Деление частоты

Наиболее часто для этого используют счетчики, хотя можно разделить частоту с помощью ждущего мультивибратора, ограничив число проходящих на выход импульсов. Пример такой схемы показан на рис. 1.60. Как только импульс входной частоты поступает на выход 5, ждущий мультивибратор D1.1, D1.3 запирает элемент D1.2 на время, определяемое резистором R1. Когда ждущий мультивибратор возвращается в исходное состояние, на выход поступает следующий импульс и цикл возобновляется. Схему можно усовершенствовать, заменив потенциометр полевым транзистором, что позволит управлять коэффициентом деления с помощью напряжения.

Рис. 1.60 Делитель частоты с использованием ждущего мультивибратора

Делитель на 2 можно собрать из простейших ЛЭ, рис. 1.61. Схемы делителей без использования RC-цепей имеют лучшую помехоустойчивость и болееширокий диапазон входной частоты сигнала. Основным элементом всех счетчиков является триггер с так называемым счетным входом, рис. 1.62. Таблица 1.4

Рис. 1.61. Счетный триггер на логических элементах

Формирователи импульсов по фронту сигнала

При разработке цифровых устройств нередко требуется формировать импульсы, привязанные к входному сигналу. Если не предъявляются высокие требования к стабильности и длительности формируемого импульса, могут применяться схемы на основе дифференцирующих (рис. 1.49) или интегрирующих (рис. 1.50 и 1.51) RC-цепей. В этом случае для расчета длительности импульса используются те же соотношения, что и для одновибраторов.

Рис. 1.49. Формирователь импульсов на дифференцирующих цепях

На рис. 1.52 показана схема формирователя, в которой в зависимости от длительности запускающего импульса формируемый выходной импульс будет иметь фиксированную или укороченную длительность. Схема, приведенная на рис. 1.53, генерирует импульсы по переднему и заднему фронту входного сигнала. Причем выходные импульсы имеют всегда полную длительность, независимо от момента снятия сигнала запуска. Здесь допускается раздельная регулировка. Длительности и периода следования импульсов.

Схема, рис. 1.54, может использоваться для повторения входного сигнала с помехами по фронтам (от удаленного источника). Она позволяет улучшить форму импульсных сигналов со "звоном" (колебаниями по фронтам импульсов),

Рис. 1.50. Формирователи импульсов на основе интегрирующих цепей

Рис. 1.51. Формирователь импульса по фронту сигнала

Рис. 1 52. Формироватеть пмпульса

Рис. 1.53. Формирователь импульсов по переднему и заднему
фронту входного сигнала

Pис 1.54. Повторитель входных импульсов с защитой от помех

что бывает при передаче сигнала по длинной, плохо согласованной линии или радиоканалу. Постоянная времени цепи R1-C1 зависит от периода следования входных импульсов и выбирается такой, чтобы к приходу спада входного импульса напряжение на конденсаторе С1 было близко к напряжению питания
Тогда первый же перепад входного импульса установит триггер D2.1 снова в единичное состояние.

Рис. 1.55. Формирователь импульсов с синхронизацией тактовой частотой

Большую помехоустойчивость и стабильность в работе обеспечивают схемы формирователей импульсов без использования RC-цепей, рис. 1.55...1.57.
В этом случае выходные сигналы получаются синхронными с внутренней тактовой частотой. Процесс синхронизации сводится к сдвигу фронта импульса входной
информации до совпадения его с фронтом ближайшего тактового импульса. При этом длительность преобразованных таким образом информационных импульсов будет также определяться длительностью импульса синхрочастоты.

Рис. 1.56. Формирование двух импульсов



Рис. 1.57. Формирователь импульсов

Длительность формируемых схемой, рис. 1.55а, импульсов будет равна периоду тактовой частоты (T=1/fт), и ее легко можно изменить, меняя частоту на входе 2. Используя счетчики и комбинационную логику, можно получить выходной сигнал практически любой длительности.

Схема на рис. 1.56 обеспечивает на выходе формирование двух импульсов, привязанных к фронтам входного сигнала.

Схема, показанная на рис. 1.57, в зависимости от длительности информационного импульса на выходе дает синхронизированные с тактовой частотой одиночный импульс или же серию импульсов.

Цифровые схемы применяют также при передаче (обмене) не синхронизированных сигналов между устройствами. Каждый источник, как правило, имеет свой тактовый генератор и непосредственное использование этих сигналов может привести к сбоям из-за случайного разброса фаз тактовых импульсов. В этом случае становится обязательным привязка в приемном устройстве всех внешних управляющих сигналов к собственной тактовой частоте.

обеспечивает при нажатии кнопки однократное

последнего формируемого импульса



Рис. 1.46. Формирователь пачки до 7-ми импульсов

Схема, приведенная на рис 1.47, обеспечивает при нажатии кнопки однократное формирование пачки до 15 импульсов (на схеме показаны только 10 кнопок). Для повторной выдачи пачки необходимо повторно нажать на соответствующую кнопку. При этом происходит запись соответствующего числа в двоичном коде в регистр предварительной установки счетчика DD2, и он начинает считать на вычитание до момента времени, пока на всех его выходах не установится лог. "0". Логический "0" установится и на выходе DD1.4.



Рис. 1.47 Формирователь пачки импульсов

Номиналы элементов (R2, С1) на схеме указаны для частоты генератора 10 Гц (частота набора номера в телефонной линии). На схеме показан также пример дешифратора десятичных чисел в двоичный код на диодах типа Д9 (Д2)
однако для уменьшения габаритов вместо них удобнее использовать две диодные матрицы типа КДС627А.

Воспользовавшись принципом работы данной схемы, можно выполнить формирователь пачки с любым количеством импульсов Для этого последовательно со счетчиком DD2 можно включить еще такие же счетчики, а вместо ди-
одов VD1...VD13 применить тумблеры для начальной установки необходимого числа импульсов (в двоичном коде) Для запуска работы формирователя необходимо подать кратковременный положительный импульс на входы
DD2/1....DDn/1 — при этом происходит запись установленного кода.



Рис. 1.48. а) Формирователь кодовой последовательности, б) форма импульсов

Иногда требуется иметь пачки импульсов, состоящие из произвольной комбинации положения импульсов относительно начального, — кодовую после довательность. Такой режим обеспечивает схема, рис. 1.48а. Если ни одна из кнопок не нажата, то на выходе (DD1/11) будут появляться одинарные импульсы, с периодом, определяемым частотой задающего генератора на элементах DD1.1, DD1.2.

В зависимости от того, какая кнопка нажата, на выходе появится пачка из комбинации импульсов. Причем каждой нажатой кнопке будет соответство



Рис. 1.48. в) Дешифратор кодовой последовательности

вать определенное положение импульса относительно начального. Эпюры выходного напряжения, рис. 1.48в, поясняют работу схемы.

Кнопки могут быть нажаты в любой комбинации или все одновременно. Что позволяет использовать схему в устройствах, где требуется для дистанционного управления одновременная передача нескольких команд.

Вариант схемы дешифратора кодовой последовательности показан на рис. 1.48в. При обработке входных пачек импульсов на соответствующих выходах мультиплексора DD4 будут кратковременно появляться импульсы, а для
фиксации принятой команды можно воспользоваться любыми триггерами.

Для устройств автоматики, дистанционного управления или проверки работы отдельных узлов схемы иногда требуется передавать пачку из определенного числа импульсов Простейшие схемы таких формирователей показаны на рис. 1.43. В них последний импульс пачки может получиться укороченным, если сигнал управления имеет произвольную длительность.

Часто в схемах управления необходимо использовать генераторы, в которых независимо от положения фронтов управляющих сигналов обеспечивается неискаженное (по длительности) формирование первого и последнего
импульсов на выходе. Причем начало первого импульса должно совпадать с началом управляющего сигнала.

а) б)

Рис. 1.43. Простейшие схемы формирования пачки импульсов

Два варианта таких генераторов показаны на рис. 1.44 и рис. 1.45. Если входной запускающий импульс меньше по длительности периода колебаний, на выходах формируется один импульс. При большей длительности правляющего
сигнала на выходе будет пачка, показанная на диаграмме. Таким же свойством обладает схема формирователя импульсов, рис. 1.45.

Электрическая схема, рис. 1.46, формирует от 1 до 7 импульсов в пачке с последующим повторением цикла через время 16Т, пока нажата кнопка. В процессе работы счетчика-дешифратора DD2 на его выходах появляются импульсы, которые управляют переключением триггера DD3.2. Таким образом задается интервал, в течение которого на выходе DD3/12 будет лог. "1", что разрешает прохождение импульсов от автогенератора (DD1.1, DD1.2) через элемент DD1.3 на выход. Второй триггер DD3.1 включен по схеме делителя и обеспечивает появление интервала между пачками.

Количество импульсов в пачке соответствует номеру нажатой кнопки. Поформуле T=1,32R1C1 определяется период формируемых импульсов. При этом R1 может иметь номинал от 20 кОм до 10 МОм. Заменой микросхемы DD2 на
561 ИЕ8 количество импульсов в пачке может быть увеличено до 9.

Рис. 1.44. Управляемый генератор с неискаженной длительностью последнего
формируемого импульса

Рис. 1.45. Вариант управляемого генератора с неискаженной длительностью

Генераторы импульсов

Вариант простейшего генератора (мультивибратора) показан на рис. 1.30а. Схема имеет два динамических состояния. В первом из них, когда на выходе D1.1 состояние лог. "1" (выход D1.2 лог. "0"), конденсатор С1 заряжается. В процессе заряда напряжение на входе инвертора D1.1 возрастает, и при достижении значения Uпор=0,5Uпит происходит скачкообразный переход во второе динамическое состояние, в котором на выходах D1.1 лог. "О", D1.2 — "1". В этом состоянии происходит перезаряд емкости (разряд) током обратного направления. При достижении напряжения на С1 Unop происходит возврат схемы в первое динамическое состояние. Диаграмма напряжений поясняет работу. Резистор R2 является ограничительным, и его сопротивление не должно быть меньше 1 кОм, а чтобы он не влиял на расчетную частоту, номинал резистора R1 выбираем значительно больше R2 (R2<0,01R1). Ограничительный резистор (R2) иногда устанавливают последовательно с конденсатором. При использовании неполярного конденсатора С1 длительность импульсов (tи) и пауза (tо) будут почти одинаковыми: tи=to=0,7R1C1. Полный период T=1,4R1C1. Резистор R1 и конденсатор С1 могут находиться в диапазоне 20 к0м...10 МОм; 300 пф...100 мкФ.

При использовании в схеме (рис. 1.30б) двух инверторов микросхемы К561ЛН2 (они имеют на входе только один защитный диод) перезаряд конденсатора будет происходить от уровня Uпит+Unop. В результате чего симметрич-
ность импульсов нарушается tи=1,1R1C1, to=0,5R1C1, период T=1,6R1C1.

Рис. 1.30. Генератор импульсов на двух инверторах

Рис 1.31. Генератор импульсов с раздельной установкой длительности
импульса и паузы между ними

Рис. 1.32. Генератор импульсов на трех инверторах

Так как порог переключения логических элементов не соответствует точно половине напряжения питания, чтобы получить симметричность импульсов, в традиционную схему генератора можно добавить цепь из R2 и VD1, рис. 1.ЗОв.Резистор R2 позволяет подстройкой получить меандр (tи=to) на выходе генератора.

Схема на рис. 1. 31 дает возможность раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами: tи=0,8C1R1, to=0,8C1R2. При номиналах элементов, указанных на схеме, длительность импульсов около 0,1 с, период повторения 1 с.

Более стабильна частота у генераторов, выполненных на трех инверторах (Рис. 1.32). Процесс перезаряда С1 в сторону уменьшения напряжения на левой обкладке начинается от напряжения Uпит+Unop, в результате чего на это уходит больше времени tи=1,1C1R2. Полный период колебаний составит

T=1,8C1R2.

На рис. 1.33 приведены схемы аналогичных генераторов, которые позволяют раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами или при неизменной частоте регулировать скважность импульсов. Мультивибратор на основе триггера Шмитта показан на рис. 1.34.

Если требуется получить на выходе приведенных выше схем генераторов симметричные импульсы без подстройки, то после схемы необходимо ставить триггер или же воспользоваться схемой на трех инверторах, рис. 1.35. Элемент
D1.1 используется для создания второй цепи отрицательной обратной связи, охватывающей инвертор D1.2 (главную цепь обратной связи для сигнала образует резистор R5) Элемент микросхемы D1 1 работает в режиме с низким
коэффициентом усиления при замкнутой обратной связи подобно операционному усилителю работающему в линейной части характеристики В результате этого инвертированное пороговое напряжение инвертора D1 1 может быть просуммировано с напряжением отрицательной обратной связи и подано на вход



Рис 133 Генератор пмпульсов с раздельнои регулировкой
а) длительности импульсов и паузы между ними б) скважности импульсов



Рис 1 34 Генератор перекрывающихся импульсов



Рис 1 35 Генератор с симметричными импульсами на выходе

элемента D1.2. Если соотношение R2/R1 равно отношению R3/R5 может быть получена полная компенсация ошибок обусловленных изменением пороговых напряжении элементов D1.1 и D1.2 При этом предполагается, что все элементы схемы расположены в одном корпусе и их пороговые напряжения фактически равны Частота импульсов такой схемы определяется из соотношения F=1/R5C1 (она будет примерно в два раза выше по сравнению со схемой, показанной на рис. 1.30)



Симметричный мультивибратор можно выполнить на основе RS-триггере, рис 1.36. Вариант схемы на рис 1.31в позволяет резисторы R1 и R2 выби



Рис1.36 Симметричные мультивибраторы
а) на RS триггере с двумя конденсаторами, б) с одним конденсатором,
в) с резисторами соединенными с источником питания, г) на двух RS триггерах

рать более низкоомными, потому что диоды разделяют цепь заряда от выходов триггера. Вторым преимуществом этой схемы является то, что она позволяет легко и независимо регулировать в определенных границах период и скважность генерируемых импульсов. Скважность можно регулировать линейно, если R1 и R2 объединить в один потенциометр, а период — если общий конец R1 и R2 соединить с источником питания через потенциометр.

С целью уменьшения количества дискретных элементов предложена схема мультивибратора на двух RS-триггерах, рис. 1.36г.



Рис. 1.37 Автогенератор на основе двух логических элементов



Рис. 1 38. Автогенератор на двух одновибраторах

Симметричный мультивибратор можно выполнить на двух ЛЭ, рис. 1 37 или одновибраторах, рис. 1.38. Это также позволяет иметь раздельную регулировку длительности импульсов и интервала между ними.

Простейшие схемы симметричных мультивибраторов приведены на рис. 1.39. При этом, если R1=R2, R3=R4, С1=С2, полный период определяется из соотношения Т=1,4RC.

Генератор с малым потреблением энергии можно выполнить на двух ключах микросхемы К561КТЗ, рис. 1.40. После включения напряжения питания оба ключа разомкнуты. Конденсатор С1 разряжен, поэтому напряжения на нем нет



Рис 1 39 Симметричные мультивибраторы

Зарядный ток от источника питания протекает через последовательно включенные резисторы R1 и R2. Так как R1>R2, напряжение на резисторе R2 не достигнет порога срабатывания ключа D1.2, а в дальнейшем, по мере уменьшения зарядного тока, это напряжение стремится к 0. В то же время по мере накопления заряда на конденсаторе напряжение на выводе D1/12 экспоненциально возрастает. Когда оно достигнет порога срабатывания ключа D1.1, соединится цепь между выводами 11 и 10, что приведет к срабатыванию ключа D1.2.


Сразу пос-
ле замыкания обоих ключей нижняя обкладка конденсатора С1 подключается к шине "+" питания. Заряд, накопленный ранее на конденсаторе, не может измениться мгновенно, поэтому напряжение на D1/12 скачком возрастает до уровня, превышающего Uпит на величину, равную порогу срабатывания ключа D1.1. После этого напряжение на С1 начинает уменьшаться с постоянной времени, равной C1R1R3/(R1+R3), и стремится достичь уровня, задаваемого делителем напряжения на резисторах R1, R3. В процессе перезаряда конденсатора напря-
жение на С1 уменьшится до порога размыкания ключа D1.1. В результате развивается лавинообразный процесс размыкания обоих ключей. Для защиты



Рис. 1.40. Генератор импульсов с повышенной нагрузочной способностью



Рис. 1.41. Простейшие схемы мультивибраторов с кварцевой
стабилизацией частоты

ключа D1.2 от отрицательного выброса напряжения в схему вводится диод. После размыкания ключей конденсатор начинает заряжаться через последовательно включенные резисторы R1 и R2 — описанные выше процессы повторяются.

При заданной емкости конденсатора длительность паузы t2 между импульсами регулируется резистором R1, однако изменение длительности паузы подбором резистора R1 приводит и к изменению длительности импульса t1. По-
этому, чтобы установить нужную длительность импульса, не меняя паузу, необходимо воспользоваться резистором R3. Регулирование параметров импульсов осуществляется в широких пределах, при этом отношение t1/t2 может быть как меньше, так и больше 1.

Относительно всех автогенераторов на МОП микросхемах можно отметить, что если схема мультивибратора не симметрична, то возрастает ее чувствительность к изменению питающего напряжения (для микросхем 561-ой
серии период может меняться на 35% при изменении Uпит от 3 до 15 В), поэтому расчетные соотношения справедливы для максимального напряжения питания.



Рис. 1.42. Схемы обеспечивающие повышенную стабильность частоты при
изменении окружающей температуры в широком диапазоне

При стабилизированном питании, изменение длительности импульсов мультивибраторов и частоты в генераторах на RC-цепях обычно не лучше 1% на 15°С (в случае применения термостабильных конденсаторов).Большую стабиль-
ность частоты можно получить, используя кварцевую стабилизацию. На рис. 1.41 и 1.42 приведены типовые схемы построения таких генераторов. Для небольшой подстройки частоты иногда последовательно с кварцевым резонато-
ром устанавливают конденсатор 10...100 пФ. Частота импульсов и их стабильность в этом случае у генератора задается параметрами кварцевого резонатора.

Недопустимо превышение уровня входного сигнала над питающим напряжением

(исключением являются специально приспособленные для этого микросхемы 561ЛН2 и преобразователь уровня 561 ПУ4). Напряжение источника питания должно подаваться раньше или одновременно с
подачей входных сигналов. Это связано с тем, что во входных цепях микросхем стоят защитные диоды, соединенные с шинами питания, и в случае появления напряжения на входе (при отсутствии питания) возможно протекание тока по це-
пи "вход" — "шина питания", что допускать нельзя.

Повредить микросхему может так называемый "тиристорный эффект", возникающий при превышении уровня входного сигнала над питающим напряжением. Поэтому необходимо обеспечить первоочередное выключение входных
сигналов до отключения напряжения питания.

Не желательна подача на входы ЛЭ медленно меняющихся сигналов, так как при этом могут возникнуть на выходе многократные переключения (дребезг), а также возрастает потребляемый ток. В этих случаях применяют элемен-
ты, обладающие гестирезисом порога переключения (561ТЛ1).

