установления перемычек между контактами соединителей Х2—Х27, но управление осуществляется только тремя кнопками, две из которых нажимают дважды. Первая цифра кода, например 2, получается при соединении элементов следующей электрической цепи: вывод 1 ИМС DA1, контакт электрического соединителя Х21, перемычка, контакт соединителя Х20, контакт соединителя Х4, перемычка, контакт соединителя Х5, кнопочный переключатель S4.

Следует заметить, что кнопочные переключатели S3—S11 устанавливаются на металлической плате, изготовленной из стального листа (полосы) толщиной не менее 4 мм, она закрепляется на входной двери охраняемого объекта. Все выведенные на лицевую панель кнопки обозначаются цифрами кода с 1 до 9. Около переключателя S3 необходимо нанести цифру 1, около S4 — цифру 2, около S5 — цифру 3 и т. д. Данная часть сторожевого устройства образует дешифратор, который имеет постоянное обозначение кнопок.

Если потребуется установить первую цифру кода, например 5, то необходимо образовать цепочку: вывод 1 ИМС DA1, X2I, Х20, Х10, X11, S7.

Вторая цифра кода устанавливается электрической цепочкой, состоящей из элементов: выводы 9 н 10 ИМС DA1, контакты Х23, Х22, Х2, ХЗ, S3. Эта цепочка определила вторую цифру кода — 1.

Третья цифра кода устанавливается набором электрической цепочки, состоящей из элементов: выводы 9 и 10 ИМС DA2, контакты соединителей Х23, Х22, Х16, Х15, кнопочный переключатель S10. Данная электрическая цепь позволяет набирать цифру кода 8.

Таким образом, образовав эти электрические цепи, набрано три цифры кода 218, а полный код состоит из пяти цифр. В данном устройстве к этим трем цифрам добавляются еще две цифры, уже участвующие в наборе кода, например 18, и весь код будет 21818. При дешифровании необходимо нажимать последовательно кнопки переключателей S4, S3, S10, S3, S10.

Работает охранное устройство следующим образом. После нажатия на первую кнопку, соответствующую первой цифре установленного кода, срабатывает первый триггер, переключаясь из одного крайнего состояния в другое. Напомним, что первый триггер собран на элементах ИМС DA1 (выводы: 1, 2 и 3; 4, 5 и 6). При этом напряжение высокого уровня логической единицы с вывода 3 поступает на вывод 12 элемента совпадения ИМС. DА1 (выводы 11, 12 и 13). При нажатии на кнопку S3, соответствующую следующей цифре кода, на второй вход этого элемента совпадения (вывод 13) будет подано напряжение высокого уровня логической единицы, а на выходе будет действовать низкий уровень логического нуля (вывод 11). Это состояние будет также на входе второго триггера (DA2 — выводы 1, 2 и 3; 4, 5 и 6), которое приводит к его срабатыванию, и с выхода этого триггера напряжение высокого уровня логической единицы поступает на вход следующего элемента совпадения (вывод 12 ИМС DA2). Если далее нажимать на кнопки и набирать правильный код аналогично сказанному, срабатывают элементы ИМС DA3. Сначала переключается триггер на элементах DA3.1 и DA3.2, затем через элемент совпадения (DA3.1) переключается триггер, собранный на элементах ИМС DA4 (выводы 1, 2 и 3; 4, 5 и б). На этом этапе набора цифр заканчивается первый этап работы дешифратора, который подготавливает устройство к набору пятой цифры кода.

Последовательный цикл набора ном.еров кода приводит к переключению всех четырех триггеров на один из входов элемента совпадения ИМС DA4 (вывод 11), на котором начинает действовать высокий уровень логической единицы. Такой же высокий уровень напряжения воздействует и на второй вход этого элемента (вывод 10) через резистор R4. Поэтому при наборе пятой цифры кода 8, когда на третьем входе элемента совпадения ИМС DA4 (вывод 9) также появляется напряжение высокого уровня логической единицы, на выходе этого элемента (вывод 8) будет действовать низкий уровень логического нуля. Этот уровень будет действовать также на входе инвертора, собранного на элементе ИМС DA3 (выводы 11, 12 и 13).

Инвертор, как простейшее устройство на микросхеме, преобразует сигнал низкого уровня на входе (выводы 12 и 13 ИМС DA3) в сигнал высокого уровня логической единицы и наоборот. Таким образом, на выводе 8 ИМС DA3 действует напряжение низкого уровня логического нуля. Благодаря инвертору (элемент DA3 с выводами 11, 12, 13) на базу транзистора VT2 приходит уже напряжение высокого уровня логической единицы. Это состояние приводит к открыванию транзистора VT2 и тринистора VS1. Через обмотку ЭМ1 и индикаторную лампу /// начинает протекать ток. Электромагнит срабатывает и открывает стопор защелки или оттягивает задвижку механического замка. Одновременно загорается лампа накаливания, которая подсвечивает надпись "входите".

Теперь рассмотрим вариант с неправильным набором шифра. Если в процессе набора кода нажата кнопка с цифрой, не входящей в него, то вторые входы всех ИМС DA1— DA4 (выводы 5) — входы всех четырех триггеров соединяются с общим проводом и триггеры возвращаются в исходное состояние. После этого код необходимо набирать заново. Триггеры всегда возвращаются в исходное состояние при открывании двери, так как контакты кнопочного переключателя S2 также соединены с общим проводом, который смонтирован с теми же входами триггеров.

В схему включена цепочка из резистора R3 и конденсатора С5, которая обеспечивает защиту от ложных срабатываний триггеров и ИМ. При любом появлении напряжения питания на конденсаторе С5 и зарядке его до номинального значения питания все триггеры возвращаются в исходное состояние.

При изготовлении охранного устройства, при его сборке, монтаже и регулировке использованы следующие комплектующие ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкции (покупной или самодельный) типа ТПП242-127/220-50; транзисторы VT1 типа КТ807Б, VT2 — МП38А; выпрямительные диоды VD1-VD4 типа Д242Б; стабилитрон VD5 типа КС156А; ИМС DA1 типа К155ЛАЗ, DA2 — К155ЛАЗ, DA3 — К155ЛАЗ, DA4 — К155ЛА4; резисторы R1 типа МЛТ-2-390 кОм, R2 — МЛТ-0,5-270 Ом, R3 — МЛТ-0,25-1 кОм, R4 — МЛТ-0,25-10 кОм, R5 — МЛТ-0,25-1 кОм, R6 — МЛТ-0,25-1 кОм, R7 — МЛТ-0,5-330 Ом; конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0.05 мкФ, С2 — МБМ-11-750В-0.05 мкФ, СЗ — К50-6-16В-100 мкФ, С4 — К50-6-10В-200 мкФ, С5 — К50-6-6В-10 мкФ, С6 — К50-6-6В-10 мкФ; электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем в двойной изоляции; Х2—Х27 типа КМЗ-1 приборные; переключатели S1 двухпозиционный типа П2Т-1-1, S2 — самодельной конструкции, S3—S11 типа КМ1-1; плавкие предохранители F1 и F2

типа IIM-1-2 А; индикаторная лампа Н2 типа ТН-03-1;электромагнит ЭМ1 (или соленоид самодельной конструкции); тринистор VS1 типа КУ202Н.

Правильно собранное устройство, без ошибок в монтаже и из заведомо исправных комплектующих ЭРЭ, начинает работать сразу же после включения и сеть.

При сборке и ремонте охранного устройств могут быть внесены некоторые изменения в схему и заменены комплектующие ЭРЭ. Например, вместо резисторов МЛТ можно применить резисторы типов ОМЛТ, МТ, ВС, С1-4, С2-8, УДИ, БЛП; вместо конденсаторов К50-6 можно использовать конденсаторы типов К.50-3, К.50-12, К50-16, К50-20; комплект выпрямительных диодов VD1—VD4 типа Д242Б можно заменить диодными сборками типов КЦ402А, КЦ402Е или применить менее мощные выпрямительные диоды.

Конструктивно охранное устройство выполняется в виде отдельных сборочных единиц. С учетом органолентических показателей конструируется дешифратор, который укрепляется на входной двери. К этому блоку кроме эстетических предъявляются требования по устойчивости к механическим воздействиям. Дешифратор должен быть прочно укреплен на входной двери, обладать повышенной жесткостью конструкции и противостоять ударным нагрузкам.

Блок питания устройства вместе с логическими элементами изготавливается в пластмассовом или металлическом корпусе, размеры которого не превышают 140Х120Х70 мм. Элементы электроники собираются на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. БП устанавливается внутри охраняемого помещения в месте, которое позволяет легко обслуживать это устройство.

Основные электрические параметры и технические характеристики малогабаритного охранного устройства с дискретным управлением

Номинальное напряжение питающей сети неременного тока, В .................... .220

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц ....................... .50

Номинальное стабилизированное напряжение

электропитания БЭ, В .................. .5

Коэффициент нелинейных искажений напряжения

питающей сети переменного тока, %, не более... 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В..................... 187... 242

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц...................... 49... 51

Пределы изменения постоянного напряжения питания БЭ, В ............ ............ .4,97...5,05

Коэффициент стабилизации, не менее .......... .70

Напряжение на выводах обмоток сетевого трансформатора питания Т1, В; под нагрузкой:

11 и 12 ............................ .2,47

13 и 14 .............. ............. .2,46

15 и 16 ............ ............ 5,0

17 и 18 .............. ............ .4,96

19 ч 20 .......................... 1,29

21 и 22 ............................ .1,28

Напряжение питания ИМ переменным током, В ... .220

Максимальная мощность, потребляемая устройством от сети переменного тока, Вт .......... .65

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . . 1 Количество цифр в коде, шт ................ .5

Количество разрядов кодовой комбинации ....... .9

Ток, потребляемый устройством в режиме холостого хода, мА, не более .................. .25

Сопротивление изоляции токоведущих частей и элементов устройства относительно металлического корпуса и между собой, МОм, не менее ..... 10

Задержка времени срабатывания устройства при

неправильном наборе, мс ................. .0,5

Срок службы, ч, не менее .................. .5000

Вероятность безотказной работы устройства при риске заказчика в=0,9, не менее ............ .0,98

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ .—25...+45

относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более ............... .9о±3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. .... .200...900

климатическое исполнение ............... . УХЛ

р31.jpg

Рис. 2.18. Принципиальная схема малогабаритного охранного устройства с дискретным управлением.

 

Рис. 2.18. Принципиальная схема малогабаритного охранного устройства с дискретным управлением.

Изображение: 

Рис. 2.19. Принципиальные схемы стабилизаторов напряжения:

Изображение: 

Таблица 2. 17. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в малогабаритном охранном устройств

Изображение: 

2.4. Электронное комбинированное устройство сигнализации

2. 4. ЭЛЕКТРОННОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ

Для изготовления в домашней мастерской и для практического использования предлагается к рассмотрению достаточно простое УС, содержащее всего одну ИМС и три транзистора. Монтаж, регулировка и настройка этого устройства доступны подготовленному радиолюбителю.

Электронное комбинированное сторожевое устройство со световой и звуковой сигнализацией предназначено для охраны жилых, производственных и хозяйственных помещений, а также транспортных средств от несанкционированного вторжения. Оно может быть установлено на дверях, окнах, форточках, люках, крышках, капотах и т. п. Простота конструктивного и схемно-технического решений электронного комбинированного УС делает его общедоступным для тиражирования в радиолюбительских лабораториях, цехах малых предприятий и мастерских юных техников. УС может быть применено для охраны объектов на садово-огородных участках. В данном устройстве применяются комплектующие изделия и элементы общего назначения, которые имеются в торговой сети, что значительно снижает стоимость его изготовления при серийном производстве. В целом охранное устройство имеет высокие технико-экономические показатели: например, в режиме холостого хода максимальный ток, который потребляет УС, не превышает 5 мА. УС работает от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, а также и от аккумуляторной батареи напряжением 12 В.

Принципиальная электрическая схема устройства со световой и звуковой сигнализацией приведена на рис. 2. 3. Как следует из данной электрической схемы, УС включает в свой состав входное устройство, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство с емкостным фильтром, СИП, устройство электронной сигнализации комбинированного тока и выходные сторожевые цепи.

Входное устройство обеспечивает подключение к сети переменного тока напряжением 127 или 220 В, а также к аккумуляторной батарее GB1; предохраняет УС от коротких замыканий в первичных цепях, которые часто возникают при неправильной сборке или монтаже и из-за

некачественных комплектующих ЭРЭ; сигнализирует о готовности УС к эксплуатации. На входе установлен плавкий предохранитель F1,сигнальная лампа Н1 и однополюсные переключатели В1 и В4. Подключение к сети переменного тока осуществляется с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», смонтированного с электрическим кабелем, имеющим повышенное сопротивление изоляции. Длина кабеля колеблется в пределах от 1, 5 до 2, 3 м. Для переключения напряжения с 220 В на напряжение 127 В на входе устройства установлены два держателя предохранителя F1 (на схеме не указано), один из которых подключен к обмоткам выводов трансформатора 1 и 3, а второй — к выводам обмоток 2 и 3.

Сетевой понижающий трансформатор питания 77 изготавливается на магнитопроводе броневой конструкции типа ШЛ, Ш или УШ, имеет одну катушку с тремя обмотками, изолированными друг от друга лакотканью с повышенной электропрочностью. Катушка трансформатора устанавливается на центральном стержне магнитопровода, активная площадь поперечного сечения которого должна быть не менее 4, 5... 5 см2. Сетевой трансформатор питания обеспечивает расчетный уровень выпрямленного напряжения постоянного тока, полную гальваническую развязку вторичных цепей устройства от высокого напряжения переменного тока питающей сети, а также дополнительную электробезопасность при эксплуатации устройства, так как на вторичной обмотке трансформатора Т1 и элементах электронной схемы действует пониженное безопасное напряжение. Моточные данные самодельного сетевого понижающего трансформатора Т1 приведены в табл. 2. 6.

На выходных обмотках сетевого трансформатора Т1 в режиме холостого хода действуют переменные напряжения 6, 3 В (выводы 6 и 7) и 13, 5 В (выводы 4 и 5). Вместо самодельного трансформатора в данном УС можно применить готовый унифицированный трансформатор типов ТА, ТН, ТАН, ТПП, ТС, ТТ, например можно использовать трансформатор типа ТПП277-127/220-50.

К выводам вторичной обмотки б и 7 подключена сигнальная лампа H1 с напряжением питания 5... 6 В. К выводам 4 и 5 трансформатора подключено выпрямительное устройство, собранное по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрямительных

Таблица 2. 6. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в комбинированном электронном сторожевом устройстве

2-41.jpg

диодах VD1 — VD4 и относящееся к выпрямителям нерегулируемого типа. Рассматриваемый выпрямитель, выполненный по схеме Греца, характеризуется рядом положительных и отрицательных параметров. К положительным параметрам выпрямительного устройства можно отнести повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, более полное использование габаритной мощности трансформатора, сравнительно низкий уровень обратного напряжения на комплекте выпрямительных диодов, повышенную мощность, которую можно получить с этого выпрямителя. К недостаткам мостовой схемы относятся: значительное количество используемых выпрямительных диодов, сравнительно большая (по сравнению с другими схемами) стоимость изготовления выпрямителя, невозможность установки однотипных выпрямительных диодов на металлические радиаторы охлаждения без изоляционных прокладок, пониженное значение кпд и повышенные потери. Выпрямительные диоды в такой схеме имеют легкие условия эксплуатации, высокую надежность работы и повышенный срок службы. Работает выпрямитель Греца на емкостный фильтр, собранный на оксидных конденсаторах. Пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока сглаживаются сначала фильтром на конденсаторах С1 и С2, а затем П-образпым фильтром, включающим в свои состав оксидные конденсаторы СЗ, С4 и резистор R2.

В схеме электронного комбинированного УС на выходе выпрямителя собран ПСН, составленный из стабилитрона VD5. балластного резистора R1 и усилителя тока, выполненного на транзисторе VT1. Стабилизатор напряжения обеспечивает на выходе постоянное стабилизированное напряжение 12В при токе нагрузки до 100 мЛ. Для увеличения мощности стабилизатора и тока нагрузки транзистор VT1 может быть заменен более мощным, например из серии К. Т608, П216.

В состав УС входят ИМС DA1, два маломощных транзистора VT3, VT2 и тиристор VD 10 (VS1). Включается устройство двумя электрическими переключателями B1 и В2. Первый выключатель подготавливает устройство к работе, о чем свидетельствует загорание сигнальной лампы H1. Выключатель В2, расположенный скрытно, включает собственно сигнальное устройство. При включении питания начинает заряжаться электролитический конденсатор С6 через резистор R4. Транзисторы в это время закрыты. ИМС, состоящая по существу из четырех полевых транзисторов с изолированным затвором, работает в ключевом режиме. При напряжении питания до 6 В эти ключи закрыты. Как только конденсатор С6 зарядится до напряжения 8 В и напряжение на затворах транзисторов микросхемы достигнет 4 В, на выводе 3 появится напряжение высокого уровня — напряжение питания. Следует заметить, что выводы 2 и 6 ИМС являются затворами полевых транзисторов, вывод 3 — истоком, 10 и 12 — стоками, 9 и 13 — затворами, 11 — изолированным затвором на общей подложке. ИМС DAI представляет собой четырехтранзисторный переключатель.

Конденсатор С6 заряжается до порогового напряжения примерно за 1, 5 мин, и за это время необходимо отключить замкнутый контакт, например дверь охраняемого объекта. Если на объекте установлено несколько скрытых выключателей, то указанное время отсчитывается от момента включения последнего переключателя. Регулировка времени срабатывания УС обеспечивается изменением номиналов электрической цепочки R4, С6.

На транзисторах VT2, VT3 собран мультивибратор, предназначенный для управления тиристором VD10 (VS1), в анодную цепь которого включают звуковой сигнализатор или несколько звуковых сигнализаторов. При включении электропитания переключателем В2 питание подается на мультивибратор. С этого момента вся система сигнализации находится в дежурном режиме работы, потребляя минимальный ток. Конденсаторы С7 и С8 пока не заряжены, а транзисторы VT2 и VT3 и тиристор VD10 (VS1) закрыты.

Переключатели S1 и S2 установлены так, что при открывании дверей или окон, где они установлены, их контакты замыкаются, и в это время вывод 9 микросхемы через электрическую цепочку R5, VD7 подключается к отрицательному полюсу источника питания. Если после открывания двери ее опять закрыть и тем самым снова замкнуть контакты кнопочного переключателя S1 или S2, конденсатор будет медленно разряжаться через резистор R4. Конденсатор С6 заряжается примерно за 2 мин, а разряжается за 1, 5 мин. После зарядки конденсатора С6 на выводе 8 ИМС DAI появляется полное напряжение питания, которое сохраняется до тех пор, пока напряжение на выводе 9 не станет меньше порогового значения. В течение 1, 5 мин тревожный сигнал будет продолжаться, хотя дверь уже закрыта.

В момент, когда на выводе 8 ИМС появляется полное напряжение, начинает заряжаться конденсатор С8 через резистор R12 и открывается транзистор VT2. Мультивибратор переходит в рабочий режим. В это же время на управляющий электрод тиристора VD10 (VSI) поступают через резистор R17 открывающие его импульсы с частотой примерно 0, 5 Гц и подаются прерывистые звуковые сигналы. Задержка времени от момента открывания двери до появления звукового сигнала равна 15... 18 с. За это время переключатель В2 переводится в положение «включено». Процесс восстановления режима сигнального устройства к повторному включению длится ориентировочно 1 мин.

При замыкании контактов S4, S5 световой и звуковой сигналы включаются практически мгновенно. При их замыкании через цепь R7, VD9 вывод 13 ИМС DAI подключается к отрицательному полюсу источника питания, появляется напряжение питания на выводе 14 ИМС и через резистор R13 заряжается конденсатор С8. В данном случае почти без задержки срабатывает мультивибратор. В это же время напряжение на конденсаторе С8 продолжает повышаться, что приводит к увеличению частоты Жуковых сигналов, которые затем сливаются в епрерывное гудение.

В УС применяются следующие комплектующие изделия и элементы: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкции типа ШЛ; ИМС DA1 типа K1KТ682B; транзисторы VT1 тина КТ603Б, VT2 КТ315А, VT3 — KT361A; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа КД105Б, VD6- VD9 — Д220;

стабилитрон VD5 тина Д814Д; тиристор VD10 (VS1) типа КУ202Н; конденсаторы С1 типа К50-3-50В-200 мкФ, С2 — К50-3-16В-100 мкФ, СЗ— К50-3-16В-200 мкФ, С4 — К50-3-16В-200мкФ, С5— К50-3-16В-10мкФ,С6— К50-3-16В-50 мкФ, С7 — К50-3-16В-20 мкФ, С8— К50-3-16В-10 мкФ, С9 — К50-3-16В-200 мкФ, С10— К10-7В-50В-Н30-3300 пФ, СИ— К50-3-25В-50 мкФ; резисторы R1 типа ВСа-0.5-470 Ом, R2 — ВСа-0,125-150 Ом, R3 — ВСа-0,125-30 кОм, R4 - ВСа-0,125-2,0 МОм, R5 — ВСа-0,125-30 кОм, R6 — ВСа-0,125-1,3 кОм, R7 — ВСа-0,125-1,3 кОм, R8— ВСа-0,125-2,0 МОм, R9 — ВСа-0,125-30 кОм, R10 ВСа-0,125-1,3 кОм, R11 — ВСа-0,125-30 кОм, R12 — ВСа-0,125-150 кОм, R13— ВСа-0,125-100 кОм, R14 — ВСа-0,125-240 кОм, R15 — ВСа-0,125-30 кОм, R16— ВСА-0,125-50 кОм, R17— ВСа-0,125-100 Ом, R18— ВСа-0,125-100 Ом, R19 — ВСа-2-240 кОм; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м; плавкий предохранитель F1 типа ПМ-1-0,25 А; индикаторные лампы H1 типа МН-6,3-0,3 А, Н2—Н4— А-12; аккумуляторная батарея средней емкости GBI с номинальным напряжением постоянного тока 12 В; переключатели В1, ВЗ, В4 типа П2Т-1-1, 52, SI—S5 типа П2К; громкоговоритель ВА1 с сопротивлением обмотки около 4 Ом или телефонный капсюль динамического типа.

При монтаже, регулировке и -ремонте УС могут быть применены другие комплектующие изделия и ЭРЭ, не ухудшающие основные электрические параметры устройства и его эксплуатационные характеристики. Например, сетевой понижающий трансформатор питания T1 типа ТС-5-4 можно заменить самодельным трансформатором с характеристиками, указанными в табл. 2.6. Диоды типа КД105Б можно заменить на КД102, КД103, КД105, Д226; стабилитрон типа Д814Д — на Д813; транзистор типа КТ603Б — на КТ608, КТ815, ГТ404; тиристор типа КУ202Н — на КУ202А, КУ202Б; электролитические конденсаторы типа К50-3 — на К50-6, К50-12, К50-16, К50-20; резисторы типа ВСа — на МЛТ, МТ, ОМЛТ, ВС, УЛИ, Cl-4, C2-8.

При изготовлении устройства рекомендуется объединить БП и БЭ в единую конструкцию, выполненную в пластмассовом корпусе, на лицевой панели которого необходимо предусмотреть выводы для подключения шлейфа, внешнего автономного источника электропитания, блока громкоговорителей и датчиков, устанавливаемых на¦ входных дверях, окнах и т. д.

Монтаж всех элементов сторожевого устройства необходимо выполнять только при отключенном напряжении питания. Блоки, узлы и датчики устройства должны быть размещены в местах, защищенных от влаги, масла, ныли, высокой температуры, агрессивных паров различных жидкостей и обязательно в труднодоступных для посторонних лиц местах так, чтобы их нельзя было сразу обнаружить и вывести из строя.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного комбинированного сторожевого устройства

Номинальное напряжение питающей сети неременного тока, В ....................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц ............................ .50

Номинальное напряжение автономного источника питания постоянного тока, В .............. .12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... .187...242

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц ..................... .49,5...50,5

Пределы изменения напряжения автономного источника питания, при которых обеспечивается устойчивая работа устройства, В .... .10...14

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .12

Выходное стабилизированное напряжение для электропитания блоков устройства и подзарядки аккумуляторной батареи, В .......... .12±0,05

Коэффициент стабилизации, не менее .......... .100

Амплитуда пульсаций стабилизированного напряжения постоянного тока, мВ, не более ........ .15

Ток, потребляемый устройством от сети переменного напряжения в режиме холостого хода, мА, не более .......................... 10

Ток, потребляемый от автономного источника питания, в режиме холостого хода, мА, не более . . .5

Максимальная мощность сторожевого устройства

при включенной сигнализации, Вт .......... .35...40

Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства относительно друг друга и металлического корпуса, МОм, не менее .......... .5

Напряжение на выводах вторичных обмоток трансформатора 77, В:

5 и б ............................ .6

7 и 8............................. 13, 5

Помехозащищенность устройства при напряженности внешнего электромагнитного ноля, дБ, не менее............................. 80

Вероятность безотказной работы устройства при Р =0, 92, не менее............... 0,97

Срок службы, ч, не менее .................. 5000

кпд, %, не менее ........................85

t31.jpg

Рис. 2.3. Принципиальная схема комбинированного электронного устройства сигнализации.

Рис. 2.3. Принципиальная схема комбинированного электронного устройства сигнализации.

Изображение: 

Таблица 2. 6. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в комбинированном электронном сторож

Изображение: 

4. Глава третья. Электронные и электромеханические сторожевые устройства.

Глава третья. Электронные и электромеханические сторожевые устройства

3. 1. Общие сведения

3. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящее время некоторые промышленные производства занимаются изготовлением и установкой всевозможных сторожевых устройств различного назначения и конструктивного исполнения. Количество таких устройств сравнительно невелико, хотя и они часто повторяют друг друга по конструктивно-техническим решениям и электронным схемам. Многие сторожевые устройства, к сожалению, отличаются невысокими показателями качества и надежности и легко поддаются дешифрованию. Применяемые в подобных устройствах электронные схемы характеризуются сравнительной простотой и небольшим набором комплектующих ЭРЭ. Следует заметить, что погоня за максимальным, часто неоправданным снижением себестоимости этих изделий и получением наибольшей прибыли, которую извлекают малые, плохо оснащенные предприятия, кооперативы и т. д., делают сторожевые устройства малопригодными для выполнения своих функций. Сегодня можно встретить устройства с одним и тем же наименованием, но предназначенные для выполнения разных функций.

Много специальных устройств создано для охраны подвижных средств. Они устанавливаются на автомобили обычно частными кооперативами и мелкими акционерными обществами, которые, как правило, не несут полной ответственности за надежность и долговечность их эксплуатации. Злоумышленники легко овладевают автомашинами, оснащенными противоугонными системами низкого качества. Необходимо знать, что большинство этих изделий очень чувствительны к качеству изготовления источников питания, перепадам напряжения питающей сети, частоте и стабилизации тока.

В торговой сети в последнее время появляется все больше и больше разнообразных автономных источников питания, которые используются в качестве резервного электропитания сторожевых устройств. Некоторые фирмы рекламируют компактные и простые в эксплуатации источники питания с широким диапазоном выходной мощности от 0, 1 до 500 Вт и более и повышенным сроком службы. Например, время автономной работы аккумуляторов типа UPS PS20 при различной нагрузке и номинальной температуре окружающей среды 25 °С приведено в табл 3. 1.

Сегодня рынок насыщен новыми сторожевыми устройствами как отечественного, гак и зарубежного производства, обеспечивающими необходимое сервисное обеспечение на основе микропроцессорного управления. Но эти системы, как правило, очень дорогие и не могут быть повторены даже в хорошо оснащенных радиолюбительских лабораториях. К новым сторожевым системам можно отнести электронные устройства, датчики которых устанавливаются в охраняемых помещениях, а сигнал о несанкционированном вторжении передается от электронного блока через обычную электрическую сеть на ЦПУ, где постоянно высвечивается информация о состоянии объекта. В случае проникновения на любой из охраняемых объектов на центральном пульте возникают световой и звуковой сигналы тревоги с указанием номера помещения.

Промышленные сторожевые устройства, предназначенные для охраны банков, квартир, территорий вокруг зданий, автостоянок, оснащаются радиоэлектронными передатчиками, бесконтактными детекторами разбивания стекла, магнитными контактами, активными инфракрасными детекторами, источниками бесперебойного питания и противопожарными системами большой емкости, в том числе и адресными.

Рассматривая некоторые конкретные типы сторожевых устройств, предлагаемых к использованию, по приведенным в рекламных проспектах сведениям, можно сделать неправильные выводы и принять неточные решения, так как ни одно из этих изделий не подтверждается схемами электронных устройств и на них нет необходимой КД. Как правило, в рекламных проспектах и паспортах сторожевых устройств кратко указывается их назначение, но подробно расписываются второстепенные преимущества и даются общие сведения по установке и обслуживанию. Например, при установке противоугонной системы типа «Викинг-604» со всех выводных и монтажных проводников снимаются и уничтожаются все маркировочные знаки и обозначения, не указываются технические характеристики ни на основных, ни на вспомогательных блоках и устройствах системы, чем обеспечивается невозможность демонтажа, ремонта и регулировки этого изделия вне мастерской, где оно было смонтировано. Подобный «сервис» делает хозяина автотранспорта полностью зависимым от фирмы, в которую он обратился.

И еще необходимо отметить, что в названной и других противоугонных системах указывается: сторожевое устройство управляется автоматически по программе специальным ключом с встроенной в него микросхемой и должно обеспечивать: блокировку двигателя по трем шлейфам, автоматическое включение, выключение кодовым ключом, динамическое изменение кода в пределах до миллиарда комбинаций, невозможность сканирования, блокировку стартера и топливного насоса, использование сторожевого устройства с любыми типами сигнальных устройств.

Очевидно, что такая информация для специалистов и радиолюбителей не представляет какой-либо интерес даже для предварительной оценки, если нет сведений о составе функциональных узлов и блоков, их монтажных и принципиальных схем.

Некоторые сторожевые устройства промышленного производства, а также выпускаемые отдельными фирмами заслуживают нашего внимания, потому что имеют повышенные технические характеристики и улучшенные электрические параметры, но и они не свободны от указанных выше недостатков.

