Техника и электроника

Электронные устройства для дома

Электронный сторож представляет собой систему сигнализации, которая состоит из электронного управляющего блока и связанной с ним Сигнальной цепи, по которой проходит небольшой постоянный ток. Сигнальная цепь представляет собой ряд переключателей, установленных в оконных рамах, дверях и т. д. Пока по цепи течет ток, электронный сторож молчит. Но как только один из переключателей будет разомкнут или отсоединен от сигнальной цепи, включается сигнал тревоги-При этом запускается управляющее устройство, которое остается во включенном состоянии даже после замыкания переключателя.

Управляющее устройство представляет собой несложную триггерную схему с рядом дополнительных элементов, необходимых для устранения ложных срабатываний, обусловленных различными шумовыми сигналами. По сравнению со своими предшественниками схема обладает рядом преимуществ. Во-первых, это короткая временная задержка после срабатывания схемы, которая дает возможность владельцу системы сигнализации установить ее в исходное состояние до того, как она будет приведена в действие, когда он войдет в помещение. Во-вторых, что бывает полезно во многих случаях, сигнал тревоги раздается не сразу, а через определенный промежуток времени после того, как сигнальная цепь будет разомкнута. При этом людям, вторгшимся в Ваше жилище, чрезвычайно трудно обнаружить источник включения сигнализации. Другое преимущество этой схемы связано с управляющим устройством. Ни одна система не гарантирована на сто процентов от случайных, ложных срабатываний, но если это происходит, то продолжительный звук включенной сирены в помещении доставляет массу неприятностей соседям. Для устранения такого недостатка в схеме предусмотрен выходной таймер, обеспечивающий работу сигнальной сирены в течение 3 мин после первоначальной временной задержки. После этого система автоматически устанавливается в исходное положение вне зависимости от того, замкнута или разомкнута сигнальная цепь. Поэтому управляющее устройство состоит из двух таймеров. Первый таймер обеспечивает временную задержку в течение примерно 25 с, после этого второй таймер обеспечивает работу выходного каскада в течение 3 мин. Кнопка восстановления возвращает систему в исходное состояние в любой момент рабочего цикла.

Схема управляющего устройства представлена на рис. 7.1. Оба таймера аналогичны таймеру, рассмотренному в схеме таймерного переключателя. Схема работает следующим образом. Если сигнальная цепь, состоящая из последовательно соединенных переключателей, подключенных к точкам 1 и 2, не разорвана и таймеры не работают, то выход элемента 2С2 второй интегральной микросхемы D2 будет находиться в состоянии логической 1 (высокий уровень), оба входа элемента 1С1 первой интегральной микросхемы D1 — также в состоянии логической 1 (высокий уровень). Когда цепь размыкается, один вход элемента 1С1 через резистор R1 переходит в состояние логического 0, а его выход — в состояние логической 1. Резистор R1 и конденсатор С1 предотвращают срабатывание таймера от сигналов, возникающих в сигнальной цепи в результате наводок от сетевой проводки. Когда выход элемента 1С1 переходит в состояние логической 1, открывается транзистор VT1 на время, устанавливаемое конденсатором С2 и резистором R5, в результате чего конденсатор С4 разряжается и первый таймер приводится в действие. Если сигнальная цепь многократно замыкается и размыкается, то первый таймер также будет периодически запускаться. При этом он может никогда не закончить установленный цикл и не приведет в действие второй таймер. Для устранения такого явления второй вход элемента 1С1 первой интегральной микросхемы D1 подключается к выходу элемента 2С2 второй интегральной микросхемы D2, который остается в состоянии логического 0 до тех пор, пока работает таймер. После того как первый таймер завершит свой цикл, выход элемента 2С2 второй ИМС снова переходит в состояние логической 1, при этом на короткое время открывается транзистор VT2, конденсатор С7 заряжается и запускается второй таймер. При нажатии кнопки восстановления S1 мгновенно разряжаются конденсаторы С4 и С7 через диоды VD3 и VD4 и оба таймера устанавливаются в первоначальное состояние. Для нормальной работы устройства вместе с электронной сиреной, рассмотренной ранее, необходимы источники питания с напряжением до 25 В. Однако это слишком большое напряжение для КМОП-микросхем, максимальное рабочее напряжение которых составляет 15—18 В. Поэтому для понижения напряжения питания до требуемого значения 7,5 В в схеме используются транзистор VT3, стабилитрон VD8 и резистор R15. Транзисторы VT4 и VT5 преобразовывают напряжение выходного сигнала второго таймера с 7,5 В до значения напряжения источника питания, а транзисторы VT6 и VT7 обеспечивают усиление по мощности, достаточное для срабатывания реле или других устройств.

Конструкция электронного сторожа собирается на плате с 24 медными полосками по 50 отверстий в каждой. На рис. 7.2 показана фольгированная сторона платы с разрезами, а на рис. 7.3 — расположение элементов схемы, в которой имеются 33 перемычки. Проверка работоспособности устройства не представляет особой сложности. Если напряжение на конденсаторе С8 отсутствует, необходимо проверить стабилитрон VD8.

Предполагалось, что управляющее устройство будет непосредственно запускать электронную сирену, однако перенапряжения на конденсаторе емкостью 1000 мкФ в схеме сирены не позволяют сделать этого, так как могут вывести из строя транзистор VT7. Поэтому для устранения этого недостатка между ними включается реле. Вместе с сетевым источником питания можно дополнительно включить батарею (как автономный источник питания) на случай отключения первого. При этом питание схемы от батареи осуществляется через диод. Пока сетевой источник питания включен и его напряжение выше напряжения батареи, диод работает в обратном направлении и батарея не подключена. В случае неожиданного отключения сетевого напряжения подключение батареи гарантирует постоянную работоспособность схемы, а также устраняет включение сигнала тревоги при восстановлении напряжения сети. На рис. 7.4 представлена схема включения домашней системы сигнализации. Тип светоизлучающего диода в схеме выбирается произвольно, а если нет необходимости в его использовании, то он заменяется перемычкой.

В качестве переключателей, образующих сигнальную цепь, могут быть использованы микровыключатели, надежно скрытые в оконных рамах и дверных коробках, а также полоски металлической фольги для оконного стекла. Для образования замкнутой цепи все они соединяются между собой последовательно. Следует отметить, что управляющее устройство способно работать и от источников питания с напряжением 12 В, поэтому оно может найти применение и в противоугонных системах автомобилей.