У микросхем

Общие особенности микросхем, работающих в режиме микротоков

Промышленность выпускает широкий ассортимент логических микросхем, использующих структуры металл-окисел-полупроводник (МОП или КМОП).На их основе выполнены такие распространенные серии, как К176 (CD4000), К561 (CD4000A), КР1561 (CD4000B), 564 и 1564 — в скобках указаны импортные аналогичные серии. Эти микросхемы отличаются очень малым потреблени ем тока в статическом режиме — 0,1... 100 мкА, высокой надежностью и помехоустойчивостью.

Отличительная особенность серии КР1561 от К561 — наличие буферных элементов на входах и выходах, в результате чего все микросхемы серии имеют примерно одинаковые выходные характеристики. Кроме того, микросхемы КР1561 защищены от перегрузок как по входу, так и по выходу (в выходные цепи добавлены токоограничительные резисторы), но некоторые из элементовданной серии имеют меньший допустимый диапазон питающего напряжения.

Логика работы микросхем с идентичными буквенно-цифровыми обозначениями после номера серии у К176, К561, КР1561, 564 и 1564 одинакова (нумерация выводов та же).

Микросхемы серии К561 (564,1561,1564) являются более современными по сравнению с серией 176 и превосходят их по всем параметрам. Кроме того, у них более широкий номенклатурный перечень. Сравнить основные параметры
серий микросхем можно по приведенной таблице 1.1.

Подавление дребезга механических контактов

Непосредственная подача сигналов на входы микросхем от кнопок и переключателей не всегда допустима из-за так называемого "дребезга" — многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в момент переключения (происходит из-за механического резонанса в течение времени до 40...100 мс).

Нечувствительными к дребезгу являются входы начальной установки триггеров, счетчиков и регистров (обнуление по входам R). В этом случае могут использоваться схемы рис. 1.1.

Подача логических уровней сигнала на счетные входы микросхем требует подавления дребезга — без этого возможно случайное многократное срабатывание счетчиков.

На рис. 1.2 приведены схемы подавления дребезга с помощью RS-триггера, собранного на отдельных ЛЭ. Варианты приведенные на рис. 1.2в и 1.2г,

Рис. 1.1. Импульсы с дребезгом на контактах

Рис. 1.2. Подавление дребезга при помощи:
а), б) RS-триггера на элементах 2И-НЕ; в), г) RS-триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ

Рис. 1.3. Использование одной микросхемы с четырьмя триггерами для
подавления дребезга

менее помехоустойчивы. Аналогичную схему можно выполнить на RS-триггере микросхемы 561 ТМ2, соединив неиспользуемые входы D и С с 0. Если требуется подавать много сигналов, то лучше воспользоваться мик-
росхемами с четырьмя триггерами в одном корпусе (рис. 1.3). На выходах триггеров 561 ТР2 сигнал лог. "1" появляется на время переключения S1...S4. При этом переключатели независимы друг от друга. Варианты формирователей сигналов на микросхемах 561 ТМЗ, 561 ИР9 и 561ИЕ11 обеспечивают фиксацию coстояния на выходе лог. "1" после нажатия соответствующей кнопки (остальные выходы обнуляются). Схемы (рис. 1.3б...1.3г) позволяют нажимать поочередна только одну кнопку, а при нажатии двух одновременно запоминается состояние
первой по времени сработавшей кнопки. Цепь из C1-R6 служит для начальной нулевой установки выходов при включении питания. Применение регистра ИР9 позволяет при необходимости иметь на выходах инверсные сигналы, подав на его управляющий вход 2 лог. "0".

Аналогично происходит при нажатии других кнопок, что исключает дребезг сигнала на выходе, однако при одновременном нажатии сразу двух или трех кнопок переключение выходного уровня происходит без подавления дребезга.

При проектировании цифровых устройств с подачей управляющих сигналов от многокнопочной клавиатуры для уменьшения числа деталей используют



Рис. 1.7. Подавление дребезга с задержкой:
а) выключения; 6) включения



Рис. 1.8. Переключатель с взаимовыключением на основе трехстабильного
триггера

матричные шифраторы, на выходе которых в зависимости от номера нажатой кнопки формируется соответствующий двоичный код (например Л5, стр. 279; ЛЗ стр. 226).

В качестве простейших схем для подавления дребезга механических контактов могут использоваться ждущие мультивибраторы.

Расширители импульсов

В системах передачи информации для ослабления влияния случайных флуктуаций, а также для управления в устройствах автоматики нередко требуется из коротких импульсов получать более широкие, определенной длительности.
Эта задача легко реализуется с помощью ждущего мультивибратора (одновибратора). Одновибратор является триггерной схемой, которая генерирует одиночный импульс под действием внешнего управляющего сигнала. При этом
подразумевается, что формируемый импульс превышает длительность запускающего.

Рис. 1.9 Формирователь широкого импульса с использованием триггера Шмитта

Как правило, применяют один из двух методов формирования импульса:

аналоговый или цифровой. Наиболее простым является аналоговый — используется процесс перезаряда конденсатора. Пример такой схемы показан на рис. 1.9. Для правильной работы данного одновибратора необходимо, чтобы дли тельность входного запускающего импульса была достаточно большой, чтобы конденсатор успел полностью разрядиться. После окончания запускающего импульса конденсатор заряжается через резистор до величины напряжения питания. При этом, как только напряжение достигнет Uпор — элемент D2.1 переключится. В этом случае длительность выходного импульса (tи) зависит от номиналов установленных емкости и резистора во времязадающей цепи. Упрощенная формула позволяет ориентировочно рассчитать длительность импульса:

где Е — напряжение питания схемы;
Uпор — уровень используемого порога, рис. 1.10, для переключения элемента.

С учетом разброса значений напряжения порога переключения (Uпор) длительность импульса может принимать значения от tмин=0,4RC до tмax=1,11RC. Обычно в одновибраторах используются ЛЭ из одного корпуса (кристалла). В этом случае разброс Unop оказывается незначительным и можно принять tи=0,69RC. Это соотношение используется для определения длительности импульса в большинстве схем, рис. 1.11...1.18. Эпюры напряжения поясняют процессы формирования выходного импульса. Схемы, показанные на одном рисунке, являются аналогичными по логике работы и имеют ту же самую диаграм му напряжений в контрольных точках.

В отличие от простейшего варианта (рис 1.9) схемы, приведенные на рис. 1.11...1.14 не чувствительны к длительности входного импульса, из-за чего



Рис. 1.10. Области допустимых уровней сигнала на входе МОП микросхем



Рис. 1.11. Одновибратор с одной времязадающей цепью



Рис. 1.12. Одновибратор на основе RS-триггера



Рис. 1.13. Одновибратор по фронту входного сигнала



Рис. 1.14. Одновибратор

наиболее широко применяются в аппаратуре. Схемам, рис. 1.9, 1.15...1.17, присуще свойство перезапуска, т. е. если во время формирования выходного импульса появляется очередной запускающий, то отсчет длительности формируемого импульса начнется заново от момента окончания последнего запускающего.

Применяемые в схемах диоды ускоряют процесс перезаряда емкости, что уменьшает возможности возникновения импульсных помех на выходе ЛЭ.

Чтобы выходное сопротивление ЛЭ не сказывалось на точности расчета, а также не перегружался выход, резистор R1 должен быть номиналом не менее 10... 20 кОм. Чтобы пренебречь при расчетах емкостью монтажа, минимальная
емкость С1 может быть 200... 600 пФ. Для получения высокой температурной стабильности временного интервала номинал R1 должен быть < 200 кОм, а конденсатор не более 1, 5 мкФ. Использование электролитических конденсаторов увеличивает нестабильность временного интервала.

Для уменьшения влияния разброса значений Unop на длительность формируемого импульса можно воспользоваться схемами с двумя времязадающими цепями (рис. 1. 18). Если постоянные времени обеих времязадающих цепей


Рис. 1.15. Формирователи импульса после окончания действия
запускающего сигнала

одинаковы, то при максимальном разбросе значений Unop от 0, 33Uпит до 0,69Uпит изменение длительности формируемого импульса не превышает 9%.
Выполнение одновибраторов на RS-триггере, рис. 1. 19 и 1. 20, дает возможность иметь два раздельных входа запуска (по переднему фронту импульса), а также сразу получать на выходах прямой импульс и импульс с инверсией. Еще одним преимуществом одновибраторов на RS-триггерах является возможность осуществлять запуск от медленно меняющегося входного напряжения.





Рис 1.16 Формирователи импульсов



Рис 1.17 Формирователи импульсов

Длительность подаваемых на вход S запускающих импульсов должна быть меньше формируемого (режим, когда на входах S и R одновременно присутствует лог. "1", является запрещенным). На входе С длительность запускающего импульса может быть любой. Диод VD1 ускоряет разряд конденсатора через выход триггера и позволяет увеличить частоту запускающих импульсов (его применение уменьшает время восстановления схемы). Длительность формируемых им пульсов составляет приблизительно tи=0,69R1C1. Минимальное значение



Рис. 1.18 Одновибраторы с двумя времязадающими цепями



Рис. 1.19. Ждущие мультивибраторы:

а) на D-триггере; б) на JK-триггере,
в) с повышенной стабильностью при изменении питания

сопротивления R1 ограничено максимально допустимым выходным током триггера Его можно менять в пределах 20 кОм...10 МОм, при этом длительность импульса будет меняться в 500 раз. Одновременное изменение значений R1 и С1 позволяет регулировать длительности импульсов в пределах четырех порядков.



Рис 1 20. Ждущие мультивибраторы с увеличенной крутизной выходных
импульсов- а) на D-триггере; б) на JK-триггере



Рис 121. Ждущий мультивибратор с повышенной стабильностью

Схема на рис. 1.19в обеспечивает более стабильные импульсы при изменении питающего напряжения (аналогичную схему можно собрать и на JK-триггерах).

Для увеличения крутизны спадов выходных импульсов применяют схемы показанные на рис. 1.20, но в них конденсаторы С1 должны быть неполярными.
При этом длительность генерируемого импульса при тех же значениях RC-цепи, что и в схемах на рис. 1.18, получается примерно в 2 раза больше.

Лучшую стабильность при изменении напряжения питания по сравнению с представленными на рис. 1.19 вариантами обеспечивает схема одновибратора на двух триггерах, рис 1. 21. Кроме того, в этом случае подключение нагрузки не влияет на длительность генерируемых импульсов. Схема состоит из двух одновибраторов, имеющих общий вход запуска, но вырабатывающих на независимых выходах импульсы разной длительности.


Импульсы на выходе 5 почти не будут зависеть от напряжения питания



Рис. 1. 22 Схемы формирователей задержанного импульса.

Ждущий универсальный одновибратор можно выполнить на специально предназначенной для этих целей микросхеме (рис 1. 22а). В одном корпусе 564АГ1 (1561АГ1) имеется два одновибратора, обладающих, в зависимости от комбинации управляющих сигналов на входе, свойством обычного запуска по переднему (вход S1) или заднему фронту (S2), а также при необходимости может перезапускаться. Вход R является приоритетным по отношению к осталь ным входам и устанавливает значение сигнала Q=0 (если вход R не используется, то подключается к +Uпит).

Длительность формируемого сигнала (tи, Q=1) задается соответствующей внешней RC-цепью: tи=0,5RC для С>0,01 мкФ. Более точно определить позволяет приводимая в справочнике [Л8] диаграмма.



Рис. 1. 23 Ждущий мультивибратор на триггере с возможностью перезапуска.



Рис. 1. 24 Ждущий мультивибратор с возможностью перезапуска.

Если требуется иметь перезапуск одновибратора на триггере, в случае прихода очередного входного импульса во время формирования интервала, то схема на рис. 1.23 позволяет увеличить длительность выходного импульса за
счет начала отсчета с момента окончания запускающего сигнала. Аналогичная схема приведена на рис. 1. 24. Когда на входе действует лог. "0", конденсатор заряжен до величины напряжения питания (лог. "1"). При поступлении запускающего импульса с длительностью, достаточной для разряда конденсатора, триггер перебросится и генерирует импульс. Длительность этого импульса, после окончания действия входного сигнала, определяется необходимым временем для заряда конденсатора до уровня лог. "1".

Схема (рис. 1.25), в отличии от вышеприведенной, позволяет получить более крутые фронты у сигнала на выходах триггера Второе преимущество этой схемы заключается в том, что по окончании вырабатываемого импульса конденсатор быстро разряжается через диод от уровня Uпор вместо дозаряда до уровня питания (Е) Из-за этого следующий запускающий импульс может быть значительно короче, при сохранении нулевого времени восстановления



Рис. 1.25 Ждущий мультивибратор с повышенной крутизной фронта
выходных импульсов.

Таблица

М	Nmax
2	17331
4	18663
5	13329
8	21327
10	16659

Параметр микросхемы	К176 CD4000	К561 CD4000A	CD4000B МС14000В	564	74НС ММ54НС	SN74HC	КР1554 74АС
Р, (мкВт/вент)	10	0,4	0,4	0,4	0,4	0,2	25
Тзад,(нс)	200	50	50	50	10	10	10
Uпит,(В)	5...12	3...15	3...15	3...15	2...6	5	2...6

Серии 564 и 1564 выпускаются с планарным расположением выводов и отличаются от остальных серий МОП микросхем меньшими размерами корпуса и повышенной радиационной стойкостью (используются военными).
В последние годы все большее распространение получают серии (74AS.., SN74HC.., SN74HCT.., SN74HCTL.), созданные на базе КМОП-технологии и обладающие 100% совместимостью с ТТЛ микросхемами. Это позволяет во многих случаях выполнять прямую замену ТТЛ на аналоги без изменений электрической схемы. Как правило, они обладают меньшим быстродействием, чем ТТЛ серии, но и потребляют значительно меньшую мощность.
Начат выпуск МОП микросхем серии 1554 (74АС), обладающих повышенным быстродействием (до 150 МГц). Эта серия полностью совместима по параметрам и расположению выводов при замене ТТЛ.
Питание микросхем может находиться в широком диапазоне: для серии К176 от 5 до 12 В (номинальное напряжение 9 В); для серий К561, 564 +3...15 В, для 1554+2...6 В.
Диапазон допустимой окружающей температуры для микросхем серии К176 от -10 до +70 °С; К561 и КР1561 от -45 до +85 °С; 564 от -60 до +125 °С, 1564 и 1554 от -60 до +125 °С. Фактически микросхемы сохраняют работоспо собность в более широком диапазоне, но разработчики не гарантируют в этом случае их паспортные параметры.
Большинство МОП микросхем применяются на частотах до 1 МГц, а некоторые элементы серии, например К561ЛН2, К561ТМ2, могут работать на частотах до 4 МГц. При использовании микросхем на предельно допустимой частоте
питание должно быть также максимальным (обеспечивается более крутой фронт импульсов). Увеличение напряжения питания микросхем также улучшает их по мехоустойчивость.
Выходные уровни микросхем практически не отличаются от напряжения питания (лог. "1") и потенциала общего провода (лог. "О").
Благодаря высокому входному сопротивлению (RBX >100 МОм) микросхемы имеют высокую нагрузочную способность Краз >10...30 (количество входов, которые можно подключить к выходу логического элемента, ограничивается
только емкостью монтажа; при Краз=10 паразитная емкость нагрузки составляет Сн=20 пФ).
Выходное сопротивление большинства микросхем при лог. "1" и лог. "О" составляет 100...1000 Ом (зависит от напряжения питания).
Надежность работы устройств на логических микросхемах зависит и от построения схемы. Так, например,

Номер вывода мк/сх	Логический уровень для модуля М
2	4	5	8	10	#
14	1	0	1	0	X	X
13	1	1	0	0	1	0
11	1	1	1	1	0	0

На рис. 1.27 показан пример простейшей схемы для получения импульса с помощью счетчика. Работу одновибраторов поясняют диаграммы, показанные на рисунках. Общим недостатком приведенных на рис 1.27 и 1.28 схем является случайная погрешность, связанная с произвольностью фазы задающего генератора

Все свободные входы логических элементов

(ЛЭ) должны обязательно подключаться к общему проводу или лог. "1" (зависит от логики работы). В качестве лог. "1" может использоваться напряжение источника питания
микросхем. Разработчики серий рекомендуют подключать входы к "+" источника через ограничительный резистор номиналом не менее 1 кОм. Резистор защищает входы от импульсных помех по цепям питания, ограничивая обратный ток через защитные диоды внутри микросхемы (при автономном питании, если помехи исключены, его часто не устанавливают). В одном корпусе микросхемы, как правило, находится несколько однотипных ЛЭ — все входы неиспользуемых элементов должны быть подключены к общей шине. Если этого не сделать, то бу-
дет повышенное потребление тока, что может приводить к сбоям в работе соседних элементов (были случаи повреждения микросхемы).

При изготовлении конструкции цепи питания микросхем выполняются толстыми проводниками, чтобы снизить индуктивность между выводами корпуса микросхем и шиной общего провода. В цепи питания на печатной плате реко-
мендуется устанавливать развязывающие емкости в виде параллельного соединения двух конденсаторов: низкочастотных (до 20 кГц) из расчета 2,2 мкФ и высокочастотных (до 2 МГц) из расчета 0,068 мкФ на каждые 50 микросхем.

Для согласования МОП микросхем с другими сериями используются преобразователи уровня 176ПУ1...176ПУЗ, 561 ПУ4, 561ЛН2, что исключает сбои в работе (из-за разного быстродействия) и перегрузку выходов (у микросхем ТТЛ
серий требования к крутизне фронта логических сигналов более высокие).

При монтаже устройств с КМОП микросхемами необходимо принимать меры по защите их от пробоя статическим электричеством. Опасное значение электрического потенциала составляет 100 В. Поэтому пайку микросхем лучше
начинать с выводов питания и заземленным паяльником.

Второй метод

получения импульса нужной длительности связан с использованием счетчиков — цифровых одновибраторов Их применяют, когда временной интервал должен быть очень большим или предъявляют высокие требования к стабильности формируемого интервала В этом случае минимальная получаемая длительность ограничена только быстродействием используемых элементов, а максимальная длительность может быть любой (в отличие от схем, использующих RC-цепи).

Принцип работы цифрового одновибратора основан на включении триггера входным сигналом и отключении через временной интервал, определяемый коэффициентом пересчета счетчика. Использование в одновибраторе счетчи-
ков с переключаемым коэффициентом деления, рис. 1.26, позволяет получить импульс любой длительности. Микросхема 564ИЕ 15 состоит из пяти вычитающих счетчиков, модули пересчета которых программируются параллельной загрузкой данных в двоичном коде. На загрузку чисел в счетчики требуется три такта, поэтому можно устанавливать коэффициент деления N>3 [Л2].

В таблице 1.2 приведены максимально возможные коэффициенты деления в зависимости от значения М. При значениях М=0 счет запрещен. Сигнал на входе S управляет режимом периодического (0) и однократного (1) счета. Двоичный код для разных значений модуля М берется из таблицы 1.3 (# — запрет счета, х — любое состояние, лог. "О" или "1"). Общий коэффициент деления микросхемы определяется по формуле

N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 .

При работе цифрового одновибратора с кварцевым автогенератором тактовой частоты обеспечивается более высокая стабильность длительности выходного импульса, что позволяет их применять в измерительных приборах.

Рис. 1. 26 Цифровой одновибратор на программируемом счетчике.