Например, универсальная тревожная система «Микрон» позволяет осуществлять радиоохрану магазинов, офисов, квартир, гаражей и т. д. на расстоянии до 1,5 км от ЦПУ в зависимости от условий расположения охраняемых объектов.

Основные электрические параметры и технические характеристики универсальной тревожной системы

Номинальная рабочая частота радиоканала, кГц ... 26 960 Чувствительность принимающего устройства, мкВ,

не менее............................ 10

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В.................... 220

Таблица 3.1, Время работы автономных источников питания постоянного тока типа PS20

3-11.jpg

Окончание табл. 3. 1

3-12.jpg

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В............... 12

Номинальнаяя частота питающей сети переменного тока, Гц ..................... 50

Пределы изменения напряжении питающей сети

переменного тока, при которых сохраняется

работоспособнось системы, В .............. 198...240

Пределы изменения напряжения питающей сети

постоянною тока, В..................... 10... 14

Количество номеров абонентов, шт............ 1000

Мощносгь, потребляемая системой в период работы

при полной нагрузке, Вт.................. 500

Пределы изменения выходной мощности

сигнала тревоги, Bт ................... 1,2...2

Задержка подачи сигнала после cpaбатывания

системы, с ........................... 60...100

Количество охраняемых шлейфов, шт .......... .2

Продолжительность работы передатчика

после срабатывания системы, с ............. 10

Номинальный ток при полной нагрузке, А ....... 0,6

Номинальная емкость резервных источников

питания, А-ч .......................... 1,5

Вероятность безотказной работы системы

при риске заказчика в=0, 95, не менее........ 0, 93

Количество кодированных сигналов, шт......... 10 000

кпд, %, не менее........................ 90

Универсальная система сторожевой сигнализации «Роса» предназначена для установки как на стационарных, гак и на подвижных объектах. Эта система характеризуется значительным радиусом действия, мгновенной передачей информации или сигнала тревоги на ЦПУ, возможностью передачи информации на персональный приемник, возможностью охраны нескольких объектов одновременно, наличием резервного электропитания, электронным доступом к охраняемым объектам, возможностью контроля за состоянием охраняемого объекта, возможностью программирования сигналов контроля.

Рассматриваемая система включает в свой состав пульт централизованного наблюдения, абонентские комплекты для автомобилей, стационарных объектов и групповых объектов охраны. В свою очередь, в состав этих изделий входят персональный компьютер, БП, приемное устройство, антенный усилитель, антенна, программное обеспечение, электронные ключи, персональный приемник с зарядным устройством, блок передатчика с антенной, концентратор с системой доступа к электронным блокам.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного сторожевого устройства «Роса»

Диапазон рабочих частот, МГц, в пределах которых

устанавливается одна частота для конкретного

объекта охраны .................. 140...210

Чувствительность приемника у абонента, мкВ,

не более ...................... 0,5

Избирательность, дБ ................ 65. .70

Излучение гетеродина в антенне, нВт, не более .... 2

Мощность несущей частоты излучателя,Вт ...... . 4...6

Девиация частоты, кГц .................... 10,8...15,6

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц .................... 50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В ............... 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В ..................... 187...242

Пределы изменения частоты питающей сети

неременного тока, Гц ................... . 49,5...50,5

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания постоянного тока, В ........ 10,8...15

Напряжение питания персонального переносного

приемника, В ........................ . 6,6...8,5

Непрерывное время работы персонального приемника

без подзарядки аккумулятора, ч ............. 12

Время работы резервного источника питания

при нормальной температуре, ч ............. 4

Общее число шлейфов, шт .................. 8

Время передачи тревожной сигнализации, с ...... 10

Время передачи одной радиопосылки, мс ........ 16

Срок службы устройства, ч, не менее .......... 5000

Вероятность безотказной работы системы при риске

заказчика в=0,9, не менее ............... .0,92

Ток, потребляемый устройством в ждущем режиме

работы, А, не более .................... .0,07

Сопротивление изоляции токоведущих частей

отдельных блоков системы относительно

металлического корпуса, МОм, не менее ....... 10

Помехозащищенность системы при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ ......... 120

кпд, %, не менее ........................ 75

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, С ........ —10...+40

относительная влажность воздуха

при температуре 25 °С, % ............. . 90±3

Климатическое исполнение .................. УХЛ

Сторожевая автономная система «Оса» (изготавливается в Санкт-Петербурге фирмой «Аквасвязь») устанавливается для охраны квартир, офисов, сейфов, различных средств передвижения: автомобилей, яхт и др. Работает сторожевое устройство как в автономном, так и в режиме выдачи сообщений на ЦПУ.

Основные электрические параметры и технические характеристики сторожевой автономной системы «Оса»

Номинальное напряжение питающий сети

переменного тока в стационарном режиме

работы, В ......................... 220

Номинальная частота питающей сети

неременного тока, Гц ................... 50

Номинальное напряжение автономною источника

электропитания постоянного тока, В ......... 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

неременного тока, В .................... 187...242

Пределы изменения частоты питающейсети

переменного тока, Гц ................... 49,5...50,5

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания постоянного тока, В ....... 10...15

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более ............. 12

Количество одновременно охраняемых объектов

при работе в автономном режиме, шт ........ 1

Количество охраняемых точек на одном объекте, шт . . 1...5 Сопротивление шлейфа, кОм, при нормальных

климатических условиях работы ............ 0,6...2,4

Время задержки срабатывания сторожевого

устройства, с, не менее .................. 15

Максимальный ток, потребляемый от сети

переменного тока в режиме передачи сигнала. А,

не более ............................ 2

Период подтверждения работоспособности

устройства, мин, не более ................ 1

Источник резервного электропитания устройства —

аккумулятор ......................... бСГ-1,6

Мощность, потребляемая системой от сети в режиме

вызова и передачи сигнала, Вт ............. 100

Ток, потребляемый внешней сиреной, мА ........ 350

Суммарный ток, потребляемый при полной

нагрузке. А, не более ................... 1

Время непрерывного звучания сирены, мин, не менее . 3 Срок службы, ч, не менее .................. 1000

Срок гарантии, мес ...................... 12

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в= 0,9, не менее ........ 0,95

Сопротивление изоляции токоведущих частей

устройства, МОм, не менее ............... 15

кпд, %,не менее ....................... 80

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —10...+40

относительная влажность воздуха

при температуре 25 °С, % ............. 90±3

Электропитание электронных сторожевых устройств осуществляется, как правило, стабилизированном напряжением постоянного тока, которое вырабатывается вторичными БП или ХИТ. При этом к напряжению электропитания предъявляются достаточно жесткие технические требования. В каждом отдельном случае необходимо обеспечить оптимальные параметры выходного и входного напряжений, максимального тока нагрузки, коэффициентов;

стабилизации и пульсации, внутреннего сопротивления и некоторых других характеристик. Точный инженерный расчет таких стабилизаторов достаточно сложен и не всегда может быть квалифицированно выполнен домашним мастером. Поэтому в электронных схемах сторожевых ус тройств всегда предлагаются готовые решения, которых могут быть улучшены методом упрощенного анализа. Это касается в первую очередь выбора стабилизаторов на ОУ с различными выходными характеристиками.

Выходное напряжение, используемое для электропитания сторожевых устройств, укладывается в следующий ряд: 2; 3; 5; 6; 3; 9; 12,6; 15 В постоянного стабилизированного тока, отдельные значения которого могут плавно изменяться в строго определенных пределах. Ток нагрузки условно разделен на три группы с максимальными значениями до 0,025 А; до 0,8 А; до 2 А, при высоких значениях коэффициента стабилизации.

При монтаже простейших СИП применяются в общем случае такие элементы, как РЭ, управляющее устройство, выпрямительное устройство с ДН и фильтры.

Схемы ДН представлены на рис. 3.1.

В данных схемах элементами образцового напряжения служат стабилитроны VD5 и VD6. Для получения необходимых выходных параметров стабилизаторы питаются от двухполупериодного выпрямителя. В качестве емкостных фильтров применяются электролитические конденсаторы С1 и С2 любых типов, которые могут быть включены параллельно друг другу. В стабилизаторах напряжения используются три основные схемы включения РЭ (рис 3.2).

Порядок упрощенного построения СИП предусматривает следующую последовательность:

1. По номинальному току нагрузки, пользуясь схемой. приведенной на рис. 3.2, выбирается РЭ.

2. По заданному выходному напряжению стабилизатора выбирается схема усилительного элемента и схема

3-13.jpg

Рис. 3. 1. Схема делителя напряжения:

а — с двумя выходными напряжениями разной полярности, б - с одним выходным напряжением постоянного тока.

3-14.jpg

Рис. 3. 2. Схема включения регулирующего элемента:

а — на одном транзисторе; б — на трех транзисторах с дополнительным питанием; в — на одном составном транзисторе из трех транзисторов.

3-15.jpg

Рис. 3. 3. Схемы питания операционных усилителей, применяемых в стабилизаторах напряжения.

питания ОУ (рис. 3.3), если этот ОУ применяется в стабилизаторе напряжения.

3. Далее выбирается схема ДН (рис. 3.1) и на оснонании этих данных составляется полная электрическая схема СИП.

4. По данным, приведенным в табл.3.23.4, определяются номинальные значения основных параметров ЭРЭ схемы источника питания.

Таблица 3.2. Основные электрические параметры

вторичного источника электропитания, необходимые для выбора

элементов схемы

3-16.jpg

Таблица 3.3. Основные электрические параметры регулирующего элемента стабилизатора напряжения

3-17.jpg

Таблица 3. 4. Основные электрические параметры резисторов и конденсаторов, работающих в стабилизаторе напряжения

3-18.jpg

Примечание: сопротивления резисторов даны в Ом или кОм, которые обозначены буквой «к». Емкости конденсаторов даны в мкф.

На заключительном этапе упрощенного построения СИП выполняется работа по сборке и монтажу этого устройства. Но перед включением схемы в сеть переменного тока и, самое главное, перед подключением микросхемы типа СН необходимо убедиться, что входное напряжение на ней удовлетворяет требованию:

Uвх min<=Uвх<=Uвхmax.

Рис. 3.1. Схема делителя напряжения:

Изображение: 

Рис. 3.2. Схема включения регулирующего элемента:

Изображение: 

Рис. 3.3. Схемы питания операционных усилителей, применяемых в стабилизаторах напряжения.

Изображение: 

Таблица 3. 4. Основные электрические параметры резисторов и конденсаторов, работающих в стабилизаторе напряжения

Изображение: 

Таблица 3.1, Время работы автономных источников питания постоянного тока типа PS20 (окончание)

Изображение: 

Таблица 3.1, Время работы автономных источников питания постоянного тока типа PS20

Изображение: 

Таблица 3.2. Основные электрические параметры вторичного источника электропитания, необходимые для выбора элементов схемы

Изображение: 

Таблица 3.3. Основные электрические параметры регулирующего элемента стабилизатора напряжения

Изображение: 

3. 10. Быстроперестраиваемое сторожевое устройство

3. 10. БЫСТРОПЕРЕСТРАИВАЕМОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО

Это несложное электронное устройство от ранее рассмотренных отличается как кодированием, так и съемно-логическим решением. Цифровой блок построен на ИМС, которые обладают высокой экономичностью, что позволяет питать его и от автономного источника, и от сети переменного тока. Электронное сторожевое устройство широкого применения выполнено по принципу кодирования информации простым переключением контактов, которое осуществляется в любое время по желанию хозяина собственности. Поэтому данное изделие относится к числу электронных устройств автоматического действия с многотысячными вариантами шифрования. Рассматриваемый в составе сторожевой системы БЭ предназначен для установки на входных бронированных дверях жилых, производственных и хозяйственных помещений от вторжения посторонних лиц и злоумышленников, не знакомых с установленным в данный момент шифром.

Простота шифрования устройства и запоминания кода и достаточная ясность работы электронного быстроперестраиваемого сторожевого устройства позволяют использовать его для охраны гаражей, складских помещений и хозяйственных построек на приусадебных и садово-огородных участках. Многочисленные варианты кодирования не позволяют открыть устройство простым перебором (для открывания замка таким способом потребовалось бы несколько месяцев непрерывной работы). Механическая часть замка здесь не рассматривается.

Устойчивая и надежная работа сторожевого устройства обеспечивается от сети переменного тока напряжением 220 В, реже 127 В частотой 50 Гц или от аккумуляторной батареи с номинальным выходным напряжением постоянного тока 12 В. Подключается аккумуляторная батарея к малогабаритным приборным зажимным контактам Х2 и ХЗ, соблюдая полярность.

Принципиальная электрическая схема рассматриваемого сторожевого устройства, собранного на трех ИМС типа К176, приведена на рис. 3. 16. Как следует из схемы, в состав устройства входят устройство подключения к источникам электропитания, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, два выпрямительных устройства, емкостный фильтр, стабилизатор напряжения, выполненный на биполярных транзисторах, кодирующее устройство, электронный блок счетно-решающего устройства и ИМ.

Входное устройство включает в свой состав электрический соединитель X1 типа «вилка», смонтированный с электрическим кабелем и обеспечивающий подключение сторожевого устройства к сети переменного тока; плавкие предохранители F1 и F2, защищающие входные цепи устройства от перегрузок и коротких замыканий, которые могут произойти из-за неправильной сборки и ошибок в монтаже схемы, а также из-за неисправных комплектующих ЭРЭ; индикаторную лампочку H1, сигнализирующую о готовности сторожевого устройства к работе; конденсаторы С1 и С2, обеспечивающие защиту от низкочастотных электромагнитных помех, которые проникают в сеть питания; два малогабаритных зажимных контакта Х2 и ХЗ, рассчитанных на подключение одного соединения.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 самодельной конструкции изготавливается на броневом ленточном магнитопроводе типа ШЛ с одной катушкой, которая устанавливается на центральном стержне. Площадь активного поперечного сечения стали магнитопровода должна быть не менее 6 см2. Моточные данные сетевого трансформатора Т1 приведены в табл. 3.15. Первичная обмотка трансформатора имеет отвод от 1270-го витка для подключения к сети переменного тока напряжением 127 В. На выходе обмоток трансформатора действует переменное напряжение 6,3 В и 13 В. При изготовлении трансформатора необходимо обеспечить повышенную прочность электроизоляции между слоями обмоточного провода и между обмотками различными изоляционными материалами: лакотканью, изоляционны-

Таблица 3. 15. Моточные данные сетевого понижающего

трансформатора питания Т1, примененного

в быстро перестраиваемом сторожевом устройстве

3-101.jpg

ми лаками, конденсаторной бумагой и др. Намотка провода на катушку — рядовая, однослойная. Сетевой трансформатор обеспечивает расчетные значения выходных и выпрямленных напряжений постоянного тока, гальваническую развязку вторичных цепей сторожевого устройства от сети переменного тока высокого напряжения и необходимую электробезопасность при эксплуатации.

Первый выпрямитель предназначен для создания постоянного напряжения 13 В, обеспечивающего работу электронной части принципиальной схемы сторожевого устройства. Выпрямитель создан на двух выпрямительных диодах VD1, VD2, собранных по двухполупериодной схеме со средним выводом вторичной обмотки трансформатора. Выпрямитель по этой схеме характеризуется повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения, возможностью использования выпрямительных диодов с общим катодом (или анодом), что значительно упрощает их установку на общем радиаторе охлаждения, а также повышенным обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов и более сложной конструкцией сетевого трансформатора. Выпрямитель работа

ет на емкостный фильтр, собранный на конденсаторах СЗ—С5. Оксидныи электролитический конденсатор С5 имеет большую емкость.

С выпрямителя постоянное напряжение поступает на стабилизатор напряжения, собранный по компенсационной схеме и создающий высокий уровень стабилизации напряжения на нагрузке. Стабилизатор напряжения относится к нерегулируемым устройствам и имеет в своем составе устройство сравнения, РЭ, УПТ и устройство защиты от перегрузок и коротких замыканий в электронной схеме сторожевого устройства. В качестве РЭ в стабилизаторе применен транзистор VT4. Опорное напряжение снимается со стабилитрона VD9. Устройство защиты собрано на стабилитроне VD8, транзисторе VT1 и резисторах R3 и R4. Между базой и эмиттером транзистора VT1 действует разность напряжений. Величина этой разницы зависит от протекающего через резистор R4 тока нагрузки. В номинальном режиме работы через резистор R4 протекает ток нагрузки, и на нем падает очень небольшое напряжение, которое подается на базу транзистора VT1, а напряжение на эмиттере этого транзистора стабилизировано стабилитроном VD8, включенным в прямом направлении.

Быстроперестраиваемое сторожевое устройство состоит собственно из электромеханического замка, работающего от ИМ (электромагнита, соленоида, электромагнитного реле и др.), и управляющей электронной схемы, которая обеспечивает автоматическую подачу сигнала на открывание замка. Кодирование памяти электронной схемы осуществляется замыканием контактов девяти переключателей S6—S14 в соответствующие положения. Эти переключатели, как следует из схемы, имеют всего два положения: «выключено» и «включено». Положение «включено» соответствует сигналу «да» или высокому уровню логической единицы, а положение «выключено» — сигналу «нет» или низкому уровню логического нуля.

Работа сторожевого устройства, включающего в себя счетно-решающий электронный узел, основана на использовании принципа подсчета девятиразрядной кодовой комбинации цифр, которая, в свою очередь, представляет собой произвольное чередование логических уравнений «да» и «нет» (логическая единица или логический нуль). Девятиразрядный шифр вырабатывается

ИМС DA3, на выходе которой установлены импульсные диоды VD11-VD19 и однополюсные переключатели S6- S14. Набор шифра осуществляется двумя переключателями S4 и S5, которые имею переключающие группы контактов, не фиксируемых в нажатом положении. Команда на срабатывание ИМ в открывание дверей охраняемого объекта происходит только при правильном наборе шифра.

Собранный в составе БП узел защиты электронной схемы работает следующим образом. При коротком замыкании и перегрузках в выходных цепях, когда ток нагрузки превышает допустимый, падение напряжения на резисторе R4 открывает транзистор VT1, выключает стабилитрон VD9, и ток через регулирующий транзистор VT4 резко ограничивается. В результате этого нагрузка обесточивается и выключается. Защита электронного узла по данной схеме срабатывает при токе, не превышающем 0,5А, и может регулироваться изменением сопротивления резистора R4.

Выпрямленное и стабилизированное напряжение постоянного тока поступает на узел кодирования и дешифрования, собранный на трех ИМС DA1—DA3. При этом ИМС DA3 выполняет функцию счетчика-дешифратора. Декодирующее устройство содержит два двухполюсных переключателя S4 и S5, при помощи которых последовательно осуществляется дешифрование счетного узла. ИМС DA1 представляет собой RS-триггер, который срабатывает от первого замыкания контактов одного из переключателей S4, S5 и не реагирует на последующие ошибочные включения. ИМС DA2 представляет собой устройство, запрещающее дальнейший счет импульсов вводимого кода после первой ошибки в наборе. В том случае, когда набираемый шифр не совпал с установленным в любом разряде счетчика, на выходе второго триггера ИМС DA2 появляется высокий уровень логической единицы, который запрещает дальнейший счет. Но внешне это никак не проявляется. Последующие нажатия на любые кнопки переключателей S4 и S5 уже не изменяют состояние счетчика до тех пор, пока сторожевое устройство не будет возвращено в исходное положение. И каждое последующее нажатие на кнопки постоянно увеличивает время нахождения ИМС DA3 в состоянии, предшествующем ошибке в наборе шифра. После прекращения нажатий на кнопки

переключателей S4 или S5 по истечении временной задержки на выходе инвертора ИМС DA1 появляется высокий уровень логической единицы, переключающий триггер ИМС DA2 и счетчик ИМС DA3 в состояние низкого уровня логического нуля.

Необходимо также заметить, что в сторожевом устройстве предусмотрен узел задержки времени срабатывания, состоящий из электрической цепочки DA1, VD20, С5, R19, R20. При ошибке в наборе шифра это устройство позволяет повторить попытку только после определенно заданного интервала времени. Если начать повторный набор шифра до истечения времени этого интервала, то срабатывания сторожевого устройства и открывания механического замка не последует даже при правильном наборе. Это важное свойство сторожевого устройства может знать только хозяин.

В схему сторожевого устройства включен оптрон DU1, обеспечивающий передачу сигнала на срабатывание ИМ, полную гальваническую развязку между источником питания ИМ и электронной частью сторожевого устройства, а также дополнительную электробезопасность эксплуатации изделия в целом.

Работу сторожевого устройства контролируют с помощью индикаторной лампы H1 и светодиода VD10. При включении устройства в сеть переменного тока загорается индикаторная лампа H1, а при срабатывании механической части замка после правильного набора шифра — светодиод VD10 красного или зеленого цвета.

На принципиальной электрической схеме сторожевого устройства показано положение электронной схемы при всех отключенных контактах переключателей S6—S14, которое соответствует низкому уровню логического нуля, то есть набора нет. При правильном наборе шифра сигнал высокого уровня логической единицы с выхода ИМС DA3 (вывод 11) открывает ключевой транзистор VT2, что приводит к срабатыванию оптрона DU1, а вслед за ним — тиристора VD7, включающего электропитание исполнительного электромагнита или соленоида, и механический замок открывается.

Если за период временной задержки дверь охраняемого объекта не будет открыта, сторожевое устройство возвращается в исходное состояние, соответствующее нулевому состоянию второго триггера ИМС DA2 и счетчика-дешифратора ИМС DA3.

В быстропереcтраиваемом сторожевом устройстве применены следующие покупные и самодельные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ШЛ броневой конструкции; ИМС DA1 типа К176ЛА7, DA2 — К176ТМ2, DA3 К176ИЕ8; транзисторы VT1 типа МП42, VT2 — КТ315Г, VT3 — МП42, VT4 — П213; выпрямительные диоды VD1 типа Д226Д, VD2 Д226Д, VD3 VD6 - КД202Р, VD11-VD19 — КД522А, VD20 — КД522А, VD21 - КД105Б;

стабилитроны VD8 типа Д814Д, VD9 — Д814Д; тиристор VD7 типа КУ202Н; светодиод VD10 типа АЛ307А; оптрон DU1 типа АОУ103Б; ИМ К1 (электромагнит, соленоид или электромагнитное реле); индикаторная лампа Н1 типа МН-6,3-0,22 А; плавкие предохранители F1, F2 типа ПМ1-0.5 A, F3 — ПMl-0,25 A;

переключатели S1 типа П2Т-1-1, S2, S3 — П1Т-1-1, S4, S5 — МПЗ-1, S6—S14 — МТ1-2; конденсаторы С1 типа К40У-9-630В-0,033 мкФ, С2 — К40У-9-630В-0,033 мкФ, С5 — К50-6-25В-500 мкФ, С4 — К10-7В-50В-2200 пф, СЗ — К10-7В-50В-2200 пФ, С6 — К50-6-25В-500 мкФ, С7 — ЭТО-20В-1.5 мкФ; резисторы R1 типа ВСа-0,5-2,2 кОм, R2 — ВСа-1-2,4 кОм, R3 — ВСа-1-620 Ом, R4 — проволочный самодельный, намотан на резисторе ВСа-2-2 Ом нихромовым проводом диаметром 0,1 мм, R5 — ВСа-0,5-750 Ом, R6 — ВСа-0,25-470 Ом, R7 — СПЗ-1б-0,5Вт-2,2 к0м, R8 — ВСа-0,5-1,2 кОм, R9 — ВСа-0,25-10 кОм, R10 — ВСа-0,25-470 Ом, R11 — ВСа-0,5-4,3 к0м, R12 — ВСа-0,25-2,4 к0м, R13 — ВСа-2-10 к0м, R14 — ВСа-0,25-1 к0м, R15 — ВСа-0,125-100 к0м, R16 — ВСа-0,25-82 к0м, R17 — ВСа-0,125-27 к0м, R18 — ВСа-0,5-27 к0м, R19 — ВСа-0,125-27 к0м, R20 — ВСа-0,125-4,7 к0м, электрические соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной не менее 1,5 м, Х2, ХЗ — КМЗ-1.

При регулировке и ремонте электронной части сторожевого устройства некоторые ЭРИ и ЭРЭ могут быть заменены другими аналогичными элементами, не ухудшающими основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики сторожевого устройства. Например, сетевой понижающий трансформатор питания Т1 можно заменить на унифицированный трансформатор типа ТПП, ТН, ТС или ТТ; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20; резисторы типа ВСа — на МЛТ, ОМЛТ, ВС, МТ, УЛИ, C1-4, C2-8; диоды типа Д226Д — на Д237А, Д237Е, КД202В, диоды типа Д202Р — на Д234Б, Д248Б, КД206В, диоды типа КД522А — на КД509А, КД510А, КД513А. Рекомендации по замене транзисторов рассмотрены выше, в первой главе.

Необходимо заметить, что выбор нового шифра осуществляется переключением контактов выключателей

S6—S14 в течение нескольких секунд, поэтому данное устройство относится к числу быстроперестраиваемых.

Изготавливается сторожевое устройство в виде двух самостоятельных блоков: БП и БЭ. Блок питания имеет максимальные размеры 130Х110Х80 мм, выполнен в виде прямоугольника с лицевой панелью, верхней и нижней крышками, в которых предусматриваются вентиляционные отверстия, расположенные в местах установки тепловыделяющих элементов. На лицевой панели БП устанавливаются индикаторная лампочка Н1,держатели предохранителей F1 и F2, клеммы Х2 и ХЗ, на которых действует постоянное стабилизированное напряжение 9 В, и ручки управления переключателями S2 и S3.

Блок электроники изготавливается в пластмассовом корпусе с размерами 140Х35Х50 мм. На верхней крышке корпуса располагаются: индикаторная лампочка (светодиод), ручки управления переключателей S6—S14, приборные малогабаритные зажимные контакты А и Б, контакты для подключения электропитания ИМ Х4 и Х5 к сети переменного тока и контакты Х6 и Х7 для подключения исполнительного устройства, которое устанавливается непосредственно на входной двери охраняемого объекта. Все комплектующие элементы БЭ монтируются на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм.

При изготовлении лицевых панелей БП и БЭ сторожевого устройства необходимо вырезать много прямоугольных и круглых отверстий разного размера, которые выполняются по предварительной разметке, сделанной на миллиметровой бумаге и заранее наклеенной на лицевую панель.

Необходимо еще раз обратить внимание на правильность установки и пайки микросхем серии К176. При этом меры предосторожности не сводятся только к тому, чтобы защитить корпус микросхемы от недопустимых деформаций. Конструкция должна обеспечивать эффективный отвод тепла за счет конвекции воздуха или с помощью теплоотводящих элементов. Должно быть обеспечено высокое качество паяных соединений. И не менее важным обстоятельством при работе с микросхемами этой серии является необходимость соблюдения специальных мер защиты от повреждений статическим электричеством. Жало паяльника заземляется, на руку надевается заземляющий браслет в виде манжеты, а электропитание паяльника должно осуществляться только через понижающий сетевой трансформатор, обеспечивающий полную гальваническую развязку.Часто в распоряжении радиолюбителя имеются микросхемы, подходящие по функциональному назначению, но нет технической возможности для такой замены. В этом случае можно изготовить плату-переходник из фольгированного стеклотекстолита. Новую схему монтируют на этой плате, которую соединяют с печатной платой. При хранении ИМС, некоторых типов транзисторов (особенно полевого типа) выводы таких ЭРЭ закорачивают между собой, как правило, медным проводником или алюминиевой фольгой.

Примененные в устройстве микросхемы относятся к структурам КМОП, и поэтому вышеприведенная рекомендация для снятия статического электричества является особенно важной. При создании устройств с микросхемами, примененными в сторожевом устройстве, типы конденсаторов и значения их емкостей выбираются из расчета: емкость электролитического конденсатора на одну микросхему должна быть не менее 0,03 мкФ.

Создание электронных сторожевых устройств на ИМС со структурой КМОП сопряжено с необходимостью учитывать технологию их изготовления. Известно, что эти микросхемы подвержены губительному влиянию статического электричества. Опасное значение электрического потенциала составляет примерно +100 В постоянного тока. Пайку выводов этих микросхем следует начинать с выводов питания, но затем последовательность пайки может быть любой.

Дополнительно следует заметить, что микросхемы по технологическим приемам изготовления подразделяются на определенные типы, основными из которых являются микросхемы ТТЛ — транзисторно-транзисторной логики;

ТТЛШ — ТТЛ с диодами Шоттки; КМОП — микросхемы комплементарной структуры типа металл — окисел — полупроводник.

Основные электрические параметры и технические характеристики быстроперестраиваемого сторожевого устройства

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................. .220 или 127

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................ .50

Номинальное напряжение автономного источника

электропитания постоянного тока, В ........9

Коэффициент нелинейных искажении питающей сети

переменною тока, %, не более ............. 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... 180.... .250 или 110... .140

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц .................... 49,5... 50,5

Пределы изменения напряжения автономного

источника электропитания сторожевого устройства

постоянного тока, В ..................... 8.... 14

Напряжение на вторичной обмотке сетевого

трансформатора Т1 при номинальном напряжении

питающей сети 220 В, В .................. 26 (выводы 4 и 6)

Напряжения на выводах вторичных обмоток

трансформатора Т1 при изменении напряжения

питающей сети oт 180 до 250В, В:

4 и 5 ............................. 10,6...14,7

5 и 6 . ............................ 10,6...14,7

7 и 8 . ............................ 5,1... 7,1

Коэффициент стабилизации выпрямленного напряжения, не менее ................... 500

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя, мВ, не более ............................ 10

Номинальный ток питания ИМ замка. А, не более . . 0,5 Ток срабатывания защитного устройства в БП при коротком замыкании, А .......... 0,3

Мощность, потребляемая сторожевым устройством в ждущем режиме работы, мВт, не более . . . . . . 20

Время срабатывания сторожевого устройства

после правильного набора шифра, мс, не более . . 40

Мощность сетевого трансформатора, Вт . . . . . . . . 60

Время задержки в наборе шифра при ошибке, с . . . 3-20

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0,9, не менее ......... 0,89

Срок службы устройства, ч, не менее .......... 7000

Помехозащищенность сторожевого устройства от ложных срабатываний при воздействии внешнего электромагнитного поля в полисе частот от 0,15 до 30 МГц, не менее . . . . . . . . . . . . . . . 60

Сопротивление изоляции токоведущих частей и проводников устройства между собой и металлическим корпусом, МОм, не менее . . . . . 5

кпд, %, не менее . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С . . . . . . . . —25...+-45

относительная влажность воздуха

при температуре окружающей среды 22 С, %, не более ......................... 90+-3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст...... 200... 900

 

t81.jpg

Рис. 3.16. Принципиальная схема быстроперестраиваемого сторожевого устройства.

