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

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

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

Номинальная частота питающей сети 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

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