Задержка импульсов

Иногда требуется сдвинуть фронт и спад прямоугольного импульса. Простейшая схема реализация такой задачи показана на рис. 1.58. С появлением на входе фронта импульса конденсатор С1 начинает заряжаться через
цепь VD1-R1, а с появлением спада — разряжается через VD2-R2. Это позволяет раздельно устанавливать задержку переключения ЛЭ. Максимальное время задержки фронта и спада импульса не может превышать 80% от
продолжительности входного сигнала.

Рис. 1.58. Временная задержка импульса на RC-цепях

Рис. 1.59. Сдвигающий регистр

Пример цифрового способа получения задержки с использованием сдвигающего регистра показан на рис. 1.59.

Задержка зависит от используемого выхода и синхронизирована с тактовой частотой генератора (последовательно можно включить любое количество регистров). При наличии уровня лог. "1" на входе D по положительному фронту
импульсов, приходящих с тактового генератора tт, происходит запись в регистр.

При очередном такте это значение сигнала последовательно появляется на выходах регистра. Такая схема может вносить погрешность в длительность выходного сигнала не больше, чем период тактовой частоты, и применима для
получения небольшой задержки. Для получения любой задержки сигнала иногда экономически более выгодным является применение микросхем оперативной памяти вместе со схемой управления (запись и чтение через необходимый интервал).

Базовый блок охраны

В простейшем варианте для работы охранной сигнализации достаточно подключить блок временных интервалов (A3) к источнику питания (А1), а также установить датчики F1...F4 и кнопки управления SB1 — включение, SB2 — выключение охраны (рис. 2.2). Такое подключение в тексте называется "базовый блок".

Рис. 2.2. Базовый блок охранной сигнализации

Бесконтактный ключ

В отличие от обычного механического ключа или электронного (магнитной карточки), этот не потребуется доставать и вставлять в замок. При приближении к двери на 0,5 м человека, имеющего с собой данное устройство, — дверной замок с электроприводом (электромагнитом) автоматически откроется.
Сам ключ имеет габариты чуть больше спичечной коробки (70х54х17 мм) и легко размещается в любом кармане.

Рис. 2.11 Схема передатчика

В простейшем варианте система состоит из миниатюрного передатчика (ключа) и настроенного на его частоту приемника, а также исполнительного устройства с источником питания.

Устройство может найти и другие применения, например выключение охраны. Не зная места расположения приемника, таким ключом невозможно воспользоваться.

Схема передатчика, рис 211, собрана на одном транзисторе, работающем в режиме микротоков. Индуктивность L1 и конденсаторы С2, СЗ обеспечивают работу автогенератора на частоте около 200 кГц. Для питания взяты четыре аккумуляторных таблетки типа Д-0,115. Потребляемый передатчиком ток не превышает 1,6 мА, и одной зарядки аккумуляторов хватает для непрерывной работы схемы в течение трех суток

Pис. 2.12. Зарядное устройство

Рис. 2.13. Приемник

В качестве зарядного устройства может использоваться простейшая схема с бестрансформаторным питанием от сети 220 В, рис 212В этом случае не потребуется вскрывать корпус ключа — соединение с зарядным устройством выполняется через миниатюрный разъем Х1. Светодиод HL1 устанавливается
на корпусе зарядного устройства и служит индикатором наличия напряжения, а стабилитрон VD2 ограничивает напряжение на выходе. Для полного заряда аккумуляторов может потребоваться 4...10 часов.

Схема приемника показана на рис. 2. 13. Наведенный в катушке L1 сигнал усиливают транзисторы VT1 VT3. Детектирование сигнала выполняет транзистор VT4 (активный детектор) На VT5 и VT6 (в диодном включении) обеспечивается стабилизация рабочей точки каскадов усиления. Два резонансных контура (L1-C1-C2 и L2-C8) настраиваются на частоту передатчика с помощью ферритовых сердечников.
Этим обеспечивается узкополосное усиление приемника и срабатывание (появление нулевого напряжения на коллекторе транзистора VT7) только от передатчика с определенной частотой.

Вариант схемы источника питания и исполнительного устройства с включением электромагнита YA1 показан на рис. 2.14. Конденсатор С1 обеспечивает задержку срабатывания транзистора VT2 при наличии случайных помех на выходе приемника.

Рис. 2.14. Исполнительное устройство



Рис. 2. 15. Топология печатной платы передатчика

Особенности конструкции. Постоянные резисторы могут быть любого типа, электролитические полярные конденсаторы применены типа К50-16, остальные конденсаторы — типа К10-17 (КМ-4).



Рис. 2.16. Топотогия печатной платы и расположение элементов приемника

Монтаж схем устройств выполнен на стеклотекстолите толщиной 1,5 мм. Топология печатной платы для передатчика и приемника приведены на рис. 2.15 и 2.16.

В передатчике монтаж радиоэлементов расположен со стороны печатных проводников. Элементы питания прижимаются к плате пластиной фольгированного стеклотекстолита (она не показана). Микропереключатель S1 типа ПД9-2 можно заменить кнопкой, которую придется нажимать при приближении к приемнику

Для изготовления катушек L1 (приемника и передатчика) взят ферритовый стержень марки 400НН (или 600НН) диаметром 8 мм от любой магнитной антенны бытового приемника (для настройки обычно достаточно кусочка длиной 20...30 мм). Катушки наматываются проводом ПЭЛШО диаметром 0,06 (0,08) мм и содержат 300 витков — у приемника, и 200 витков — у передатчика (на бумажном каркасе длиной 45 мм). После намотки витки фиксируются клеем типа "Момент". Для изготовления в приемнике катушки L2 взят каркас и ферритовые чашки от контуров промежуточной частоты миниатюрных радиоприемников, рис. 2.17. Обмотка содержит 1 — 160 витков, 2 — 200 витков проводом ПЭВ-2
диаметром 0,08 мм. Обмотки желательно выполнять в отсеках раздельно, при этом в верхней секции наматывается обмотка 1.



Рис. 2.17. Конструкция катушки L2 приемника

При установке приемника лучше располагать его на уровне положения ключа, кроме того, для получения максимальной дальности обнаружения, имеет значение расположение катушки передатчика и приемника — у них должны совпадать диаграммы направленности, что происходит в случае аналогичного расположения: горизонтально или перпендикулярно относительно земли.

В заключение можно отметить, что для повышения секретности ключа несложно ввести модуляцию частоты автогенератора кодовой посылкой или более низкой частотой (импульсная модуляция), что незначительно усложнит схему, но затруднит подделку ключа для человека, знакомого с принципом работы даной системы. Модуляция передатчика также увеличит время непрерывной работы передатчика без подзаряда аккумуляторов. В качестве модулятора удобно применить схему генератора, показанную на рис. 1.40. В приемнике в этом случае после детектора устанавливается простейший фильтр, настроенный на частоту модуляции.

о срабатывании сигнализации одного из

позволяет оповестить о срабатывании сигнализации одного из абонентов телефонной линии При этом квартира включается на прослушивание, если взяли трубку на другом конце. Электрическая схема, рис. 2.8, предназначена для работы совместно с базовым блоком охраны (соединяется через разъем Х5) и подключается к телефонной линии (ТЛ) параллельно с телефонным аппаратом в любом месте.

Устройство собрано на четырех микросхемах и обеспечивает автоматический набор номера нужного абонента в случае появления сигнала тревоги (лог. "1" на входе D1/3) При этом все основные управляющие сигналы снимаются с блока временных интервалов A3, что упростило схему.

Для узла набора номера применяется широко распространенная специализированная микросхема КР1008ВЖ1 (D4) и кнопочная панель "КК" от телефона-трубки. Работа этой микросхемы подробно описана в литературе [Л9]. Установка нужного номера осуществляется (при нахождении тумблера SA1 в положении ВКЛ) аналогично, как и в любом кнопочном ТА. Последний набранный номер хранится в регистрах памяти микросхемы (при наличии питания на выводе D4/3 — использование резервного автономного источника в этом случае является необходимым).

Для проверки правильности набора номера достаточно снять трубку с телефона и убедиться в соединении с нужным абонентом. Если номер телефона набран ранее и хранится в памяти этой микросхемы, то можно проверить правильность его набора последовательным нажатием на клавиши "#" (сброс) и "*" (повтор). При автоматическом дозвоне эту же комбинацию соединений выполняют электронные ключи на элементах D2 1 и D2.3 (вместо нажатия "#" достаточно прервать питание на выводе D4/6) Ключами управляют триггер D1 1 и счетчик D3, срабатывая от тактовых импульсов, приходящих на вход D3/14. Как только счетчик D3 досчитает до появления на его выходе D3/10 лог. "1", на D1/12 также появится лог. "1", что остановит работу D3.

Импульсы кодового набора номера, приходящие с выхода микросхемы D4/12 через замкнутый ключ D2.2, поступают на управление транзистором VT1.





Рис. 2.8. Блок оповещения по телефонной линии

Коммутацию ТЛ при наборе номера выполняют контакты герконового реле 4К1 1, что обеспечивает полную электрическую развязку цепей охраны от ТЛ.

Схема микрофонного усилителя, рис 2 9, на транзисторах VT2 VT4 питается от телефонной линии и будет подключена (контактами реле 4К1) до момента времени, пока на входах D1/4 и D3/15 не появится лог "1".



Рис. 2. 9. Схема микрофонного уснлителя



Рис. 2. 10. Схема замены реле 4К1 на оптоэчектронный ключ

Индикатором подключения ТЛ к блоку охраны (в режиме оповещения) является свечение светодиода HL1.

Ограничить время работы ТЛ с блоком охраны до 5 мин позволяет цепь из R7-C2. Как только в процессе заряда на конденсаторе С2 напряжение достиг нет порога срабатывания (открывания) ключа D2 4, лог. "1" будет подана на входы начальной установки (R) триггера и счетчика. Схема вернется в исходное
состояние, когда на D1/1 будет лог. "0".

Резисторы R1 R3 предохраняют входы микросхемы от повреждения статическим электричеством на время, пока блок не подключен к системе.

Схема, так же как и базовый блок, не критична к выбору используемых элементов и точности номиналов. Подстроечный резистор R11 типа СПЗ-19а, переключатель SA1 типа ПД9-2.

При правильной сборке настройка заключается в установке с кнопочной панели "КК" необходимого номера оповещения (при включенном SA1) и подборе оптимальной частоты набора номера резистором R11 (потребуется несколько раз убедиться в правильности набора номера).

Схема в дежурном режиме по цепи 12 В потребляет ток не более 31 мкА, а при наборе номера и оповещении по телефону не более 40 мА.

Ток потребления схемой в режиме оповещения можно значительно снизить (до 3 6 мА), если вместо герконового реле 4К1 типа РЭС55А паспорт РС4 569.602 использовать оптоэлектронный ключ, рис. 2.10. Коммутатор КР293КП1В заменяется аналогичным КР293КП4В, но при этом изменится нуме-
рация выводов.

Блок управления

Управление включением передатчика, а также формирование временных интервалов и модулирующего сигнала осуществляет схема, приведенная на рис. 2.59. Она собрана на КМОП микросхемах, что позволяет получить малое потребление тока в ждущем режиме. При этом все основные временные интервалы получены без использования электролитических конденсаторов, что обеспечивает высокую надежность работы и стабильность параметров в широком температурном диапазоне.

Рис. 2.59. Схема управления

Питание на схему блока охраны подается группой контактов поляризованного реле (К1.1). Реле К1 является герметичным и имеет две обмотки. Оно не требует постоянного питания для фиксации контактов в нужном положении. Кнопка SB1 выполняет включение охраны, а скрытно установленная кнопка SB2 выключает блок.

Для того чтобы исключить быстрое выключение охраны вором, вместо одной кнопки SB2 можно использовать несколько последовательно соединенных или же установить миниатюрное гнездо многоконтактного разъема, в ответной части которого припаивается нужная перемычка. Временная установка в гнездо такого "ключа" отключит охрану.

В начальный момент подачи питания короткий импульс, сформированный цепью C2-R4 и C4-R5, устанавливает триггеры микросхемы D2 в исходное состояние (лог. "О" на выходе D2/1, лог. "1" на D2/12). Датчик на двери водителя F1 подключен на вход элемента D1.1, а конденсатор С1 предотвращает срабатывание элемента D1.1, а значит, и триггера D2.1 от дребезга контактов датчика при его переключении.

Схема переходит в ждущий режим охраны, когда после выхода из машины будет закрыта дверь водителя. В этом случае по фронту положительного перепада напряжения на входе D2.1/3 триггер переключится и появится сигнал лог. "1" на входе D2.2/9, что разрешает срабатывание D2.2 от очередного замыкания любых охранных датчиков.

Рис. 2.60. Форма модулирующих импульсов

При включении режима ОХРАНА лог. "1" на входе D1.4/9 разрешает работу автогенератора на элементах микросхемы D1.3 и D1.4 (все временные соотношения в устройстве зависят от частоты этого генератора).
При этом будут работать счетчики D3 и D4. Индикатором перехода схемы в режим ОХРАНА является мигание светодиода HL1. Через интервал времени, задаваемый двоичным кодом на входах счетчика D4, на выходе D4/23 кратковременно (около 1 с) появится лог. "1" (через 4 мин). Проходя через элементы D7.2 и D7.3, высокий уровень включает коммутатор D5.2, который подает питание на задающий автогенератор передатчика.

На элементах микросхем D8, D9 и D11 собран формирователь пачки из 7 модулирующих импульсов, рис. 2.60. Работа такого формирователя подробно описана в первом разделе, (рис. 1.46.). А если вместо микросхемы D8 установить К561ИЕ8, число импульсов в пачке может быть увеличено до 8 или 9.

При срабатывании датчика F1 ВЧ сигнал будет прерывистым, а звуковая сирена включится через 6 с на интервал времени 18 с. Режим работы сирены 18 с и пауза 6 с будут повторяться в течение времени, пока на выходе счетчика D10/12 не появится лог. "1". Этот уровень через диод VD7 подается на обнуление триггера D2.2, что вернет счетчики D6 и D10 в исходное состояние. Время работы сигнализации в режиме ТРЕВОГА после однократного срабатывания любого датчика зависит от положения переключателя SA2.

В случае постоянного замыкания любого другого датчика F2...Fn звуковой сигнал будет включен без задержки и непрерывно. Высокочастотная модуляция передатчика будет также непрерывной (пачками импульсов). По длительности интервала, в течение которого работает звуковой сигнализатор, хозяин сможет определить, какая группа датчиков сработала, и отличить сигнал именно своей охраны.

Включение звукового сигнализатора выполняет высокий уровень сигнала с выходов счетчика D6.2. Через диоды VD8, VD9 он поступает на управление коммутатором D5.3. Транзистор VT1 подает питание на звуковой сигнализатор (ток нагрузки транзистора может быть до 5 А). Показанное на схеме включение транзистора позволяет закрепить его непосредственно на корпусе передатчика, обеспечивая теплоотвод, что избавляет от необходимости использовать дополнительный радиатор.

Рис. 2.61. Доработка схемы

При желании в сигнализацию можно ввести функцию кратковременной звуковой индикации установки режима ОХРАНА. Дополнительно установленный транзистор VT2, показанный на схеме (рис. 2.61 а), позволяет включить звуковой сигнализатор на 1 с (пока идет заряд конденсатора С7 от появившегося напряжения лог. "1" на выходе D2.1/1) при переходе схемы в режим ОХРАНА.

Для подключения к сигнализации датчика с нормально замкнутыми контактами в схему нужно внести изменения, показанные на рис. 2.616, а для подключения датчика колебаний можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в статье [Л13].

При правильном монтаже устройство будет работать сразу, а настройка схемы заключается в установке резистором R7 частоты автогенератора 600 Гц на элементах D1.3, D1.4 и проверки формируемых временных интервалов:

а) появление сигнала проверки радиоканала — кратковременное включение передатчика через 4 мин после первоначального включения и установки ре жима ОХРАНА (интервал при необходимости можно увеличить во время первоначальной настройки с помощью цифрового двоичного кода на входах счетчика D4);

б) включение звукового сигнализатора через 6 с после открывания двери водителя и чередование интервалов: работа сигнализатора 18с — пауза 6 с;

в) включение звукового сигнала и работа передатчика при срабатывании любого другого датчика F2...Fn.

Светодиод с красным цветом свечения (включаемый коммутатором D5.4) позволяет обеспечить контроль за состоянием датчиков F2...Fn, а также формирование сигнала на включение сирены без ее подключения.

Топология печатной платы для схемы управления не разрабатывалась, а монтаж выполняется на универсальной макетной плате. Корпус передатчика может быть изготовлен из любого токопроводящего материала и состоит из двух отсеков, в одном из которых расположена плата управления. При этом конструкция корпуса должна предусматривать защиту от проникновения влаги внутрь.

Для удобства настройки и проверки режимов работы блока охраны на корпусе передатчика установлен переключатель SA1 (из серии ПГ2-5).


Он позволяет, не вскрывая корпуcа, проверить все основные параметры передатчика. Так при замкнутых контактах датчика F2 и положении SA1: 1 — на выходе XW1 будут пачки из 7 импульсов; положение 2 — непрерывная генерация для измерения частоты и мощности передатчика; 3 — модуляция меандром, что обеспечивает удобство настройки каскадов передатчика, а так же измерение частоты низкочастотного задающего генератора на D1.3, D1.4 (сигнал снимается с эквивалента нагрузки после детектора, рис. 2.58.).

Сдвоенный светодиод HL1 можно заменить двумя обычными с разным цветом свечения. А в качестве диодов VD1...VD3 и VD6...VD10 могут использоваться любые импульсные. Транзистор КТ825 может иметь любую последнюю букву в обозначении. Микросхемы серии К561 заменяются аналогичными из серий КР1561 или 564.

Основным источником питания всего устройства является аккумулятор автомобиля, но предусмотрено подключение и резервного источника напряжением 12,6 В (G1). В ждущем режиме ОХРАНА блок потребляет не более 2,5 мА

(в основном за счет работы светодиода). При включении высокочастотного блока передатчика потребляемый ток не должен превышать 150 мА (если модуляция осуществляется пачками импульсов).



Рис. 2.62. Индикатор ВЧ поля

Окончательная настройка передатчика выполняется после установки на автомобиль. Для этого потребуется изготовить индикатор поля (рис. 2.62) или любой аналогичный из опубликованных в литературе [Л12], с помощью которого можно настроить антенну передатчика сердечником катушки L6 на максимальное излучение. Положение 1 переключателя SA1 в индикаторе поля позволяет предотвратить повреждение механизма измерительного прибора при транспортировке (катушка L1 имеет 11 витков провода МТ диаметром 2,51 мм на каркасе диаметром 25 мм с отводом от третьего витка, а дроссель L2 типа ДМ — 0,2-60 мкГн).

Блок временных интервалов A

рис. 2.4, состоит из триггера на элементах D1.1. D1.3; генератора импульсов D3 1, D3.2; счетчика импульсов D5 селектора временных интервалов (12 и 6 с) на логических элементах микросхем D6, D3 4, D7; ограничителя времени звучания звукового сигнала на счетчике D2; триггера на элементах D4 для обеспечения режима ожидания начала отсчета первого временного интервала (12 с).