Рис. 3.16. Принципиальная схема быстроперестраиваемого сторожевого устройства.

Изображение: 

Таблица 3.15. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в быстро перестраиваемом сторожевом у

Изображение: 

3. 11. Сторожевое устройство на электромагнитных реле

3.11. СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ PEЛE

Рассматриваемое устройство относится к группе релейных автоматов, предназначенных для управления электромеханическими замками, которые устанавливаются на дверях жилых и производственных здании. Особенностью данного устройства является то, что оно очень просто в изготовлении, не нуждается в сложной и длительной настройке, не имеет в своем составе ППП и элементов электроники, работает непосредственно от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Последнее обстоятельство предъявляет особые условия к монтажу и электропроводке сторожевого устройства, главными из которых являются требования по технике электробезопасности и пожаробезопасности.

Схемно-конструктивное решение этого устройства позволяет устанавливать его только в тех помещениях и на объектах, где имеется возможность подключения к сети переменного тока, поэтому область применения устройства несколько ограничена, а его релейный блок требует постоянного осмотра и наблюдения за его состоянием. Не менее важной особенностью релейного автомата является то, что он позволяет очень быстро устанавливать любой код, без каких-либо перепаек и монтажа перемычек, так как не содержит разъемных соединений и приборных контактов. Весь монтаж осуществляется электрическим кабелем с двойной изоляцией, сопротивление постоянному току которого должно быть не менее 50 МОм. Монтажные соединения между контактами релейного блока должны производиться только многожильным проводом пайкой, например припоем ПОС-60.

Принципиальная электрическая схема сторожевого устройства на электромагнитных реле без применения ППП приведена на рис. 3.17. Устройство состоит из релейного блока, включающего семь электромагнитных реле типа МКУ-48, кодирующего узла и дешифратора.

Основным блоком устройства является блок электромагнитных реле, который изготавливается в металлическом или пластмассовом корпусе. На верхней крышке этого блока собирается узел кодирования, выполненный из семи перекидных переключателей с фиксированным положением контактных пар. Релейный блок и узел кодирования представляют собой единую сборочную конструкцию, которая устанавливается на стене охраняемого помещения и вдали от входной двери, так как соединяется с сетью питания и блоком управления двумя двужильными проводами. На боковых поверхностях релейного блока необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия, не снижающие механической прочности конструкции.

В качестве кодирующих переключателей S3—S9 рекомендуется использовать двухполюсные переключатели типа МТ1, П1Т-1-1.

Дешифратор изготавливается в виде прямоугольной пластмассовой конструкции, в которой монтируются кнопочные переключатели S2, S10—S16. Устанавливается дешифратор на входной двери и соединяется с релейным блоком и сетью электропитания монтажным проводом и электрическим многожильным кабелем. В качестве кнопочных переключателей используются малогабаритные кнопки КМ, предназначенные для коммутации электрических цепей с активной нагрузкой постоянного тока от 0, 0005 до 3 А и напряжением от 0, 5 до 250 В и имеющие износостойкость не менее 10 000 циклов переключении типа КМ1-1.

Для изготовления сторожевого устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: переключатели S1 типа П1Т-1-1 или П2К с контактами на размыкание, S2 — кнопка звонковая, работающая на замыкание контактов только при нажатии на нее, S3—S9 — МТ1, S10—S16 — КМ1-1 или КП-1, S17 — КМ1-1, КП-1, МТ1; ЭМ1 типа ЭП 41/33 или самодельный, конструкция которого рассмотрена выше; электрический звонок ВА1 любого типа с электропитанием от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц; электромагнитные реле К.1—К.7 типа МКУ-48 или любые другие реле также с питанием от сети переменного тока напряжением 220 В, имеющие контактные пары, которые работают на замыкание и на размыкание; плавкий предохранитель F1 любого типа на ток срабатывания 1 А; электрический соединитель X1 типа «вилка».

Как следует из принципиальной схемы, код сторожевого устройства состоит из семи цифр 1—7, принцип кодирования которых заключается в следующем. Контакты переключателей S3—S9 устанавливаются в такое положение, чтобы при нажатии соответствующих кнопок срабатывали реле и своими контактами замыкали электрическую цепь питания ИМ ЭМ1. В положении контактов переключателей, показанных на схеме, набран код 1345.

Набор шифра производится в любое время и по желанию хозяина объекта ручками переключателей. В зависимости от положения пар контактов переключателей можно подать сигнал на срабатывание ИМ при нажатии одной, двух, трех и т. д. кнопок S10—S16 — это зависит от положения ручек управления переключателей S3—S9.

После того как собран блок реле с кодирующим узлом, рекомендуется у всех ручек управления переключателей S3—S9 сделать гравировку или надписи цифрами от 1 до 7, в порядке возрастания номеров. Если переключателю S3 присвоена цифра 1, то S4 — цифра 2, S5 — цифра 3 и т. д. Такие же номера необходимо выгравировать или сделать надписи у кнопок дешифратора, установленного на входной двери охраняемого объекта.

Срабатывает сторожевое устройство следующим образом. Сначала нажимается первая кнопка, соответствующая переключателю S10, и переменное напряжение сети подается на обмотку первого реле К1, которое контактами К1.1 самоблокируется, а контактами К. 1. 2 подключит обмотку ИМ к контактам 1 и 3 переключателя S3. Затем необходимо нажать кнопку под номером 3 для того, чтобы сработало реле КЗ и своими контактами КЗ.1 заблокировало питание, а контактами КЗ. 2 обеспечило дальнейшую подготовку цепи ИМ к подаче электропитания.

Если нажать вторую кнопку и подать напряжение питания на обмотку реле К2, то произойдет самоблокировка питания этого реле контактами К2. 1 и размыкание контактов К2. 2, которые разорвут электрическую цепочку, и ни при каком дальнейшем наборе цифр кода ИМ не получит питания.

Для того чтобы сторожевое устройство сработало, необходимо последовательно нажать кнопки 4 и 5, контакты которых позволят замкнуть цепь питания ИМ ЭМ1. Блокировочная кнопка S2 подает напряжение питания на электрический звонок и имеет обычную схему включения. Вторая блокировочная кнопка S1 возвращает схему сторожевого устройства в исходное положение. Эту кнопку можно установить скрытно или на входной двери. При скрытном положении кнопки ее контакты должны быть разомкнуты и включаются только в момент перед дешифровкой. В этом случае сторожевое устройство в ждущем режиме находится в обесточенном состоянии, но открыть входную дверь невозможно. Если кнопка переключателя устанавливается на входную дверь, то при открывании двери контакты этого переключателя разрываются, а при закрывании двери вся система возвращается в исходное состояние и готова к приему нового посетителя.

Радиолюбители должны заинтересоваться установкой и размещением еще одной дополнительной кнопки S17, с помощью которой можно управлять сторожевым устройством на значительном расстоянии от входной двери. Ее можно установить и внутри объекта и снаружи, но обязательно в укромном месте. С ее помощью можно подавать напряжение питания на ИМ и приводить его сердечник в действие.

Рациональная компоновка конструктивных элементов сторожевого устройства и выполнение требований эстетики и эргономики позволит домашнему мастеру изготовить всё устройство компактным и удобным в эксплуатации. Одно главное требование: верхняя лицевая планка, на которой укрепляются кнопки дешифратора и которая выступает над поверхностью двери, должна быть выполнена из стали толщиной не менее 4 мм, а сами кнопки должны быть глубоко утоплены и не иметь люфта в отверстиях.

Правильно собранное сторожевое устройство в налаживании и регулировке не нуждается и начинает работать сразу же после установки на место.

Основные электрические параметры

и технические характеристики сторожевого устройства

на электромагнитных реле

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В..................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц.................... 50

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более.............. 10

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, %, не более.............. ±10

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, %, не более.............. ±1

Напряжение срабатывания реле, В............ 187

Напряжение отпускания реле, В.............. 63

Сопротивление изоляции токоведущих элементов

между собой и корпусом устройства, МОм...... 10

Суммарное время нахождения обмоток реле

под напряжением, ч, не более............... 100

Количество одновременно охраняемых объектов, шт. 1 Срок службы устройства, ч, не менее........... 5000

Вероятность безотказной работы, не менее....... 0, 92

кпд, %, не менее........................ 80

Максимальная мощность устройства, Вт........ 100

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —40...+50

относительная влажность воздуха при температуре 35 °С, % не менее................ 95+ -3

атмосферное давление воздуха, мм рт. cт...... 200... 900

 

t91.jpg

Рис. 3.17. Принципиальная схема сторожевого устройства на семи электромагнитных реле.

Рис. 3.17. Принципиальная схема сторожевого устройства на семи электромагнитных реле.

Изображение: 

3. 12. Сторожевое устройство на трех триггерах

3.12. СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ТРЕХ ТРИГГЕРАХ

Сторожевое устройство, выполненное на ППП, предназначено для автоматического открывания механического замка, имеющего пружинную защелку. Замок устанавливается на входных дверях охраняемых объектов и срабатывает при правильном наборе установленного кода. Открывание дверей осуществляется после набора закодированного числа, состоящего из трех цифр от 1 до 10. Срабатывание устройства обеспечивается в строго определенной последовательности, так же, как срабатывают триггеры.

Принципиальная электрическая схема сторожевого устройства приведена на рис. 3.18, которая включает в себя следующие функциональные узлы, блоки и электрические цепи: входное устройство, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство, ИМ, кодирующее устройство и дешифратор, электронный автомат, собранный на ППП, выходные цепи, соединяющие устройство с механическим замком и дешифратором.

Подключение сторожевого устройства к сети переменного тока производится с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», смонтированного с электрическим кабелем. Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Плавкие предохранители F1 и F2, установленные на входе, защищают устройство от коротких замыканий и перегрузок, возникающих иногда из-за допущенных при монтаже ошибок или из-за неисправных комплектующих элементов. Предохранители рассчитаны на ток срабатывания 1 А.

Во входной цепи установлен емкостный фильтр, собранный на конденсаторах С1 и С2 и защищающий устройство от низкочастотных помех, которые проникают в электрическую сеть от работы различных электротехнических устройств и механизмов. Включение и выключение

электропитания осуществляется с помощью двухпозиционного переключателя S1, о чем сигнализирует неоновая лампа H1.

В качестве сетевого понижающего трансформатора питания Т1 выбран унифицированный трансформатор ТПП, все типоразмеры которого применяются для питания ycройств на ППП. Особенностью трансформаторов типа ППП является низкие напряжение, действующее на вторичных обмотках. Конструкция трансформатора способна противостоять механическим и климатическим воздействиям, указанным в первой главе справочника. Она способна сохранять работоспособность при повышенной влажности и во всех случаях температурных воздействий обеспечивать необходимый запас электрической прочности изоляции обмоток с учетом категорий размещения трансформатора. Изготавливается трансформатор на ленточном магнитопроводе типономинала ШЛМ25Х25, который рассчитан на уменьшенный расход медного обмоточного провода.

Вместо покупного трансформатора можно применить самодельный, изготовленный на магнитопроводе типа Ш25Х25 или УШ25Х32 по данным, которые приведены в табл. 3.16. На выводах вторичных обмоток покупного трансформатора действует переменное напряжение при подключенной нагрузке следующих значений: 11 и 12 — 4,98 В; 13 и 14 — 4,98 В; 15 и 16 — 20 В; 17 и 18 — 20 В;

19 и 20 — 1,34 В; 21 и 22 — 1,34 В. Мощность трансформатора равна 57 Вт.

Сетевой понижающий трансформатор выполняет функции трансформации напряжения, гальванической развязки вторичных цепей от сети электропитания, обеспечения расчетного значения выпрямленного напряжения постоянного тока и безопасной эксплуатации сторожевого устройства.

При изготовлении самодельного трансформатора необходимо особое внимание обратить на качество обмоточного провода, при этом сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм.

При намотке провода на катушку используется рядовая укладка с изоляцией каждого слоя друг от друга. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага или тонкая лакоткань. Наиболее прочная изоляция должна быть выполнена между первичной обмоткой, экраном и вторичной обмоткой. Самодельный транс-

Таблица 3. 16. Моточные данные сетевою понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на трех триггерах

3-121.jpg

форматор можно изготовить по упрощенной схеме, выполнить одну первичную обмотку с выводами 2 и 9, рассчитанную на подключение к сети переменного тока напряжением 220 В. Затем намотать один слой экранного провода с изоляцией между слоями и намотать одну вторичную обмотку, на которой при холостом ходе должно действовать переменное напряжение 26 В. Сопротивление изоляции между всеми токоведущими элементами и магнитопроводом должно быть не менее 10 МОм при относительной влажности воздуха до 90% при температуре 25 °С.

Выпрямительное устройство собрано на четырех диодах VD1-VD4 и конденсаторе СЗ, который является фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. Выпрямитель выполнен по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая характеризуется как положительными, так и отрицательными параметрами. К положительным относятся: повышенная частота пульсации на выходе выпрямителя постоянного тока, достаточно низкое обратное напряжение на комплекте выпрямительных диодов, полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора. Котрицательным — повышенные потери и более низкий кпд по сравнению с другими выпрямительными схемами, невозможность установки диодов на одном металлическом теплоотводе без изоляционных прокладок, повышенный расход комплектующих ЭРЭ и более высокая стоимость изготовления. На выходе выпрямителя в точках А и Б под нагрузкой действует постоянное напряжение 24 В.

Далее по схеме в устройстве собран электронный блок на девяти транзисторах биполярного типа. Все транзисторы устанавливаются на печатную плату, за исключением транзистора VT1. В устройстве использованы транзисторы малой мощности, которые относятся к ППП третьего поколения, являются наиболее дешевыми по стоимости комплектующими ЭРЭ данного типа.

В составе электронного блока сторожевого устройства работают три транзисторных триггера и один усилитель тока. Первый триггер выполнен на транзисторах VT8 и VT9, второй — на транзисторах VT5 и VT6, третий — на транзисторах VT3 и VT4. Двухкаскадный усилитель тока собран на транзисторах VT1 и VT2.

Транзисторные триггеры относятся к классу полупроводниковых автоматических устройств, которые характеризуются тем, что могут сохранять длительное время одно из двух своих крайних состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключаться по электрическому сигналу из одного крайнего состояния в другое. В исходном состоянии сторожевого устройства транзисторы VT9, VT6 и VT4 триггеров открыты и потенциал на их коллекторах равен нулю. При включении электропитания это положение транзисторов достигается за счет заряда конденсатора С4 через резистор R17.

Порядок срабатывания сторожевого устройства при дешифровке установленного кода определяется подачей сигналов на триггеры. В данном случае первый триггер всегда срабатывает первым при замыкании контактов соответствующего кнопочного переключателя. Второй триггер срабатывает после первого триггера также после замыкания контактов кнопочного переключателя и зависит от установленного шифра. Третий триггер срабатывает вслед за вторым триггером.

На принципиальной схеме (рис. 3.18) показан установленный шифр 492. Первая цифра кода 4 определена номером кнопочного переключателя S4, контакты которого соединены через перемычку между соединителями Х8 и Х9 с базой транзистора VT8 первою триггера. Таким образом, первый триггер (транзисторы VT8 и VT9), перемычка между электрическими соединителями Х8 и Х9 и переключатель S4 определяют первую цифру будущего кода. Если установить перемычку между соединителями Х8 и любым другим соедини гелем, например с Х15, то первая цифра кода будет 7. Вторая цифра кода определяется цепочкой S9, Х19, Х18, база транзистора VT5. Третья цифра кода зависит от соединений элементов база транзистора VT7, резистор R9, база транзистора VT3, электрические соединители Х4, Х5 и перемычка между ними, переключатель кнопочный S2. Итак, рабочими контактами соединителей являются Х8, Х18 и Х4, остальные контакты соединителей Х2, Х6,Х10,Х12, Х14, Х16, Х20 — холостые, они соединены между собой параллельно. При монтаже сторожевого устройства возможны другие варианты соединений указанных контактов соединителей.

В составе устройства предусмотрен электромагнит, включенный в коллекторную цепь транзистора VT1 и рассчитанный на работу от постоянного тока напряжением 24 В. Срабатывает электромагнит ЭМ1 только после правильного набора трехзначного кода. При нажатии на кнопку S4, соответствующую первой цифре установленного кода, на базу транзистора VT8 подается отрицательный потенциал рабочего напряжения, который приводит к отпиранию этого транзистора. В это же время транзистор VT7 и выпрямительный диод VD6 закрываются. Следовательно, первый триггер после нажатия на кнопку S4 переключился в другое состояние. Теперь, если будет правильно нажата вторая кнопка S9, второй триггер также перейдет во второе устойчивое состояние. При нажатии на кнопку S2 переключится и третий триггер, то есть транзистор VT4 закроется, сработает усилитель тока, так как транзисторы VT2 и VT1 откроются. Это состояние триггеров и усилителя тока позволит в автоматическом режиме подать напряжение на электромагнит, который сработает и откроет замок входной двери. Для того чтобы вернуть сторожевое устройство в исходное состояние, необходимо разорвать цепь электропитания или переключателем S1 или дополнительным переключателем, устанавливаемым на входной двери (на схеме не указан).

При изготовлении устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы VT1 типа П214, VT2 — МП25, VT3 - VT9 — МП42; сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ТПП269 127/220-50; электрические соединители X1 типа «вилкам с электрическим кабелем, Х2 Х21 — КМЗ-1 приборные; плавкие предохранители F1 и F2 типа ПМ 1-1 А; индикаторная лампа Н1 типа ТН-0,2; выпрямительные диоды VD1-VD4 типа Д226Б, VD5-Д9Б, VD6-Д9Б; конденсаторы С1 типа МБМ-II-750В-0,01 мкФ,С2 МБМ-11-750В-0,01 мкФ, СЗ К50-6-50В-200 мкФ, С4 — К53-1А-6В-0.5 мкФ;

резисторы R1 типа МЛТ-2-390 кОм, R2 — МЛТ-0,25-91 кОм, КЗ - МЛТ-0,25-300 Ом, R4 — МЛТ-0,25-1 кОм, R5 — МЛТ-0,25 6,8 кОм, R7 — МЛТ-0,25-10 кОм, R8 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R9 — МЛТ-0,25-750 Ом, R10 — МЛТ-0,25-10 кОм, R11 — МЛТ-0,25 3,9 кОм, R 12 - МЛТ-0,25-10 кОм, R13 — МЛТ-0,25-3,9 к0м,R14 — МЛТ-0,25-10 кОм,R15 — МЛТ-0,25-3,9 к0м,R16— МЛТ-0,25-10 кОм, R17 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R18 — МЛТ-0,25-10 кОм; переключатели S11 типа П2Т-1-1, S2—S10 — КМ1-1;

электромагнит ЭМ1 или соленоид самодельной конструкции.

При сборке и регулировке сторожевого устройства можно произвести замену некоторых ЭРЭ. Например, электрические переключатели типа КМ1-1 можно заменить на переключатели типа КП-1, КП-2, ТВ2-1; резисторы типа МЛТ — на ВС, ВСа, МТ, БЛП, С2-10, С2-ЗЗН, Р1-4; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20. О замене транзисторов рассказано в первой главе.

Основные электрические параметры и технические характеристики сторожевого устройства на трех триггерах

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................... .220

-Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................... .50

Номинальное напряжение постоянного тока

на выходе выпрямителя под нагрузкой, В ....... 24

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более .............. 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В ..................... 187...242

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, % .................... ± 1

Пределы изменения напряжения постоянною тока

для питания электронной схемы, В .......... .22...26

Максимальный ток, на выходе выпрямителя, А .... 1,5

Ток, потребляемый устройством во время

срабатывания устройства. А, не более ........ .0,5

Количество одновременно охраняемых объектов, шт. 1

Время срабатывания устройства после набора

правильного кода, мс, не более ............. 0,8

Количество колируемых знаков, шт............ 3

Количество вариантов набора кода, шт, более..... 100 000

Срок службы, ч, не менее .................. 5000

Вероятность безотказной работы при риске заказчика в=0,95, не менее ............... 0,95

Сопротивление изоляции между токоведущими элементами и металлическим корпусом, при нормальных условиях эксплуатации, МОм, не менее ........ 5

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнею электромагнитного поля, дБ, не менее . . 100

Мощность сетевого понижающего трансформатора

питания Т1,Вт, не менее ................. 57

Ток, потребляемый устройством в режиме ожидания, мА, не более......................... 40

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, С........ —35...+ 45

относительная влажность воздуху при температуре 25 °С, не более..................... 95±3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст...... 200... 1000

t101.jpg

Рис. 3.18. Принципиальная схема сторожевого устройства на трех триггерах.

 

Рис. 3.18. Принципиальная схема сторожевого устройства на трех триггерах.

Изображение: 

Таблица 3.16. Моточные данные сетевою понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на трех тригге

Изображение: 

3. 13. Электромеханическое сторожевое устройство на элекромагнитных реле

3. 13. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Это сторожевое устройство относится к классу изделий дискретной автоматики, основу которых составляют электромеханические контакты, управляющие электромагнитным ИМ. Как правило, такие изделия представляют собой единую сторожевую систему, в которой подача напряжения на ИМ и его включение в действие происходят лишь при условии, что замыкания всех промежуточных контактов осуществляются точно в заданной последовательности. А включение ИМ в данном варианте устройства приводит к перемещению сердечника электромагнита и связанных с ним защелки или стопора ригеля механического замка, устанавливаемого на входной двери.

Сторожевое устройство предназначено для установки на входных дверях жилых домов и производственных объектов, а также на внутренних дверях офисов, складов, цехов, лабораторий и т. д. Устройство, смонтированное на внутренних дверях, разрешает свободный вход в помещение лицам, знающим зашифрованное число, и в любом случае предупреждает об открывании двери и наборе шифра. Попытки посторонних посетителей открыть замок простым перебором цифр не могут привести к положительному результату, так как количество вариантов шифра насчитывает десятки тысяч.

Устройство включает в свой состав очень маленькую номенклатуру комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, и все они рассчитаны на жесткие условия эксплуатации. При правильной технологии изготовления и монтаже элементов как внутри блоков, так и всей наружной проводки устройство может эксплуатироваться в условиях УХЛ и ХЛ, при температуре окружающей среды до —35 °С и 45 °С, при относительной влажности воздуха при температуре 25 °С до 95% и при пониженном атмосферном давлении до 200 мм рт. ст.

Работает сторожевое устройство непосредственно от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, и звонковая кнопка находится при замыкании контактов под высоким напряжением. Вторичный источник электропитания изготавливается в единой конструкции с релейным автоматом.

Принципиальная электрическая схема электромеханического сторожевого устройства на электромагнитных реле приведена на рис. 3. 19. Подключение устройства к сети электропитания осуществляется с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка» или прямым подключением электрического кабеля к однофазной сети. В последнем случае электрический соединитель X1 из схемы исключается. На входе устройства установлены плавкие предохранители, защищающие его от коротких замыканий и перегрузок в цепях устройства. Для исключения ошибок и как следствие коротких замыканий необходимо использовать только проверенные комплектующие элементы и монтажные провода, сопротивление изоляции которых в нормальных условиях эксплуатации не менее 50 МОм.

В конструкции сторожевого устройства можно выделить такие узлы, как БП с релейным автоматом, входные цепи с электрическим звонком и емкостным фильтром, пульт управления и дешифратор, устанавливаемый на входной двери. Конденсатор С/ обеспечивает защиту от помех, проникающих в сеть питания как от работы внешних источников, так и от работы релейного переключателя при замыкании и размыкании контактов. Конденсатор сравнительно небольшой емкости устанавливается параллельно первичной обмотке сетевого трансформатора Т1

и рассчитан на напряжение 750 В. Характерной особенностью данного устройства является его высокая экономичность, так как в режиме ожидания оно не потребляет электроэнергии. Схема его включения содержит переключатели S1, S2 и S12 с разомкнутыми контактами. Одновременно необходимо обратить внимание на включение и работу электрического звонка. Как следует из схемы, электрический звонок включен автономно и его работа зависит от положения контактов переключателей S1 S2 и S12. Это условие изменится, если будет выбран другой шифр.

В положении, указанном на схеме, шифр устройства — 0987. Количество цифр в коде определяется количеством рабочих реле КЗ—Кб.

Для электропитания электромагнитных реле и ИМ в устройстве собрано выпрямительное устройство, на выходе которого действует постоянное напряжение 32 В под нагрузкой. Для понижения высокого сетевого напряжения применен сетевой понижающий трансформатор питания Т1 стержневой самодельной конструкции. Изготавливается трансформатор на магнитопроводе типа ПЛ или П с двумя катушками по данным, приведенным в табл. 3.17. Активная площадь поперечного сечения стержней магнитопровода должна быть не менее 5 см2. Магнитопровод стержневой конструкции трансформатора выполняется П-образной формы и имеет два стержня с катушками. На каждом стержне помещается половина витков первичной и половина витков вторичной обмоток. Они соединяются между собой последовательно, так, чтобы намагничивающие силы этих полуобмоток совпадали по направлению. Стержневые трансформаторы обладают значительно меньшей чувствительностью к внешним магнитным полям, так как знаки ЭДС помех, наводимых в двух катушках трансформатора, равны по величине, но противоположны по знаку, поэтому взаимно уничтожаются. Эти трансформаторы по сравнению с броневыми имеют меньшую индуктивность рассеяния (на каждой катушке только половина витков, и поэтому толщина катушки меньшая), меньшее внешнее электромагнитное поле (магнитодвижущая сила в отдельных катушках имеет равный знак).

Сетевой трансформатор обеспечивает полную гальваническую развязку между вторичными цепями устройства и первичной сетью электропитания высокого напряжения,

Таблица 3. 17 Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электромеханическом сторожевом устройстве на электромагнитных реле

3-131.jpg

расчетное значение выпрямленного напряжения постоянного тока и более высокую электробезопасность.

Параллельно вторичным обмоткам сетевого трансформатора включен индикатор, который сигнализирует о срабатывании первого реле сторожевого устройства. Он выполнен на светодиоде VD1, VD2, R1. После замыкания контактов переключателя S1 и наборе установленного шифра на вторичной обмотке трансформатора Т1 появляется переменное напряжение около 30...35 В. Сразу же вспыхивает световой сигнализатор включения устройства.

Выпрямитель собран на четырех диодах средней мощности (на ток от 1 до 10 А) по классической однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая по сравнению с другими известными схемами выпрямителей характеризуется рядом положительных и отрицательных параметров: повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока; пониженным обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов;

достаточно высоким коэффициентом использования габаритной мощности сетевого трансформатора питания Т1;

повышенными потерями и более низким кпд; большим расходом диодов и вследствие этою повышенной стоимостью изготовления; невозможностью установки диодов на металлическом радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок. Примененная схема выпрямителя наиболее распространена в радиолюбительской практике вследствие своей простоты, высоких электрических выходных параметров и надежной эксплуатации.

Выпрямитель работает на емкостную нагрузку (емкостный фильтр) на электролитическом конденсаторе С'2, который является фильтром, сглаживающим пульсации напряжения на выходе выпрямителя.

Как следует из схемы, релейный автомат с устройством кодирования и дешифрации собран на электромагнитных реле К1—К6, одно из которых является ИМ. Установка нового шифра производится следующим образом. На шифровальном поле, где собраны малогабаритные приборные клеммы Х2—Х43, металлическими перемычками соединяются соответствующие контакты рабочих реле, переключателей S3—S12 и вилки, подключаемые к соединителям с нечетными обозначениями приборных клемм (Х5, X11...Х43). На схеме вилки, подключенные к контактам обмоток рабочих реле, обозначены цифрами 1—4. Первой при наборе шифра подключается вилка с номером 1. Если необходимо набрать шифр 1479, то клемму (цифра 1) с проводником, идущим от реле К6, подключают к соединителю Х7, клемму от реле К5 — к Х19, клемму от реле К4 с цифрой 3 — к соединителю Х31. клемму от реле КЗ — к соединителю Х39. Последовательно соединяют Х5, Х17, Х29, Х37 с точкой А и положительным выводом источника питания. Далее так же последовательно соединяют выводы Х9, Х13, Х21, Х25, Х38 и Х41 с контактом 2 реле К2.1. Завершается кодирование параллельным соединением контактов X11, Х15, Х23, Х27, Х35, Х43 с обмоткой реле К.2, которое обеспечивает сброс при неправильном наборе кода.

После подключения устройства к сети переменного тока переключателем S1 нажимают одновременно на две кнопки, включающие питание звонка S2 и первого рабо чего реле (К6—S12). При шифре, показанном на схеме, срабатывает первое реле К16 замыкая свои контакты К6.1, блокирующие питание реле, и контакты К6.2, подготавливающие срабатывание второго рабочего реле К5. Это реле сработает после замыкания контактов 1 и 2 переключателя S11. При нажатии на кнопку этого переключателя срабатывает вторая цифра кода 9. Контакты К5.1 самоблокируют питание реле К5, а контакты К5.2 подготавливают следующее реле к очередному срабатыванию. После замыкания контактов переключателя S10 срабатывает реле К4, его контакты К4.1 самоблокируют питание реле К4, а контакты К4.2 подготавливают реле КЗ к работе. Таким образом, к этому моменту правильно набрана третья цифра кода. Далее замыкают контакты переключателя S9, срабатывает реле КЗ. Его контакты КЗ.1 самоблокируют питание этого реле, а контакты КЗ.2 подключают электромагнит ЭМ1 к выпрямителю постоянного тока. Итак, при последовательном нажатии на кнопки переключателей S12, S11, S10, S9 был набран ранее установленный код 0987.

Новый шифр 1479 может быть правильно набран при последовательном нажатии на кнопки переключателей S3, S6, S9, S11.

