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

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

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

Рис. 3.7. Принципиальная схема электронного сторожевого устройства с однокнопочным управлением.