В момент подачи питания на схему импульс, сформированный цепью C3-R3, обеспечивает начальную нулевую установку счетчиков D2 и D5 (на выходе D2/7 появится лог. "1", т. е. напряжение питания). При этом на выводах микросхем будут состояния: D4/3 — "1"; D5/11 — "1"; D1/1 — "1"; D1/2 — "1" D1/3 — "0"; D6/10 — "1"; D7/9 — "0".

После срабатывания датчика F1 (лог. "0" на входах D4/13 и D1/9) на выходе D4/11 появится лог. "1" (на D4/10 — лог. "0", что разрешает работу счетчика D5). При этом работает генератор (импульсы на D3/3 с частотой примерно 500 Гц) и связанный с ним счетчик D5, до момента времени (12 с), пока на D6/10 не появится лог. "0" (на D1/3 лог. "1" — что остановит работу генератора). Схема переходит в режим ОХРАНА. Если при этом сработает датчик F1 — переключится триггер на элементах D1 1 .D1.3 (на выводе D1/4 появится лог. "1", на D1/3 — "0"), что разрешает работу генератора и счетчика D5. В этом случае если не нажать кнопку SB2, через 6 с появится звуковой сигнал тревоги.

При срабатывании любого другого датчика триггер на элементах D1.1...D1.3 также переключится, но звуковой сигнал тревоги появится без задержки и будет прерывистым, так как лог. "О" подается на вход D3/12, а на D3/11 будут импульсы.

Счетчик D2 позволяет ограничить время работы звукового оповещения. Когда на D2/7 появится лог. "О" (при включенном SA1), а на D4/10 - лог. "1" — этот уровень дает запрет на работу D5 и прохождение сигналов на выход D7/9.

Контроль за напряжением аккумулятора выполняет транзистор VT3. Он работает в режиме микротоков, за счет чего имеет большое усиление и переключается из запертого состояния в открытое при изменении напряжения в цепи контроля на 0,1 В. Подбором резистора R11 нужно добиться, чтобы при
напряжении источника G1 9 В и меньше транзистор VT3 запирался (лог "1" на входе D4/6). Зеленый светодиод будет непрерывно светиться — что говорит о необходимости устранить причину снижения напряжения. Светодиод отключится при переходе схемы в режим ОХРАНА (D4/5 — лог "0") — это исключает разряд элементов питания за счет тока, протекающего через светодиод. Сдвоенный
светодиод HL1 можно заменить двумя любыми обычными, но с разным цветом свечения. Зеленый светодиод служит также для индикации режимов работы моргает). Пои этом для того чтобы снизить ток потребления схемой, напряжение на него подается короткими импульсами с выхода D7/10. Из-за инерции зрения это незаметно.

Топология печатной платы для схемы не разрабатывалась, и монтаж радиоэлементов несложно выполнить на универсальных макетных платах с контактными площадками под установку микросхем При монтаже следует учитывать, что, пока микросхемы не распаяны в схему, они боятся статического электричества.

В схеме применены неполярные конденсаторы — К10-17, электролитические типа К52-1Б или аналогичные с малыми токами утечки Резисторы подойдут любые. Диодную матрицу КДС627А можно заменить обычными импульсными диодами. Вместо сдвоенного светодиода HL1 подойдут два одинарных из серии КИПД24 (разных цветов) Микросхемы серии 561 заменяются на аналогичные из серии 564 Для соединения модулей между собой (при использовании системы для охраны помещения) удобно применять разъемы типа МРН14-1 или аналогичные. Реле ЗК1 типа РЭС48, паспорт РС4.520.202
(РС4.520 214), но подойдут и многие другие Поляризованные реле К1 блока питания типа РЭС32Б РС4 520.204, РС4 520.212 или РС4.520 220.

Соединения от датчиков F1.. F4 до схемы выполняются перевитыми между собой проводами.Кнопка SB2 устанавливается скрытно в любом удобном месте. Звуковой индикатор HF1 и светодиод HL1 желательно вынести из корпуса, что отвлечет внимание от места расположения основной конструкции в случае проникновения вора.

Налаживание блока временных интервалов начинается с установки резистором R12 порога запирания транзистора VT3 при напряжении 9 В в цепи аккумулятора (напряжение подается от регулируемого источника питания). После этого проверяется логика работы схемы в соответствии с описанием. При необходимости можно подстроить частоту тактового генератора резистором R9 для получения временных интервалов 6 и 12 с (или 8 и 16с).

Дешифратор

Цифровая часть дешифратора позволяет выделить на фоне помех и других сигналов "свой". Схема простого дешифратора индивидуального кода приведена на рис. 2.69.

Так как от данной системы не требуется иметь дешифратор на много возможных вариантов кода, схему удалось выполнить всего на трех микросхемах. При этом используется свойство КМОП микросхем работать при низковольтном питании.

Пачки входных импульсов поступают на формирователь, собранный из элементов R1, С1 и D1.1. Такая схема предотвращает срабатывание повторителя сигнала D1.1 от кратковременных помех, а также обеспечивает крутые фронты импульсов на выходе, независимо от их крутизны на входе.

С выхода D1.1/3 импульсы поступают на счетчик импульсов D2 и детектор паузы, собранный на элементах R2, С2, VD1, D1.2. Пока на выходе D1.1 действует уровень лог. "0", конденсатор С2 через диод VD1 быстро разряжается и на выходе D1.2/4 будет действовать лог. "0". В паузе между пачками импульсов С2 постепенно зарядится через резистор R2 и на выходе D1.2 сформируются импульсы, положительный фронт которых выполняет запись состояния с выхода счетчика D2/10 в триггер D3.1. Этот же импульс, поступая на вход R, переводит счетчик D2 в исходное состояние (обнуляет). Данный процесс периодически повторяется при появлении очередной пачки импульсов на входе. Диаграмма напряжений, показанная на рис. 2.70, поясняет работу схемы.

Если число импульсов в пачке равно 7, на выходе D2/10 появляются импульсы, высокий уровень которых записывается в регистр триггера D3.1. На триггерах D3.1 и D3.2 собраны формирователи интервалов длительностью 1,5 и 35 с соответственно. Цепь из элементов R6-C5 исключает случайную запись в триггер D3.2 лог. "1" в момент включения питания приемника.

Светодиод HL1 индицирует наличие принятого кода, и по его состоянию можно легко определить, какая группа датчиков на охраняемом автомобиле сработала.

Рис. 2.69. Электрическая схема дешифратора

Так, при кратковременном срабатывании любого из датчиков HL1 будет мигать с интервалом около 2 с.
Если же он постоянно светится, то, значит, постоянно замкнут один из датчиков F2...Fn. В случае, если включился звук оповещения, а светодиод не светится, — скорее всего дешифратор сработал от помехи (исключение составляет однократное срабатывание звукового сигнала приемника при включении режима проверки радиоканала).

Рис. 2.70. Эпюры напряжения в контрольных точках

Триггер D3.2 при появлении на его выводе 13 лог. "1" разрешает работу низкочастотного автогенератора на элементах D1.3, D1.4 в течение времени не менее 35 с. Этот интервал не зависит от того, какой из датчиков замкнулся. Звуковой сигнал в приемнике будет звучать, пока работает передатчик, а также некоторое время после его отключения (до 35 с). Выключение звукового сигнала выполняется кнопкой SB1, если светодиод не светится, или же выключателем SA1, в случае продолжения работы передатчика.

В качестве звукового сигнализатора использован пьезоизлучатель типа ЗП-25 (ЗП-22, ЗП-18). А для того чтобы повысить громкость его работы при низковольтном питании, параллельно с пьезокерамическим излучателем включена катушка 11. Она содержит 400 витков провода ПЭЛ диаметром 0,08 мм (0,1 или 0,12 мм), намотанных на склеенных клеем БФ-2 ("Момент") двух кольцах типоразмера К10х6х3 мм из феррита 700НМ1 (или 1000НН). Подбором номинала резистора R10 можно настроить частоту низкочастотного генератора так, чтобы громкость звукового сигнала была максимальной.

Предварительную проверку работы дешифратора удобно выполнять, подавая инверсный сигнал с модулятора передатчика на вход элемента D1.1.

В схеме применены резисторы МЛТ, конденсаторы типа К10-17, а С4 — К50-16.

Корпус приемника имеет такую же конструкцию, как и в опубликованном выше электрошоковом устройстве (две платы, одна из которых одновременно является антенной, образуют каркас, на который одевается кожух). Некоторые
стойки крепления между платами являются одновременно соединительными цепями.

После окончательной сборки и настройки приемника нужно измерить потребляемый схемой ток.Он не должен превышать значений, указанных в технических параметрах. Причиной повышенного потребления тока может быть ошибочное подключение полярности электролитических конденсаторов или ошибки монтажа.

Для уменьшения размеров дешифратора в схеме можно применять аналогичные микросхемы с планарным расположением выводов из серии 564.

Если на данной частоте имеется большой уровень помех, то большую помехоустойчивость может обеспечить дешифратор кода, схема которого описана в литературе [Л11, стр. 140]. Она содержит в два раза больше микросхем, но позволяет последовательно запоминать три принятых кодовых посылки, и, если не менее двух из них правильные — схема принимает решение о достоверном приеме своего сигнала.

Дроссель L2 содержит 200 витков

Дроссель L2 содержит 200 витков тем же проводом на ферритовом кольце 600...2000НМ типоразмера К10х6х3 мм. Параметры катушки L4 такие же, как и у показанной на рис. 2.17.

В схемах применены резисторы типа МЛТ, конденсаторы С2 типа К53-18 на 20 В; С5, С6, С7, С8 — типа К73-17В на соответствующее рабочее напряжение. Остальные конденсаторы типа К10-17 или любые малогабаритные.



Рис. 2.40. Блок приемника



Рис. 2.41. Топология печатной платы блока охраны

Топология односторонней печатной платы для схемы блока охраны приведена на рис. 2.41 (пунктиром показаны две перемычки, которые устанавливаются до начала монтажа элементов).

Действие устройства основано на том свойстве, что по проводам электрической сети можно передавать высокочастотные колебания с частотой до 150 кГц. Они свободно распространяются до ближайшего трансформатора. Этот же принцип используется при передаче по радиотрансляционным проводам трех станций, две из которых передаются с модуляцией частот 78 и 120 кГц.

При частотах более 150 кГц часть ВЧ энергии начинает излучаться в эфир, создавая помехи. По этой причине применять более высокие частоты для передачи информации по сетевым проводам нецелесообразно.

На охраняемом объекте устанавливается блок устройства, электрическая схема которого показана на рис. 2.38. Она состоит из двух автогенераторов. Первый генератор на элементах микросхемы D1.1 и D1.2 вырабатывает импульсы частотой 2 Гц и модулирует второй генератор (D1.3 и D1.4), работающий на частоте 70 кГц, рис. 2.39. На транзисторе VT1 собран резонансный усилитель. С выхода вторичной обмотки трансформатора пачки ВЧ колебаний через конденсаторы С5 и С6 поступают в сеть.

Устройство питается непосредственно от сети по бестрансформаторной схеме, что позволяет уменьшить его габариты. Подключение выполняется с соблюдением фазировки,указанной на схеме.

При правильном монтаже схема будет работать сразу, а настройка заключается в получении резонанса в контуре катушки L2 на частоте 70 кГц. Проверку схемы лучше выполнять при ее питании от стационарного источника.

В качестве приемника можно воспользоваться схемой усилителя, приведенной на рис. 2.40, а если необходимо получить большую дальность работы, подойдет схема рис. 2.13 с небольшими изменениями во входной цепи и конструкции катушек.

Катушки L1 и L3 одинаковые и выполнены в ферритовых чашках СБ-12 или аналогичных от контуров промежуточной частоты (465 кГц) приемников. Они должны предусматривать возможность настройки с помощью сердечников. Обмотка 1 содержит 160 витков, 2 — 50 витков проводом ПЭЛШО диаметром 0,08 мм.

Pис. 2.38. Электрическая схема блока

Рис. 2.39. Форма сигналов, поясняющих работу схемы

в особых пояснениях не нуждается,

в особых пояснениях не нуждается, так как собран по типовой схеме Коммутация напряжения питания осуществляется контактами поляризованного реле К1 (А1), рис 23, которое выполняет роль триггера. Особенностью такого реле является способность поддерживать переключающие контакты в нужном положении при отсутствии напряжения на обмотке — достаточно кратковременной подачи напряжения на соответствующую обмотку, чтобы переключить группу контактов. В качестве резервного источника питания G1 могут применяться 10 аккумуляторов типа НКГЦ-0,5 или более мощные. Если G1 не устанавливается, то цепь контроля напряжения соединяется с "+" питания (на рис. 2.За перемычка вместо диода VD5)



Рис. 2.3. а) Питание схемы в стационарных условиях,
б) питание схемы в автомобиле



Рис. 2.4. Электрическая схема блоков системы охраны

Для питания всех узлов схемы можно использовать и меньшее напряжение, если применять все исполнительные реле с обмоткой на соответствующее рабочее напряжение.

Для того чтобы не разряжать аккумулятор приемника при использовании системы охраны, находясь дома, он подключается к стационарному сетевому источнику. Схема, рис. 2.71, контролирует состояние аккумуляторов и при необходимости автоматически выполняет их подзаряд. Кроме этого, в случае появления сигнала тревоги транзистор VT1 выполняет усиление громкости звукового сигнала оповещения, что обеспечивает удобство эксплуатации.

Рис. 2.71. Схема источника питания с зарядным устройством

Рис. 2.72. Топология печатной платы п расположение элементов для схемы
источника питания

Индикатором включения источника питания в сеть является свечение зеленого светодиода (HL1), а при работе режима подзарядки аккумуляторов светится красный (HL2).

Устройство работает следующим образом. Микросхема D1 выполняетстабилизацию выходного напряжения, уровень которого может ступенькой меняться (6,6 или 5В — это зависит от того, светится светодиод HL2 или нет). Светодиод HL2 кроме световой индикации процесса заряда является еще и источником опорного напряжения 1,6 В для микросхемы.

На транзисторах VT2 и VT3 собран анализатор уровня выходного напряжения источника питания. Из-за большого коэффициента усиления этих транзисторов они переключаются из запертого состояния в открытое при изменении напряжения на выходе на 0,1 В. Схема при подключенных аккумуляторах на страивается резистором R8 так, чтобы порог открывания транзисторов составлял примерно 3,9...4 В (при этом светодиод HL2 не должен светиться).

Величина тока через аккумуляторы зависит от их состояния, и по мере заряда он постепенно снижается. Максимальный ток заряда ограничен величиной примерно 20 мА (задается номиналом резистора R5). По мере роста емкости заряда напряжение на аккумуляторах постепенно растет, и, когда оно достигнет величины 3,9 В, выходное напряжение стабилизатора D1 уменьшится с 6,6 В до 5 В. При этом подзаряд прекратится.

В схеме применены постоянные резисторы МЛТ, подстроечный R8 типа СП5-2; электролитические конденсаторы К50-35 на 25 В. Диоды можно заменить любыми на ток не менее 500 мА и обратное напряжение 50 В. Светодиоды использованы разных цветов из серии КИП32 или аналогичные с малым потребляемым током при свечении. Трансформатор подойдет из унифицированных, например типа ТН 1-220-50 или любой другой с напряжением во вторичной обмотке 9...12 В.

Вариант топологии печатной платы и расположение элементов для схемы источника питания приведен на рис. 2.72.

Конструктивно корпус источника питания выполняется в виде подставки под приемник, но так, чтобы при этом вертикально установленный приемник подключался через гнездо соответствующего разъема (Х1) к цепям источника питания. Разъем Х1 применен типа МРН4.

Электрошоковое средство защиты

Устройство предназначено для активной самообороны путем воздействия на нападающего высоковольтным разрядом электротока.

Схема позволяет получить на выходных контактах напряжение до 80000 В, что приводит к пробою воздуха и образованию электрической дуги (искрового разряда) между контактными электродами. Так как при касании электродов протекает ограниченный ток, угрозы для человеческой жизни нет.

Электрошоковое устройство благодаря своим малым размерам может использоваться как индивидуальное средство безопасности или же работать в составе системы охраны для активной защиты металлического объекта (сейфа металлической двери, дверного замка и т.д.). Кроме того, конструкция настоль ко проста, что для изготовления не требует применения промышленного оборудования — все легко выполняется в домашних условиях.

В схеме устройства, рис. 2.25, на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 собран импульсный преобразователь напряжения. Автогенератор работает на частоте 30 кГц, и во вторичной обмотке (3) трансформатора Т1 после выпрямления диодами на конденсаторе С4 выделяется постоянное напряжение около 800...1000 В. Второй трансформатор (Т2) позволяет еще повысить напряжение до нужной величины. Работает он в импульсном режиме. Это обеспечивается регулировкой зазора в разряднике F1 так, чтобы пробой воздуха происходил при напряжении 600...750 В. Как только напряжение на конденсаторе С4 (в процессе заряда) достигнет этой величины, разряд конденсатора проходит через F1 и первичную обмотку Т2.

Энергия, накопленная на конденсаторе С4 (передаваемая во вторичную обмотку трансформатора), определяется из выражения

W = 0.5С х Uc^2 = 0,5 х 0,25 х 10^(-6) х 700^2 = 0,061 [Дж]

где Uc — напряжение на конденсаторе [В], С — емкость конденсатора С4 [Ф].

Рис. 2.25. Электрическая схема

Аналогичные устройства промышленного изготовления имеют примерно такую же энергию заряда или чуть меньше.

Питается схема от четырех аккумуляторов типа Д-0,26 и потребляет ток не более 100 мА. Элементы схемы, выделенные пунктиром, являются бестрансформаторным зарядным устройством от сети 220 В.
Для подключения режима подзаряда используется шнур с двумя соответствующими вилками. Светодиод HL1 является индикатором наличия напряжения в сети, а диод VD3 предотвращает разряд аккумуляторов через цепи зарядного устройства, если оно не включено в сеть.

В схеме использованы детали резисторы МЛТ, конденсаторы С1 типа К73-17В на 400 В, С2 — К50-16 на 25 В, СЗ — К10-17, С4 — МБМ на 750 В или типа К42У-2 на 630 В. Высоковольтный конденсатор (С4) применять других типов не рекомендуется, так как ему приходится работать в жестком режиме (разряд почти коротким замыканием), который долго выдерживают только эти серии. Диодный мост VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД102Б, а VD4 и VD5 — шестью последовательно включенными диодами КД102Б. Включатель SA1 типа ПД9-1 или ПД9-2.

Трансформаторы являются самодельными и намотка в них начинается совторичной обмотки. Процесс изготовления потребует аккуратности и намоточного приспособления. Трансформатор Т1 выполняется на диэлектрическом каркасе, вставляемом в броневой сердечник Б26, рис 2.26, из феррита М2000НМ1 (М1500НМ1). Он содержит в обмотке 1 — 6 витков, 2—20 витков проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм (0,12...0,23 мм), в обмотке 3 — 1800 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,1 мм. При намотке 3-й обмотки необходимо через каждые 400 витков укладывать конденсаторную диэлектрическую бумагу, а слои пропитывать конденсаторным или трансформаторным маслом. После намотки катушки вставляем ее в ферритовые чашки и склеиваем стык (предварительно убедившись, что она работает). Места выводов катушки заливаются разогретым парафином или воском.

Рис. 2. 26. Составные части конструкции броневой катушки



Pис. 2. 27. Каркас для намотки высоковольтного трансформатора Т2

При монтаже схемы необходимо соблюдать полярность фаз обмоток трансформатора, указанную на схеме.