При изготовлении сторожевого устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: выпрямительные диоды VD2 типа КД105Б, VD3—VD6 — Д242Б; светодиод VD1 типа АЛ307А; сетевой понижающий трансформатор стержневой конструкции Т1; предохранители F1, F2 типа ПМ-1-1 А; звонок электрический бытовой ВА1 любого типа с электропитанием от сети переменного тока напряжением 220 В; конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0.1 мкФ, С2 — К50-6-50В-50 мкФ; электрические соединители X1 типа «вилка», Х2—Х43 — КМЗ-1; электромагнитные реле РЭС-10 (паспорт РС4.529.031-03).

Необходимо заметить, что при нажатии на кнопку S2 при замкнутых контактах переключателя S1 напряжение переменного тока будет подано на сетевой понижающий трансформатор питания и электрический звонок ВА1. После отпускания кнопки S2 устройство обесточится и придет в исходное состояние. Если при нажатии на кнопку S2 контакты переключателя S1 разомкнуты, то работать будет только электрический звонок в обычном режиме. После того как был правильно набран установленный код и замок откроется, трансформатор Т1 отключится от сети нажатием любой нерабочей кнопки. При неправильном наборе шифра и ошибке в порядке набора кода сторожевое устройство не сработает, а при нажатии на нерабочую кнопку, например S3, сработает реле К2, которое своими контактами К2.1 разорвет цепь питания электромагнитных реле и возвратит все устройство в начальное положение. Все ранее правильно набранные цифры кода будут сброшены.

При изготовлении сторожевого устройства можно произвести замену некоторых комплектующих ЭРЭ. Можно применить электромагнитные реле типа РЭС-10 (паспорт РС4.529.031-16, РС4.524.313, РС4.529.031-11), РЭС-22;

можно применить унифицированный сетевой понижающий трансформатор стержневой конструкции типа ТС-40-5 или типа ТПП208-127/220-50, ТПП307-127/220-50 ТПП270-127/220-50.

Конструктивно сторожевое устройство рекомендуется выполнить в виде двух самостоятельных сборочных единиц: устройства дешифрования и БП с шифровальными контактами. Электрический звонок работает в обычном режиме и устанавливается традиционным способом. Изменения в монтаже питания звонка показаны на схеме.

Основные электрические параметры сторожевого устройства приведены ниже. Условия эксплуатации обеспечиваются конструкцией устройства и должны отвечать требованиям для УХЛ.

Конструкция дешифратора сторожевого устройства включает в свой состав: малогабаритные переключатели S2—S12 и индикаторное устройство. Все остальные элементы схемы собраны в БП и соединены с дешифратором монтажными проводами. Дешифратор располагается на входной двери таким образом, чтобы обеспечивался доступ только к кнопкам управления, имеющим максимально утопленные контакты, которые не могут быть демонтированы и вскрыты. Конструктивные решения дешифраторов общеизвестны, широко применяются в кодовых замках, которые используются на входных дверях большинства общественных помещений и жилых зданий.

Следует еще раз обратить внимание мастеров-радиолюбителей на то, что, выполняя работы, связанные с электричеством, необходимо помнить основные правила безопасности.

Основные электрические параметры и технические характеристики электромеханического сторожевого устройства на электромагнитных реле

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц.................... 50

Номинальное напряжение питания электромагнитных

реле постоянным током, В................. 32

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более.............. 10

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В..................... 200... 240

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц.................... 49, 5... 50, 5

Номинальное напряжение на выводах обмоток

сетевого трансформатора, В:

1 и 1', 2 и 2' ....................... .110

3 и 3', 4 и 4' ....................... .16

Количество одновременно охраняемых объектов, шт .1

Количество цифр в наборе кода, шт ........... .4

Срок службы, ч, не менее .................. .10 000

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0,92, не менее ........ .0,98

Сопротивление изоляции между токоведущими частями

и металлическим корпусом, МОм, не менее .... .15

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . .110

кпд, %, не менее ....................... 96

t111.jpg

Рис. 3.19. Принципиальная схема электромеханического сторожевого устройства на электромагнитных реле.

 

Рис. 3.19. Принципиальная схема электромеханического сторожевого устройства на электромагнитных реле

Изображение: 

Таблица 3.17 Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электромеханическом сторожевом устро

Изображение: 

3. 2. Исполнительные устройства и датчики передачи инормации о проникновении на охраняемый объект

3. 2. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ДАТЧИКИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О ПРОНИКНОВЕНИИ НА ОХРАНЯЕМЫЙ ОБЪЕКТ

После срабатывания многих типов сторожевых устройств и систем включаются звуковые, световые или электромеханические сигнализаторы, которые устанавливаются на охраняемом объекте или ЦПУ и являются составной частью электронной схемы. По этому принципу создано большинство существующих сторожевых устройств.

В условиях города наибольшую эффективность при охране объектов, особенно частных автомашин, можно достичь только при применении дублирующих устройств охраны и сигнализации, которые могут передавать информацию о вторжении на охраняемый объект на расстоянии до десятка километров. К таким устройствам относятся миниатюрные УКВ ЧМ передатчики, извещатели охранные объемные радиоволновые для подвижных средств и извещатели охранно-пожарные для стационарных объектов.

Из существующих и применяемых в качестве дополнительных источников информации рекомендуются следующие типы: "Штифт", «Лемур», «Аргус-2», "Аргус-2М", "Фобос", «Нева», «Рубин», «Сигнал», «Адемко», "Адемко-998" , "Фотон-4", «Дип-3»,«ИПД-01»,«Волна»,«Риф-М»,«ИПР-1»,«Эхо-2»,«СМК-1»,«СМК-3»,«Окно-2М»,Рубеж-3», «Вектор-2», «Вектор-3» и многие другие изделия.

Например, охрана закрываемых помещений может осуществляться с помощью извещателя сторожевой сигнализации типа «Волна-5», который относится к группе объемных радиоволновых устройств. Данное устройство, используемое в качестве датчика, предназначено для обнаружения лиц, проникающих в охраняемое закрытое помещение, и формирования тревожного извещения. Охранный извещатель «Волна-5» обеспечивает:

обнаружение посторонних лиц, вторгшихся в охраняемое помещение;

практически 100-процентное отсутствие ложных срабатываний в помещениях с интенсивной вентиляцией и быстрыми потоками воздуха;

установку нескольких извещателей в одном закрытом охраняемом помещении;

полуавтоматическую регулировку дальности действия в пределах заданных значений;

возможность работы с другими системами и датчиками обнаружения посторонних лиц.

Следует заметить, что большинство охранных извещателей, в том числе и типа «Волна-5», работают наиболее эффективно, если постороннее лицо попадает в центр зоны обнаружения. В данном случае сама зона обнаружения представляет собой замкнутый объем электромагнитных волн, излучаемых рассматриваемым датчиком, который действует на расстоянии до 16 м в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Основные электрические параметры и технические характеристики охранного извещателя " Волна-5"

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока. В................. 220

Номинальная частота питающейсети

переменного тока, Гц .................. 50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, В ............... 9

Оптимальная площадь обнаружения посторонних лиц и охраняемом помещении, м2 ...............90

Расстояние до границы действия излучателя, м:

максимальная ....................... 12...16

минимальная ................... 3.. 4

Контролируемый объем, м^3, не менее ........... 200

Ток, потребляемый электронным извещателем

и рабочем режиме, мА, не более ........... 2

Габаритные размеры (без кронштейна), мм ...... 97Х9ЗХ52

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —30...+50

относительная влажность воздуха

при температуре 20 °С, % .............. 85±3

атмосферное давление воздуха,мм рт. ст. ..... 200...900

Следующим рекомендуемым к применению изделием промышленного производства для охраны закрытых помещении является извещатель типа «Аргумент-2», который относится к типу охранных объемных радиоволновых электронных устройств. Работает рассматриваемое изделие от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц или от автономного источника питания напряжением 12 В постоянного тока. В качестве автономного БП может быть использован источник питания «Электроника Д2-27», который имеет высокие технические характеристики. В состав этого изделия входят сетевой понижающий трансформатор питания, выпрямительное устройство и стабилизатор напряжения постоянного тока 12 В.

Рассматриваемый охранный объемный радиоволновый извещатель «Аргумент-2» устанавливается внутри помещения в местах наиболее вероятного нахождения постороннего лица при проникновении его в это помещение. Устройство охраны обеспечивает высокую обнаружительную способность, отсутствие ложных тревог при эксплуатации в помещениях с работающим оборудованием, установку и работу нескольких излучателей-извещателей в одном помещении, дистанционное управление. При проникновении постороннего лица в зону действия датчика излучателя охраняемое пространство закрытого помещения изменяет действующее внутри него электромагнитное поле, которое, в свою очередь, приводит к срабатыванию системы и формированию тревожного извещения размыканием выходных контактов исполнительного реле. Размыкание контактов реле приводит в действие световые или звуковые индикаторы и радиоизлучатель.

Активные зоны действия электронного охранного извещателя типа «Аргумент-2» в горизонтальной и вертикальной плоскостях приведены на рис. 3.4, где по осям абсцисс и ординат откладываются радиусы действия устройсва, дающие в сумме объемную картину электромагнитною поля, по типу приемно-передающей антенны.

3-21.jpg

Рис. 3.4. Схема зоны обнаружения постороннего лица:

а—в горизонтальной плоскости: б — ввертикальной плоскости.

Основные электрические параметры и технические характеристики излучателя «Аргумент-2»

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока,В .................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного токи, Гц .............. . . 50

Номинальное cтабилизированное напряжение питания функциональных узлов устройства постоянным током, В ........... ....... . . 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, % ........ . . —10...+15

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, % ................ —1

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более ............. 12

Дальность действия активного элемента устройства в закрытом помещении, м:

максимальная ...................... 16

минимальная ........................ 3

Активная площадь обнаружения посторонних лиц, м^2,

не менее ............................ 100

Объем закрытою помещения, обслуживаемый одним датчиком, м3, не менее ................... 250

Ток, потребляемый устройством в режиме

холостого хода, мА, не более ............... 80

Диапазон рабочих частот, МГц, в пределах которых устанавливается одна частота для конкретного объекта охраны ....................... 140...210

Длительность полного провала напряжения

питающей сети переменного тока, мс, не менее . . 250 Срок службы устройства при круглосуточном

включении датчика, ч, не менее ............. 5000

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0,95, не менее ........ 0,99

Помехозащищенность электронного датчика при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее ......................... 120

Сопротивление изоляции токоведущих частей

относительно друг друга, МОм, не менее ....... 10

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, С ........ —30...+50

относительная влажность воздуха

при температуре 25 °С, %, не менее ....... 85

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 200...1000

Габаритные размеры, мм .................. 90х65х45

Гарантийный срок службы, г ................ 1

Конструктивно охранный извещатель «Аргумент-2» выполнен в виде прямоугольника сравнительно небольших размеров, который устанавливается на специальном кронштейне. При использовании рассматриваемого датчика в составе комплексной сторожевой системы предусмотрено применение автоматического дистанционного управления, которое позволяет включать его вторично после срабатывания ИМ звукового или светового оповещения. В этом случае данный извещатель становится дублирующим устройством с автономной передачей радиосигнала на ЦПУ с помощью радиоволн, работающих на выбранной частоте. Если будет вскрыта и заблокирована первая ступень защиты, то данная вторая ступень сработает вторично и предупредит о несанкционированном вторжении в охраняемое помещение.

Проблема охраны закрытых помещений с помощью объемных радиоволновых извещателей решается в полной мере только в том случае, если вся информация приходит на ЦПУ и действует система постоянного наблюдения и отслеживания.

Технические характеристики и основные электрические параметры некоторых типов электронных извещателей, изготавливаемых промышленным способом, приведены в табл. 3.5.

Особую группу датчиков, применяемых в сторожевых и сигнальных устройствах, составляют конечные выключатели, которые используются для коммутации электрических цепей постоянного или переменного тока. Часто применяются малогабаритные кнопки типа КМ, командные кнопки типа КН, кнопочные переключатели типа КП и микропереключатели типа МП.

Основные электрические параметры микропереключателей типа МП при различных видах нагрузки приведены в табл. 3.6.

Малогабаритные кнопочные переключатели типа КМ выпускаются двух типоразмеров: КМ1-1 и КМ2-1, они рассчитаны на эксплуатацию в самых жестких условиях воздействия климатических, механических, биологических и электромагнитных нагрузок. Микропереключатели этого типа обеспечивают коммутацию электрических цепей с активной нагрузкой постоянного тока от 0,0005 до 4 А с напряжением от 0,5 до 30 В и переменного тока частотой 50...400 Гц от 0,0005 до 3 А с напряжением от 0,5 до 250 В. Износостойкость переключателей составляет 10000 циклов переключений из положения «выключено» в положение «включено» и возвращение их в положение «выключено».

Модульные переключатели типов П2К и П2КЛ изготавливаются во всеклиматическом исполнении для эксплуа-

Таблица 3. 5. Основные электрические параметры и технические характеристики электронных извещателей

3-22.jpg

тации при температуре от —10 до 40 °С, относительной влажности воздуха до 90%, при температуре 25 °С и пониженном атмосферном давлении воздуха до 5 мм рт. ст. Эти переключатели составляются из отдельных ячеек (модулей) с различным числом контактных групп. Изготовляются пять типов модулей с числом контактных групп на переключение 2; 4; 6; 8. Все ячейки переключателя П2К имеют одинаковые размеры, за исключением длины, которая зависит от числа контактных групп. Переключатель П2К может состоять из одной ячейки и в таком виде применяется, как правило, в сторожевых устройствах. Допустимый постоянный ток через контакты при активной нагрузке равен 0, 1 А при напряжении 250 В и 1 А при напряжении 12 В; допустимый переменный ток через контакты равен 0, 2 А при напряжении до 250 В частотой 50 Гц и равен 1, 5 А при напряжении 12 В. Емкость между контактами не превышает 1, 5 пФ; тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц — не более 0, 05; сопротивление изоляции постоянному току в нормальных условиях не менее 50 МОм.

К числу переключателей с повышенной износостойкостью, надежностью и долговечностью относятся переключатели типа КМ, которые могут коммутировать электрические цепи постоянного и переменного тока с напряжением от 10 до 50 В и током от 0, 05 до 1, 5 А. Изготавливается командный кнопочный переключатель в виде трех типоразмеров: КН-1 однополюсного включения, КН-2 — двухполюсного включения и КН-П — однополюсного включения—выключения. Износостойкость этих переключателей составляет не менее 15000 циклов переключении.

Микропереключатели типа МП, представленные в табл. 3. 6, являются наиболее часто применяемыми в сторожевых устройствах. Перед установкой этих микропереключателей в качестве датчиков после длительного хранения необходимо произвести их тренировку (не менее 100 циклов). Износостойкость микропереключателей составляет 10 000 циклов переключении. Сопротивление изоляции при нормальных условиях эксплуатации — не менее 1000 МОм. Масса переключателей типов МП1-1, МПЗ-1, МП5 равна 3, 5 г, типов МП9, МП10, МП11 — 2, 7 г, типа MП7 — 0, 8 г, МП 12 — 0, 7 г.

В составе всех электронных и электромеханических сторожевых устройств с автоматическим управлением кроме датчиков и блоков электроники имеются ИМ и узлы. Необходимо заметить, что к процессам управления относятся: приведение в действие устройства (включение, пуск, подключение), прекращение действия (остановка, выключение) и регулирование. При автоматическом управлении сторожевыми устройствами в качестве датчиков используются контактные, автономные, реостатные, электролитические, проволочные, индуктивные, фотоэлектрические датчики, а также датчики температуры.

Также обязательным элементом электрической схемы сторожевого устройства является ИМ, устанавливаемый фактически на механических или электромеханических замках. Наиболее часто применяемыми исполнительными устройствами являются электрические магниты и соленоиды как промышленного, так и самодельного изготовления. Электропитание этих изделий осуществляется, как правило, от источников постоянного тока с низковольтным напряжением и малым потреблением тока. Например, для открывания дверного замка с защелкой может быть рекомендован электромагнит с питанием от выпрямителя постоянного тока 24 В, рассчитанного на ток от 0,25 до 0,5А. На рис. 3.5 приведена конструкция электромагнита, который развивает тяговое усилие не менее 3 кгс при указанных электрических параметрах. Самодельный электромагнит состоит из следующих деталей: 1 — гайка регулировочная; 2 — каркас катушки, состоящий из двух щечек и гильзы, изготавливаемых из гетинакса или пластмассы; 3 — опорный диэлектрический вкладыш-втулка, жестко закрепляемый в отверстии катушки; 4 — обмотка электромагнита (2700 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм, уложенных рядами виток к витку); 5 — пружина возвратная; 6 — шпилька Мб направляющая двусторонняя; 7 — сердечник; 8 — скоба-тяга, служащая для соединения с защелкой механического замка.

Сердечник электромагнита изготавливается из мягкой электротехнической стали марки 3311, 3312 или 3313. Конструкция сердечника определяет форму и размеры каркаса катушки и габаритные размеры электромагнита. Ход сердечника внутри катушки должен быть не менее 18 мм.

На рис. 3.6 дана конструкция тягового электромагнита, изготовленного из трансформатора питания или из дросселя фильтра типа Ш броневой конструкции. Рекомендуется выбрать такой трансформатор или дроссель, у которого магнитопровод выполнен методом шихтования из пластин электротехнической стали типа Ш20Х20. Для того чтобы изготовить тяговый электромагнит, необходимо произвести полную разборку трансформатора и выполнить следующую работу.

1. Из Ш-образных пластин вырезать центральные части магнитопровода, на которые устанавливается катушка с намотанными на нее проводами.

3-23.jpg

Рис. 3. 5. Конструкция тягового электромагнита с круглым магнитопроводом.

3-24.jpg

Рис. 3. 6. Конструкция тягового электромагнита, изготовленного из трансформатора типа Ш.

2. Собрать вырезанные части магнитопровода в пакет, скрепив его в двух местах немагнитными заклейнками.

3. Вырезать из стального листа толщиной 2 мм две накладки, контур которых полностью повторяет контур магнитопровода, представляющего собой замкнутый прямоугольник с размерами 80Х70 мм по наружному периметру и 60Х50 по внутреннему. По углам накладок просверлить четыре отверстия диаметром 4,5 мм.

4. Собрать все разрезанные части пластин магнитопровода в пакеты, закрыть их с обеих сторон накладками и скрепить немагнитными заклепками или шпильками.

5. Изготовить новый каркас катушки из гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1 мм, с размерами, обеспечивающими установку катушки внутри магнитопровода. Внутреннее отверстие каркаса должно иметь размеры 20,5Х20,5 мм.

6. Намотать на каркас катушки провод марки ПЭЛ (ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭТВР) диаметром 0,25 мм рядовым способом (виток к витку) в количестве 3000 витков.

7. Закрепить катушку с обмоточным проводом и магнитопровод в единую конструкцию и произвести пропитку изоляционным лаком.

8. Собрать и закрепить якорь электромагнита, как показано на рис. 3.6.

В состав электромагнита входят следующие основные детали конструкции: 1— магнитопровод в сборе; 2 — якорь в сборе; 3 — скоба (2 шт); 4— скоба-тяга, соединяющая якорь с защелкой механического замка; 5 — немагнитная заклепка; 6 — накладка (2 шт); 7 — обмотка электромагнита; 8 — каркас катушки; 9 — немагнитная заклепка.

Таблица 3.6. Основные электрические параметры микропереключателей типа МП

t11.jpg

Рис. 3.4. Схема зоны обнаружения постороннего лица: а—в горизонтальной плоскости: б — в вертикальной плоскости.

Изображение: 

Рис. 3.5. Конструкция тягового электромагнита с круглым магнитопроводом.

Изображение: 

Рис. 3.6. Конструкция тягового электромагнита, изготовленного из трансформатора типа Ш.

Изображение: 

Таблица 3. 5. Основные электрические параметры и технические характеристики электронных извещателей

Изображение: 

Таблица 3.6. Основные электрические параметры микропереключателей типа МП

Изображение: 

3. 3. Электронное сторожевое устройство с однокнопочным управлением

3. 3. ЭЛЕКТРОННОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО С ОДНОКНОПОЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Электронное устройство с индикаторным управлением, работающее от одного замыкающего переключателя, предназначено для эксплуатации в условиях УХЛ. Устанавливается устройство на входных дверях жилых и производственных помещений. Работает сторожевое устройство как от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, так и от автономного источника питания напряжением 9 В постоянного тока. При этом питание ИМС обеспечивается стандартным напряжением 5 В.

Отличительной особенностью рассматриваемого изделия является наличие в его составе счетно-решающего устройства, позволяющего кодировать, и дешифровать определенное число цифр и использовать то устройство в качестве кодового замка, управляемого одной кнопкой по сигналам светодиода, используемого для отсчета порядковой цифры кода. При этом набор каждой цифры осуществляется только при замкнутых контактах переключателя SB1 то есть. при нажатии этой кнопки и отпускании ее в момент отсчета очередной кодовой цифры.

Сторожевое устройство, оснащенное специальным ИМ, может быть использовано также для блокировки открывания обычных механических врезных замков, устанавливаемых как на наружных, так и на внутренних дверях помещений бытового и хозяйственного назначения, например на садово-огородных и приусадебных участках. Одно такое устройство может охранять только один объект. При этом обеспечивается двойная защита от открывания дверей, так как даже при наличии необходимого ключа замок невозможно открыть без знания четырех- или восьмизначного кода.

Незначительная конструктивная доработка врезного механического замка любой конструкции, заключающаяся в установке дополнительного стопора, который работает от маломощного тягового магнита или от электромагнитного реле, доступна начинающему радиолюбителю в домашней мастерской.

Сторожевое устройство может быть рекомендовано также для охраны гаражей и складских помещений при эксплуатации в условиях повышенной влажности (до 98%) и при температуре окружающей среды от —35 до 45 °С.

Принципиальная электрическая схема электронного сторожевого устройства с однокнопочным индикаторным управлением, его электронной части приведена на рис.3.7. Как следует из схемы, сторожевое устройство включает в свой состав входные цепи с защитой от помех, проникающих в промышленную электросеть, и с защитой от перенапряжения и коротких замыканий, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямитель, работающий на емкостный фильтр, стабилизатор напряжения, автономный источник питания постоянного тока, кодирующее, счетно-решающее устройство с управляющей системой и ИМ.

Входные цепи предназначены для подключения сторожевого устройства к сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц и защиты его электронной части от проникающих в сеть питания электромагнитных помех низкой частоты. Для этого во входной цени установлен емкостный фильтр, собранный из конденсаторов С1 и С2. Плавкий предохранитель F1 обеспечивает дополнительную защиту всего устройства от коротких замыканий, он рассчитан на максимальный ток 0,25 А. Подключается сторожевое устройство к сети с помощью стандартного электрического соединителя тина «вилка»,обозначенного на схеме X1.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 может быть выбран из унифицированного ряда или изготовлен в домашней мастерской на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ, моточные данные которого приведены в табл.3.7. При самодельном изготовлении трансформатор должен содержать три обмотки: одну первичную, рассчитанную на напряжение 220 В переменного тока, и две вторичные обмотки, обеспечивающие заданный уровень выпрямленных напряжений постоянного тока 5 и 9 В.

Сетевой трансформатор питания кроме трансформации напряжения обеспечивает полную гальваническую развязку всех вторичных цепей электронной схемы устройства от сети высокого напряжения переменного тока и надежную защиту и электробезопасность при наладке устройства.

Таблица 3.7. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном сторожевом устройстве с однокнопочным управлением

3-31.jpg

Для получения повышенного качества, надежности и долговечности трансформатора необходимо обеспечить соблюдение определенных правил при проведении технологических операций изготовления трансформатора. Это в первую очередь касается процесса рядовой укладки обмоточных проводов, межслойной изоляции и пропитки витков нитролаком. Трансформатор питания имеет одну катушку каркасной конструкции, которая устанавливается на центральном стержне магнитопровода. Активная площадь поперечного сечения стали магнитопровода должна быть не менее 4 см2. Магнитопровод с увеличенным сечением стали потребует большего объема и площади при установке на шасси. Между первичной и вторичными обмотками трансформатора через изоляционные прокладки наматывается один слой обмоточного провода диаметром 0,21...0,31 мм или медной ленты плотно виток к витку, рядовой намоткой. Этот слой обмоточного провода является экраном, который защищает трансформатор и устройство в целом от различных электромагнитных помех внешнего поля, действующего в первичных цепях.

Магнитопровод трансформатора питания вместе с катушкой должен быть закрыт защитным кожухом, который кроме функции механической защиты от случайных повреждений обмоточного провода дополнительно защищает и от наведенных электромагнитных полей, предотвращая ложные срабатывания. Для изготовления трансформатора Т1 лучше всего воспользоваться готовым ленточным магнитопроводом витой конструкции типа ШЛ20Х20 или ШЛ20Х25.

Рекомендуется при сборке устройства установить трансформатор на металлическом шасси, изготовленном из дюралюминия толщиной не менее 2 мм. На нем же можно укрепить плату с комплектом выпрямительных диодов.

На выходе вторичных обмоток трансформатора собрано два выпрямителя на восьми маломощных диодах VD1—VD8, которые преобразуют переменный ток частотой 50 Гц в постоянное напряжение 5 и 9 В. Оба выпрямителя работают на емкостные фильтры, собранные на оксидных электролитических конденсаторах. Выпрямители смонтированы по однофазным двухполупериодным мостовым схемам, каждый на четырех полупроводниковых диодах. Примененная в данном случае выпрямительная мостовая схема характеризуется повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, достаточно высоким коэффициентом использования габаритной мощности сетевого понижающего трансформатора, малым значением обратного напряжения и тока на полупроводниковых диодах, повышенными потерями и несколько меньшим кпд по сравнению с другими типами выпрямительных схем (однополупериодной; со средним выводом и т. д.).

Необходимо отметить, что наиболее часто мостовые схемы применяются в различных радиолюбительских конструкциях, обеспечивая достаточно высокий уровень выпрямленного тока (40...500 мА) в зависимости от примененных полупроводниковых выпрямительных диодов.

Первый выпрямитель собран на диодах VD1—VD4, второй — на диодах VD5—VD8. На входах выпрямителей и соответственно на вторичных обмотках трансформатора питания Т1 действует переменное напряжение до 6,3 В и до 12 В.

Электролитические конденсаторы СЗ, С4 и С5 дополнительно сглаживают пульсации выпрямленного напряжения, образуют емкостные фильтра. При этом конденсатор С5 установлен после ПСН.

На выходе первого выпрямителя VD1—VD4 собран ПСН, обеспечивающий электропитание микросхем счетно-решающего узла сторожевого устройства постоянным напряжением +5 В. Подключение всех примененных в устройстве ИМС к данному источнику питания показано на рис. 3.7. К выводу 14 ИМС DA1 и DA2, к выводу 5 ИМС DA3 и DA4, к выводу 16 ИМС DA5 и DA6 подключается стабилизированное напряжение 5 В.

ПСН собран на двух стабилитронах VD9 и VD10, которые обеспечивают коэффициент сигнализации не менее 100 и являются одновременно источниками образцового напряжения. Перед подключением ИМС к стабилизатору напряжения в указанных на схеме токах необходимо убедиться в том, что входное напряжение удовлетворяет требованию: Uвх min <=Uвх<=Uвх max. При токе нагрузки Iн<=0,025 А и номинальном выходном напряжении 5 В значения указанных параметров должны иметь следующие значения: Uвхmin = 6...8 В; Uвх max = 7...9,5 В; Rвых max == 0,15 Ом; Uвых = 5 В. Измерения производятся при отсутствии нагрузки, то есть на холостом ходу.

Второй выпрямитель также собран по мостовой схеме на четырех полупроводниковых диодах VD5—VD8, он обеспечивает на выходе выпрямленное напряжение постоянного тока 9 В и работает на емкостный фильтр.

Подключаемая к выпрямителю нагрузка не превышает 100 мА. На выходе второго выпрямителя собрана электронно-механическая система защиты, которая предотвращает повреждение как дорогостоящих элементов самого выпрямителя и стабилизатора, так и схемы нагрузки при коротких замыканиях и перегрузках. Ток, при котором срабатывает система защиты, равен 100...110 мА.

В составе защитного устройства собран стабилизатор постоянного напряжения, защищенный также от выхода из строя при отключенной нагрузке. Для этого на выходе установлен двухваттный резистор, который поддерживает нормальный режим работы элементов стабилизатора. Стабилизатор образован транзистором VT2 и стабилитроном VD11 и обеспечивает напряжение пульсации, которое незначительно при максимальном токе нагрузки и не превышает 10 мВ. Собранная в составе данного устройства система защиты включает в свой состав два электромагнитных реле К1 и К2, транзистор VT1, резисторы R1—R3 и индикаторную лампу H1.

При коротком замыкании в выходных цепях после точек А и Б или в подключенной к ним схеме сторожевого устройства, как только ток через проволочный резистор R1 превысит заданное максимальное значение (100...110 мА), срабатывает на открывание транзистор VT1, через который напряжение поступает на электромагнитное реле К2. Реле срабатывает, замыкая свои контакты К2.1. Вслед за этим напряжение питания будет подано на обмотку электромагнитного реле К7, оно сработает и разомкнет контакты К1.1, отключив нагрузку сторожевого устройства от сети питания.

Таким образом, если постороннее лицо захочет отключить питание и обесточить сторожевое устройство, думая, что сможет открыть механический замок обычным ключом, то у него это не получится, так как только знание секрета стопорения механической части сторожевого устройства (замка) сможет обеспечить беспрепятственное открывание дверей. Здесь необходимо заметить, что сторожевое устройство после включения питания не только сохраняет свой код, но и тут же готово к дальнейшей работе.

В схеме защиты сторожевого устройства установлена сигнальная лампа H1 и параллельно ей смонтирован резистор R3, через который протекает ток, удерживающий якорь реле К1 в нормальном положении и предотвращающий повторное срабатывание. После срабатывания системы защиты необходимо отключить электропитание и вновь включить, замкнув контакты переключателя S1.

В точках А и Б принципиальной схемы может быть подключен автономный источник питания—ХИТ любого типа, имеющий на выходе напряжение питания постоянного токя 9В и отвод, на котором должно действовать напряжение 5...6 В.

