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

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 S1—S4 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

Окончание табл. 2.11

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

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