Высоковольтный трансформатор Т2 выполнен на пластинах из трансформаторного железа, набранных в пакет, рис. 2.27. Так как магнитное поле в катушке не замкнутое, конструкция позволяет исключить намагничивание сердечника.


Намотка выполняется виток к витку (сначала наматывают вторичную обмотку) 2 — 1800... 2000 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,08...0,12 мм (в четыре слоя), 1 — 20 витков диаметром 0,35 мм. Межслойную изоляцию лучше выполнять из нескольких витков тонкой (0,1 мм) фторопластовой ленты, но подойдет также и конденсаторная бумага — ее можно достать из высоковольтных неполярных конденсаторов. После намотки обмоток трансформатор заливается эпоксидным клеем. В клей перед заливкой желательно добавить несколько капель конденсаторного масла (пластификатор) и хорошо перемешать. При этом в заливочной массе клея не должно быть пузырьков воздуха. А для удобства заливки потребуется изготовить картонный каркас (размерами 55х23х20 мм) по габаритам трансформатора, где и выполняется герметизация.



Рис. 2.28. Конструкция корпуса

Изготовленный таким образом трансформатор обеспечивает во вторичной обмотке амплитуду напряжения более 90000 В, но включать его без защитного разрядника F2 не рекомендуется, так как при таком напряжении возможен пробой внутри катушки Защитный разрядник выполняется из двух оголенных проводов, расположенных на расстоянии 20...24 мм. Конструкция электродов Х2, ХЗ и разрядника F2 показана на рис. 2.28. Элементы конструкции крепятся на боковых пластинах из оргстекла толщиной 5...6 мм. В качестве электродов Х2 и ХЗ можно использовать стержни от разъемов на большой ток, например из серии ШР.

Вид конструкции разрядника F1 приведен на рис. 2.29. В качестве материала лучше взять медные пластины с никелированным покрытием (этим обеспечивается более высокая стойкость разрядника к разрушению дугой). Толщина пластин может быть любой. Пробойное напряжение воздуха примерно 3 кВ на мм (зависит от влажности и атмосферного давления), поэтому зазор разрядника F1 будет примерно 0,1...0,2 мм (регулируется при настройке). Кнопку включения SB1 лучше также сделать самостоятельно — это позволяет учесть особенность конструкции корпуса. Она выполняется из мягкой стальной или медной ленты толщиной примерно 0,5 мм, рис. 2.30.




Рис. 2.29. Вид разрядника F1



Рис. 2.30. Конструкция кнопки включения SB1

Все детали схемы, кроме выключателя SA1, размещены на односторонней печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1...1,5 мм (размером 130х55 мм), рис. 2.31. Таких же размеров плата используется как крышка и элемент крепления выключателя SA1, а также аккумуляторов.

Аккумуляторы размещены по двое в картонных стаканах, склеенных по их размерам (по диаметру) и подпружиниваются к основной плате лепестками закрепленными на крышке.

Детали припаиваются со стороны печатных проводников, что позволяет уменьшить толщину корпуса устройства. Трансформаторы Т1 и Т2 приклеиваются к плате эпоксидным клеем.

Общий вид сборки всей конструкции (без кожуха) показан на рис. 2.32. На каркасе, образованном из двух плат, закрепленных четырьмя винтами (с потайной шляпкой), обматывается и склеивается кожух из картона (он должен сни-
маться при снятой задней стенке). Для придания привлекательного внешнего вида кожух обматывается самоклеющейся пленкой под цвет дерева.

В месте расположения кнопки SA1 выполняется отверстие в кожухе, а на боковую грань приклеивается накладка из тонкой (1...2 мм) пластмассы с прорезями.



Рис. 2.31. Топология печатной платы и расположение элементов

Внутри гибкой части пластины клеится резиновый вкладыш, но так, чтобы он не мешал одевать кожух на каркас.

Настройка схемы заключается в получении (резистором R4) устойчивого запуска и работы автогенератора при питании от стационарного источника с напряжением от 3,9 до 5 В. При настройке схемы лучше использовать блок питания в режиме ограничения тока на 1 А — это предотвратит повреждение VT1 в случае ошибочного подключения фазы первичной обмотки Т1 или же отсутствия режима автогенерации по другой причине. После этого с помощью осциллографа с делителем замеряем напряжение на конденсаторе С4 и подбираем величину зазора в разряднике F1 так, чтобы оно не превышало уровня 650...750 В.



Рис. 2.32. Вид сборки конструкции

Теперь несколько слов об эксплуатации устройства.При переносе электрошока лучше воспользоваться выключателем SA1 для снятия питания — это исключит работу устройства при случайном нажатии кнопки SB1, например в кармане. Не рекомендуется включать электрошок в условиях высокой влажности, чтобы самому не попасть под напряжение дугового разряда. Кроме того, так как для транзистора VT1 не установлен теплоотводящий радиатор (нет свободного места в корпусе), не рекомендуется включать устройство на непрерывную работу в течение времени более 1 мин (обычно в этом и нет необходимости). Следует также знать, что обычная одежда не является препятствием для проникновения дуги.

Кодовый кнопочный выключатель

Выключение режима охраны (вместо кнопки SB2) можно выполнять набором кодового цифрового номера на кнопочной панели. Это затруднит отключение охраны. Код состоит из 4 цифр (из 10 возможных) Кнопки с определенными. Цифрами необходимо нажать в заданной последовательности. Это позволяет иметь не менее 5040 возможных вариантов кода.

Код можно легко и оперативно сменить, переставив зажимы проводов от кнопок в любой последовательности. Схема кодового устройства, рис. 2.7, собрана на одной микросхеме, содержащей четыре RS-триггера. Работает элекрическая схема следующим образом в начальный момент, при подаче питания, цепь из конденсатора С1 и резистора R6 формирует на входах R импульс обнуления триггеров.

При нажатии на кнопку с первой цифрой кода (на схеме SB7) триггер переключится, т е. на выходе D1/2 появится лог "1". Если при нажатии очередной кнопки на выходе соответствующего триггера имеется лог. "1", т е предыдущий сработал, то лог. "1" появится и на его выходе.

Рис 2 7 Кодовый кнопочный выключатель

Последний сработавший триггер открывает транзистор VT3, что подает напряжение для переключения поляризованного реле в блоке А1. Чтобы схема осталась в таком состоянии надолго, используется транзистор VT2. Он обеспечивает через задержку обнуления всех триггеров. Задержка выполнена засчет цепи заряда конденсатора СЗ через резистор R10. По этой причине на выходе D1/1 сигнал лог "1" будет присутствовать не более 1 с. Этого времени вполне - достаточно для срабатывания реле. Кроме того, использование для транзистора VT2 сигнала с выхода D1/10 позволяет ограничить необходимое время для нажатия последней кнопки кода.

Индикатором правильного набора номера является кратковременное свечение светодиода HL1. В процессе набора кода нажатие любой ошибочной цифры обнуляет все триггеры, и набор придется повторить сначала.

Так как для микросхемы режим, когда на R и S входах одновременно присутствует лог "1", является запрещенным, транзистор VT1 исключает такую возможность даже при нажатии сразу двух кнопок

Для уменьшения влияния помех и наводок схема размещается вблизи кнопочной панели.

Все используемые детали, за исключением транзистора VT3, могут быть любого типа. Транзистор VT3 применен с большим коэффициентом усиления и заменяется на КТ829А. Резисторы могут иметь отклонение номинала на 20% от указанных на схеме. Конденсатор С1 типа КМ-6, С2, СЗ — К52-1Б.

Кодовый замок на тиристорах

При установке кодового замка не всегда имеется возможность располагать кнопочную панель вблизи от схемы управления. В этом случае применение тиристоров в качестве триггеров запоминающих правильную комбинацию на бранного кода обеспечивает более высокую помехоустойчивость и стойкость к умышленному повреждению по сравнению со схемами собранными только на КМОП микросхемах.

Приведенная на рис 2 20 схема позволяет ограничить доступ в помещение посторонних. Для срабатывания открывающего защелку электромагнита YA1 необходимо в определенной последовательности набрать код из 4 цифр (из 10 возможных).

Работает схема следующим образом. В исходном состоянии на вход управления D1 1/6 через резистор R12 поступает лог 1 и внутренний ключ микросхемы будет замкнут. Нажатие кнопок в последовательности S4 S3 S2 S1 приведет к поочередному открыванию соответствующих тиристоров VS4, VS3, VS2, VS1. Ток через резисторы R8 R10 позволяют удерживать сработавшие тиристоры во включенном состоянии. Причем если при наборе номера ошибочно нажата любая другая кнопка это приведет к срабатыванию ключа на элементе микросхемы D1. 3 что обеспечит появление лог 0 на входе D1. 1/6 — ключ разомкнется и частично правильно набранный код будет сброшен .

При правильном наборе номера появится ток протекающий через резисторы R6 R7 и откроется транзистор VT1. При этом будет подаваться питание на электромагнит YA1. А чтобы электромагнит не находился под напряжением в те чение длительного времени после срабатывания элемент D1. 2 совместно с цепью заряда конденсатора R11 С1 позволяет ограничить продолжительность его работы интервалом 24с. Время определяется номиналом конденсатора С1. Как только напряжение на входе D1 2/12 в процессе заряда конденсатора

Pис. 2.20. Элeктpнчecкaя схема кодового замка

Рис. 2.21. Схема замены транзистора VT1

Рис. 2. 22. Топология печатной платы и расположение элементов

достигнет порога срабатывания ключа, он подаст лог '0" на управление D1.1 что переведет все тиристоры в исходное состояние.

Устройство может работать при изменении питающего напряжения в более широких пределах чем это указано на схеме но его величина выбирается исходя из необходимой для надежного срабатывания применяемого электромагнита. При настройке схемы может потребоваться подбор номиналов резистора R7 и конденсатора С1.

Транзистор VT1 имеет большой коэффициент усиления и может быть заменен двумя обычными включенными по схеме, показанной на рис. 2. 21. Тиристоры могут использоваться с любой последней буквой в обозначении. Конденсаторы применены К50 35 на рабочее напряжение 40 В, а резисторы по дойдут любые.

Кнопка SB1 используется для дистанционного открывания замка внутри помещения и должна быть рассчитана на ток 3 А .



Рис. 2. 23. Подключение сменного кодозадающего штекера Х2

Все элементы схемы кроме трансформатора, диодов VD5 VD8 и электромагнита YA1, расположены на односторонней печатной плате, рис. 2. 22.

Для удобства смены кода и подключения цепей от кнопок набора номера на плате установлены винты М2,5 (как это показано на рисунке), к которым и закрепляют нужный провод. Если же установить дополнительный 16-ти контактный разъем (Х2, рис. 2. 23) со сменным кодозадающим штекером, то смена кода займет несколько секунд (если заранее подготовить штекера с установленными перемычками под нужные комбинации цифр кода) .



Pис. 2. 24. Схема ограничения времени

Один из элементов микросхемы не использован и с его помощью можно выполнить ограничение необходимого времени на набор кода, что дополнительно затруднит подбор кода. Пример варианта такого подключения D1.4 показан на рис. 2.24.

Многофункциональная система охраны

Схема охраны построена по модульному принципу (рис. 2.1), что дает возможность легко собрать систему охраны, наиболее удобную для конкретных целей — от охраны квартиры, дачи до автомобиля. При этом, собирая и подключая к базовому блоку дополнительные модули, можно легко расширять функциональные возможности системы охраны, например ввести автоматическое оповещение по телефонной линии соседей или родственников, а также ряд других полезных функций.

Рис. 2.1. Структурная схема модульной системы охраны

При разработке не применялись дорогие или дефицитные детали, что делает схемы легко доступными для повторения всеми желающими, а использование модульного принципа построения упростило отдельные узлы системы.

Все схемы собраны на широко распространенных «МОП микросхемах, что обеспечивает минимальное потребление тока, работу в широком диапазоне питающих напряжений (4...15 В) и высокую надежность. Временные интервалы,
необходимые для работы системы, получены без использования электролитических конденсаторов, что также повышает надежность и расширяет диапазон рабочих температур.

Многофункциональный кодовый замок

Иногда, для ограничения доступа посторонних, бывает удобно иметь кнопочный кодовый замок. Кодовый замок с числовым кодом, состоящим из 5 знаков (из 11 возможных), легко выполнить всего на одной программируемой микросхеме из серии РФ. Особенностью данной схемы (рис. 2.18) является использование цепей обратной связи (диоды VD2...VD5) с выхода микросхемы на ее вход, что позволяет при соответствующем программировании ПЗУ получить триггерный эффект (запоминание комбинации при правильном наборе номера).

В исходном состоянии на выходах 1...4 присутствует лог. "1", а на остальных выходах лог. "0". Микросхема программируется в соответствии с таблицей 2.1 (не показанные адреса программируются аналогично первой строчке таблицы).

Pис. 2.18. Электрическая схема

Связь двоичного кода с принятой 16 значнои системой обозначении приведена в таблице 2.2.

Программа работы микросхемы (см строку с адресом 7FO в таблице 2.1) составлена так что при последовательном нажатии кнопок подключенных к входам 1...4 (выводы 8...5), — на соответствующих выходах (выводы 9, 11,13) появляется лог. "0", что через диоды VD2...VD5 передается на вход. Это фиксирует нулевое состояние соответствующего входного сигнала уже после отпускания кнопки.

Для того чтобы получить управляющий сигнал на включение электромагнита необходимо нажать кнопки пятизначного кода в заданной последовательности — иначе потребуется повторять набор сначала. Нажатие любой ошибочной цифры переводит все выходы микросхемы в исходное состояние.

Многоканальная охрана для удаленных объектов

Нередко бывает необходимо охранять от проникновения посторонних удаленные от основного блока охраны помещения. При этом от каждого объекта до пульта охраны прокладывается двухпроводная линия (шлейф). Для надежной работы системы охраны схема должна иметь индикацию любого нарушения цепи охранного шлейфа: обрыв или замыкание, а также срабатывание датчика на объекте. В отличие от многих других описанных в литературе систем охраны, данная схема позволяет различать все эти три состояния, а также надежно контролировать работу охранного шлейфа не только с центрального пульта охраны, но и непосредственно на самом объекте (помещении). Кроме того, схема мало потребляет и предусматривает смешанное питание от сети 220 В и аккумулятора — при пропадании сетевого напряжения питание переходит на аккумулятор.

Рис. 2.33. Электрическая схема блока, устанавливаемого в охраняемом помещении

Принцип действия устройства основан на обнаружении изменения тока в цепи охранного шлейфа. В отличие от наиболее распространенных мостовых схем, данная работает в импульсном режиме, что более экономично. На каждом охраняемом объекте устанавливается активное устройство, собранное по схеме рис. 2.33. К ней может быть подключено много последовательно соединенных датчиков F1...Fn, срабатывающих на разрыв. В этом случае все они подключаются к схеме так, чтобы срабатывание любого из них разрывало всю цепь.

В качестве датчиков могут применяться любые охранные устройства, имеющие релейный выход.

Электрическая схема состоит из автогенератора на элементах микросхемы D1.2 и D1.3 с частотой примерно 2 Гц (его работа подробно описана в первом разделе). С этой же частотой мигает светодиод HL1. В случае, если сработает один из последовательно включенных датчиков, на входе элемента D1.1/6 появится лог. "1" — ключ замкнется, и перестанет работать автогенератор.

Рис. 2.34. Схема центрального пульта охранной сигнализации

В охраняемом помещении индикатором нормального состояния шлейфа сигнализации является мигание светодиода HL1 (при включенном шлейфе данного канала на центральном пульте).
Максимальный ток трансформатора должен соответствовать потребляемому звуковым сигнализатором. Транзистор VT1 устанавливается на радиатор.

Настройка схемы пульта заключается в регулировке чувствительности срабатывания транзистора 1VT1 (резистором 1R2) к импульсам от удаленного генератора под реальную линию шлейфа (в других каналах аналогично).

Топология печатной платы для схемы автогенератора, устанавливаемого на охраняемом объекте, показана на рис. 2.36 (она имеет две перемычки).

В схемах применены постоянные резисторы МЛТ, подстроечные (1R2...nR2) многооборотные С5-2. Неполярные конденсаторы типа К10-17, электролитические 1С2...пС2 типа К53-1 на 20 В, а в источнике питания К50-35 на 25 В. В качестве звукового сигнализатора НА1 может использоваться любой из предназначенных для автомобильной сигнализации. Для звукового оповещения можно воспользоваться и обычным динамиком, включенным по схеме с генератором, показанным на рис. 2.37. В этом случае звук будет прерывистым и появится возможность регулировать громкость работы динамика подстроечным резистором.

Рис. 2.36. Топология печатной платы и расположение элементов



Рис. 2.37. Схема подключения

При желании данная схема кроме охранных функций может использоваться и в качестве пожарной сигнализации. Для этого в цепь задающего часто ту резистора R2 последовательно добавляется терморезистор из серии СТ2-19 (15 кОм), а номинал элементов (R2, С2, R3 и R5) изменяется так, чтобы получить частоту 2 Гц при номинале R2=10...15 кОм. Методика расчета номиналов этих элементов приведена в первом разделе.

При этом частота работы автогенератора будет зависеть от температуры в помещении, и, дополнив схему центрального пульта анализатором частоты, можно иметь пожарную сигнализацию в дополнение к обычной охранной.

Охрана автомобиля с оповещением по радиоканалу

Устройство может использоваться для охраны любого автомобиля, гаража или другого удаленного до 500...1000 метров объекта.

В условиях города срабатывание звуковой сирены многих раздражает, особенно если это происходит ночью. Более надежным будет подключать охрану к системе оповещения по радиоканалу. Милиция рекомендует не отключать звуковой сигнал, даже если у вас установлена система радиоохраны. Однако ночью она вряд ли привлечет внимание окружающих с целью поимки воров.

Радиосторож состоит из трех основных блоков: передающего, приемногои стационарного источника питания с зарядным устройством для приемника, рис. 2.50. Радиопередатчик управляется блоком временных интервалов и при срабатывании датчиков начинает излучать высокочастотный радиосигнал, модулированный импульсным кодом. Приемник на фоне помех и других сигналов выделяет "свой" и включает звуковое оповещение хозяина. В случае тревоги может включаться также и звуковой сигнализатор, установленный на автомобиле.

Дальность устойчивого приема на открытой местности составляет не менее 1 км, но в условиях большого города из-за отражений и поглощения сигнала препятствиями, а также помех в эфире расстояние может уменьшиться. Чтобы быть уверенным в том, что высокочастотный сигнал нормально принимается приемником в данном месте, при включении блока охраны схема обеспечивает режим проверки радиоканала через 4 мин после установки в режим "охрана". Этого времени вполне хватит, чтобы дойти домой, где включенный приемник устанавливается в удобное место. При необходимости приемник соединяется со стационарным блоком питания. В этом случае может происходить подзаряд аккумуляторов приемника.

Рис. 2.50. Блок-схема системы

Приемник в переносном варианте питается от аккумулятора с напряжением 3...4 В, а передатчик может иметь смешанное питание — от аккумулятора автомобиля и резервной батареи. При использовании трех аккумуляторов типа Д-0,26 непрерывная автономная работа приемника может составлять 118 часов (около пяти суток).