Счетно-решающее устройство — основная часть электронной схемы сторожевого устройства — включает в свой состав шесть ИМС, работающих в режиме счета и сравнения с установленным заранее кодом. Для более полного описания принципа работы сторожевого устройства введем следующие обозначения и определения элементов ИМС:

элемент ИМС DA1 с выводами 8...13 образует триггер;

элемент ИМС DA3 с выводами 1...3, 8, 9, 11, 12 и 14 образует счетчик числа импульсов;

элемент ИМС DA4 с выводами 1...3, 8, 9, 11, 12 и 14 образует счетчик числа импульсов;

элемент ИМС DA1 с выводами 2.. .6 образует триггер;

элемент ИМС DA2 с выводами 1...3 образует инвертор, который вместе с транзистором VT1 образует тактовый генератор;

элемент ИМС DA2 с выводами 4.. .6 образует триггер;

элемент ИМС DA2 с выводами 1...3 образует инвертор;

элемент ИМС DA2 с выводами 11...13 образует триггер;

микросхема DA5 является дешифратором заданного кода при его наборе на пульте управления сторожевого устройства;

микросхема DA6 является мультиплексором. Исходя из классификации электронных устройств и изделий и определений, принятых в технической литературе и государственных стандартах, триггером называется электронное переключающее устройство, которое сколь угодно долго сохраняет одно из двух своих состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключается по сигналу извне из одного состояния в другое; инвертором называется электронное устройство, преобразующее сигнал низкого уровня логического нуля на входе в сигнал высокого уровня логической единицы на выходе и наоборот, что эквивалентно операции отрицания; тактовым генератором называется устройство, вырабатывающее электрические сигналы — колебания с заданной частотой; дешифратором

называется устройство для автоматической расшифровки (декодирования) сообщения и переиода содержащейся в нем информации на язык (код) воспринимающей системы.

ИМС DA4 распознает в процессе работы цифры, набираемые при замыкании контактов переключателя S1 по числу зажигания светодиода HL1.

Перед началом эксплуатации сторожевого устройства необходимо произвести операцию установления нужного кода, которая осуществляется включением соответствующих перемычек между выводами мультиплексора (ИМС DA6) и выводами дешифратора (ИМС DA5). При этом следует иметь в виду, что набор номера кода на дешифраторе начинается с вывода 7, которому соответствует первая набранная в коде цифра 5 (в данном случае). Этот вывод, равно как и последующие, можно соединять с выводами мультиплексора (DA6) практически в любой последовательности (с 1—4 и с 12—15).

Выводу 6 ИМС DA5 соответствует цифра 6 кода сторожевого устройства, выводу 5 — цифра 7, выводу 4 — цифра 8, выводу 9 — цифра 1, выводу 10 — цифра 2, выводу 11 — цифра 3, выводу 12 — цифра 4.

Если соединить выводы ИМС DA5, как показано на рис. 3.7, с выводами мультиплексора DA6, то будет закодировано число из 8 цифр: 66112233.

Для того чтобы более точно устанавливать шифр (код) сторожевого устройства, необходимо смонтировать параллельно друг другу (лучше на лицевой панели корпуса сторожевою устройства) две планки с восьмью контактными приборными зажимами, к которым подключаются выводы ИМС DA5 и DA6. Если к контактам первой планки подключить выводы от ИМС DA5 сверху вниз, как показано на схеме, то мы будем иметь восьмиразрядный набор шифра сторожевого устройства от 1 до 8 при условии, что соединения всех остальных выводов ИМС останутся такими же, как на схеме.

Таким образом, на первой планке, соединенной с дешифратором DA5, необходимо сделать гравировку или выполнить надписи от 1 до 8, соответствующие набираемому коду. При этом у выхода АО (вывод 5 ИМС DA5) должна быть проставлена цифра 5 будущего кода. У выхода А1 — цифра 2 и т. д. На второй параллельной планке, контакты которой соединены с выводами мультиплексора ИМС DA6, также должны быть написаны цифры от 1 до 8, соответствующие порядку считывания набранного кода

этим устройством в автоматическом режиме работы. Цифры на этой планке располагаются по порядку: 1, 2... 8. При этом первой цифре автоматического счета соответствует выход Д0 (вывод 4) и т. д.

Порядок соединений контактов на параллельных планках сторожевого устройства приведен в табл. 3. 8.

Таблица 3. 8. Порядок соединений контактов при кодировании и считывании кода

3-32.jpg

Например, если контакты на параллельных планках соединить с выводами ИМС DA5 и DA6 следующим образом: вывод 6 DA5 с выводами 4 я 3 DA6; вывод 9 DA5 с выводами 2 и 1 DA6; вывод 10 DA5 с выводами 14 и 15 DA6;

вывод 11 DA5 с выводами 7 и 8 DA6, то мы получим указанный выше код сторожевого устройства 66112233. Еще один пример кодирования сторожевого устройства при соединении контактов на параллельных планках. Соединяя выводы DA5 с выводами DA6 в следующей последовательности: 5 с 4; 10 с 3; 7 с 2; 11 с 1; 6 с 15; 12 с 14; 4 с 13;

9 с 12, получим новый шифр устройства: 72536481, который необходимо запомнить для точного воспроизведения при дешифровании и открывании дверей. Очевидно, что в данном случае может быть выбрано любое произвольное сочетание восьми цифр кода, известное лишь его владельцу. В рассматриваемом варианте случайного набора кода необходимо выполнить 40320 операций, каждый раз запоминая или записывая пройденный набор цифр. Это практически непосильная задача для злоумышленника.

Набор шифра сторожевого устройства во всех случаях производится только после полной сборки всех узлов и блоков и необходимой проверки их работоспособности. Для удобства перекодирования шифра планки на лицевой панели устройства снабжаются приборными малогабаритными контактными зажимами типа КМЗ-1. Длина монтажных проводников, соединяющих зажимы с выводами ИМС, должна быть минимальной. Монтаж этих проводников рекомендуется осуществлять как пайкой, так и под резьбовые соединения. Конструкция электрической части сторожевого устройства определяется примененными ЭРИ и ЭРЭ, и в первую очередь расположением крупногабаритных элементов. Размеры по высоте и ширине могут быть произвольными и зависят не только от габаритов сетевого трансформатора, но и опыта и материальных возможностей домашнего мастера. Наиболее технологичной является прямоугольная конструкция, например, рекомендуется применять унифицированную базовую конструкцию «База-3» и «База-4».

Работает сторожевое устройство следующим образом. После включения устройства в сеть переменного тока или при подключении его к устройству автономного питания и замыкания контактов переключателей S1 или S2 сторожевое устройство подготовлено к работе и находится в ждущем режиме. В этот момент можно обычным ключом закрыть входную дверь и в замке сработает блокировочный упор электромагнита. Индикаторные лампы не светятся, и теперь открыть дверь ключом без снятия блокировки невозможно. Сторожевое устройство включено в режим холостого хода. Вариант конструкции блокировочного узла, работающего от электромагнита, рассмотрим ниже.

Электронная часть сторожевого устройства с мультиплексором и дешифратором в начальном состоянии находится в ждущем режиме. ИМС, выполняющие роль счетчиков при правильном наборе кода, дают электрический сигнал на ИМ, разрешающий открывание замка ключом. Основными элементами этой схемы являются мультиплексор и демультиплексор, которые определяют правильность набора кода.

Следует отметить важную особенность сторожевого устройства, заключающуюся в том, что работает оно от одного электрического соединителя SBI, а отсчет числа срабатывании осуществляется визуально по вспыхиванию светодиода зеленого или красного цвета. Если светодиод вспыхнул три раза и в это время контакты переключателя SB1 будут разомкнуты, то это значит, что была набрана цифра 3 кода. Но она должна находиться в строго определенном месте кода при его расшифровке. Для расшифровки кода и получения возможности открыть дверь не обходимо последовательно набрать все восемь цифр установленного кода. Для этого необходимо замкнуть контакты (нажать кнопку) переключателя SB1 и подать питание на ИМС DA1 (вывод 12), триггер которой срабатывает на инверторном выходе (вывод 9), и появится высокий уровень логической единицы, который приведет оба счетчика импульсов ИМС DA3 и DA4 в исходное состояние. При этом второй триггер ИМС DA1 (выводы 2. ..6) срабатывает, и при правильном наборе первой цифры начинает работать генератор импульсов (транзистор VT1) и инвертор ИМС DA2 (выводы 1...3).

Работа сторожевого устройства начинается сразу же после замыкания контактов переключателя SB1. После включения первого триггера ИМС DA1 (выводы 8. ..13} начинает работать счетчик ИМС DA3, который будет переключать свои разряды постоянно от 0 до 15, пока замкнуты контакты переключателя SB1 и при каждом переключении будет вспыхивать индикаторный светодиод VD13. Выбор необходимой цифры кода определяется числом включений светодиода. Если разомкнуть контакты переключателя SB1 в момент шестого включения, то закодированная цифра равна 6. Лучше всего для данной схемы сторожевого устройства использовать переключатель с кнопочным управлением. Для набора любой цифры кода, например 5, необходимо нажать на кнопку SB1, отсчитать пять вспышек светодиода и отпустить ее в этот момент.

Нет, видимо, необходимости во всех подробностях описывать внутренние процессы в ИМС при замыкании контактов переключателя SB1. Отметим только, что при первом нажатии на кнопку переключателя счетчик, собранный на ИМС DA1, начинает работать и загорается светодиод HL1 (VD13), вслед за этим на выходе мультиплексора DA6 (вывод 6) появляется высокий уровень логической единицы, который передается на триггер ИМС

DA2 (вывод 2). Если разомкнуть контакты переключателя SB1 сразу же после первого загорания светодиода, то начальная цифра кода равна 1 и не соответствует закодированной. При этом на выводе 9 счетчика DA3 появляется высокий уровень логической единицы, который откроет выход дешифратора DA5 (выход 10). После следующего включения откроется следующий выход дешифратора (вывод 11) и т. д.

При правильном последовательном наборе всех цифр кода открываются также последовательно входы мультиплексора DA6. После первой правильной цифры низкий уровень логического нуля появляется на выводе 3 ИМС DA6, после второй цифры 6 — на выводе 2 этой же микросхемы, после третьей правильной цифры 1 низкий уровень появляется на выводе 1 ИМС DA6 и т. д.

Если кнопка SB1 набора кода отпускается в момент, не соответствующий правильной цифре, то последующие входы микросхемы будут закрыты и набор кода не состоится.

Когда набраны правильно все цифры кода, срабатывает счетчик, собранный на ИМС DA4, подготавливая передачу сигнала на ИМ (электромагнит или электромеханическое реле) через транзистор VT2, выполненный по схеме усилителя тока. Время горения светодиода и паузы между вспышками регулируются подбором сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов, включенных в схему генератора.

Как следует из схемы, в данном сторожевом устройстве при неправильном наборе кода сигнал тревоги не предусмотрен, так как замок без набора кода просто не открыть. Конструкция сторожевого устройства и стопора в замке может быть выполнена домашним мастером в нескольких вариантах. Суть стопорения подвижного язычка механического замка состоит в том, что в замке устанавливается дополнительный упор, который препятствует открыванию и который вытягивается из углубления язычка замка при срабатывании электромагнита (ИМ). Эти упоры могут быть установлены как на наружной части (крышке) замка, так и внутри его конструкции. Например, можно выполнить сам стопор в виде штыря, конец которого входит в отверстие подвижной части механического замка. Это отверстие можно просверлить по месту установки электромагнита или электромагнитного реле.

При изготовлении сторожевого устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: ИМС DA1 типа К155ТМ2, DA2 — К155ЛА12, DA3 — К155ИЕ5, DA4 — К155ИЕ5, DA5 — К155ИД4, DA6 — К155КП7; транзисторы VT1 типа КТ342А, VT2 — П214В, VT3 — КТ315Б, VT4 — КТ814А;

выпрямительные диоды VD1—VD4 типа КД105, VD5 - VD8 — Д226; стабилитроны VD9 типа Д809, VDIO — Д814Г, VD11 — Д814Г; конденсаторы С1 типа МБМ-П-6308-0,1 мкФ, С2 — МБМ-П-бЗ0В-0,1 мкФ, СЗ — К50-6-16В-500 мкФ, С4 — К50-6-10В-100 мкФ, С7 — К10-17-25В-Н90-0.68 мкФ, С5 — К50-6-6.3В-20 мкФ, С6 — К10-17-25В-ПЗЗ-220 пФ; резисторы R1 типа МЛТ-2-6,8 Ом, R2 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R3 — МЛТ-0,25-100 Ом, R4 — МЛТ-0,25-750 Ом, R5 — МЛТ-0,5-220 Ом, R6 — МЛТ-1-2,2 кОм, R7 — МЛТ-0,125-1 кОм, R8 — МЛТ-0,125-22 кОм, R9 — МЛТ-0,125-5,6 кОм, R10 — МЛТ-0,125-100 кОм, R11—МЛТ-0,125-1 кОм, R12 — МЛТ-0,25-330 Ом, R13 — МЛТ-0,5-330 Ом, R14 — МЛТ-0,125-10 кОм; светодиод VD13 типа АЛ102А; электромагнитные реле К1 типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.303) или РЭС-15 (паспорт РС4.591.003), К2 — РЭС-10 (паспорт РС4.524.302) или РЭС-15(паспорт РС4.591.004), КЗ — РКН (паспорт РС4.500.100);

индикаторная лампа H1 типа К6-60; плавкий предохранитель F1 типа ПМ-1-0.25А; сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ШЛ броневой конструкции (ТН 17-127/220-50);

электрический соединитель X1 типа «вилка», смонтированный с электрическим кабелем; переключатели S1 типа П1Т-1-1, SB1 — МП-1; ХИТ GB1 типа 373 или 373А (6 шт).

При изготовлении электронного блока сторожевого устройства можно применить другие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ. Например, резисторы типа МЛТ можно заменить на резисторы типов ОМЛТ, МТ, ВСа, ВС, C1-4, C2-8, УЛИ; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-6А, К50-12, К50-16, К50-20, изменив способ их крепления на монтажной плате; выпрямительные диоды типа КД105 — на КД103А, КД109А, КД202А, Д105А, диоды типа Д226 — на Д226Г, Д226Д, КД109А; стабилитрон типа Д809 — на Д810, Д814Б, Д814В; транзистор типа КТ342А — на КТ342Б, КТ342В, КТ342Г, КТ301В, КТ312Б, КТ315В, КТ315Г, транзистор типа П214В — на П214А, П215Б, П215, П314Г; переключатель типа «тумблер» — на кнопочные типа П2К.

Налаживание и регулировка сторожевого устройства должны осуществляться последовательно. Все элементы схемы перед установкой на место должны быть проверены на соответствие требованиям ТУ и иметь параметры в пределах допусков, разрешенных ТД или указанных на схеме.

Регулировку и налаживание сторожевого устройства лучше всего осуществлять поблочно, при отключенной нагрузке. Сначала проверяется напряжение холостого хода на вторичных обмотках трансформатора питания Т1, затем — величина тока через стабилитрон VD11 подбором величины сопротивления резистора R5. Ток должен быть в пределах 16...22 мА. Далее подбором сопротивления резистора R1 устанавливают ток срабатывания защиты от перегрузок и коротких замыканий в выходных цепях электронного блока. Эту проверку производят при питании сторожевого устройства от сети переменного тока, при отключенном ХИТ. Иногда приходится заменять стабилитрон VD11 из-за разброса параметров, для того чтобы на выходе в точках А и Б действовало напряжение 9...10 В.

Проверка основной части электрической схемы сторожевого устройства осуществляется в собранном виде, при котором должен обеспечиваться заданный порядок срабатывания набранного шифра. Небольшая тренировка включения и своевременного выключения ИМ (стопора замка) в любом случае необходима для того, чтобы обеспечить его надежную эксплуатацию.

Важным условием долговечной работы сторожевого устройства является качественный электромонтаж проверенных ЭРИ и ЭРЭ. Пайку элементов необходимо выполнять оловянно-свинцовым припоем марки ПОС-40 или ПОС-60 паяльником мощностью не более 25 Вт.

Все комплектующие ЭРЭ основной принципиальной схемы устройства размещают на плате, изготовленной из односторонне фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной не менее 1,5 мм.

Проследим порядок открывания механизма замка сторожевого устройства при работе его от сети переменного тока и после установки кода 66112233, как указано на принципиальной схеме с перемычками между мультиплексором и дешифратором. В исходном состоянии при включенном электропитании все элементы счетно-решающего устройства подготовлены к работе и находятся в режиме ожидания. После нажатия на кнопку SB1 и замыкания ее контактов примерно через полсекунды должны произойти первое включение светодиода и передача импульса тока с выхода мультиплексора (вывод 6) ИМС DA6, на котором появляется высокий уровень логической единицы, на вход триггера ИМС DA2 (вывод 2). Заметим, что первый сигнал соответствует цифре 1, а правильно должна быть набрана цифра 6. Одновременно при включении светодиода на выходе счетчика ИМС DA3 (вывод 9) действует низкий уровень логического нуля, а при выключении здесь появляется высокий уровень логической единицы и открывается выход дешифратора ИМС DA5 (вывод 10).

Через 0,5 с произойдет второе зажигание светодиода, если кнопка переключателя SB1 оставалась в нажатом состоянии и ее контакты были замкнуты, появляется низкий уровень логического нуля на выходе дешифратора ИМС DA5 (но уже на выводе 11), и он останется открытым до третьего включения светодиода НL1. Затем через 0,5 с происходит третье включение, и так до шестого зажигания светодиода, перед которым становится открытым последующий выход ИМС DA5 (вывод 6), соединенный проволочной перемычкой с выводом 4 ИМС DA6, так как на нем действует низкий уровень логического нуля. Теперь на выходе ИМС DA6 (вывод 6) будет действовать также низкий уровень логического нуля, который переключит триггер ИМС DA1 (вывод 2) в исходное состояние, так как набрана правильная цифра 6 кода, и если в этот момент кнопку отпустить, то счетчик DA4 устанавливается в кодовое состояние, а в ИМС DA6 открывается следующий вход (вывод 3).

Следующая правильная цифра опять 6. Значит, набирая цифру 6, контакты переключающей кнопки SB1 необходимо разомкнуть в момент шестого вспыхивания светодиода HL1. Исполнительный механизм ЭМ1 сработает только после правильного набора всего восьмиразрядного кода в момент последнего выключения контактов переключателя SB1.

Конструктивно сторожевое устройство выполняется в виде функциональных узлов, заключенных в общий прямоугольный корпус с лицевой панелью, на которую выведены все основные ручки управления, предохранитель и индикаторы. Первый функциональный узел устройства представляет собой СИП, область применения которого может быть расширена, если выполнить его самостоятельной сборочной единицей. Значительный интерес для радиолюбителей может представлять БП, так как его можно использовать, например, для зарядки маломощных аккумуляторных батарей и элементов, для электропитания РЭА. Поэтому целесообразно на лицевую панель устройства вывести клеммы этого источника питания и в периоды между прямым выполнением функций использовать напряжение постоянного тока 9 и 5 В с общим выводом для питания различной бытовой аппаратуры и приборов.

Желательно также около всех элементов на лицевой панели сделать надписи, обозначающие их функциональные назначения. Лучше это делать гравировкой. На верхней крышке устройства необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия, расположение и размеры которых определяются местом установки тепловыделяющих элементов на печатной плате и шасси: трансформатора питания Т1, выпрямительных диодов и регулирующего транзистора.

Электронный блок сторожевого устройства может быть установлен в любом месте охраняемого помещения, но обязательно на открытом и легкодоступном месте, где можно производить его техническое обслуживание. В не рабочем состоянии сторожевое устройство должно быть отключено от питающей сети, а механический стопор подвижного язычка замка установлен в положение, при котором обеспечивается свободное открывание замка обычным ключом.

При использовании устройства для многофункциональных целей в электрическую принципиальную схему должны быть внесены изменения в части включения в нее ИП, определяющих напряжение питания нагрузки и потребляемый этой нагрузкой постоянный ток. Это особенно важно при зарядке аккумуляторных батарей и элементов, при восстановлении и «лечении» различных ХИТ. В качестве ИП могут быть рекомендованы приборы 2-го класса точности типа М4200.

В устройстве можно применить электромагнит типа ЭКЗ-4-10, используемый в замках промышленного производства и устанавливаемый на входных дверях жилых помещений.

Основные электрические параметры и технические характеристики сторожевого устройства с однокнопочным управлением

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В .................... 220 или 127

Номинальная частота питающей сети неременного тока, Гц .................... 50

Номинальные стабилизированные напряжения автономного источника питания, В:

для питания электронных цепей ........... 9

для питания ИМС .................... 5

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... 180...240 или

110... 140

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц.................... 49... 51

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более .............. 12

Пределы изменения напряжения постоянного тока, В.. 8... 12 и 4, 6... 6,1 Максимальная мощность, потребляемая устройством

от сети в режиме холостого хода, мВт ........ .12

Мощность, потребляемая устройством н рабочем

режиме эксплуатации, Вт, не более........... 15

Ток, потребляемый устройством н рабочем режиме,

мА, не более.......................... I50

Ток срабатывания защиты при коротком замыкании,

мА, не менее.......................... 170

Ток холостого хода, мА, не более.............. 8

Время срабатывания защитного устройства

от перегрузок с, не более ................ .0,1

Частота, вырабатываемая тактовым генератором

импульсов, Гц ........................ .2

Время между вспышками светодиода, с ........ .0,5

Число охраняемых объектов, шт .............. 1

Количество возможных сочетаний программируемого

кода устройства, шт .................... .40 320

Количество кодируемых цифр, шт ............ .8

Время готовности устройства к эксплуатации

после включения питания, мс .............. .0,2

Напряжение переменного тока на выводах

вторичных обмоток трансформатора, В:

7 и 8 . ............................ .6.3

9 и 10 ............................ .5

9 и 11............................ .6,3

12 и 13 ........................... .5

12 и 14 ........................... .6,3

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения

постоянного тока, мВ, не более:

5В .............................. .0,18

9В .............................. .0,12

Срок службы, ч, не менее ................. .8000

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0,9, не менее ........ .0,98

Сопротивление изоляции токоведущих частей

устройства, МОм, не менее ................ 10

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . .100 кпд, %, не менее ....................... .90 t21.jpg

Рис. 3.7. Принципиальная схема электронного сторожевого устройства с однокнопочным управлением.

 

Рис. 3.7. Принципиальная схема электронного сторожевого устройства с однокнопочным управлением.

Изображение: 

Таблица 3. 8. Порядок соединений контактов при кодировании и считывании кода

Изображение: 

Таблица 3.7. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном сторожевом устройстве с

Изображение: 

3. 4. Электронное сторожевое устройство на шести интегальных микросхемах

3.4. ЭЛЕКТРОННОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ШЕСТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Высоконадежное сторожевое устройство, собранное на шести ИМС, относится к электронным устройствам средней сложности и разработано для применения в условиях УХЛ, ХЛ или В. Сторожевое устройство рассчитано на жесткие условия эксплуатации при температуре окружающей среды от —40 до 50 °С, относительной влажности воздуха до 95% при температуре 25 °С, при воздействии инея и росы и пониженного атмосферного давления воздуха до 5мм рт. ст.

Устройство может быть применено для установки как на внутренних, так и на наружных дверях жилых, производственных и хозяйственных помещений. Область его использования может быть расширена без значительных доработок для запирания дверей и въездных ворот гаражей, складских помещений и хозпостроек на садово-огородных участках. Надежность и долговечность устройства обеспечивается достаточно простым схемно-техническим решением и современным конструктивно-технологическим исполнением. Технологичность сторожевого устройства определяется оснащением радиолюбительской лаборатории необходимыми приборами и инструментами.

Электронная схема сторожевого устройства является по существу неотъемлемой частью системы охраны, в которую дополнительно входят механический замок врезной или накладной конструкции со стопором защелки, ИМ, приводимый в действие от электромагнита или соленоида или от электромеханического реле, и в ряде случаев устройство управления стопором защелки.

Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, ХИТ или другого источника электропитания постоянного тока, в том числе и собранного по рекомендациям, изложенным выше. Напряжение постоянного тока не превышает 12 В, номинальное напряжение — 9В.

Принципиальная электрическая схема сторожевого устройства на шести ИМС приведена на рис. 3.8. Как следует из схемы, устройство содержит в своем составе входные цепи с емкостным фильтром, защищающим от помех, которые проникают в сеть переменного тока; сетевой понижающий трансформатор питания Т1; выпрямитель нерегулируемого типа, работающий на емкостный фильтр; стабилизатор напряжения постоянного тока; кодирующее звено; счетно-решающее устройство с системой управления; ИМ дискретного действия.

Входное устройство обеспечивает подключение к сети переменного тока с помощью электрического соединителя X1 и сетевой розетки; предохранение первичных цепей устройства от перегрузок и коротких замыканий с помощью плавкого предохранителя F1, рассчитанного на максимальный ток 0,25А; общее отключение питания при нештатных ситуациях и включение устройства в эксплуатацию с помощью переключателя типа «тумблер» или П2К, — S1. На входе устройства собран емкостный фильтр на конденсаторах С1 и С'2, защищающий от низкочастотных помех, которые могут проникнуть в сеть питания.

В качестве сетевого понижающего трансформатора питания Т1 в сторожевом устройстве может быть использован унифицированный трансформатор типа ТН, габаритная мощность которого равна 20 Вт. Конструкция покупного трансформатора обеспечивает повышенный уровень влагозащищенности и электрической прочности. Соединения выводов обмоток трансформатора при подключении к сети переменного тока даны в табл. 3.9.

Таблица 3.9. Соединения выводов обмоток сетевого понижающего трансформатора питания Т1

3-41.jpg

В устройстве может быть применен самодельный трансформатор питания, рассчитанный на подключение к сети переменного тока напряжением только 220 В и изготовленный по упрощенной схеме, с одной первичной и двумя вторичными обмотками, одна из которых имеет отвод от средней точки. Моточные данные самодельного трансформатора приведены в табл.3.10. Трансформатор питания изготавливается с одной катушкой на броневом магнитопроводе типа УШ (Ш или ШЛ). В конструкции может быть использован также магнитопровод с размерами, позволяющими уменьшить расход меди, типа ШЛМ. Активная площадь поперечного сечения стали центрального стержня магнитопровода должна быть не менее 6 см2.

Таблица 3. 10. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном сторожевом устройстве на шести интегральных микросхемах

3-42.jpg

Намотка провода на катушку должна осуществляться рядовым способом, виток к витку, с изоляцией каждого слоя и пропиткой нитролаками. Между первичной и вторичными обмотками делается усиленная изоляция и наматывается слой обмоточного провода, один вывод которого замыкается на магнитопровод. Слой обмоточного провода является экраном. Самодельный трансформатор рекомендуется закрыть металлическим кожухом, изготавливаемым из жести или электротехнической стали и дополнительно защищающим обмоточный провод катушки.

Понижающий трансформатор питания обеспечивает полную гальваническую развязку вторичных цепей электронной схемы от сети переменного тока высокого напряжения, заданные значения выпрямленного напряжения постоянного тока, достаточно безопасную регулировку устройства, так как на выходе действует пониженное напряжение.

Выпрямительное устройство собрано на двух маломощных диодах по двухполупериодной схеме со средним выводом вторичной обмотки, которая чаще применяется в маломощных БП. По сравнению с однофазной мостовой схемой она позволяет уменьшить вдвое число диодов и тем самым понизить потери. Выпрямители, собранные по этой схеме, характеризуются повышенной частотой пульсации, возможностью использования вентилей с общим катодом (или анодом), что упрощает их установку на общем радиаторе, а также повышенным обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов и более сложной конструкцией трансформатора. Работает выпрямитель на емкостный фильтр, выполненный на конденсаторе С5. Схема выпрямителя позволяет получить на выходе напряжение питания с высокими техническими параметрами, обеспечивающими точное срабатывание системы защиты и четкую работу схемы сторожевого устройства. Выпрямленное напряжение поступает на полупроводниковый стабилизатор с защитой от перегрузок и коротких замыканий в цепях сторожевого устройства.

Включенный на входе устройства плавкий предохранитель F1 не всегда надежно защищает устройство от перегрузок и коротких замыканий, которые наиболее часто возникают из-за ошибок, допускаемых начинающими радиолюбителями и юными техниками. Для повышения надежности работы сторожевого устройства в БП введена электронная защита, которая собрана на стабилитроне VD3, транзисторе VT1 и резисторах R1 и R3. Работает защитное устройство следующим образом. На выходе выпрямителя включен проволочный резистор R3, через который протекает ток нагрузки и на котором падает небольшое напряжение, управляющее работой транзистора VT1. Заметим, что напряжение на этом транзисторе стабилизировано полупроводниковым стабилитроном VD3, включенным в прямом направлении. Ток нагрузки, протекающий через резистор R3, действует между базой и эмиттером, и разность напряжений между ними определяет состояние этого транзистора. Если ток нагрузки ниже допустимого, который определяется параметрами ЭРЭ, то транзистор остается закрытым. Когда же ток нагрузки резко увеличивается и превышает допустимый, падение напряжения на резисторе R3 становится таким, что транзистор VT1 открывается. При этом параллельно переходу база — коллектор включенный стабилитрон VD4 фактически шунтируется, так как через этот переход ответвляется часть электрического тока, а это приводит к ограничению тока, протекающего через регулирующий транзистор VT3 стабилизатора напряжения. В результате напряжение на нагрузку не поступает и сторожевое устройство обесточивается. Защитное устройство можно настроить на ток срабатывания 300 мА и более.

Важнейшим условием четкой работы сторожевого устройства и электронной схемы является использование проверенных и абсолютно исправных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, а также технологически правильного монтажа микросхем на печатной плате. При монтаже должен использоваться только низковольтный маломощный паяльник с тонким жалом и регулируемой температурой нагрева. В общем случае существующие правила формовки выводов и установки ИМС в электромонтажной схеме могут быть определены следующим образом:

1. Длина выводов ИМС должна быть не менее 15 мм после подрезки и формовки в соответствии с ТУ.

2. Использование высокотемпературных припоев не допускается.

3. При припайке каждого вывода ИМС должен использоваться металлический теплоотвод (в обычном случае это пинцет).

4. Время нагрева отдельных выводов ИМС при пайке не должно превышать 1...2 с.