Габаритные размеры блока, устанавливаемого на автомобиле, — 140х140х30 мм, радиоприемника— 127х67х25 мм.

Основные технические параметры приемника:

чувствительность на внутреннюю антенну не хуже 0.5...1 мкВ; частота промежуточного усиления 465 кГц; избирательность по соседнему каналу не хуже 40 дБ; напряжение питания 3...4,5 В; потребляемый ток (вместе с цифровой схемой дешифратора): в режиме "охрана" не более 2,2 мА; в режиме "оповещения" не более 5 мА; диапазон рабочих температур +10...+50°С.

Высокочастотная часть приемника работает в режиме микротоков и построена по супергетеродинной схеме. Входной контур, состоящий из индуктивноети рамочной антенны WA1 и конденсаторов С1, СЗ, С5, а также контур L2-C12 ограничивают полосу принимаемых частот, что увеличивает помехоустойчивость приема и избирательность по зеркальному каналу. На транзисторе VT1 собран усилитель высокой частоты (УВЧ) приемника. Гетеродин на транзисторе VT2 стабилизирован по частоте кварцевым резонатором ZQ1 (26480 кГц). Это позволяет не проводить подстройку приемника на частоту передатчика в процессе эксплуатации.

Рис. 2.64. Конструкция катушек L1 и L2 приемника

Промежуточная частота 465 кГц выделяется смесителем, выполненным на транзисторе VT3. Усилитель ПЧ собран на транзисторах VT4, VT6...VT8. Пьезофильтр ZQ2 (ФП1П1-61,02) обеспечивает хорошее подавление сигналов соседних каналов. Усиленный сигнал ПЧ выделяется на контуре L5-C28, с которого через индуктивную связь подается на активный детектор из транзистора VT13.

Рис. 2.65. Конструкция рамочной антенны приемника WA1

Использование активного детектора позволяет ему работать при значительно меньшем уровне входного сигнала, чем это обеспечивают диодные схемы. После усиления транзисторами VT14 и VT9 выделенные низкочастотные импульсы поступают на дешифратор.

Транзистор VT5 используется в системе автоматической регулировки усиления. На диодном включении транзисторов VT10...VT12 собран низковольтный стабилизатор рабочих режимов усилительных каскадов, что необходимо для работы приемника в широком диапазоне питающих напряжений. По сравнению с обычными диодами транзисторные переходы дают лучшую стабилизацию при работе на малом токе.

Pис. 2.66. а) Топология печатной платы приемника



Рис. 2.66. 6) Расположение элементов

В схеме применены резисторы С2-23, подстроенный конденсатор С1 типа К4-236, остальные конденсаторы типа К10-17 или КМ6 ( те из них, что применяются в контурах, лучше установить с минимальным ТКЕ). Электролитические конденсаторы С6, С8, С16, СЗЗ и С35 типа К50-16 на 6,3 В.

Катушки L1 и L2 выполнены на каркасе диаметром 5 мм проводом ПЭВ-2 диаметром 0,23 мм, рис. 2.64, и содержат: L1 — 12 витков, L2 — 12 витков с отводом от середины. Конструкция катушек контуров промежуточной частоты показана на рис. 2.17. Они выполняются проводом ПЭЛ диаметром 0,1 мм и содержат: L3 и L4 по 80 витков, L5 — обмотка 1-2 — 80 витков (ее индуктивность примерно 120 мкГн), 3-4 — 120 витков (намотка начинается с обмотки 3-4).



Рис. 2.67. Форма напряжения в контрольных точках

Антенна WA1 — выполнена печатными проводниками на монтажной плате из двухстороннего стеклотекстолита толщиной 1,0 мм и размерами 125х65 мм и содержит три витка, рис. 2.65. Печатные проводники второго слоя показаны пунктиром. Печатная плата, используемая для монтажа элементов приемника и закрепления трех аккумуляторов, приведена на рис. 2.66. Она содержит две перемычки, устанавливаемые до начала монтажа. Большинство резисторов располагаются вертикально, что уменьшает размеры конструкции. Аккумуляторы размещаются в картонных каркасах по их диаметру и прижимаются сверху печатной платой с размерами 95х30 мм (на этой же плате располагается дешифратор). Часть элементов основной платы, отмеченные штрихом, относятся к схеме дешифратора.

Настройка приемника начинается с усилителя промежуточной частоты на максимальное усиление. Для этого с генератора Г4-176 на базу VT3 через разделительный конденсатор 1000 пФ подаем сигнал 465 кГц (с точностью 0,5 кГц) с импульсной 100% модуляцией меандром на частоте 1 кГц. Изменяя амплитуду сигнала генератора от 100 мВ до 1 мкВ с помощью сердечников катушек L8, L6 и L5, получаем максимальное напряжение на выходе детектора.


Сигнал удобно контролировать осциллографом, а его форма на коллекторе транзисторов VT13 и VT14 показана на рис. 2.67. Номинал резистора R33 может потребовать подбора, так чтобы при отсутствии входного сигнала на коллекторе VT14 было нулевое напряжение.

Окончательную регулировку УПЧ проводим при амплитуде выходного сигнала (Uq) не более 200 мВ. Если УПЧ после настройки не обеспечивает достаточного усиления, то вместо резисторов R16 и R12 можно установить перемычки и повторить настройку.

Настройка гетеродина на рабочую частоту выполняется по следующему методу:

а) от генератора Г4-176 подать сигнал уровнем 1 мВ на частоте 26945 кГц с импульсной 100% модуляцией меандром (1 кГц) на виток связи, закрепленный на пластине (рис. 2.68) (WA1 содержит два витка и выполняется проводом МГШВ диаметром 0,2 мм на прямоугольном каркасе с размерами 80х150 мм);



Рис. 2.68. Виток связи для настройки приемника при подаваемом с
генератора сигнале

б) вращая подстроенный сердечник поочередно в катушках L2, L3 и L4, необходимо получить максимальную амплитуду импульсов на выходе детектора, а окончательную подстройку проводим при сигнале Uq не более 120 мВ (в этом случае работа каскада автоматической регулировки усиления не будет снижать уровень сигнала, мешая настройке приемника на максимальную чувствительность);

в) настройка антенны WA1 на рабочую частоту проводится конденсатором С1 при уровне сигнала, подаваемом с генератора, менее 2 мкВ (можно установить перемычки вместо R3 и R23, если это не приведет к самовозбуждению каскадов).

После этого можно проверить действие автоматической регулировки усиления. Увеличивая ВЧ сигнал с генератора на 80 дБ, осциллографом контролируем ширину импульсов tu на коллекторе VT14 — длительность импульсов не должна увеличиваться более чем на 30% относительно начальной. Необходимо также проверить работу схемы при изменении питающего напряжения от 3 до 4,5 В. На этом настройка высокочастотной части приемника считается законченной, и можно подключать дешифратор кода.

Пиропатрон — элемент активной охраны

Как правило, большинство систем охраны не обеспечивают полной сохранности автомобиля, а просто пассивно мешают злоумышленнику осуществить свой план. При этом стоит задача с помощью сирены привлечь внимание окружающих людей или хозяина к попыткам проникновения в салон постороннего или другим действиям вора. Если днем это еще иногда пугает угонщика, то ночью хозяин может крепко спать и не услышит звукового сигнала — ведь воры отключают его в первую очередь. В этом случае может быть полезным применение в составе охранной сигнализации пиропатрона. Это устройство одноразового действия и кроме шумового эффекта может обеспечить задымление салона автомобиля слезоточивым газом. При срабатывании пиропатрона в кабине никому не удастся воспользоваться автомобилем в течение ближайших 10...15 мин.

Купить специально предназначенный для охранной сигнализации пиропатрон промышленного изготовления мне не удалось (хотя они и существуют). По этой причине пришлось заняться его изготовлением самостоятельно.

Вариант простой конструкции для выполнения пиропатрона показан на рис. 2.48 (вид без кожуха). В ее основе используется патрон (диаметром 9 мм со слезоточивым газом или шумового действия) от любого газового пистолета не барабанного типа.

Рис. 2.48. Вид конструкции

Между двумя стенками в углублении закрепляется патрон. Основание его закрывается тонкой слюдой, на которой плотно намотаны 20...23 витка нихромового провода диаметром 0,5 мм. Обмотка сверху закрывается асбестовым слоем. Выводы нихромового нагревателя зажимаются гайками на шпильках. Стенки выполнены из толстого стеклотекстолита или любого другого термостойкого и прочного диэлектрика. Чертеж передней стенки показан на рисунке. Задняя стенка отличается от передней только отсутствием сквозного отверстия в углублении для крепления патрона. На стенках винтами М3х5 крепится кожух, согнутый из тонкой металлической фольги по размерам каркаса.

Такое устройство можно установить в схеме, показанной на рис. 2.42, вместо звукового гудка или параллельно с ним. При подключении пиропатрона к любой другой сигнализации желательно предусмотреть ограничение времени работы обмотки нагревателя интервалом 30...40 с, что исключит напрасный расход энергии аккумулятора. Для срабатывания пиропатрона достаточно питания нагревателя в течении 6...9 с. Для этого может быть использована схема таймера, собранная по любому из двух показанных на рис. 2.49 вариантов. При включении нагревателя (Rн) через схему таймера время, в течение которого на него будет подаваться питание, задается номиналами элементов С1 и R1.

Рис. 2.49. Электрическая cxeмa таймера

По сравнению с автоматическими устройствами для распыления слезоточивого газа из баллончика данное имеет меньшие габариты и более простую конструкцию.

Подключение удаленного датчика

Если же необходимо подключить удаленный датчик и провода невозможно скрыть, то шлейф охраны должен срабатывать при любом нарушении цепи (разрыве или замыкании).

Рис. 2. 5. Электрическая схема для подключения удаленного датчика

Традиционное построение такой схемы связано с включением датчика последовательно с резистором в плечо моста. При разбалансе моста формируется сигнал срабатывания В этом случае по цепи хранного шлейфа должен протекать ток более 5 мА, что не экономично, так как требуется мощный источник автономного питания Аналогичную задачу, но работая в импульсном режиме, выполняет схема на рис. 2.5 — она потребляет не более 1,5 мА.

Рис. 2. 6. Топология печатной платы и расположение на ней элементов

Короткие импульсы вырабатывает автогенератор на транзисторе VT3. Балансируется мост, образованный из элементов R1-C1-C2-R2-R5-R6 подстроечным резистором R2 под конкретную линию охранного шлейфа при первоначальном подключении.

Топология печатной платы для схемы удаленного датчика приведена на рис. 2.6.

Простая система радиооповещения

Иногда для дистанционного оповещения при охране гаража или машины достаточно простейшей системы. В этом случае может пригодиться предлагае мое устройство, состоящее из радиопередатчика, работающего на фиксированной частоте 26945 кГц и узкополосного приемника.

Электрическая схема передатчика приведена на рис. 2.73. Высокочастотная часть состоит из двух каскадов на транзисторах VT1, VT2 и имеет минимальное число настроечных элементов.

Pиc. 2.73. Радиопередатчик

Это упрощает его изготовление и обеспечивает работу схемы без подстройки передатчика в диапазоне частот 26...30 МГц
при смене задающего рабочую частоту кварца.

Катушки дросселей L1 и L2 наматываются проводом ПЭЛ диаметром 0,12 мм на корпусе резистора МЛТ-0,5 с номинальным сопротивлением 1...1.8 кОм и содержат 50 витков (конструкция показана на рис. 2.56). Катушки L3, L4 и L5 выполняются на диэлектрическом каркасе диаметром 5 мм с резьбой для вкручивания латунного сердечника с резьбой М4. Они содержат соот-
ветственно 14, 14 и 15 витков провода ПЭЛ диаметром 0.4...0,5 мм. Катушка L4 располагается горизонтально на монтажной плате. В качестве сердечника можно использовать латунные винты (для этого потребуется спилить головку и выполнить прорезь — шлиц для отвертки). Перед вкручиванием сердечников их смазываем любым несохнущим вязким герметиком.

В схеме применены резисторы МЛТ. неполярные конденсаторы К10-17 (с минимальным ТКЕ), подстроечный С10 типа К4-236, электролитический С4 — К52-1 на 22 В.

Модулирующая часть передатчика выполнена на одной цифровой микросхеме КМОП серии. На элементах D1.2 и D1.3 собран генератор низкочастотных импульсов с частотой (около 1000 Гц), которые коммутируют с помощью электронного ключа на элементе микросхемы D1.4 питание на высокочастотный автогенератор. Модулирующую частоту можно с помощью изменения элементов С2, R2 и R3 устанавливать любую в диапазоне от 300 до 2000 Гц.

Когда цепь датчика F1 замкнута — генератор не работает и вся схема в ждущем режиме потребляет микроток (не более 0,05 мА).
При размыкании F1 — включается передатчик. Работающий передатчик с импульсной 100% модуляцией потребляет ток не более 100 мА.

Напряжение питания схемы передатчика может находиться в диапазоне 9...13 В. При этом выходная мощность передатчика в импульсе составляет не более 0,8 Вт.

Настройка схемы заключается в получении с помощью подстроенных сердечников катушек максимальной амплитуды выходного ВЧ сигнала. Для этого сначала подключаем эквивалентную антенне активную нагрузку, рис. 2.74, и сердечником катушек L3, L4 и конденсатором С10 добиваемся резонанса в контурах П-фильтра.

Окончательная подстройка выполняется при подключенной антенне по индикатору электромагнитного поля с помощью ферритового сердечника катушки L5 и конденсатора С11. Простейшая схема широкополосного индикатора поля показана на рис. 2.75. Один из возможных вариантов выполнения индикатора поля приведен на рис. 2.62.

Антенной передатчика может служить металлический штырь (800...1200 мм) или же любой натянутый провод длиной примерно 1...2.5 м. При установке устройства на стационарном объекте антенна из провода меньше привлекает внимание и иногда позволяет сделать ее по размерам соизмеримой с длиной волны (до 10 м), что повышает эффективность излучения сигнала.

При переносном варианте конструкции передатчика в качестве антенны удобно использовать телескопическую, от любого бытового радиоприемника или телевизора. А для питания устройства подойдут 8 аккумуляторов типа НКГЦ-0,5.

Рис. 2.74. Подключение эквивалентной антенне нагрузки для настройки передатчика



Рис. 2.75. Широкополосный индикатор поля

Все элементы схемы радиопередатчика расположены на печатной плате размером 105х35 мм из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1...2 мм, рис. 2.76.

Высокочастотная часть приемника выполнена на аналоговой интегральной микросхеме DA1 (К174ХА2) по супергетеродинной схеме, рис. 2.77. Внутренний гетеродин стабилизирован по частоте кварцем ZQ1 (26480 кГц), что обеспечивает надежность приема при изменении температуры и питающего напряжения.


Частота гетеродина выбрана ниже частоты принимаемого сигнала на 465 кГц. Выделяемая внутренним смесителем промежуточная частота усиливается и поступает на детектор VD2. Диод VD1 улучшает работу встроенной системы автоматической регулировки усиления при приеме импульсно-модулированных
сигналов. Что обеспечивает работоспособность приемника и на близком расстоянии от передатчика.

Предварительный усилитель высокочастотного сигнала на транзисторе VT1 позволяет увеличить чувствительность приемника до 3...5 мкВ (внутренние шумы микросхемы ограничивают дальнейшее увеличение чувствительности). Входной контур L1-C2-C3 и коллекторный транзистор VT1 (C5-L3) настраиваются на частоту передатчика с помощью ферритовых сердечников. Антенной приемника может быть штырь из жесткой проволоки длиной 400 мм.



Рис. 2.76. Топология печатной платы и расположение элементов радиопередатчика



Рис. 2.77. Высокочастотная часть приемника

Низкочастотные импульсы после детектора VD2 поступают на усилитель, собранный на транзисторах VT2...VT3, рис. 2.78. Номинал резисторов R13 и R18 подбирается так, чтобы при входном низкочастотном сигнале амплитудой 20 мВ
(для настройки синусоидальный сигнал подать от генератора) — выходной имел симметричное ограничение амплитуды.

Для того чтобы приемник давал сигнал оповещения только при приеме своего (на фоне других сигналов и помех), на элементах С26...С28, L7 собран узкополосный фильтр на частоту примерно 1000 Гц. Полоса фильтра составляет 200 Гц. В случае появления на выходе детектора приемника частоты в данном диапазоне с уровнем более 20 мВ на выходе логического элемента DD1.2/8 появятся короткие импульсы. Они заряжают конденсатор С30 до уровня лог. "1". В этом случае на выходе инвертора DD1.3/12 появится лог. "О". Диод VD4 запирается, что разрешает работу звукового автогенератора на DD1.4, DD1.5. Частоту генератора можно подстроить с помощью резистора R23 так, чтобы получить максимальную громкость работы пьезоизлучателя ЗГИ 8 (ЗП-25).


Обычно эта частота около 2 кГц (внутренний резонанс излучателя).

Топология односторонней печатной платы приемника приведена на рис. 2.79. Элементы R22, R23 и С31 расположены над микросхемой DD1. Для получения высокой плотности монтажа большинство резисторов устанавливаются вертикально на плате.

При монтаже использованы постоянные резисторы типа С2-23, подстроечный R18 типа СПЗ-19а, конденсаторы типа К10-17 и КМ-4, полярные С9, С12...С14, С20 типа К50-35 на 22 В. Пьезоизлучатель ЗГИ 8 можно заменить на ЗП-25. Диоды КД521 заменяются любыми импульсными.

Катушки L1 и L3 выполнены на каркасе диаметром 5 мм проводом ПЭВ-2 диаметром 0,23 мм (конструкция показана на рис. 2.64) и содержат по 14 витков. Катушка L2 имеет конструкцию для горизонтальной установки на плате, рис. 2.55. Она содержит в обмотках: 1—12 витков, 2—3 витка над первичной обмоткой, проводом диаметром 0,4 мм. Для настройки используется любой
высокочастотный ферритовый сердечник.

Конструкция катушек контуров промежуточной частоты L4...L6 показана на рис. 2.17. Они могут использоваться уже готовые, от миниатюрных радиоприемников, или — при наличии всех входящих узлов — выполняются самостоятельно проводом ПЭЛ диаметром 0,1 мм и содержат по 80 витков.

Для изготовления катушки фильтра L7 использованы две броневые ферритовые (600...2000НМ) чашки типоразмера Б14 (без подстроечного сердечника). Обмотка наматывается проводом ПЭЛ диаметром 0,08 мм до заполнения диэлектрического каркаса и располагается внутри ферритовых чашек. Резонансная частота контура L7-C27 (1000 Гц) может отличаться от указанной. В этом случае потребуется в передатчике при настройке установить такую же частоту модуляции.

Настройку приемника начинаем с дешифратора при питании схемы на пряжением 7,5 В. Подавая синусоидальный сигнал с НЧ генератора (15...20 мВ) на вход дешифратора, резисторами R13 и R18 добиваемся симметричного ограничения сигнала на резисторе R19 при изменении питающего напряжения.



Рис. 2.78. Дешифратор приемника



Рис. 2.79.


а) Топология печатной платы приемника



Рис. 2.79. б) Расположение элементов

После этого определяем резонансную частоту фильтра (измеряем ее).

Налаживание высокочастотной части приемника сводится в основном к настройке контуров при помощи ферритовых сердечников. Для чего потребуется высокочастотный генератор.

Приемник должен сохранять работоспособность при изменении напряже ния в диапазоне 6,6...9 В.

Потребляемый схемой ток составляет не более 12 мА. В случае использования для питания приемника шести аккумуляторов типа Д-0.26Д непрерывная автономная работа может составить 20 часов.

Конструкция корпуса приемника аналогична показанной для электрошокового устройства. Элементы питания размещаются в склеенных из картона стаканах. Вторая печатная плата крепится на боковых стенках из оргстекла толщиной 4...5 мм (эта же плата обеспечивает электрическое соединение между аккумуляторами). Образованный из двух плат каркас оборачивается картоном и проклеивается (он должен легко сниматься). После этого придать приятный вид корпусу поможет декоративная пленка под цвет дерева (удобнее, если она будет самоклеящаяся).

Простые противоугонные устройства

Самое простое сторожевое устройство для автомобиля, из описанных в литературе, показано на рис. 2.42. Схема состоит всего из одного диода, устанавливаемого между генератором напряжения и аккумулятором, а также тумблера SA1.

Рис. 2.42. Простейшее противоугонное устройство

Устройство включается на охрану тумблером и начинает проявлять себя только при попытке завести двигатель — начнет работать клаксон автомобиля, но надежнее, если это будет дополнительно установленный ревун. Перед запуском двигателя владелец должен отключить сторожевой сигнализатор скрытно установленным тумблером.

Диод можно использовать любой на прямой ток не менее 50 А и обратное напряжение не менее 20 В.

Такая схема хотя и привлекательна своей простотой, но обладает рядом недостатков: по характеру появления звука несложно понять место подключения и принцип работы сигнализатора, а при неработающем двигателе спокойно его отключить.

На рис. 2.43 приведена более совершенная схема, использующая ту же самую идею. Дополнительно установленное реле К1 своими контактами самоблокируется и позволяет зафиксировать во включенном состоянии питание ревуна независимо от дальнейших действий угонщика. В таком состоянии схема будет находиться, пока ее не отключат тумблером SA1 или же не разрядится аккумулятор, что, учитывая его большую емкость и относительно небольшое потребление энергии звуковым сигнализатором (0,2...0,3 А), произойдет нескоро.

Если тумблер SA1 применить с двумя группами переключающих контактов, например типа ТЗ, то свободную группу можно использовать в разрыв цепи замка зажигания, для блокировки запуска двигателя.

Диоды VD2 и VD3 подойдут любые на ток не менее 1 А.

Реле К1 лучше использовать в герметичном исполнении, например типа РЭС48А, паспорт РС4.590.202, или аналогичное, на рабочее напряжение 12 В.

Обеспечить фиксацию срабатывания ревуна можно и без помощи реле, рис. 2.44. В этом случае используется электронный коммутатор — тиристор VS1. При однократном срабатывании он будет находиться в открытом состоянии, пока не будет разорвана цепь ревуна.
В этой схеме нельзя использовать звуковой сигнализатор, имеющийся в автомобиле, из-за того что принцип его работы подобен зуммеру, — колеблющаяся мембрана связана с группой контактов, которые разрывают цепь катушки. Из-за прерывистости тока через катушку гудка тиристор выключается по окончании действия сигнала на управляющем электроде.

Рис. 2.43. Противоугонное устройство с непрерывной работой ревуна



Рис. 2.44. Электронный способ фиксации срабатывания сигнализации

Схему можно сделать еще проще, если воспользоваться в качестве датчика работы электрооборудования автомобиля токовым реле К1, рис. 2.45. Кроме того, данная схема позволяет подключить дополнительные датчики, срабатывающие на замыкание (F1, F2). Их можно установить на капоте и в багажнике. Появление тока в цепи, где включена обмотка К1, приведет к срабатыванию группы контактов К1.1, которые включат тиристор VS1.

Токовое реле несложно изготовить самостоятельно на основе геркона, рис. 2.46. Геркон потребуется чуть больше, чем наиболее распространенные КЭМ-1 Его можно достать, например, разобрав герконовое реле из серии РПГ-8. На стеклянный баллон наклеивается бумажный каркас и наматываются в два слоя 20 витков проводом марки ПЭВ с диаметром 1,8...2,5 мм. В зависимости от типа применяемого геркона он будет срабатывать при токе более 1,6...4,6 А (наиболее чувствительны герконы с одной группой нормально разо



Рис. 2.45. Использование токового реле в схеме сигнализации



Рис. 2.46. Конструкция токового реле с использованием геркона

мкнутых контактов). При этом внутреннее сопротивление токового реле очень мало и никакого влияния на работу электрооборудования не оказывает.

Еще один вариант включения охранного сигнализатора показан на рис. 2.47. Цепь базы транзистора подключается так, чтобы при замыкании контактов замка зажигания конденсатор С1 начинал заряжаться через диод и резистор R1. Транзистор VT1 открывается, и срабатывает тиристор VS1, включая звуковой сигнализатор.



Рис. 2.47. Вариант включения сигнализации

Такие противоугонные устройства могут использоваться как отдельно, так и в составе многофункциональной сигнализации. Кроме того, благодаря своей простоте они легко устанавливаются на мотоцикл или любое другое транспортное средство, где нет необходимости (или места) для установки более сложной системы охраны. При этом следует поместить все детали устройства в закрытый корпус из диэлектрического материала, чтобы исключить замыкание цепей на корпус и возникновения пожара.

В качестве общего недостатка приведенных схем можно отменить ограниченное число мест, где может быть установлен тумблер выключения охраны. Это увеличивает вероятность его быстрого обнаружения.

Радиопередатчик

Для работы охранных устройств с оповещением по радиоканалу Государственным комитетом по радиочастотам выделена фиксированная частота 26,945 МГц. А чтобы обеспечить для передатчика ее высокую стабильность в широком температурном диапазоне (-40...+60°С), необходимо использовать кварцевую стабилизацию частоты.

Передатчик собран по классической схеме, рис. 2.51. Высокочастотный сигнал с автогенератора на транзисторе VT1 через промежуточный усилитель на VT2 подается на оконечный усилитель VT4. У промежуточного усилителя коллекторный контур настраивается с помощью сердечника катушки L2 на первую гармонику задающего генератора. Катушка L2 имеет неполное включение, что увеличивает добротность контура. Усилитель на VT2 позволяет уменьшить влияние изменения режима оконечного каскада на работу задающего автогенератора, а также обеспечивает достаточный уровень сигнала для работы усилителя мощности.

Рис. 2.51. Электрическая схема высокочастотной части передатчика

Оконечный усилитель: работает в режиме класса С. Ключевой режим хотя и имеет меньшее усиление, но он самый экономичный при хорошей термоетабильности. Импульсная мощность ВЧ сигнала, подводимого к антенне, около
2 Вт. Для согласования каскада усилителя с низким входным сопротивлением антенны и уменьшения уровня высших гармоник в сигнале применен двухзвенный П-фильтр из элементов C12-L4-C14-L5-C16. Для точной настройки выходного фильтра предусмотрены элементы настройки: С13, С15 и подстроечный сердечник в катушке L4.

Импульсная модуляция ВЧ сигнала осуществляется в каскаде промежуточного усиления при помощи транзистора VT3. Конденсаторы С5 и С6 обеспечивают заваливание фронтов выходного сигнала, рис. 2.52. Это необходимо, чтобы ограничить спектр высокочастотного сигнала (отведенная полоса канала 10кГц).

Рис. 2.52. Форма выходного сигнала передатчика

Выход передатчика соединяется с антенной высокочастотным кабелем с 50-омным "волновым сопротивлением через разъем XW1. Вблизи от антенны расположено согласующее устройство, состоящее из катушки L6 (в экране).
Длина соединительного кабеля от согласующего устройства до основного блока составляет 1,64 м или кратна этому значению (3,28 м).

Все остальные элементы высокочастотной части схемы располагаются на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм с размерами 115х35 мм, рис. 2.53, которая помещается в экранированном отсеке корпуса блока охраны.

В схеме применены детали: резисторы типа С2-23, постоянные конденсаторы К10-17, при этом СЗ...С7, С12, С14 и С16 выбираются с минимальным ТКЕ (М75, М47, МЗЗ), подстроечные С13 и С15 типа К4-236 или К4-216. Использован кварцевый резонатор РК169МВ-14ЕП-26945К-В. Катушки выполняются на диэлектрических каркасах диаметром 5 мм, и их вид показан для L1, L2 и L4 на рис. 2.54.

Катушка L5 должна иметь конструкцию, которая обеспечивает её горизонтальное расположение на плате (рис. 2.55) (это снижает влияние полей близко расположенных катушек друг на друга). Намотка выполняется виток к витку проводом ПЭТВ-2 или ПЭЛ-2: L1 содержит 14 витков проводом диаметром 0,23 мм; L2 — 14 витков с отводом от середины, L4 — 10 витков, L5 — 10 витков проводом диаметром 0,42 мм.

Рис. 2.53. Топология печатной платы и расположение элементов высокочастотной
части передатчика



Рис. 2.54. Конструкция катушки



Pис. 2.55. Конструкция катушки

Подстроечные сердечники могут быть из любого высокочастотного феррита с резьбой М4. Катушка дросселя L3, рис. 2.56, выполняется проводом диаметром 0,12 мм на корпусе резистора МЛТ-0,5 с сопротивлением 1...1.8 кОм и содержит 50 витков. После намотки у всех катушек провод фиксируется клеем "Момент", БФ-4. А для того чтобы сердечники катушек от вибрации при эксплуатации системы в жестких условиях не смещались, их до вкручивания в каркас катушки смазываем несохнущим вязким герметиком.

Поляризованное реле К.1 подойдет типа РЭС32Б РС4.520.204, РС4.520.212 или РС4.520.220. Транзистор VT4 можно заменить на КТ925Б.

На корпусе передатчика устанавливается высокочастотное гнездо XW1 (розетка приборная) типа СР-50-73Ф ГУ3.640.073Сп, а на кабеле от согласующего с антенной устройства — вилка кабельная СР-50-74Ф ГУ3.640.706Сп.





Рис. 2.56. Конструкция дросселя L3



Рис. 2.57. Антенна с согласующим устройством

Антенна, рис. 2.57, соединяется с согласующим устройством гибким многожильным проводом (длиной 100...200 мм). Согласующая катушка L6 выполняется на каркасе, рис. 2.54, и содержит 25 витков провода ПЭВ диаметром 0,23 мм. Соединение с блоком передатчика осуществляется высокочастотным кабелем РК50-2-16 или аналогичным.

Антенна передатчика может иметь два варианта исполнения. Обе конструкции обеспечивают ее скрытую установку внутри салона автомобиля (вблизи стекла). Это хотя и сильно снижает эффективность (КПД) антенны, но зато исключает повреждение радиоканала системы до срабатывания охраны.

Первый вариант выполняется из стальной проволоки длиной примерно 140...160 мм и диаметром 1,5...2 мм, что позволяет ее расположить над стеклом по дуге и закрепить концы стержня под уплотнительную резиновую прокладку стекла переднего или заднего вида. Она не мешает обзору водителя, а снаружи автомобиля при близком рассмотрении будет казаться, что стекло, имеет в этом месте внутреннюю трещину.

Второй вариант может быть установлен только вблизи стекла заднего вида, а для изготовления антенны взят трехпроводный телефонный кабель, имеющий форму в виде пружинящей спирали (ее удобно закрепить вблизи стекла по диагонали ее с помощью резиновых присосок). Такой провод используют в отечественных телефонных аппаратах для соединения разговорной трубки с аппаратом. Все провода спаиваются между собой и соединяются с согласующим устройством. Согласующее устройство с помощью лепестка экрана крепится к корпусу автомобиля под обшивкой в любом удобном месте.



Рис. 2.58. Эквивалентная антенна, нагрузка для настройки передатчика

Для предварительной настройки радиопередатчика потребуется изготовить эквивалентную антенне нагрузку (рис. 2.58), состоящую из четырех включенных параллельно резисторов на конце 50-омного кабеля длиной 1,64 м. Резисторы подойдут типа МЛТ или С2-23 мощностью 1 Вт. Выводы у них скручиваются между собой и припаиваются к кабелю при минимальной длине.



Настройка начинается с задающего кварцевого автогенератора. Для этого между выводами 1 и 2 схемы временно устанавливается резистор номиналом 150 Ом, а также перемычка между выводами 1 — 4. Питание подается на выводы 1 (+12 В) и 3 (общий провод) при подключенном эквиваленте антенны. Далее, вращая подстроенные сердечники L1, L2 и L4, добиваемся на выходе (на эквивалентной нагрузке) максимальной амплитуды сигнала.

Для обеспечения надежной работы передатчика задающий автогенератор настраивается на точку максимальной устойчивости колебаний. Выполняется это следующим образом: вкручиваем сердечник в катушку L1 до получения максимального уровня сигнала генератора, после чего поворачиваем подстроечник на пол-оборота назад, пока не будет заметно уменьшение сигнала. Настройку автогенератора можно также выполнять по максимальному току потребления. Такая методика подробно описана в литературе [Л 12, стр. 125]. При этом необходимо помнить, что работа передатчика в режиме непрерывного сигнала (без модуляции несущей) допускается кратковременно (не более 1 мин), так как транзистор VT4 не имеет теплоотвода — при усилении импульсно-модулированного сигнала он и не нужен.

Измерив амплитуду высокочастотного напряжения на нагрузке, например с помощью высокочастотного осциллографа (С1-99) или вольтметра, можно определить выходную мощность передатчика по формуле:



где:

U — действующее значение напряжения сигнала, [В];

Um — амплитуда сигнала на нагрузке, [В];

R — сопротивление нагрузки, [Ом].

Низкочастотный вольтметр, подключенный к гнездам XS1, XS2, будет измерять Um (стрелочный прибор обеспечивает достаточную точность для определения мощности).

Для удобства настройки приведена таблица с уже посчитанными по этой формуле значениями мощности в зависимости от измеренного напряжения (для нагрузки сопротивлением 45 Ом), а промежуточные значения можно посчитать по формуле.

Радиоприемник

Приемник предназначен для приема амплитудно-модулированных сигналов на фиксированной частоте 26945 кГц. Для удобства его использования прием производится на встроенную рамочную антенну.

Известно, что дальность работы данной системы в основном зависит от чувствительности приемника. Чтобы увеличить дальность в 2 раза, необходимо во столько же раз увеличить чувствительность приемника или в 4 раза увеличить мощность передатчика (увеличивать мощность передатчика более 2 Вт нельзя из-за предъявляемых требований к таким устройствам).

Приемник, используемый в системе охраны, должен обеспечивать также длительную непрерывную работу от автономного источника питания. Так как отечественная промышленность не выпускает подходящих высокочастотных микросхем, которые способны работать от низковольтного питания в режиме малых токов, при этом обеспечивая высокую чувствительность, электрическую схему высокочастотной части приемника пришлось выполнять на дискретных элементах (рис. 2.63), что делает ее доступной для повторения....

Рис. 2.63. Высокочастотная часть приемника

Сканер датчиков

Применение сканера (А2) обеспечивает автоматическое запоминание состояния датчиков в момент включения блока охраны как исходного. При этом датчики F2, F4 могут быть в произвольной комбинации замкнуты или разомкнуты — сигнализация сработает от изменения состояния, а при долговременном нарушении одного из четырех шлейфов охраны, через 3,5 мин работы сирены, сканер переключит цепь охраны на инверсный сигнал, т. е. если раньше данный шлейф срабатывал на размыкание, то теперь будет реагировать на изменение состояния (замыкание). Такое переключение при необходимости схема выполняет до трех раз, когда появляется импульс на выходе D2/14 счетчика.

Сканер охранных датчиков А

рис. 2 4, собран на двух микросхемах. Четырехразрядный последовательно-параллельный регистр 2D1 используется для запоминания исходного состояния охранных датчиков. Запись в регистр производится при появлении импульса на входе 2D1/6 — первоначально это происходит при срабатывании датчика F1 (триггер на D4.2, D4.3 переключится). Управление регистром 2D1 выбрано так, что на его выходах сигнал является инверсным по отношению к входным (в начальном состоянии на выводах 13,15, 14 и 1 будет лог "1") Логические элементы 2D2 обеспечивают на выходах лог "1", что эквивалентно подключению к разъему ХЗ нормально разомкнутых датчиков как это показано на рис. 2.2.

В качестве датчиков, устанавливаемых на дверях, окнах и других местах могут применяться как обычные, промышленного изготовления (СМК-1, ДИМК) на размыкание, так и любые другие (ультразвуковые, емкостные, инфракрасные и т. д.), имеющие релейный выход при срабатывании. К одному охранному шлейфу может подключаться много датчиков, замкнутых в кольцо так, чтобы при размыкании любого из них разрывалась цепь.

Технические характеристики базового блока охраны:

Предусмотрено смешанное питание. В стационарных условиях основным является сеть 220 В, но в случае ее отключения питание переходит на аккумулятор напряжением 9...13 В. Номинальное напряжение питания 12 В. Ток, потребляемый блоком охраны от аккумулятора в режиме ОХРАНА не превышает 0,15 мА Схема постоянно контролирует состояние аккумулятора и вовремя оповестит о снижении напряжения ниже 9 В. Включение и выключение режима охраны производится разными кнопками При включении блока кнопкой SB1 устройство будет ждать, пока сработает датчик F1, после чего выполняется задержка 12 с до перехода в режим ОХРАНА За это время надо покинуть помещение и закрыть дверь Выключение
блока охраны производится кнопкой SB2. Схема предусматривает подключение датчиков по четырем независимым охранным шлейфам, при этом количество датчиков не ограничено При срабатывании датчика, установленного на входной двери (F1) в режиме ОХРАНА, блок временных интервалов обеспечивает задержку 6...7 с на включение сигнальных устройств. За этот интервал времени необходимо успеть отключить блок охраны скрытно установленной кнопкой SB2 При срабатывании других датчиков звуковой сигнал тревоги включается без задержки. Предусмотрено ограничение времени работы звукового сигнала. При самых неблагоприятных обстоятельствах (когда датчики постоянно срабатывают) суммарное время работы сирены не превысит 16 мин. Режим ограничения можно отключить тумблером SA1. Для удобства эксплуатации блок охраны имеет звуковую и световую индикацию режимов работы схемы при включении кнопкой SB1, если все охранные датчики находятся в исходном состоянии, никакой индикации быть не должно непрерывное свечение зеленого светодиода говорит о пониженном напряжении на аккумуляторе, а красного — что сработал один из охранных датчиков (F2 F4), при кратковременном срабатывании датчика F1, пока идет отсчет интервала 12 с, мигает зеленый светодиод, когда блок перешел в режим ОХРАНА, никакой индикации нет, при срабатывании F1 и начале отсчета второго интервала (6 с) раздается тихий прерывистый звуковой сигнал и мигает зеленый светодиод.

В зависимости от назначения системы схема блока питания (А1) выбирается из вариантов, показанных на рис 2.3

В качестве охранных датчиков могут применяться герконовые контакты совместно : магнитом или кнопки (первое надежнее, так как они герметичны и не боятся атмосферных воздействий).