5. Места на печатной плате перед установкой ИМС должны быть тщательно подготовлены.

6. Демонтаж ИМС допускается не более двух раз. Следует отметить, что только правильное соединение элементов схемы, и особенно шифровального устройства, позволит работать сторожевому устройству без сбоев.

Кодирование устройства осуществляется методом установления перемычек между выводами выходных контактов ИМС DA5 и DA6, образующих мультиплексор. Так как конструкция сторожевого устройства не сопровождается комплектом КД и ТД и полностью зависит от выполнения рекомендаций и возможностей радиолюбителя, а также от материального оснащения домашней мастерской, то необходимо наиболее удобно сконструировать и изготовить узел кодировочного поля. Наиболее целесообразно использовать такие элементы, как унифицированные малогабаритные зажимы или приборные контакты с пружинными и винтовыми зажимами. Эти контакты удобно расположить на лицевой панели сторожевого устройства, в котором собрана электронная схема. Монтаж ЭРИ и ЭРЭ осуществляется комбинированным способом с применением печатного и объемного монтажа. Печатная плата изготавливается из односторонне фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1,5..2 мм.

Как следует из схемы, набор шифра сторожевого устройства осуществляется на шифровальном поле соединением контактов А1—А8 с контактами Б1—Б8 в комбинациях любых цифр от 1 до 8. Восьмиразрядный код позволяет получить более 40000 сочетаний кода, который набрать простым перебором цифр практически не представляется возможным. Шифр выполняется установлением перемычек между выводами ИМС. Для правильного набора кода необходимо одну из двух линеек с контактными зажимами обозначить цифрами, которые и определяют не только восьмиразрядный код, но и порядок счета при замыкании контактов переключателя SB1.

Если соединить контакты А1 с Б2, А2 с Б1, A3 с БЗ, A3 с Б4, А6 с Б5, А7 с Б6, А7 с Б7, А8 с Б8, то закодированное число шифра будет 12336778.

В основном электронном блоке можно выделить следующие функциональные элементы: на двух ИМС DA5 и DA6 собран мультиплексор; счетчик-дешифратор собран на ИМС DA4; тактовый генератор выполнен на ИМС DA1 (выводы 1, 2, 3 и 11, 12, 13); счетчик выполнен на ИМС DA3; определитель типа И собран на диодах VD7—VD14 и резисторе R16 и имеет восемь разрядов.

Порядок считывания цифр кода производится автоматически с контактов, которые смонтированы на шифровальной планке Б, цифры кода задаются вручную подключением перемычек с шифровальной планки А. Например, если код имеет вид 55555555, то необходимо контакты А5 соединить последовательно со всеми контактами планки Б.

Для изготовления сторожевого устройства использованы следующие покупные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: ИМС DA1 типа К176ЛА7, DA2 — К176ЛЕ5, DA3 — К176ИЕ8, DA4 — К176ИЕ8, DA5 — К176ЛА7, DA6 — К176ЛА7; транзисторы VT1 типа МП42, VT2 — МП42, VT3 — П213, VT4 — КТ315Б VT5 — КТ315Б, VT6 — КТ814А; диоды VD1 типа Д226Д, VD2 — Д226Д, VD6 — Д226Е, VD7—VD14 — КД513А; стабилитроны VD3 типа Д814Д, VD4 — Д814Д; светодиод VD5 типа АЛ102А;

конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0.025 мкФ, С2 — МБМ-П-750В-0.025 мкФ, СЗ — К42У-2-160В-2200 пФ, С4 — К10-7В-50В-Н30-2200 пФ, С5 — К50-6-25В-500 мкФ, С6 — К50-6-25В-500 мкФ, С7 - К10-17-50В-22 пФ, С8 — К73-17-63В-0, 1 мкФ, С9 — К10-17-50В-1000 пФ, С10 — КМ-6-25В-0,033 мкФ, С11— КМ-6-25В-0,033 мкФ; резисторы R1 типа ВСа-0,5-620 Ом, R2 — ВСа-0,25-750 Ом, R3 — проволочный самодельный 3 Ом (намотанный на резисторе ВСа-2-10 Ом константановым или нихромовым проводом), R4 — ВСа-0,5-1,2 кОм, R5 СП4-1-0,5Вт-А-2,2 кОм, R6 — ВСа-0.5-4,3 кОм, R7 — ВСа-0.5-2,4 кОм, R8 — ВСа-2-10 к0м,R9-ВСа-0,125-10кОм, R10-Bса-0,125-3,0МОм,R11— ВСа-0,125-100 кОм, R12 — ВСа-0,12-100 кОм, R13 — ВСа-0,5-330 Ом, R14 -ВСа-0,125-47 кОм, R15 - ВСа-0,25-1,2 кОм, R16 -ВСа-0,25-100 кОм; сетевой понижающий трансформатор питания T1типа ТН 14-127/220-50; электрический соединитель X1 типа «вилка»; предохранитель плавкий F1 типа ПМ-1-0,25 А;

лампа индикаторная H1 типа МН-6,3-0,22 А; переключатели SI типа «тумблер» ТВ2-1-2, SB1 — КМ1-1; ИМ К1 (электромагнит или электромагнитное реле типа РКН).

Раскодирование и подача команды на срабатывание ИМ сторожевого устройства производится с помощью правильного набора кода при замыкании контактов переключателя SB1. При нажатии на кнопку этого переключателя начинает работать счетчик импульсов и вспыхивать светодиод VD5. Если нужно набрать, например, код, состоящий из цифр 57331844, то для набора первой цифры светодиод должен вспыхнуть пять раз, после чего кнопка переключателя SB1 должна быть отпущена. При следующем нажатии на кнопку светодиод должен вспыхнуть семь раз и кнопка вновь должна быть отпущена. Таким образом набираются все восемь цифр кода. Если все цифры кода будут набраны правильно, то последним откроется транзистор VT6 и сработает исполнительное реле К.1.

При регулировке сторожевого устройства можно использовать другие аналогичные ЭРИ и ЭРЭ, не ухудшающие его основные электрические параметры и технические характеристики. Например, вместо стабилитрона типа Д814Д можно использовать любой стабилитрон из серий Д808—Д814. Резистор R3 можно намотать проводом с высоким удельным сопротивлением на корпусе перегоревшего предохранителя. Вместо резисторов типа ВСа можно использовать резисторы типов МТ, МЛТ, ОМЛТ, C1-4, C2-11, БЛП, БЛПа. В качестве ИМ можно использовать электромагнит или соленоид, описание которых приведено выше, а также электромагнитные реле типа РЭН-18 (паспорт РХ4.564.706), РКН (паспорт РС4.500.100), РСМ (паспорт РФ4.500.031). Налаживание сторожевого устройства начинается с БП. Сначала проверяется действующее напряжение на выходных обмотках сетевого трансформатора Т1, затем — на выходе выпрямителя и стабилизатора напряжения в точках А и Б. Здесь напряжение постоянного тока должно быть в пределах 8,5...12 В. Эту проверку рекомендуется выполнять при отключенной в точках А и Б нагрузке. После данной проверки устанавливается ток срабатывания защиты от перегрузок и коротких замыканий. Налаживание защиты сводится к подбору сопротивления резистора R3 — его сопротивление должно быть таким, чтобы защита срабатывала при токе нагрузки 350 мА.

В электронном блоке сторожевого устройства производится подбор резисторов усилителя тока ИМ (R9, R13) для обеспечения необходимого тока срабатывания.

Основные электрические параметры и технические характеристики электронного сторожевого устройства на шести микросхемах

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................... .220 или 127

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................... .50

Номинальное напряжение автономного источника

электропитания постоянного тока, подключаемого

в точках А и Б, В ..................... .9

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В .................... .180...242 или

110...140 Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ................... .49...51

Пределы изменения напряжения электропитания

постоянного тока автономного источника, В .... .8,5...12 Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более .............. .12

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения

постоянного тока на выходе выпрямителя, мВ,

не более ............................ .20

Коэффициент стабилизации, не менее .......... .100

Длительность вспышек светодиода при наборе кода

и замкнутых контактах переключателя SB1, с,

не менее ............................ .0,5

Вероятность подбора кода, не менее ........... .10^(-8)

Номинальное количество цифр в коде .......... .8

Разрядность счетчика импульсов .............. .8

Максимальная мощность, потребляемая устройством

от сети,Вт ........................... 18

Ток, потребляемый устройством в рабочем

режиме, мА, не более ................... .300

Ток срабатывания защиты при перегрузках

и коротких замыканиях, мА, не менее......... 350

Время срабатывания защиты при коротком

замыкании ,с, не более ................... .0,1

Ток холостого хода, мА, не более .............. 10

Рабочая частота, вырабатываемая тактовым

генератором импульсов. Гц ............... .2

Время между вспышками светодиода при замкнутых

контактах переключателя SB1, с ........... . .0,5...1

Число одновременно охраняемых объектов, шт .... .1

Готовность устройства к эксплуатации

после включения напряжения, мс, не более ..... .0,5

Вероятность безотказной работы сторожевого устройств при риске заказчика в=0,92, не менее .... .0,97

Срок службы, ч, не менее .................. 10 000

Сопротивление изоляции токоведущих частей

устройства, МОм, не менее ................ 10

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . .100 кпд, %, не менее ....................... .95

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ .—40...+50

относительная влажность воздуха при температуре 25 С, %, не более .................. .93±2

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. .... .200...1000

t31.jpg

Рис. 3. 8. Принципиальная схема электронного сторожевого устройства на шести интегральных микросхемах.

Рис. 3.8. Принципиальная схема электронного сторожевого устройства на шести интегральных микросхемах.

Изображение: 

Таблица 3. 10. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в электронном сторожевом устройстве

Изображение: 

Таблица 3.9. Соединения выводов обмоток сетевого понижающего трансформатора питания Т1

Изображение: 

3. 5. Сторожевое устройство на ППП со световой и звуковой сигнализацией

3.5. СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ППП СО СВЕТОВОЙ И ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИЕЙ

Сторожевое устройство на полупроводниках разработано для охраны объектов народно-хозяйственного назначения, дачных строений, хозблоков на садово-огородных участках, гаражей, жилых помещений в условиях УХЛ, ХЛ и В, при установке исполнительных механизмов на входных дверях, окнах, воротах и по периметру ограждений, которые рассчитаны на эксплуатацию как внутри объектов, так и на открытых площадях. Радиолюбителям необходимо так сконструировать сторожевое устройство, чтобы была обеспечена высокая технологичность изготовления и устройство могло бы противостоять разнообразным внешним воздействующим нагрузкам. Изделия промышленного изготовления устойчиво работают при смене температур и повышенной относительной влажности до 95%, а также при пониженном атмосферном давлении до 5 мм рт. ст. Такие условия эксплуатации обеспечиваются высоким качеством применяемых комплектующих ЭРИ и ЭРЭ и достаточно простым схемно-техническим решением.

Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50Гц.Электронная схема данного устройства допускает электропитание от вторичного источника питания напряжением 16...24 В.

Область применения этого сторожевого устройства может быть значительно расширена, если внести некоторые изменения в схему питания и использовать его для охраны подвижных большегрузных средств, работающих на суше и на воде (реках, озерах и морях). Но лучшее применение — все-таки для охраны стационарных объектов на приусадебных участках.

Принципиальная электрическая схема устройства, собранного на ППП со световой и звуковой сигнализацией, приведена на рис. 3.9.

Сторожевое устройство представляет собой совокупность нескольких функциональных узлов и блоков, объединенных в универсальную охранную систему. Как видно из электрической схемы, она состоит из входных электрических цепей, сетевого понижающего трансформатора питания Т1, выпрямительного устройства, работающего на емкостный фильтр, стабилизатора напряжения, быстродействующего электронного блока охранной сигнализации и выходных цепей с исполнительными устройствами автоматического действия.

Подключается устройство к сети переменного тока с помощью стандартного электрического соединителя X1 типа «вилка», которая в свою очередь подключается к штепсельной розетке. На входе устройства установлен плавкий предохранитель F1, защищающий ЭРЭ входных цепей от перегрузок и коротких замыканий. Предохранитель рассчитан на максимальный ток срабатывания 0,25 А. Включение и выключение охранной сигнализации обеспечивается однополюсным переключателем S1 типа «тумблер». Включенный параллельно первичной обмотке сетевого трансформатора, высоковольтный конденсатор С1 защищает систему электронной сигнализации от сетевых помех.

В качестве сетевого понижающего трансформатора питания Т1 применен унифицированный трансформатор типа ТА, который может быть заменен трансформатором самодельной конструкции. Можно применить трансформатор типоразмера ТА62-127/220-50 с двумя первичными и шестью вторичными обмотками. Самодельный трансформатор изготавливается на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ (ШЛМ) из электротехнической стали марки 3312. Активная площадь поперечного сечения стали основного стержня магнитопровода должна быть в пределах 5...6 см2 Следует заметить, что чем больше активная площадь поперечного сечения стали, тем больше габаритная мощность трансформатора. Моточные данные самодельного трансформатора Т1 приведены в табл. 3.11. При изготовлении этого трансформатора можно намотать на каркас катушки только действующие обмотки, не повторяя конструкцию унифицированного трансформатора. На каркас катушки наматывается одна первичная и две вторичные обмотки, между которыми укладывается через изоляционные прокладки один ряд обмоточного провода виток к витку, выполняющего роль экрана, который обеспечит защиту выходных цепей от электромагнитных помех. Один конец экранного провода заземляется на магнитопровод.

Таблица 3.11. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на ППП со световой и звуковой сигнализацией

3-51.jpg

Согласно схеме, для подключения выпрямителя используются две обмотки сетевого трансформатора Т1 с выводами 19 и 20, 21 и 22. Выводы обмоток 20 и 21 соединяются между собой, а однофазная двухполупериодная схема выпрямителя подключается к выводам 19 и 22, на которых действует переменное напряжение 22 В. Коэффициент трансформации при этом равен 10. При включении унифицированного трансформатора в сеть переменного тока напряжением 220 В выводы 2 и 6 соединяются между собой, а напряжение питания электрической сети подается на выводы 1 и 8. Если в сторожевом устройстве будет применен другой трансформатор, например серии ТПП или ТС, то подключение его к сети должно осуществляться согласно схеме этого трансформатора.

При изготовлении трансформатора необходимо особое внимание уделить укладке обмоточного провода, которая должна быть рядовой, виток к витку, без накладок и перехлестов и с обязательной изоляцией каждого слоя нитролаком и тонкой фторопластовой пленкой с большим электрическим сопротивлением, можно также конденсаторной бумагой. Второй и последующие слои наматываются также рядами с выводом концов обмоточного провода через боковую стенку каркаса катушки в одну сторону. После сборки трансформатор должен быть закрыт защитным кожухом.

Выпрямительное устройство состоит из четырех полупроводниковых диодов и конденсаторов С1—С4. Конденсатор С1, как было указано выше, защищает устройство от сетевых помех, С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока, СЗ обеспечивает снижение шума ППП, а С4, установленный на выходе стабилизатора напряжения и включенный параллельно нагрузке, снижает выходное сопротивление источника питания по переменному току.

В схеме электропитания на выходе выпрямителя собран стабилизатор напряжения компенсационного типа, выполненный на транзисторах VT1—VT4 и стабилитроне VD5. Регулирующим элементом стабилизатора является транзистор VT3. Опорное напряжение снимается со стабилизатора, выполненного по параметрической схеме на транзисторе VT1 и стабилитроне VD5, при этом транзистор является стабилизатором тока. Величина опорного напряжения при работе стабилизаторов сравнивается с выходным напряжением, которое снимается с резисторного ДН, собранного на постоянных резисторах R5, R6. Транзисторы VT2 и VT4 образуют дифференциальный усилитель тока. При сравнении токов опорного и выходного напряжений, которое осуществляется дифференциальным усилителем, через транзистор VT3 протекает ток, равный разности этих напряжений. Последовательно включенный стабилитрону VD5 резистор R1 обеспечивает четкий запуск компенсационного стабилизатора, когда в момент включения напряжение на выходе равно нулю.

После подачи сетевого напряжения на устройство в работу включается система электропитания, а сторожевые цепи электронной схемы переходят в дежурный режим.

Сторожевое устройство представляет собой быстродействующую систему, которая срабатывает, как и большинство подобных систем, как при замыкании контактов конечных выключателей или датчиков, так и при обрыве охранной линии.

В зависимости от выбранной конструкции устройства питание системы может обеспечиваться от автономного источника тока.

Подача сигнала тревоги при открывании двери или окна происходит по двухпроводной линии. В качестве датчиков используются малогабаритные переключатели ТВ2, которые могут быть включены параллельно в одну линию связи, составляющую сигнальный шлейф. В устройстве применено довольно большое количество переключателей и контактных групп, которые управляют автоматикой сигнального блока. Как было отмечено ранее, переключатель S1 предназначен для включения электропитания переменного тока; переключатель S2 включает и выключает питание звонка ВА1. В положении, указанном на схеме, электрический звонок включен и звуковой сигнал будет подан, если сработает автоматика устройства. Двухполюсный переключатель S3 предназначен для общего отключения звуковой и световой сигнализации. Переключатель S4 переводит сигнальное устройство в ждущий режим работы из положения холостого хода. Переключатели S5 и S6 устанавливаются на входных дверях, окнах, форточках, воротах гаражей и т. д., они составляют охранный шлейф и являются конечными выключателями.

При открывании дверей охраняемого объекта контакты 1 и 2 переключателя S5 (или S6) замыкаются и система переходит в рабочий режим тревоги. В положениях контактов всех переключателей, указанных на схеме, сторожевое устройство отключено от сети и находится в нерабочем состоянии. При подаче напряжения переменного тока на вход устройства и при условии, если вся система исправна, а двери закрыты (конечные выключатели S5, S6 разомкнуты), схема находится в дежурном режиме. В это время тиристор VS1 и стабилитрон VD7 закрыты и напряжение па исполнительные устройства не подается. Транзистор VT5 открыт, а на резисторе R10 фиксируется напряжение до 3 В, которого становится достаточно для поддержания в открытом состоянии этого транзистора. На базу транзистора VT6 подается небольшое положительное напряжение.

После замыкания контактов переключателя S5 падение напряжения на резисторе R10 значительно возрастает, что приводит к открыванию стабилитрона VD7 и тиристора VS1. Это, в свою очередь, обеспечивает срабатывание реле К1, контакты которого К1.1 и К1.2 переключаются из открытого состояния в замкнутое. Одновременно срабатывает световая и звуковая сигнализация, которые продолжают работать и после того, как контакты 1 и 2 переключателя S5 будут вновь разомкнуты, то есть дверь будет снова закрыта.

При изготовлении электронного блока устройства необходимо предусмотреть возможность размещения ручек управления, кнопок переключателей и индикаторных ламп на лицевой панели. Электрический звонок и сигнальная лампа могут быть расположены на значительном расстоянии от пульта управления и установлены вне охраняемого помещения. При этом параллельно могут быть установлены несколько таких сигнализаторов в разных местах. Электропитание их осуществляется по двухпроводным линиям, выполненным изолированным проводом.

Для изготовления сторожевого устройства применены следующие покупные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ТА62-127/220-50;

транзисторы VT1 типа ГТ308В, VT2 — КТ315Б, VT3 — КТ814Б, VT4 — КТ315Б, VT5 — КТ603Б, VT6 — КТ603Б; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д223, VD6 — Д224, VD8 — Д223, VD9 — Д223; стабилитроны VD5 типа Д814Д, VD7 — КС156А;

тиристор VS1 типа КУ102А; конденсаторы С1 типа К40У-9-630В-0.033 мкФ, С2 — К50-12-25В-500 мкФ, СЗ — К50-12-25В-20 мкф, С4 — К50-12-25В-100 мкФ, С5 — К50-12-25В-5 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,125-300 кОм, R2 — МЛТ-0,25-100 Ом, R3 — МЛТ-0,25-1,8 кОм, R4 — МЛТ-0,25-5,1 кОм, R5 — СПЗ-4аМ-А-0,25Вт-3,3 кОм, R6 — МЛТ-0,25-2 кОм, R7 — МЛТ-0,125-560 кОм, R8 — МЛТ-2-100 Ом, R9 — МЛТ-0,25-6,8 кОм, R10 — МЛТ-0,25-1 кОм, R11 — МЛТ-0,25-3,6 кОм, R12 — МЛТ-0,5-9,1 кОм, R 13 — МЛТ-0,5-1 кОм, R14 — МЛТ-0,5-68 кОм, RI5 — МЛТ-0,25-68 кОм, R16 — МЛТ-2-39 кОм; сигнальные лампы H1 типа ТН-30-3, Н2 — СМ37; электромагнитное реле К1 типа РЭС-9 (паспорт РС4.524.200); электрический звонок постоянного тока ВА1 напряжением питания до 24 В; электрические соединители X1 типа «вилка», Х2, ХЗ — КМЗ-1; переключатели S1 типа ТВ2-1-2, S2 — П1Т-1-1, S3 — МТЗ-1 (П2Т-1-1), S4 — ТВ2-1-2,S5 — ТВ2-1-2, S6 — ТВ2-1-2; предохранитель F1 типа ПМ1 1-0,25 А.

При изготовлении и регулировке сторожевого устройства можно использовать другие ЭРИ и ЭРЭ, аналогичные примененным и не ухудшающие основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Например, сетевой понижающий трансформатор типа ТА можно заменить на трансформатор типа ТС-50-5 или трансформатор самодельной конструкции; выпрямительные диоды типа Д223, входящие в мостовой выпрямитель, можно заменить диодной сборкой типа КЦ или на выпрямительные диоды, рассчитанные на выпрямленный ток не менее 50 мА и обратное напряжение не ниже 50 В; транзисторы КТ315Б могут быть заменены транзисторами этой же серии с буквенными индексами В, Г, Е; резисторы типа МЛТ можно заменить на резисторы типов МТ, ВС, ВСа, ОМЛТ, УЛИ, БП, C1-4, C2-8; конденсаторы типа К50-12 — на К50-3, К50-6, К50-16, К50-20; транзисторы типа КТ603Б — на КТ605, П307, П308, П309 с любыми буквенными индексами; тиристор типа КУ102А — на КУ101 или КУ102 с любыми буквенными индексами. Для переключения рабочих состояний устройства вместо указанных выше могут быть применены переключатели типа П2К с фиксированным положением кнопки.

Регулировку сторожевого устройства начинают с проверки источника электропитания, устанавливая в него заведомо исправные и качественные ЭРИ и ЭРЭ. Сначала проверяется действующее напряжение на выходных обмотках сетевого трансформатора, далее — на выходе выпрямительного моста и затем в точках А и Б — на выходе стабилизатора напряжения. При проверке БП нагрузка в точках А и Б отключается и вместо нее к выходу подключается проволочный постоянный резистор типа ПЭВ (С5-35В) сопротивлением 250 Ом и мощностью 5 Вт. Подстроечным переменным резистором R5 устанавливается на этом резисторе постоянное напряжение 16 В. Затем нужно подключить осциллограф, и подбором резистора R7 добиваются минимальной амплитуды пульсации постоянного тока. Ток нагрузки должен быть не более 2 А. После этого подключается нагрузка и проверяется электронный блок при выключенных контактах переключателей. Сначала подбором сопротивления резистора R12 устанавливают на эмиттере транзистора VT6 напряжение 3 В, при этом на транзисторе V15 должно быть напряжение 0,5 В и он должен быть открыт.

Далее контакты 1 и 2 переключателя S7 замыкаются, то есть устройство переводится в положение «включено». При этом напряжение на стабилитроне VD7 относительно «земли» должно равняться 24 В. Тиристор и этот стабилитрон находятся в открытом состоянии, и, следовательно, индикаторная лампа Н2 должна светиться.

Основные электрические параметры

и технические характеристики сторожевого устройства на ППП

со световой и звуковой сигнализацией

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .......... ....... 220 или 127

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................... 50

Номинальное напряжение автономного источника

питания постоянного тока, подключаемого

к системе в точках А и Б, В ............... 24

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, %.................... —10...+10

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, %.................... 1

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания постоянного тока, В ....... 20...24

Напряжение переменного тока на выводах

сетевого трансформатора Т1, В

11 и 12 ........................... 56

13 и 14 ........................... 56

15 и 16 .......................... 40

17 и 18 ........................... 40

19 и 20 ........................... 12

21 и 22 ........................... 10

Стабилизированное напряжение на выходе в точках

А и К, В ............................ 22

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения,

мВ, не более ......................... 16

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более ............. 12

Коэффициент стабилизации напряжения питающей

сети, не менее ........................ 200

Максимальное сопротивление шлейфа, кОм ...... 3

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . . 1...10 Сопротивление изоляции токоведущих проводников

относительно металлических частей устройства,

МОм,не менее ....................... 10

Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме

работы, мА, не более ................... 7

Общая максимальная мощность устройства, Вт .... 36 Мощность потребляемая устройством в дежурном

режиме работы,мВт .................... 150

Помехозащищенность устройства при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . . 100 Срок службы, ч, не менее .................. 10 000

Вероятность безотказной работы при риске заказчика в=0,92, не менее ............... 0,96

кпд, %,не менее ........................ 95

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —25...-+-40

относительная влажность воздухапри температуре25 С %, не более ................... 85

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 200...900

t41.jpg

Рис. 3.9. Принципиальная схема сторожевого устройства на ППП со световой и звуковой сигнализацией.

Рис. 3.9. Принципиальная схема сторожевого устройства на ППП со световой и звуковой сигнализацией.

Изображение: 

Таблица 3.11. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на ППП со све

Изображение: 

3. 6. Система предупредительной сигнализации

3. 6. СИСТЕМА ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Электронная автоматическая система промышленного изготовления типа «Сирена» предназначена для подачи сигнала тревоги при проникновении на охраняемые объекты посторонних лиц и при срабатывании установленных на объектах специальных датчиков, выполняющих роль конечных выключателей. Рассматриваемое устройство имеет универсальное применение, так как рассчитано на использование во всех климатических зонах страны для охраны как стационарных, так и подвижных объектов.

Наилучшие результаты при применении устройства предупредительной сигнализации типа «Сирена» можно получить, если использовать его в комплексных системах охраны и оповещения совместно с другими электронными и электромеханическими устройствами, и особенно при охране стационарных объектов.

Примерная схема размещения датчиков в контрольных точках охраняемых объектов приведена на рис. 3. 10. Электрическая схема, включающая комплект блоков и самостоятельных узлов, которые образуют систему, предусматривает возможность подключения к соответствующим клеммам не менее четырех датчиков. С их помощью осуществляется наблюдение и охрана как помещения в целом, так и отдельных его частей или нескольких близко расположенных объектов одновременно.

В схеме, приведенной на рис. 3. 10, приняты следующие обозначения; светодиод VD1 типа АЛ307Б; датчики Д1— Д4, конструкции которых даны в главе 3. 2; однополюсный переключатель S1 типа «тумблер»; перемычка X1 прово-

3-61.jpg

Рис. 3. 10. Схема размещения датчиков в контрольных точках охраняемых объектов.

лочная , блок громкоговорителей (БГ); БЭ; сигнальная лампа H1.

Работает система предупредительной сигнализации, как правило, в автономном режиме, от восьми последовательно соединенных элементов типа 373, устанавливаемых в специальный отсек БП. Данная система сигнализации может быть легко переведена на электропитание от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50Гц. Для этого необходимо использовать покупной или самодельный блок электропитания с выходным стабилизированным напряжением 10...12 В и током нагрузки не менее 500мА, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 3.11. Подключается БП к клеммам 4 и 6 электронного блока системы.

Следует сказать, что в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя допускается использовать в качестве встроенного источника электропитания элементы, приведенные в табл. 3.1, или аккумуляторы типа НКТЦ-35-1, а также другие аналогичные им по техническим характеристикам и размерам. Хорошие результаты дает применение аккумуляторной батареи типа 8НКГ-10Г, которая сохраняет работоспособность в очень жестких условиях эксплуатации и обладает повышенными техническими характеристиками, надежностью и долговечностью.

С целью сохранения секретности промышленных изделии данной системы БЭ при установке на место не вскрывается и весь электромонтаж производится наружными соединениями к контактам, выведенным на лицевую панель БЭ. При этом принцип работы БЭ сторожевого устройства не поддается определению из-за отсутствия принципиальной и монтажной электрических схем. И как указывалось ранее, из-за отсутствия комплекта КД эти изделия не могут быть отремонтированы в домашней лаборатории.

Конструктивно основной электронный блок сторожевого устройства выполнен в виде прямоугольного пластмассового корпуса, который имеет габаритные размеры, не превышающие 185Х110Х70 мм. Размеры сетевого блока электропитания определяются в основном конструкцией примененного в ней понижающего трансформатора питания Т1 и не превышают следующих данных 120Х80Х70 мм. На лицевой панели БЭ установлены все основные органы управления и контактные клеммы, которые служат для подключения к ним монтажных проводников, идущих от датчиков. Эти клеммы имеют соответствующие обозначения.

К контактам 2 и 3 подключается скрытно устанавливаемый выключатель S1. Он должен быть недоступен посторонним лицам. Внешний источник питания, работающий автономно или от сети переменного тока, подключается к клеммам 4 и б (4 и 5). При этом на клемму 4 подается напряжение постоянного тока с положительного (плюсового) контакта, а на клемму б — с отрицательного (минусового). На выходных клеммах 1 и 2 действует напряжение питания со знаком «+» так же, как и на клеммах 4. К клеммам 5 и 10 подключается обрывной шлейф, выполненный из тонкого медного провода. К клеммам 13 и 14 — сирена или блок громкоговорителей. Шлейф-датчик подключается к клемме 10 (+) и к одному из минусовых выводов.

На лицевой панели БП устанавливаются ручки управления, держатели предохранителей, выходные клеммы и индикаторная лампа H1, а также светодиод VD2. Элементы БП собираются на печатной плате, изготавливаемой из фольгированного стеклотекстолита толщиной до 2 мм. Как видно из принципиальной схемы (рис. 3.11), БП включает в свой состав входные питающие цепи, сетевой понижающий трансформатор Т1, выпрямительное устройство, собранное на полупроводниковых диодах и электролитических конденсаторах, стабилизатор напряжения и выходные цепи.

Подключение БП к сети переменного тока осуществляется с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка» к унифицированной розетке. Общее включение электропитания обеспечивается переключателем S1 типа «тумблер». Предохранители F1 и F2 защищают входные цепи БП от коротких замыканий и перегрузок.

На входе БП собран световой сигнализатор изменения сетевого напряжения на светодиоде VD2 и световой сигнализатор о подаче напряжения на сторожевое устройство на лампе H1 Первый сигнализатор работает только в том случае, если напряжение переменного тока превысит значение 235...240 В, в этом случае светодиод начинает светиться в мигающем режиме. Лампа накаливания H1 работает постоянно, пока замкнуты контакты переключателя S1. Ее равномерное свечение свидетельствует о том, что напряжение сети находится в пределах номинальных значений и на выходных обмотках трансформатора действует расчетное напряжение. Первый сигнализатор начнет работать в мигающем режиме только в том случае, если напряжение питающей сети превысит номинальное значение. Основой этого сигнализатора является динистор VS1, который срабатывает в следующем порядке. После замыкания контактов переключателя S1 сетевое напряжение поступает на однополупериодный выпрямитель, собранный на полупроводниковом диоде VD1, выпрямляется и подается через резистор R1 на ДН. С движка переменного резистора R2 часть напряжения поступает на электролитический конденсатор С1, который начинает заряжаться. До тех пор, пока напряжение на этом конденсаторе не достигнет напряжения пробоя динистора, последний находится в закрытом состоянии. В момент достижения повышенного значения напряжения динистор пробивается и конденсатор С1 разряжается через него и последовательно соединенные с ним резистор R4 и светодиод VD2, который вспыхивает. Затем конденсатор опять заряжается, после чего процесс повторяется снова. Так происходит постоянно до тех пор, пока напряжение в сети не снизится до предельных оптимальных значений. Работает этот сигнализатор в независимом режиме.

Блок питания подключается к БЭ электрическими соединителями Х2 и ХЗ. При этом соединитель Х2 подключается к клеммам 5 или 6, а ХЗ — к клемме 4 электронного блока. Здесь необходимо сделать предупреждение. БП, выполненный в металлическом корпусе, не должен иметь гальванической связи с системой предупредительной сигнализации, так как его корпус может иметь положительный потенциал.

В БП применен унифицированный сетевой трансформатор питания серии «Габарит», который рассчитан на подключение к сети переменного тока напряжением 127 или 220 В частотой 50 Гц. Вместо покупного трансформатора может быть применен самодельный трансформатор, который изготавливается на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ (ШЛМ). Особое внимание следует обратить на сопротивление изоляции между витками обмоток трансформатора и магнитопроводом. Чем выше сопротивление, тем больше электрическая прочность и тем надежнее эксплуатация такого трансформатора. В домашней мастерской это достигается довольно простым способом. При рядовой намотке каждый слой провода покрывается нитролаком и высушивается в течение 2 ч. Между слоями обмотки прокладывается слой конденсаторной бумаги, который также покрывается изоляционным лаком. Каждая обмотка трансформатора, в том числе и экранная, должна быть также разделена слоем изоляционного материала, но с большим коэффициентом магнитной проницаемости. Очень хорошие результаты можно получить, если после полного изготовления весь трансформатор залить в форму эпоксидной смолой. Перед этой операцией выводные клеммы должны быть облужены припоем марки ПОС-60.

Сетевой понижающий трансформатор TI обеспечивает заданное выходное напряжение, поступающее на выпрямитель, полную гальваническую развязку входных цепей и сети переменного тока от вторичных электрических цепей схемы и достаточную электробезопасность при настройке и ремонте устройства предупредительной сигнализации.

Трансформатор Т1 имеет одну катушку, установленную на центральном стержне магнитопровода с активной площадью поперечного сечения стали не менее 6 см2. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания самодельной конструкции приведены в табл. 3.12. На выходных обмотках трансформатора действует переменное напряжение 12 В при номинальной нагрузке.

Таблица 3.12. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания T1, примененного в системе предупредительной сигнализации

3-62.jpg

Выпрямитель собран на четырех полупроводниковых диодах VD3—VD6 по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая характеризуется высокими электрическими параметрами. На выходе выпрямителя действует постоянный ток с повышенной частотой пульсации. Выпрямитель имеет высокий кпд, удобен для электрического монтажа, не требует предохранительных прокладок при установке, защищает включенные в него полупроводниковые диоды от механических повреждений, на них действует пониженное обратное напряжение, и сама схема позволяет полнее использовать имеющуюся габаритную мощность сетевого трансформатора.

Выпрямленное напряжение постоянного тока 12...15 В поступает на компенсационный стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах VT1—VT3. В качестве РЭ применен мощный транзистор VT1. Ток ограничения определяется величиной сопротивления резистора R8. При сборке и монтаже стабилизатора необходимо выполнить условие, при котором суммарное напряжение стабилизации в цепях полупроводниковых стабилитронов было бы равно примерно 11...12 В. Здесь необходимо учитывать также, что при увеличении тока нагрузки напряжение на входе стабилизатора уменьшается: и тем больше, если меньше габаритная мощность трансформатора.

При изготовлении БП и установке системы сигнализации на конкретном объекте используются следующие покупные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ803А, V'Т2 — КТ815В, VТ3-КT814B; выпрямительные диоды VD1 типа Д226Б, VD3-VD6—105А; стабилитроны VD7 типа Д815Д, VD8 — Д815Д, VD9 - Д814Д, VD10 — Д814Д, VD11 Д815Д; динистор VS1 типа КН102Д; конденсаторы С1 типа К73-11-1608-0,033 мкФ, С2 — К50-6-25В-4000 мкФ, СЗ — К.10-7В-25В-П33-100 нФ, С4 — К50-6-25В-6.8 мкФ; резисторы RI типа ВСа-0,5-47 кОм, R2 — СП4-2Ма-0,5Вт-100 кОм, R3 — ВСа-0,5-10 кОм, R4 — ВСа-0,25-10 Ом, R5 — ВСа-0,25-110 Ом, R6 — ВСа-0,5-680 Ом, R7 — ВСа-0,5 330 Ом, R8 — ВСа-0,5-2,7 кОм, R9 — ВСа-0,25-2,7 кОм, R 10 — СП4-2Ма-1Вт-1 кОм;

электрические соединители X1 типа <<вилка», Х2, ХЗ — КМЗ-1;

светодиод VD2 типа АЛ107Б; предохранители плавкие F1, F2 типа ПМ 1-0,5 A, F3 — ПМ 1-0,25 А; переключатель двухполюсный S1 типа П2Т-1-1; сигнальная лампа H1 типа МН- 6.3-0,22 A.

Система предупредительной сигнализации дает возможность подключить к ней дополнительно индикаторную лампу, работающую постоянно в мигающем режиме, аккумулятор автомобильного типа и звуковую сирену типа С205-6. Схема подключения этих устройств приведена на рис. 3.12. При монтаже дополнительных устройств применены следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ315Б, VT2 — КТ819А; электромагнитное реле К7 типа РЭН-34 (паспорт ХП4.500.030-01); сирена ВА1 типа С205-6; аккумуляторная батарея GB1 с напряжением постоянного тока 12 В.

В качестве датчиков, устанавливаемых на дверях, окнах, капотах, воротах и т. д., применяются малогабаритные переключатели типа КМ1-1, выключатели типа МТ-1, переключатели типа П2К. Для монтажа используется провод марки МГШВ с площадью поперечного сечения по меди от 0,2 до 0,4 мм2.

Схемы подключения датчиков и дополнительных устройств приведены на рис. 3.10 и 3.12. Необходимо отметить, что к контактам 1 и 5 или 1 и 6 подключается датчик, устанавливаемый на входных дверях, так как система обеспечивает при этом задержку на выдачу звукового сигнала на 10 с. Этого времени хватает на то, чтобы отключить систему от питания при входе в помещение или охраняемый объект выключателем S1, скрытно установленным в укромном месте, что позволяет избежать подачи сигнала тревоги. К контактам 7 или 9, 5 или 6

3-63.jpg

Рис. 3.12. Схема подключения звуковой сирены к электронному блоку системы предупредительной сигнализации.

подключаются датчики, устанавливаемые на окнах, форточках, внутренних дверях и других открывающихся объектах, когда необходимо подать сигнал тревоги немедленно.

К контактам 10 и 5 или 10 и 6 подключаются проводники шлейфа, уложенного по периметру охраняемого помещения или территории. Проводники шлейфа могут быть наклеены на стекла окон. Шлейф выполняется из тонкого провода, металлической фольги или комбинированного токопроводящего материала. Обрыв проводников шлейфа приводит к мгновенному срабатыванию системы. При указанном включении шлейфа бывают случаи ложного срабатывания. Для предотвращения ложных срабатываний тогда, когда не применяется в качестве датчика шлейф, необходимо установить перемычки, замыкающие все три выходных контакта 5, 6 и 10 между собой.

К контактам 13 и 14 подключается акустическое устройство, входящее в комплект поставки системы. Как правило, на охраняемом объекте устанавливается один датчик на входной двери Д3 (см. рис. 3.10) и могут быть установлены параллельно друг другу датчики Д1, Д2 в количестве до 24 шт. При подключении датчика-шлейфа Д4 между контактами 6 и 10 не должно быть металлической перемычки. Установка датчиков в автомобиле и подключение системы предупредительной сигнализации типа «Сирена» к аккумулятору изложены в руководстве по эксплуатации.

Правильно собранная охранная сигнальная система в дополнительной наладке и регулировке не нуждается. Однако при сборке и монтаже элементов БП необходимо:

проверить выходное напряжение на вторичных обмотках сетевого трансформатора, поступающее на выпрямитель в режиме холостого хода; оно должно быть равно 12...13 В;

проверить вольтметром выпрямленное напряжение постоянного тока в контрольных точках А и Б как в режиме ожидания, так и под нагрузкой при подаче звукового и светового сигналов;

проверить выходное стабилизированное напряжение постоянного тока на электрических соединителях Х2 и ХЗ (см. рис. 3.9), которое должно быть равно 12 В под нагрузкой и до 14 В в режиме холостого хода.

В блоках системы можно применить другие комплектующие ЭРЭ, аналогичные по своим техническим характеристикам использованным. Так конденсаторы типа К50-3 можно заменить на конденсаторы типов К50-6, К50-12, К50-16, К50-20; резисторы типа ВСа — на ВС, МТ, МЛТ, ОМЛТ, С1-4; транзисторы типа КТ803А — на КТ819Б—КТ819Г; диод Д226Д — на КД102Б, Д237А, диоды типа Д105А — на Д226, Д237Б, КД105Б; могут быть применены также переключатели типа П2К.

Основные электрические параметры

и технические характеристики

системы предупредительной сигнализации типа «Сирена»

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ..................... 220

Номинальное напряжение автономного источника

питания, В ......................... 12

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................... 50

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более ............. 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, при которых сохраняется

устойчивая работа системы, В ............. 187...242

Пределы изменения напряжения автономного

источника питания, В ................... 9...14

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ................... 49...51

Максимальный ток нагрузки при питании от

автономного источника постоянного тока, мА . . . 500

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения, В,

не более ............................ 0,3

Коэффициент стабилизации напряжения постоянного

тока автономного источника электропитания,

не менее ............................ 300

Ток, потребляемый системой предупредительной

сигнализации в режиме холостого хода, мА,

не более ............................ 5

Уровень звукового давления сигнала тревоги

на расстоянии 1 м от источника. дБ . ....... 100

Koличество устанавливаемых на охраняемых на объекте

датчиков,шт ............... ....... 24

Длина шлейфа ,не менее ................. 100

Cопротивление шлейфа, кОм, не более ......... 5

Время срабатывания устройства при обрыве

шлейфа, мс, не более .................... 0,1

Время срабатывания устройства при размыкании

контактов датчиков, с, не менее ............. 2

Длительность звучания сигнала тревоги

после срабатывания системы, с, не менее ...... 500

Диаметр центральной жилы монтажного провода

в изоляции, соединяющего датчики с БЭ

устройства, мм, не менее ................. 0,2

Срок службы, ч, не менее .................. 5000

Срок гарантии, мес ...................... 24

Вероятность безотказной работы системы при риске

заказчика в=0,92, не менее ................ 0,95

Сопротивление изоляции токопроводящих частей

системы, МОм, не менее ................. 5

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —40...+45

относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более ....... 85±3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 200...900

t51.jpg

Рис. 3. 11. Принципиальная схема блока питания сторожевого устройства.

Рис. 3.10. Схема размещения датчиков в контрольных точках охраняемых объектов.

Изображение: 

Рис. 3.11. Принципиальная схема блока питания сторожевого устройства.

Изображение: 

Рис. 3.12. Схема подключения звуковой сирены к электронному блоку системы предупредительной сигнализации

Изображение: 

Таблица 3.12. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания T1, примененного в системе предупредительной сигнализа

Изображение: 

3. 7. Универсальное электронное сторожевое устройство системы «Сириус»

3. 7. УНИВЕРСАЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ «СИРИУС»

Универсальное сторожевое устройство состоит из сигнального устройства, БП с защитой, шифратора, дешифратора и ИМ. Устройство разработано для охраны помещений от пожара и несанкционированного открывания дверей, но использовать его целесообразно вместе с другими сторожевыми устройствами, которые имеют в своем составе звуковую и световую сигнализацию.

Электронное сторожевое устройство, собранное на ППП и трех ИМС, предназначено для установки в жилых домах и в хозяйственных помещениях для запирания дверей и отключения электропитания при повышении температуры окружающей среды выше установленной величины. Сторожевое устройство выполняет функции охраны без какой-либо сигнализации, является электронным прибором, в котором невозможно прослушать ход и порядок набора шифра и который внешне не реагирует на правильно или неправильно набранные промежуточные цифры шифра, а срабатывает исключительно после всего правильно набранного шифра. Важной особенностью данного устройства является то, что при наборе неправильной цифры время его срабатывания на открывание дверей постоянно увеличивается и даже правильно набранный шифр не дает команду на ИМ.

Сторожевое устройство может быть с успехом использовано как в городе, так и в сельской местности. Оно рассчитано на эксплуатацию в различных климатических районах страны, в условиях М, УХЛ и ХЛ. Устойчивую работу при температуре окружающей среды от —20 до 40 °С и относительной влажности до 90% при температуре 22 °С можно гарантировать, если для сборки и монтажа применены заведомо качественные комплектующие ЭРИ и ЭРЭ и правильно выполнены основные технологические операции сборки и монтажа.

Устройство может найти применение для охраны стационарных объектов на садово-огородных и приусадебных участках: домов, гаражей, хозблоков и т. д. Работает устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц в постоянном режиме включения, о чем свидетельствует свечение неоновой лампы H1. Индикаторный светодиод вспыхивает только при правильно набранной девятой цифре шифра, набор которого осуществляется двумя рядом расположенными кнопочными переключателями, не имеющими фиксированного положения при замыкании контактов.

Принципиальная электрическая схема универсального сторожевого устройства приведена на рис. 3. 13. В полной зависимости от примененного в устройстве ИМ и напряжения его питания, которое определяет конструктивное исполнение, находится инженерное решение и техническое исполнение механической части замка, поэтому в схему могут быть внесены непринципиальные изменения. Так, если ИМ работает от источника постоянного тока, то из схемы исключаются входные и защитные цепи, и устройство может быть выполнено более компактным, но с несколько меньшими функциональными возможностями. Применение ИМ, работающего от сети переменного тока напряжением 220 В, делает сторожевое устройство более универсальным, в котором можно применять большое количество промышленных изделий: электромагнитов, соленоидов, электромагнитных реле и т. д.

Электронное сторожевое устройство отличается oт других устройств подобного назначения также тем, что оно работает непосредственно от сети переменного тока и не имеет в своем составе понижающего сетевого трансформатора питания, и, следовательно, схема сторожевого устройства не имеет трансформаторной гальванической развязки во входных цепях. Однако для гальванической развязки первичных цепей и электрической цепи защиты от схемы счетно-решающего устройства применен оптрон DU1, который одновременно служит устройством, повышающим электробезопасность всего РЭУ.

Как следует из схемы, сторожевое устройство включает в свой состав входные цепи питания, противопожарное охранное устройство, выпрямитель постоянного тока, емкостный фильтр, ПСН, счетно-решающее устройство, ИМ и выходные цепи.

Подключение электронного сторожевого устройства к сети переменного тока происходит с помощью стандартных электрического соединителя X1 типа «вилка» и штепсельной розетки. Предохранители F1 и F2 защищают входные цепи от коротких замыканий и перегрузок, они рассчитаны на ток максимальной перегрузки 1 А. Включение устройства в эксплуатацию осуществляется с помощью кнопочного или перекидного однополюсного переключателя S1.

Одним из основных блоков электронного устройства является устройство защиты от повышения температуры как окружающей среды в охраняемом помещении, так и от перегрева элементов электронной схемы, находящихся постоянно под напряжением высокого переменного тока. От этого зависит выбор места установки термодатчика. В данном случае при повышении температуры окружающей среды и температуры, действующей на термодатчик, предусмотрено отключение сторожевого устройства от сети переменного тока.

Устройство защиты применяется в многообразных вариантах во многих конструктивных исполнениях, в силу своей простоты не имеет принципиальной новизны, но достаточно эффективно работает с разными типами датчиков и в различных условиях эксплуатации.

В качестве главного элемента устройства защиты от пожара в данном случае использован маломощный транзистор VТ1, который является очень чувствительным датчиком температуры. Работает термодатчик по принципу увеличения обратного тока эмиттера при повышении температуры окружающей среды. Датчиками температуры могут служить полупроводниковые диоды и термосопротивления.

В рассматриваемом сторожевом устройстве в качестве термодатчика выбран транзистор типа П416, устойчивая работа которого обеспечивается при температуре от —25 до 125 °С. Транзистор устанавливается снаружи корпуса сторожевого устройства выводами внутрь корпуса и на дюралюминиевой пластине, которая имеет размеры не менее 45х45 мм и толщину до 3 мм. Однако может быть применена и другая конструкция установки и крепления этого транзистора, но во всех случаях термодатчик должен устанавливаться в наиболее пожароопасном месте, а корпус транзистора должен быть всегда открыт.

Изменение тока транзистора VT1 контролируется электронной схемой защиты, в которой предусмотрен разрыв цепи питания сторожевого устройства от сети переменного тока при достижении установленного порогового значения тока транзисторного датчика.

Напряжение переменного тока после замыкания контактов переключателя S1 поступает через цепочку гасящего конденсатора С1 на выпрямитель, собранный на полупроводниковых диодах VD1 и VD2 и далее на сдвоенный стабилизатор напряжения параметрического типа, выполненный на стабилитронах VD4 и VD3, резисторе R1 и конденсаторе С2. Выбранный метод электропитания защитного устройства обеспечивает его устойчивую и надежную работу при минимальном количестве использованных элементов. Подстроечный резистор R3 служит для установления температурного режима срабатывания защиты, который может изменяться в очень широких пределах.

Работает система охраны следующим образом. В тот момент, когда температура окружающей среды и термодатчика достигнет установленного максимума, ток транзистора будет равен пороговому значению. Этот ток при ведет к открыванию транзистора VT2, находящегося в инверсном включении, и через диод VD5 он откроет тиристор VS1. А это в свою очередь приведет к тому, что

обе линии питающей сети переменного тока будут замкнуты между собой через цепочку: предохранитель F2, гасящий десятиваттный резистор R6 сопротивлением 100м и открытый тиристор VS1. Естественно, в этом случае предохранитель F2 мгновенно перегорает и отключает всю систему от сети переменного тока. Заметим, что термодатчик включен в цепь базы управляющего транзистора VT2, а в переход база — эмиттер включен резистор R4, позволяющий регулировать интервал температуры срабатывания устройства. При включении электропитания и подачи напряжения на элементы схемы загорается индикаторная неоновая лампа H1.

Независимо от работы защитного устройства после включения электропитания начинает действовать счетно-решающий блок. Он выполняет одну из функций сторожевого устройства и собран на транзисторах, оптроне, трех ИМС и других ППП. Сначала переменный ток питающей сети поступает на выпрямитель, собранный на четырех диодах по однофазной двухполупериодной мостовой схеме VD6—VD9, а затем сглаживается параметрическим стабилизатором, выполненным на стабилитроне VD10, последовательно с которым включены резисторы R7 и R8. Емкостный фильтр, сглаживающий пульсации постоянного тока, собран на электролитическом конденсаторе СЗ. На выходе стабилизатора действует постоянное стабилизированное напряжение 9 В.

Принцип действия счетно-решающего устройства состоит в следующем. Сначала, в подготовительный период, устанавливается произвольный шифр, состоящий из 9 знаков, расположенных последовательно в произвольном порядке и введенных в память счетно-решающего устройства. На заключительном этапе на дешифраторе, состоящем из двух переключателей S2 и S3, последовательно набираются эти 9 знаков, расположенных в том же порядке. Если весь набор произведен правильно, то после набора последнего знака дается команда на срабатывание ИМ, работающего на постоянном токе. После последнего правильно набранного знака срабатывает тиристор VS1, управляемый оптроном DU1.

В составе счетно-решающего устройства можно выделить в качестве основных самостоятельных функциональных узлов такие, как счетчик-дешифратор, собранный на ИМС DA1; триггеры на ИМС DA2 (выводы 1, 3,4, 5 и 6), ИМС DA3 (выводы 3, 4, 5, 6), ИМС DA3 (выводы 1,2, 8, 9); инвертор; ключевой транзистор VT3; узел задержки времени срабатывания при наборе неправильного знака шифра; узел кодирования и расшифровки кода на двух переключателях S2 и S3 с переключающими группами контактов, не фиксируемые в нажатом положении. девятиразрядный узел кодирования комбинаций цифр. В качестве пояснения к описанию работы системы элементы принципиальной схемы имеют следующие дополнительные обозначения: часть микросхемы DA1 с выводами 3, 4, 5 и б является триггером DAI.1; микросхема DA3 выполняет функцию счетчика-дешифратора; часть микросхемы DA2 с выводами 1, 3—6 является вторым триггером; VT1 — ключевой транзистор; электрическая цепь, состоящая из С1, R5, R6, VD1 и части микросхемы DA1

(DA1.3), является узлом задержки времени.

Набор первоначального шифра сторожевого устройства производится на шифровальной плате, имеющей два ряда контактов, расположенных параллельно друг другу. Один ряд контактов соединен с соответствующими выходами счетчика-дешифратора, а второй ряд — друг с другом и с дешифратором.

Конструктивно этот узел устройства целесообразно разместить на лицевой плате, а в качестве контактов использовать малогабаритные приборные зажимы, рассчитанные на одно соединение, например типа КМЗ-1. Это дает возможность устанавливать любой код в любое время без перепайки контактных групп. На принципиальной схеме (рис. 3.13) контакты платы кодирования условно обозначены цифрами от 1 до 9 и имеют вид А1.1, А1.2...А1.9 и Б1, Б2...Б9. Для получения нужного кода необходимо установить перемычки между параллельно расположенными контактами отрезками монтажного провода в изоляции, имеющей высокое омическое сопротивление. Можно соединять между собой только контакты А1.1 с B1.1; A1.2 с B1.2; A1.3 с B1.3; A1.4 с B1.4; А1.5 c В1.5; В1.6 с А1.6; А1.7 с В1.7; А1.8 с B1.8; A1.9 с В1.9. При этом замкнутые между собой перемычки можно обозначить любой одной цифрой или буквой или математическим знаком.

Если замкнуты все имеющиеся 18 контактов параллельно между собой, то будет составлен, например, код, состоящий из одних и тех же цифр, букв или знаков (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 или А, А, А, А, А, А, А, А, А или +, +, +, +, +, +, +, +, +) Для упрощения схемы

шифрования рекомендуется принять за обозначения незамкнутых контактов цифру 1, а замкнутых — цифру 2. Тогда показанный на принципиальной схеме шифр будет иметь следующий вид: 1, 2, 2, 1, 2, 1, 2, 2, 2.

Для того чтобы набрать этот номер для открывания замка, в устройстве имеются две кнопки S2 и S3. Кнопка S2 при замыкании ее контактов дает команду, соответствующую замкнутым контактам шифровального поля, а конца S3 при замыкании ее контактов — незамкнутым. В этом случае целесообразно на лицевой плате у кнопки

S2 выгравировать цифру 2, а у кнопки переключателя S3 — цифру 1.

Для набора установленного шифра необходимо последовательно нажать кнопки S2 и S3 в следующем порядке:

S3, S2, S2, S3, S2, S3, S2, S2, S2. В этом случае дешифрованное девятое состояние счетчика послужит сигналом включения ИМ. Необходимо запомнить, что наличие перемычки соответствует цифре 2, а ее отсутствие — цифре 1.

При длительной эксплуатации охранного устройства могут возникнуть случаи сбоя при наборе знака, например двойное нажатие от дребезга. Чтобы этого избежать, в схему включен узел защиты, собранный на двух триггерах ИМС ДАЗ (выводы 3—6 и 1, 2, 8, 9), который срабатывает от первого замыкания любых контактов переключателей S2 и S3 и абсолютно не реагирует на остальные замыкания от дребезга.

Основным узлом устройства остается счетчик-дешифратор, собранный на ИМС DA1 и ведущий счет импульсов вводимого шифра от переключателей S2, S3. Сдвоенный триггер, выполненный на ИМС DA2, обеспечивает защиту счетчика от неправильного набора даже одного знака шифра. Если при наборе произошел сбой и была нажата не та кнопка S2 или S3, то сдвоенный триггер не позволяет дальнейший счет. Кроме этого, в сторожевом устройстве собран узел второй самозащиты при неправильном наборе знака шифра, он обеспечивает задержку времени, по истечении которой можно выполнить повторную попытку набора шифра. Время задержки определяется типом диода VD3, значениями сопротивлений резисторов R19 и R20, значением емкости конденсатора С5 и инвертором ИМС DA3. Величину задержки времени можно регулировать в широких пределах — от 2 до 20 с. Это устройство практически запрещает набирать следующий знак до истечения времени задержки. Если набор в это время все же будет выполнен, и даже правильно, результат будет отрицательным, счетчик импульсов не пропустит и ИМ ¦не сработает.

Импульс (сигнал), посланный любой кнопкой S2 или S3, переключает узел дребезга на передачу сигнала на вход датчика счетчика-дешифратора DA1. Если набор знака осуществлен правильно, то на прямом выходе триггера ИМС DA2 (вывод 1) действует низкий уровень логического нуля, разрешающий работу счетчика ИМС DA1 до полного набора шифра.

Если один из набираемых знаков шифра не совпал с установленным на шифровальной плате в .любом разряде счетчика, то на выходе триггера ИМС DA2 (выводы 1, 3—6) появляется высокий уровень логической единицы, который запрещает по существу дальнейший счет. Эта защита будет работать до тех пор, пока устройство не вернется в исходное состояние. Однако, если в это время продолжать нажимать на кнопки S2 или S3, то каждое нажатие будет увеличивать время задержки работы счетчика на величину, которая определяется времязадающей цепочкой R20, С5. После прекращения замыкания контактов переключателей S2 или S3 и по прошествии полученной задержки времени на выходе инвертора ИМС DA3 (выводы 10—13} появляется высокий уровень логической единицы, переключающий триггер ИМС DA2 (выводы 1, 3—6) и счетчик ИМС DA1 в состояние логического нуля, то есть в начальное положение.

Двойная самозащита сторожевого устройства (большое количество возможных сочетаний кодовых знаков в девятиразрядном шифре, невозможность включения ИМ при неправильном наборе и задержка времени срабатывания сторожевого устройства) при попытках подобрать шифр простым перебором знаков обеспечивает ему высокую надежность в работе и отвечает требованиям техники безопасности и охраны имущества.

Если все знаки установленного шифра набраны правильно, то на последнем выходе счетчика ИМС DA1 (вывод 11) появляется высокий уровень логической единицы, который открывает транзистор VT3, что приводит к включению оптрона DU1, а вслед за ним тиристора VS2, включающего электропитание ИМ. В качестве исполнительного устройства в данном случае рекомендуется использовать электромагнит переменного тока промышленного или самодельного изготовления.

Следует заметить, что после правильного набора всех знаков шифра дверь можно открывать только после характерного щелчка механического замка. По истечении времени задержки, определенного электрической цепочкой R.20, C5, сторожевое устройство возвратится в исходное состояние.

При изготовлении электронного сторожевого устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы VT1 типа П416, VT2 — КТ315Б, VT3 — КТ315Г; оптрон DU1 типа АОУ103Б; выпрямительные диоды VD1 типа Д226Б, VD2 — Д226Б, VD5 — Д226Б, VD6 -VD9 типа КД202Р, VD11 — КД105Б, VD13 -VD21 - КД552A,VD22 — КД522А;

стабилитроны VD3 типа Д814Д, VD4 - Д814А, VD10 — Д814В;

конденсаторы С1 типа К73-17-630В-1 мкФ (два параллельно включенных конденсатора по 0,47 мкФ), С2 — К50-6-25В-100 мкФ, СЗ — К50-6-16В-100 мкФ, С4 — К42У-2-160В-0.1 мкФ, C5 — К50-6-25В-1.5 мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,25-100 Ом, R2 — МЛТ-0,25-27 кОм, R3 — СПЗ-4Ма-0,25Вт-47 кОм, R4 — МЛТ-0,25-62 кОм, R5 — МЛТ-2-330 кОм, R6 — С5-35В-10Вт-10 Ом (ПЭВ-10Вт), R7 — МЛТ-2-20 кОм, R8 — МЛТ-2-20 кОм, R9 — МЛТ-0,5-2,4 кОм, R10 — МЛТ-0,25-2,2 кОм, R11 — МЛТ-0,25-470 Ом, R12 — МЛТ-0,125-470 Ом, R13 — МЛТ-0,125-100 кОм, R14 — МЛТ-0,25-10 кОм, R15 — МЛТ-0,25-27 кОм, R16 — МЛТ-0,25-1 кОм, R17 — МЛТ-0,25-27 кОм, R18—МЛТ-0,5-82 кОм, R19 — МЛТ-0,125-27 кОм, R20 — МЛТ-0,125-4,7 кОм; электрические соединители X1 типа «вилка», А1.1—А1.9 и В1—В9 типа КМЗ-1 (разъемные зажимные контакты на одно соединение любого типа); предохранители F1, F2 типа ПМ1-0,25А, F3, F4 — ПМ1-0.15 А плавкие; ИМС DA1 типа К176ИЕ8, DA2 — К176ТМ2, D3 — К176ЛА7; тиристоры VS1 типа КУ202К, VS2— КУ202Н; индикаторная лампа H1 типа ТН-02-2; светодиод VD12 типа АЛ307А; электрические соединители X1 типа «вилка», А1, В1 — КМЗ-1 приборные однополюсные; переключатели S1 типа П2К или П1Т-1-1, S2, S3 — КМ1-1.

При изготовлении сторожевого устройства можно применить другие ЭРИ и ЭРЭ, предварительно проверенные на соответствие требованиям ТУ и КД. Резисторы типа МЛТ можно заменить на резисторы типов ОМЛТ, МТ, С1-4, УЛИ, БЛП, С2-8, ВСа; конденсаторы типа К73-17 — на К10У-5, К73-15, К78-2, конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20, можно применить конденсаторы типов К53-4А, К42У-2, МБМ, МБГ; электромагнит постоянного тока Y1 типа ЭМ2-220-1 можно заменить на самодельный электромагнит, переделанный с промышленного типа МИС1100Е; транзистор типа П416 — на ГТ308Б, транзистор типа КТ315Б — на КТ312А, КТ312Б;

выпрямительные диоды типа Д226Б — на любые кремниеные диоды с допустимым обратным напряжением, не менее 100...500 В и прямым током не менее 200 мА; ИМС типа К176ИЕ8 можно заменить двумя ИМС типов К176ИЕ2 и К176ИД1.

Сторожевое устройство собрано в прямоугольном пластмассовом корпусе. Все элементы устройства размещены на печатной плате, изготовленной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной не менее 1,5 мм. Проводники печатной платы могут быть выполнены либо традиционным методом травления, либо их вырезают специальным резаком. Габаритные размеры корпуса устройства не превышают 120Х95Х45 мм. На боковых поверхностях и крышке корпуса размещаются элементы управления, кнопки дешифратора, индикаторные лампы и шифровальное поле в виде двух планок с КМЗ-1.

На крышке и днище корпуса необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия, которые располагаются над тепловыделяющими элементами. После изготовления корпус сторожевого устройства необходимо покрыть нитрокраской, цвет которой должен соответствовать интерьеру помещения, так как устройство устанавливается, как правило, рядом с входной дверью.

Монтаж, сборка и особенно подключение и регулировка сторожевого устройства должны осуществляться при обязательном соблюдении правил электробезопасности, так как большинство электрических цепей устройства находятся под высоким напряжением переменного тока питающей сети 220 В, которое опасно для жизни. Это обстоятельство необходимо учитывать при установке сторожевого устройства на место и при ремонте. В схеме отсутствует сетевой понижающий трансформатор питания, а гальваническая развязка осуществляется только оптроном DU1 по низковольтным цепям.

В дополнение к сказанному об установке термодатчика следует заметить, что выбор места его крепления зависит не только от формы охраняемого объекта, но и от конструкции приспособления, к которому крепится транзистор VT1. Можно установить термодатчик в герметичной полиэтиленовой упаковке, что позволит произвести регулировку порога срабатывания охранного устройства, погружая его в горячую воду определенной температуры.

Важным конструктивным элементом системы является ИМ и в данном частном случае стопорное устройство механического замка. Эта система должна позволять хозяину дома открывать охраняемое помещение в случае, когда стопор освобождает механизм замка под воздействием счетно-решающего устройства, в случае, когда есть и когда нет электропитания от сети переменного тока. Такие конструкции не являются новинкой, широко известны и применяются в разных вариантах в изделиях домашних мастеров.

При монтаже комплектующих элементов, и особенно ИМС, ППП, транзисторов, необходимо строго соблюдать правила сборки, технологические приемы и операции, которые обеспечат надежные контактные соединения с минимальными переходными сопротивлениями и качественную эксплуатацию электронного сторожевого устройства. Пайку всех элементов следует осуществлять припоем марки ПОС-40 или ПОС-60 только низковольтным паяльником мощностью не более 25 В при ограниченном времени нагрева контактов, которое не должно превышать 2 с. И обязательно при пайке каждого вывода ППП или ИМС в качестве теплоотвода надо использовать металлический пинцет.

Весь наружный монтаж электрических соединителей производите кабелем, а не монтажным проводом. Кабель должен иметь двойную изоляцию, а ее сопротивление постоянному току должно быть не менее 200 МОм. Печатную плату и мощные транзисторы рекомендуется установить на дюралюминиевом шасси.

Можно в качестве шифра в сторожевом устройстве принять обычно используемый во всех кодовых замках цифровой код от 1 до 9. Тогда несколько усложняется процесс расшифровки, так как изменить номера переключателей S2 и S3 на новые не представляется возможным из-за того, что они не отвечают на вопрос «да — нет».

Регулировка и настройка сторожевого устройства не требует сложных ИП. В данном случае достаточно иметь простой авометр с автономным питанием. Налаживание устройства состоит в подборе сопротивления резисторов и измерении действующих напряжений в контрольных точках и на выходе выпрямительного устройства. Необходимо следить за правильностью установки постоянного напряжения 9 В.

Защитное устройство требует подбора сопротивления резистора R4, и, как было указано ранее, необходимо задать температурные пределы срабатывания защиты. Устройство должно срабатывать при среднем положении движка резистора R3, так как при заданной температуре должен перегорать предохранитель F2.

Порядок данной регулировки следующий.

1. Сначала термодатчик (транзистор VT1) герметически запаивают в полиэтиленовую пленку так, чтобы можно было погружать его в горячую воду, имеющую определенную температуру.

2. Затем обычным термометром измеряют температуру окружающего воздуха в охраняемом помещении.

3. Плавкий предохранитель F2 заменяют лампой накаливания мощностью 150 Вт, рассчитанной на подключение к промышленной сети.

4. Термодатчик помещают в горячую воду с температурой на 5... 15 °С выше той, при которой должна сработать защита, например с температурой 85 °С.

5. Резисторами R3 и R4 через 10 мин после нагревания термодатчика устанавливают порог срабатывания защитного устройства, который определяется моментом загорания лампы накаливания 150 Вт.

6. После этого лампа отключается и вместо нее вновь ставится предохранитель F2.

На следующем этапе регулировки подбираются сопротивления резисторов, включенных в цепь дешифратора R16—R18 (27, 27 и 82 кОм). Сопротивления этих резисторов можно менять в широких пределах.. Если кнопки управления дешифратором S2 и S3 расположены на значительном расстоянии от электронного блока, то рекомендуется монтажные соединения выполнять экранированным проводом.

Основные электрические параметры и технические характеристики универсального электронного сторожевого устройства системы «Сириус»

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В..................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц.................... 50

Пределы изменения напряжения питающей сети,

при которых сохраняется работоспособность

устройства, В......................... 180... 235

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц................... 49, 5... 50, 5

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более............. 12

Номинальное напряжение питания автономного

источника постоянного тока, В............. 9

Пределы изменения напряжения постоянного тока

автономного источника, В................ 8... 12

Коэффициент стабилизации выпрямленного

напряжения постоянного тока, не менее...... 80

Амплитуда пульсации выпрямленного напряжения

постоянного тока, мВ, не более............ 8

Пределы изменения температуры окружающей среды,

при которых срабатывает

защитное устройство, °С................. 50... 125

Количество охраняемых объектов при использовании

шифр-замка, шт...................... 1

Количество объектов, охраняемых температурными

датчиками, шт....................... 1... 15

Количество элементов типа 373, входящих

в автономный источник электропитания, шт.... 6

Вероятность подбора шифра сторожевого устройства

при незнании кода, не более.............. 0, 1^-4

Количество возможных комбинаций

при установлении шифра, шт .............. Зх105

Количество разрядов кодовой комбинации, шт . . . . 9

Вероятность безотказной работы устройства

при риске заказчика в=0,95, не менее ....... 0,98

Срок службы, ч, не менее ................. 5000

Включение датчиков температуры ............ параллельное

Сопротивление шлейфа, кОм, не более ......... 5

Задержка времени срабатывания счетчика

после неправильного набора очередного

шифра, с ........................... 1...20

Ток, потребляемый устройством в режиме

холостого хода, мА, не более .............. 6

Мощность, потребляемая устройством при работе

счетчика и при срабатывании ИМ, Вт,

не более ........................... 50

Мощность электромагнита, Вт, не более ........ 30

Сопротивление изоляции токоведущих частей

устройства, МОм, не менее ............... 10

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ,

не менее ........................... 100

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ....... —20...+40

относительная влажность воздуха при температуре 22 °С, %, не более ................... 90±3

атмосферное давление воздуха, мм рт. ст. ..... 200...900

t61.jpg

Рис. 3.13. Принципиальная схема универсального электронного сторожевого устройства системы «Сириус».

 

Рис. 3.13. Принципиальная схема универсального электронного сторожевого устройства системы «Сириус».

Изображение: 

3. 8. Релейное сторожевое устройство с пятизначным шифром

3.8. РЕЛЕЙНОЕ СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО С ПЯТИЗНАЧНЫМ ШИФРОМ

Электромеханическое сторожевое устройство относится к числу наиболее простых релейных полуавтоматов, изготовление которых в условиях радиолюбительской лаборатории не представляет больших затруднений. При этом домашний мастер при изготовлении данного устройства может много экспериментировать, совершенствовать не только электрическую схему, но и конструктивное исполнение, вносить в нее необходимые изменения и дополнения. Сама принципиальная электрическая схема является примером классического исполнения таких устройств, она дает возможность радиолюбителю проверить большинство технологических приемов сборки и монтажа и выполнить регулировку и настройку самыми простыми ИП и инструментами.

Такие релейные устройства устанавливаются на входных дверях городских домов и подъездов, выполняются в различных вариантах конструктивных и электротехнических решений. Настоящее сторожевое устройство характеризуется достаточно высокими эксплуатационными характеристиками, надежностью, долговечностью и простотой электрического монтажа. Разработано сторожевое устройство для работы в жестких условиях механических и климатических нагрузок в УХЛ, ХЛ, В как внутри охраняемых помещений, так и на открытых площадках. Устройство устойчиво работает при температуре окружающей среды от —30 до 45 °С, при повышенной относительной влажности воздуха до 92% при температуре 25 °С и при пониженном атмосферном давлении до 5 мм рт. ст.

Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц или от автономного источника питания постоянного тока напряжением 24 В, который подключается к разъемным зажимным контактам А и Б.

Принципиальная электрическая схема релейного сторожевого устройства приведена на рис. 3. 14. Она включает в свой состав входные цепи с сигнальными устройствами, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство, работающее на емкостный фильтр, и собственно релейный автомат.

Подключается устройство к сети питания с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка» и

3-81.jpg

Рис. 3. 14. Принципиальная схема релейного сторожевого устройства с пятизначным шифром.

стандартной штепсельной розетки. Плавкие предохранители F1 и F2, установленные на входе электрической цепи, предназначены для защиты устройства от коротких замыканий и перегрузок, которые очень часто возникают из-за неправильного монтажа, ошибок, допускаемых начинающими радиолюбителями, а также из-за неисправных комплектующих ЭРЭ. Включение и выключение электропитания устройства производится однополюсным переключателем S1, который должен быть установлен на лицевой панели корпуса сторожевого устройства, и, как правило, рядом с индикаторной лампой тлеющего разряда H1. Здесь же, на лицевой панели корпуса устройства, устанавливаются держатели предохранителей F1 и F2.

К контактным соединителям Х2 и ХЗ подключается электрический звонок BA1, работающий от сети переменного тока напряжением 220 В и включаемый в действие контактами К5. 2 электромагнитного реле К5.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 унифицированной конструкции позволяет обеспечить необходимую электробезопасность при эксплуатации, регулировке и ремонте сторожевого устройства, так как на выходе трансформатора действуют низкое переменное напряжение и небольшие токи нагрузки, не опасные для жизни человека. Сетевой трансформатор питания обесчивает также заданное выходное напряжение постоянного тока на выпрямителе и полную гальваническую развязку вторичных цепей релейного автомата и цепей управления от высокого напряжения питающей сети переменного тока.

Выпрямительное устройство собрано по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрями тельных диодах малой мощности VD1,VD4 и оксидном конденсаторе С1, который выполняет роль емкостного фильтра, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока и обеспечивающего минимальную пульсацию. Выпрямитель мостового типа характеризуется пониженным значением обратного напряжения на выпрямительных диодах, высоким коэффициентом использования габаритной мощности сетевого трансформатора питания Т1, повышенным уровнем пульсации на выходе выпрямителя по сравнению с другими видами схем выпрямителей малой мощности. Одновременно выпрямитель на четырех диодах имеет некоторые недостатки, например, повышенные потери мощности, пониженный кпд, повышенную стоимость изготовления, невозможность установки диодов на радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок, сложную технологию изготовления.

Релейный автомат имеет очень простую схему соединений, включения и работы комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, но отличается высокой степенью надежности и долговечности при эксплуатации, а его сборка под силу начинающему радиолюбителю и юным техникам.

При изготовлении сторожевого устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: сетевой понижающим трансформатор питания Т1 типа ТН34-127/220-50; электромагнитные реле К1—К5 типа РЭС-9 (например, паспорт РС4.529.029-03); выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д237А; конденсатор С1 типа К50-6-50В-100 мкФ; резистор R1 типа МЛТ-2-470 кОм; индикаторная лампа H1 типа ТН-03; звонок электрический бытовой BA1 с напряжением питания 220 В любой конструкции и типа; предохранители плавкие F1, F2 типа ИМ 1-0, 5 А; переключатели S1 типа П1Т-1 1, S2 — П2К; электрические соединители X1 типа, «вилка» Х2—Х19 —"штырь". и «гнездо» приборные покупные или самодельной конструкции, S3—S11 — КМ1-1; A,Б ,В1 и В2— разъемные соединения самодельной конструкции.

Исполнительным механизмом сторожевого устройства является электромагнит промышленного изготовления или втяжной соленоид типа КМ1, которые устанавливаются непосредственно на входной двери и соединяются специальной тягой с защелкой механического замка. В устройстве может быть применен самодельный соленоид, работающий от сети переменною тока и включаеый параллельно звонку ВА1 вместе с последовательно соединенными контактами реле К4.2. Конструкция такою соленоида состоит из сердечника, катушки с обмоточным проводом, корпуса и деталей соединения соленоида с замком. Сердечник соленоида изготавливается из электротехнической стали или мягкого железа, имеет диаметр основного стержня 29 мм и длину до 100 мм. Если сердечник соленоида изготавливается не круглого, а прямоугольного сечения, то и катушка соленоида должна иметь прямоугольное отверстие с размерами 20Х20 мм. На конце сердечника нарезана резьба М12 длиной 18...20 мм. Катушка соленоида состоит из каркаса длиной 80...85 мм и обмоточного провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,31 мм. Внутренние размеры катушки, куда входит сердечник, равны диаметру 20,5 мм или квадрату с размерами 20,5Х20,5 мм. После намотки наружный диаметр катушки составит ориентировочно 30 мм при толщине стенок каркаса до 1,5 мм. Число витков, рассчитанных на напряжение 220 В, равно 5400, и на каждый виток действует напряжение 0,04 В.

Соленоид вместе с пружинным механическим замком устанавливается на дверь, закрепляется винтами по разметке после проверки хода ригеля и надежного запирания двери. Для соединения соленоида с пружинным механизмом производится соответствующая доработка замка. Для увеличения тяговой силы соленоида необходимо с другого конца отверстия катушки закрепить дополнительный сердечник из электротехнической стали длиной 15...20 мм.

Электрический переключатель S2 является блокировочным и устанавливается также на входной двери. Его

контакты размыкаются при открывании двери и вновь замыкаются при закрывании. Это соответствует тому, что при открывании дверей все обмотки реле К1—К4 обесточиваются и их контакты возвращаются в исходное положение, подготавливая релейный автомат к следующему набору шифра и приходу нового посетителя, знающего этот шифр.

Соединение контактов блокировочного переключателя и подключение соленоида к источникам электропитания производятся высокопрочным кабелем с двойной изоляцией, который прокладывается по косяку двери и стене к пульту управления и кнопкам дешифратора.

Работает релейное сторожевое устройство следующим образом. После включения сторожевого устройства в сеть переменного тока или к постоянному источнику питания и замыкания контактов переключателя S1 напряжение сразу же подается на сетевой трансформатор питания Т1 и выпрямительное устройство, подготавливая его к эксплуатации, если перед этим был установлен соответствующий шифр. Как следует из приведенной на рис.3.13 принципиальной схемы, кодирующие вставки соединителей замыкают контакты А2—Х4, A3—Х6, А4—Х8, А7— X14, таким образом набирается шифр из пяти цифр 2, 3, 4, 6 и 7. В оставшиеся гнезда вставлены вилки Х2, Х10, Х16, Х18, соединенные с обмоткой реле К5.

Дешифровка кода и открывание двери могут производиться только в строго указанной последовательности:

сначала необходимо нажать кнопку переключателя S4, соответствующую первой цифре шифра 2, затем S5, S6, S8 и S9. Любое нажатие кнопок в другой последовательности к положительному результату не приводит, а если будут нажаты кнопки не из установленного шифра, то всегда произойдет общий сброс и устройство возвратится в исходное состояние. Например, если после правильного набора нескольких первых цифр, при которых срабатывают последовательно реле K1, К2, КЗ, будет нажата кнопка переключателя S3, то питание будет подано на электромагнитное реле К5, которое сработает и своими контактами K5.1 разомкнет питание реле К1, и произойдет общий сброс всех правильно набранных первых цифр шифра.

При правильном наборе шифра, когда нет ошибок, происходят следующие переключения. После нажатия на кнопку переключателя S4, соответствующую цифре 2 сработает реле К1, подготавливая устройство защиты к набору второй цифры шифра, так как будут замкнуты контакты К1.1, блокирующие электропитание реле К1, и одновременно будут замкнуты контакты К1.2, подготавливающие подачу питания на реле К2 и т.д. После нажатия на кнопку S5, соответствующую второй цифре шифра 3, питание с выпрямителя будет подано на обмотку реле К2 через цепочку S5, Х7, Х6, A3, К1.2 на К2. После срабатывания К2 контакты К2.2 подготавливают эту цепочку к подаче напряжения на реле КЗ и набору следующей цифры шифра. Контакты К2.1 самоблокируют подачу питания на реле К2. После нажатия на кнопку переключателя S6, соответствующую третьей цифре правильного кода, питание подается на обмотку реле КЗ, оно срабатывает, замыкая свои контакты КЗ.1 и КЗ.2. При этом замкнутые контакты К.3.1 самоблокируют питание реле КЗ, а контакты КЗ.2 подготавливают устройство к подаче напряжения питания на обмотку реле К4.

Теперь, правильно набирая предпоследнюю цифру шифра 6, необходимо нажать на кнопку переключателя S8 и подать напряжение питания на реле К4 по электрической цепи S8, Х13, Х12, А6, КЗ.2, обмотка реле К4, K5.1, S2. Реле К4, срабатывая, замыкает свои контакты К4.1 и К4.2. Контакты К4.1 самоблокируют питание реле после отпускания кнопки переключателя S8. Контакты К4.2 замыкают цепь питания электромагнита КМ1 или соленоида, подготавливая его к срабатыванию. После нажатия на кнопку переключателя S9 электропитание подается на электромагнит КМ1, который, срабатывая, открывает замок на входной двери.

Необходимо отметить, что при нажатии на любые кнопки переключателей S3, S7, S10 и S11 напряжение электропитания подается на обмотку реле К5, которое замыкает контакты К5.2 и размыкает контакты K5.1. При замыкании контактов электропитание сети переменного тока подается на электрический звонок, который будет работать в течение времени нажатия на указанные замыкающие кнопки. В некоторых случаях, для большей скрытности кодирования, цепь звонка исключают из схемы. Контакты К5.1 в разомкнутом состоянии обесточивают питание всех обмоток реле К1—К4, которые не позволяют сработать всей системе.

При правильной сборке и монтаже из заведомо исправных ЭРЭ релейное устройство в настройке не нуждается. Оно начинает работать сразу же после включения в сеть.

Вместо покупного унифицированного трансформатора питания в устройстве можно применить самодельный трансформатор, не уступающий по своим техническим характеристикам трансформатору типа ТН, но при условии правильного выполнения всех операций изготовления и соблюдения передовой технологии. Большинство основных технологических приемов не требуют значительной подготовительной работы. Основные из этих приемов изложены в предыдущих главах справочника, отступления от которых приводят к нежелательным последствиям. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1 самодельной конструкции с уменьшенным числом обмоток приведены в табл. 3.13.

Таблица 3.13. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в релейном сторожевом устройстве с пятизначным шифром

3-82.jpg

Основные электрические параметры

и технические характеристики

релейного сторожевого устройства с пятизначным шифром

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................... 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц .................... 50

Коэффициент нелинейных искажении питающей сети переменного тока, %, не более.............. 10

Номинальное напряжение питающего автономного

источника постоянного тока, В.............. 24

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, В..................... 187... 245

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц.................... 49... 51

Пределы изменения напряжения постоянного тока

автономного источника питания, В........... 20... 25

Напряжения на выводах обмоток сетевого унифицированного трансформатора питания. В:

1 и 2; 4 и 5 ......................... 110

7 и 8; 9 и 10 ........................ 6,3

11 и 12; 11 и 15 ......................5

11 и 13; 14 и 16 ..................... .6,3

Напряжение питания реле постоянного тока, В .... 24

Время готовности сторожевого устройства после включения напряжения питания, с, не более ..... 0,2

Время срабатывания устройства после набора одной цифры шифра, с, не более ............ 0,1

Количество одновременно охраняемых объектов, шт . 1 Максимальное количество цифр шифра, шт ..... .9

Количество вариантов набора шифра, шт ........ 362 880

Сопротивление изоляции токоведущих проводников и частей устройства относительно металлического корпуса и между собой, МОм, не менее ........ 20

Помехозащищенность релейного автомата при воздействии внешнего электромагнитного поля;

дБ, не менее .......................... 100

Срок службы, ч, не менее .................. 4000

Вероятность безотказной работы устройства при риске заказчика в = 0,9, не менее ........ 0,98

кпд, %,не менее ........................ 82

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С ........ —25...+45

относительная влажность воздуха при температуре 22 °С, %, не более ................... 95±3

пониженное атмосферное давление воздуха, кПа (мм рт. ст.) ......................... 53,3 (400)

Рис. 3.14. Принципиальная схема релейного сторожевого устройства с пятизначным шифром.

Изображение: 

Таблица 3.13. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в релейном сторожевом устройстве с пя

Изображение: 

3. 9. Сторожевое устройство на двух микросхемах

3.9. СТОРОЖЕВОЕ УСТРОЙСТВО НА ДВУХ МИКРОСХЕМАХ

Электронное сторожевое устройство, предлагаемое к изготовлению в домашней мастерской, представляет собой полууниверсальную простую систему со световой сигнализацией, которая может быть установлена в городских квартирах, офисах, производственных помещениях, на садово-огородных участках и т. д. Устройство рассчитано на эксплуатацию в самых жестких климатических условиях при

воздействии механических нагрузок. Устройство достаточно устойчиво работает при температуре от -40 до 40 °С и при относительной влажности воздуха до 90+_3% при температуре 20 °С, а также при пониженном атмосферном давлении воздуха до 5 мм рт. ст. Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В частотой 50 Гц и преобразователя напряжения плюс 15 — ноль — минус 15 В.

Автоматическое устройство может применяться для охраны средств подвижного транспорта и может работать от бортовой электросети постоянного тока напряжением до 12 В. Сигнальные цепи, развернутые по периметру охраняемых объектов или территорий, обеспечивают мгновенное срабатывание системы при размыкании контактов конечных выключателей, но сигнал тревоги подается с задержкой.

Сторожевое устройство, собранное на двух ИМС, характеризуется малым потреблением электроэнергии как в рабочем, так и в холостом режимах эксплуатации. Оно обеспечивает временную задержку срабатывания системы световой сигнализации после несанкционированного вторжения на охраняемый объект, что дает возможность владельцу сторожевого устройства установить систему в исходное состояние до того, как оно будет приведено в действие и подаст сигнал тревоги. После срабатывания электронной схемы управления сигналы тревоги раздаются тоже не сразу, а через определенный промежуток времени: после того как сигнальная цепь будет разомкнута. Время подачи звукового сигнала или сирены ограничено работой специального таймера. Также устройство характеризуется автоматическим возвратом в начальное состояние после подачи сигналов тревоги и возвращением в ждущий режим эксплуатации с помощью ручного управления; возможностью установки сигнальных устройств тревоги и оповещения у соседей по квартире и по месту охраняемого объекта; скрытностью установки источника сигнализации и кнопок управления; максимальной защищенностью от ложных срабатываний.

Сигнальная цепь может быть выполнена в различных конструктивных исполнениях, которые определяются материально-техническими возможностями домашнего мастера и оснащением его радиолюбительской лаборатории. Сигнальная цепь может иметь практически неограниченную протяженность по периметру охраняемого объекта, но ее общее сопротивление не должно превышать 10 кОм. В качестве наиболее простых элементов сигнализации могут быть применены герконы, микропереключатели, контактные соединители, разрывные цепи.

Вся сигнальная цепь в ждущем режиме работы должна быть замкнута, и по ней должен протекать незначительный электрический ток, определенный данным схемным значением. И пока по этой цепи течет электрический ток, сигнальная система на внешние электромагнитные поля и другие излучатели энергии не реагирует. Необходимо отметить, что даже мощный сигнал тревоги после срабатывания устройства не создает больших неудобств соседям, так как действует (работает) определенное и заранее заданное время, после чего автоматически отключается и приходит в исходное состояние.

На рис. 3. 15 приведена принципиальная электрическая схема сторожевого устройства на двух микросхемах и семи транзисторах. Схема обладает высокой степенью универсальности, очень проста по составу комплектующих ЭРИ и ЭРЭ и легко читается.

Электронное сторожевое устройство включает в свой состав входные электрические цепи питания, сетевой понижающий трансформатор питания 77 унифицированной конструкции из серии «Габарит», выпрямительное устройство с емкостным фильтром, сигнальную цепь, электронный управляющий блок и выходные сигнальные цепи.

К сети переменного тока устройство подключается с помощью электрического соединителя XI типа «вилка» и электрической штепсельной розетки, рассчитанной на прохождение тока нагрузки до 6 А. Включается и выключается устройство с помощью однополюсного переключателя S1. На входе питающей сети установлен плавкий предохранитель F1, защищающий входные цепи от коротких замыканий и перегрузок, которые могут возникнуть из-за ошибок при сборке и монтаже и при неправильном включении первичных обмоток трансформатора.

Неоновая лампочка H1 тлеющего разряда сигнализирует о готовности устройства к эксплуатации. При включении устройства в сеть и замыкании контактов переключателя S1 лампочка H1 загорается, что свидетельствует о подаче переменного напряжения на первичную обмотку сетевого трансформатора. Конденсаторы С9 и С10, включенные на входе параллельно первичной обмотке трансформатора, защищают устройство от низкочастотных помех, проникающих к сеть питания переменного напряжения.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 броневой конструкции изготавливается на магнитопроводе из электротехнической стали марки 3312 толщиной от 0, 2 до 0, 5 мм типоразмера ШЛМ 25Х32 с уменьшенным расходом меди. Унифицированный трансформатор имеет две разнесенные первичные обмотки и шесть вторичных обмоток с соответствующими обозначениями. На рис. 3. 15 показано подключение трансформатора к сети неременного тока напряжением 220 В. Для того чтобы включить устройство в сеть с напряжением 127 В, необходимо соединить выводы обмоток 1 и 6, 4 и 9, а напряжение 127 В подать на выводы 1 и 4 (6 и 9). На вторичных обмотках унифицированного трансформатора действуют следующие неременные напряжения: на выводах 11 и 12 — напряжение 5 В; 13 и 14 — 5 В; 15 и /б — 10 В; 17 и 18 — 10 В; 19 и 20 — 2,6 В; 21 и 22 — 2,6 В под нагрузкой. Номинальное значение тока на вторичной обмотке трансформатора не превышает 0,88 А. Вместо унифицированного покупного трансформатора можно применить самодельный трансформатор, который изготавливается по данным, приведенным в табл. 3.14.

Сетевой понижающий трансформатор Т1 обеспечивает расчетный уровень выпрямленного напряжения постоянного тока на выходе, полную гальваническую развязку вторичных цепей устройства от высокого напряжения переменного тока первичной сети и дополнительную электробезопасность при эксплуатации сторожевого устройства с низким напряжением на выходе вторичных обмоток.

Выпрямительное устройство собрано по двухполупериодной схеме со средним выводом вторичной обмотки на двух выпрямительных диодах малой мощности и работает на емкостный фильтр, выполненный на оксидном конденсаторе С1. Выпрямитель по такой схеме характеризуется невысоким уровнем пульсации выпрямленного напряжения, уменьшенным количеством примененных выпрямительных диодов и достаточно высоким обратным напряжением, действующим на комплекте выпрямительных диодов. Применяется выпрямитель со средней точкой в устройствах малой и средней мощности нагрузки.

Сторожевое устройство работает следующим образом. После замыкания контактов переключателя S1 и включения электропитания напряжение начинает поступать на

Таблица 3.14. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на двух микросхемах

3-91.jpg

сетевой понижающий трансформатор Т1 и загорается индикаторная лампочка H1, само сторожевое устройство при замкнутых контактах конечных выключателей В1 переходит в дежурный режим работы. К контактам Х2 и ХЗ можно подключить практически любое количество контактных групп и конечных выключателей. Использование ИМС в режиме ожидания дает значительный выигрыш в потреблении электроэнергии, которая не расходуется в периоды времени от момента автоматического включения до момента следующего включения. Примененные в сторожевом устройстве микросхемы серии К561ЛА7 относятся к параметрическому ряду ИМС, состоящих из комплекса микромощных микросхем второй и третьей степени интеграции на транзисторах, выполненных поспециальней технологии, и характеризуются жесткими требованиями к потребляемой энергии, массе, габаритным разме