Для звукового сигнала тревоги (НА1) может использоваться автомобильная сирена или аналогичная пищалка. Ее включение производится одной из групп контактов реле ЗК1 (A3), что позволяет коммутировать любую нагрузку, в том числе сетевого звонка (до трех разных устройств одновременно). Если же блок охраны имеет только автономное питание, то вместо реле ЗК1 можно подключить сразу звуковую сирену.

Рассмотрим более подробно работу модулей системы охраны

Автоматическая запись на магнитофон с линии

Устройство подключается параллельно телефону в любом месте и позволяет автоматически записывать любые разговоры по данной ТЛ на магнитофон. Магнитофон подойдет любой, имеющий вход для внешнего микрофона.

Схема приставки предотвращает повреждение входных цепей магнитофона от высокого напряжения в линии и обеспечивает управление включением (отключением магнитофона). Кроме того, имеется индикация режима работы телефонной линии, что особенно удобно при наличии нескольких подключенных параллельно ТА. При свечении индикатора HL1 видно, что линия занята.

Электрическая схема состоит из согласующего каскада на операционном усилителе (DA1) и компаратора напряжения (DA2), рис. 3.14. Микросхема DA1 имеет полевые транзисторы на входе, что позволяет получить высокое входное сопротивление устройства — более 10 МОм. Это исключает влияние приставки на работу ТЛ.

Коэффициент передачи первого каскада отрицательный, но уровень звукового сигнала достаточен для записи разговора с микрофонного входа магнитофона. Диоды VD1 и VD2 предотвращают появление на выходном разъеме Х1 напряжения с амплитудой более 0,7 В (при наборе номера или сигнале вызова).

Так как напряжение в ТЛ снижается при снятой телефонной трубке, на выходе DA1/6 оно будет также пропорционально меняться (уменьшаться). Это напряжение поступает на вход компаратора DA2/2, а на второй вход DA2/3 подается уровень порогового напряжения. Подстройкой при помощи резистора R5 устанавливаем начальный уровень на выходе DA1/6 так, чтобы компаратор открывался при снижении напряжения в ТЛ ниже 17...20 В. Компаратор сравнивает эти значения и при снятой трубке подает напряжение на светодиодный индикатор HL1 и коммутатор на транзисторе VT1. Так как на входе транзистора установлен конденсатор, он срабатывает с задержкой 2 с и включает реле К1. Задержка необходима для исключения срабатывания реле при наборе телефон ного номера, когда в линии формируются импульсы с частотой 10 Гц. Контакты реле подают питание на магнитофон (на схеме они не показаны).

Автоматически включающаяся подсветка

У меня в квартире один из телефонов установлен в коридоре, где мало естественного света, и, чтобы им воспользоваться, освещение приходится включать, а после окончания разговора надо не забыть его выключить.

Приведенная на рис. 3.9 схема при снятии трубки с ТА автоматически включит освещение или местную подсветку. При этом устройство не потребляет энергию в ждущем режиме. Включение осветительной лампы EL1 производит электронный тиристорный коммутатор VS2. Оптронный ключ VS1 управляет от крыванием тиристора и обеспечивает полную развязку ТЛ от сети 220 В. Для работы оптронного ключа достаточно тока через внутренний светодиод менее 1 мА, что не перегружает ТЛ.

Рис. 3.9. Электрическая схема для автоматического включения подсветки

Рис 3.10 Вариант схемы с возможностью подключения к ТЛ в любом месте

При снятии телефонной трубки с аппарата группа контактов S1 (датчик положения трубки) переключится и подаст питание на приставку. Использование имеющейся в любом ТА группы контактов (S1) позволяет упростить схему.

Настройка подключенного к ТА устройства заключается в установке минимального потребляемого тока от ТЛ резистором R1 (при снятой трубке). В начале настройки резистор должен быть установлен на максимальное сопротивление, и, постепенно его уменьшая, добиваемся полного открывания тиристора VS2 (свечения лампы). Мощность лампы может быть 15...100 Вт (в этом случае не нужен радиатор для тиристора).

Конденсатор С1 (типа К50-16) уменьшает моргание лампы при наборе номера, когда кратковременно происходит разрыв линии.

Подключение схемы показано для ТА с механическим номеронабирателем. Небольшое усложнение схемы, рис. 3.10, позволяет упростить подключение приставки. В этом случае не потребуется вскрывать ТА, а соединение к ТЛ выполняется в любом удобном месте, параллельно с аппаратом (необходимо только соблюдать полярность, указанную на схеме).

На транзисторах VT1...VT3 собран детектор состояния линии, и работа его описана в приводимой выше статье.

Блокиратор междугородных переговоров

Большинство современных телефонных станций обеспечивают возможность автоматического соединения с телефонным абонентом в другом городе любой страны. Подключиться к телефонной линии (ТЛ) не составляет большого труда, и уже появились мошенники, любящие разговаривать за чужой счет. Причем доказать, что звонили не вы, — почти невозможно. Кроме того, имеются служебные телефоны, которыми для междугородных переговоров должен пользоваться ограниченный круг людей. Проблему воровства телефонного времени позволяет легко решить предлагаемый блокиратор. Опубликованные в литературе устройства аналогичного назначения содержат специализированные микросхемы, что затрудняет их самостоятельное изготовление. Кроме того, некоторые схемы блокираторов создают неудобства в эксплуатации, так как требуют набора дополнительных цифр кода для доступа к ТЛ или защищают цепи линии только после места установки блокиратора, что не всегда может быть эффективно.

Данное устройство подключается к линии в любом удобном месте (лучше, если это будет выполнено скрытно) и предотвращает междугородные переговоры, причем независимо от количества параллельно подключенных ТА и их типов. При этом не требуется доработка телефона. Кроме того, в зависимости от установленного переключателем числа цифр в номере могут блокироваться любые разговоры по данной линии (при соответствующем положении SA1).

Принцип работы устройства основан на ограничении количества поступающих в ТЛ набираемых цифр в номере абонента (для линии с импульсным набором). Для междугородных переговоров необходимо набирать больше цифр в номере, чем обычно, — что и предотвращает схема. Количество допустимых знаков (цифр) у набираемого номера абонента устанавливается переключателем SA1.

Схема собрана на двух легко доступных КМОП микросхемах, рис. 3.1, и в дежурном режиме потребляет микроток, что позволяет ее питать непосредственно от ТЛ.

Когда телефонная трубка лежит на аппарате, транзистор VT1 находится в насыщении (VT2 — заперт). Как только трубка будет снята — напряжение в линии снижается с 60 В до 5...15 В.
При этом VT1 запирается, а VT2 откроется и подаст питание на D1, D2. Так как микросхемы работают в режиме микротоков, то накопленного на конденсаторе С1 заряда хватает на постоянное питание схемы при кратковременном разрыве линии (в процессе набора номера).

При наборе номера в ТЛ формируются пачки импульсов с интервалом не менее 0,5 с, см. диаграмму на рис. 3.2. Число импульсов в пачке соответствует набираемой цифре.

Рис. 3. 1. Блокиратор набора номера

Импульсы через D1.1 поступают на вход интегратора, который на выходе D1/10 формирует широкий импульс, длительность которого зависит от числа импульсов в пачке. Пока в линии идет набор цифры номера, на входе D1/9 будет высокий уровень (лог. "1") и импульсы на выходе D1/10 будут появляться в паузах между набором очередной цифры. Счетчик импульсов D (числа набранных цифр) имеет внутренний дешифратор, на соответствующем выходе которого появляется лог. "1". Как только напряжение появится на входе D1/12 — транзистор VT3 откроется и подключит резистор R15 к ТЛ, что имитирует снятую трубку. Это заблокирует набор следующей цифры номера.



Рис. 3 2. Форма напряжения в телефонной линии

Сигнал с выхода счетчика через группу контактов переключателя SA1.3 поступает также и на вход D2/13, что останавливает его дальнейшую работу до момента обнуления по входу D2/15. Сигнал обнуления счетчика появится, когда конденсатор С4 зарядится (через резистор R11) до уровня порога срабатывания элемента D1.3 или же в начальный момент подачи питания на микросхемы (цепь из элементов C3-R10).

В зависимости от положения переключателя максимальное число набираемых цифр в номере может быть 3, 7 или 8 знаков (зависит от подключенных выводов микросхемы к переключателю). При наборе абонентского номера, имеющего меньше знаков, чем установлено, устройство никакого влияния на процессы в ТЛ не оказывает.

Настройку схемы начинаем с узла, анализирующего состояние ТЛ. Подавая с регулируемого источника напряжение на разъем ХР1 — подбором номинала резистора R2, добиваемся, чтобы при напряжении более 16...20 В транзистор VT2 запирался (напряжение на микросхемы не будет подаваться).


Дальнейшую проверку схемы проводим уже на линии.

Блокиратор подключается к ТЛ, соблюдая полярность, указанную на схеме. Диод VD1 предотвращает повреждение элементов при неправильном подключении полярности.

Схема не критична к типам используемых резисторов и конденсаторов. Применены конденсаторы С1 типа К52-1 на 20 В, С2...С4 — К10-17. Диоды заменяются: VD1 — КД247Б, VD2...VD6 на КД521А или аналогичные импульсные.



Рис. 3. 3. Схема блокиратора с индикацией режимов работы ТЛ.

Светодиод HL1 служит для индикации срабатывания блокировки, и его желательно применять из серии КИП — любого типа (ярче светятся при меньшем потребляемом токе), например КИПД24, КИПД32.

Схема, приведенная на рис 3.3 аналогична по принципу работы, но более удобна в эксплуатации, так как имеет индикацию режимов работы ТЛ. Свечение HL1 является индикатором снятой трубки, a HL2 — включение блокировки набора номера. Для того чтобы исключить влияние потребляемого индикаторами тока на ТЛ, схема питается от любого дополнительного источника с напряжением 5...12 В.

Блокиратор нелегального подключения к линии

О необходимости установки такого устройства приходится задумываться в случае получения счета с АТС за междугородные разговоры, которых вы не вели. Ведь телефонные линии не защищены от несанкционированного подключения и появились мошенники, этим пользующиеся. В продаже уже появились блокираторы промышленного изготовления, но пока они неоправданно дорогие. Использование современной элементной базы позволяет сделать блокиратор довольно простым и миниатюрным.

Предлагаемое устройство размещается внутри ТА и позволяет заблокировать любые "пиратские" разговоры по данной линии с любого другого телефона. При этом подразумевается, что к линии не требуется подключать другие параллельные телефоны, — все остальные ТА схемой будут считаться "пиратскими".

Рис. 3.6. Электрическая схема блокиратора

Для питания устройства, в отличие от опубликованных аналогов, не требуется дополнительный источник — оно берется от ТЛ. В дежурном режиме устройство потребляет микроток, что допустимо и не нарушает режимов в линии.

В основе работы схемы, рис. 3.6, используется пороговое устройство на транзисторе VT1, который контролирует уровень напряжения в ТЛ. Как известно, при поднятии трубки с аппарата, напряжение в линии падает с 60 до 5...15 В (зависит от сопротивления цепей ТА). Режим работы VT1 настраивается резистором R2 так, чтобы он при напряжении ниже +18 В запирался. При этом транзистор VT2 током через резисторы R3-R4 откроется, что приведет к срабатыванию оптронного ключа VS1.1. Резистор R7 закоротит ТЛ, что воспрепятствует импульсному набору номера на время заряда С2. Как только С2 зарядится — сработает ключ VS1.2 и разрядит С1. Этот процесс периодически повторяется, что исключает фиксацию схемы в режиме закорачивания линии после однократного срабатывания блокировки. Конденсатор С1 обеспечивает нечувствительность схемы к сигналу вызова в линии.

Устройство подключается параллельно звонку (или схеме звукового сигнализатора) до разделительного конденсатора так, чтобы при поднятии трубки оно отключалось контактами, связанными с положением трубки (S1). В этом случае не потребуется отключать устройство от линии при использовании собственного ТА, что удобно при эксплуатации.

Рис. 3.7. Второй вариант выполнения блокиратора

Схема не критична к выбору типов резисторов и конденсаторов. Вместо диодного моста VD1 можно использовать один диод, аналогично схеме на рис. 3.5, но в этом случае при подключении устройства к ТЛ потребуется соблюдать необходимую для работы полярность.

На рис. 3.7 приведен второй вариант электрической схемы блокиратора. Она незначительно отличается от описанной выше и в пояснениях не нуждается — работает так же.

Индикатор занятой линии

В современной многокомнатной квартире нередко имеется несколько телефонных аппаратов, подключенных к одной линии параллельно. При поступлении телефонного вызова часто снимают трубку на всех ТА, что вызывает осложнения в начале разговора. Если же необходимо позвонить из одной комнаты, а в другой в это время идет телефонный разговор, то приходится неоднократно поднимать трубку, чтобы узнать, когда освободится линия. Бывают также случаи, когда на одном из телефонных аппаратов плохо положена трубка и, не зная об этом, можно не дождаться нужного звонка.

Рис. 3.4. Схема индикатора состояния линии

Поможет избавиться от всех перечисленных неудобств схема светового сигнализатора состояния ТЛ, рис. 3.4. Пока снята трубка на любом из ТА, светодиод HL1 будет светиться.

Схема подключается к телефонной линии параллельно с ТА в любом удобном месте, а малые размеры позволяют легко установить ее внутри корпуса каждого ТА (закрепив светодиод HL1 на видном месте) или же в стандартном телефонном гнезде.

В дежурном режиме, когда телефонная трубка лежит на аппарате, схема потребляет настолько мало, что позволяет ее питать от ТЛ.

Принцип работы устройства основан на анализе уровня напряжения в телефонной линии и использовании его изменения, аналогично как и в схеме, описанной выше.

Схема состоит из детектора уровня напряжения линии на транзисторе VT1 и коммутатора тока на VT2. Транзистор VT1 работает в режиме микротоков, что обеспечивает ему большой коэффициент усиления. По этой причине он будет находиться в одном из двух устойчивых состояний: заперт или открыт — зависит от величины напряжения питания. Причем изменение напряжения питания на 0,2 В приведет к переключению транзистора VT1 (а значит, и VT2).

Настройка напряжения срабатывания индикатора выполняется резистором R2 путем подачи от регулируемого источника постоянного напряжения 5...15 В — при этом должен светиться индикатор HL1. Постепенно повышая напряжение до 30 В, резистором R2 добиваемся, чтобы при напряжении более 16...20 В светодиод погас.

Рис. 3.5. Печатная плата индикатора

Схема не критична к точности соответствия номиналов, указанных насхеме. Светодиод HL1 можно заменить любым из серии КИП, а диодный мост VD1 — четырьмя диодами типа КД102А, Б.

Топология односторонней печатной платы и расположение на ней элементов приведена на рис. 3.5. Конструкция платы выбрана с учетом возможности установить ее в свободном отсеке стандартного телефонного гнезда.

Данная схема показала себя надежной и удобной при работе в течение более двух лет.

Простой адаптер для записи разговора

Иногда бывает полезно записать свой телефонный разговор на магнитофон. Подавать сигнал непосредственно на вход магнитофона или через конденсатор с ТЛ нельзя. Это связано с тем, что, если трубка лежит на аппарате, в линии действует постоянное напряжение 60 В, что вполне достаточно для повреждения входных каскадов усилителя. Не спасет схему магнитофона применение в цепи разделительного конденсатора — ведь в момент вызова в линии может действовать переменный сигнал с амплитудой до 200 В, а вход магнитофона, для удобства его использования, должен быть постоянно подключен к ТЛ .

Рис. 3.13. Схема адаптера

Приведенная на рис. 3.13 схема адаптера позволяет использовать любой записывающий магнитофон, имеющий вход для подключения внешнего микрофона. Устройство не требует питания и может быть постоянно включенным в разрыв одного из проводов линии, идущей на телефонный аппарат. (Это не ухудшает качества связи и исключает повреждение входных цепей магнитофона.)

Трансформатор обеспечивает развязку цепей по постоянному току. Включение диодов VD1 и VD2 в качестве ограничителей предотвращает вероятность появления во вторичной цепи трансформатора переменного напряжения с опасным для входных цепей магнитофона уровнем. А нужный уровень сигнала с линии устанавливается подстроенным резистором R1 (его номинал может существенно отличаться от указанного на схеме).

Для изготовления трансформатора Т1 используется магнитопровод от любого телефонного трансформатора (все они унифицированы, и его несложно найти). Он имеет конструкцию, которая исключает намагничивание магнитопровода при протекании постоянного тока (когда трубка с аппарата снята). Трансформатор разбираем и удаляем верхнюю обмотку с каркаса. На ее месте наматывается 120...140 витков проводом ПЭЛ-2 диаметром 0,33 мм. Оставшиеся обмотки включаются, как показано на схеме, что позволяет повысить нaпpяжeниe во вторичной цепи.

При правильном монтаже адаптер в настройке не нуждается.

Световое оповещение о вызове

Иногда бывает удобно иметь кроме звукового еще и световое оповещение о телефонном вызове. Например, если спит ребенок, звук у ТА можно отключить. Световое оповещение будет полезно также людям с пониженным слухом. Устройства такого же назначения, но промышленного изготовления — довольно дорогие. Современная элементная база позволяет решить эту задачу очень просто и без больших затрат.

Схема, рис. 3.11, аналогична по принципу работы описанной выше. Через конденсатор С1 выделяется переменный сигнал вызова. После выпрямления на VD5 он поступает на VS1.

Рис. 3.11. Схема светового индикатора сигнала вызова

Рис. 3.12. а) Топология печатной платы

В корпусе VS1 находятся два независимых оптронных ключа, один из которых и используется для управления включением лампы. При наличии сигналов вызова лампа будет периодически загораться.

Стабилитрон VD2 и конденсатор С2 позволяют устранить моргание лампы в случае набора номера на ТА, когда в линии формируются импульсы с частотой 10 Гц.

Рис 3.12 б) Расположение элементов

Электрические схемы, приведенные на рис. 3 9 и 3 10, легко объединяются в одну (нумерация деталей для них указана единая) При этом все детали, кроме включателей SA1 и SA2, располагаются на печатной плате размером 95х50 мм, рис. 3.12.

Резисторы, отмеченные на схеме звездочкой "*", могут потребовать подбора. Конденсатор С2 используется типа К73-9 (К73-17) на рабочее напряжение не менее 250 В.

В заключение можно отметить, что приведенные схемы из-за большого входного сопротивления не влияют на режим работы ТЛ и не ухудшают качество работы телефона, даже если он имеет автоматический определитель номера (АОН) или к нему подключен компьютерный модем или факс.

Таймер для отключения телефона на ночь

Данный таймер предназначен для автоматического отключения телефона ночью с 22 ч до 7 ч утра (на 9 часов), что позволяет избавиться от случайных звонков. Временной интервал легко можно изменить при первоначальной настройке устройства. Таймер обеспечивает с дискретностью одна минута установку нужного интервала времени и периодическое повторение процесса через 24 часа.

Схема состоит из генератора минутных импульсов на микросхеме DD1, программируемого делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления — DD2 и DD3 (имеется 16 входов для установки в двоичном коде коэффициента деления), триггера на DD5.2, DD5.3, DD4.1 и формирователей коротких импульсов на элементах микросхемы DD4.2...DD4.4, рис. 3.8.

Переключение цепей выполняет поляризованное реле К1. Оно не требует постоянного питания обмотки для фиксации положения контактов, а для их переключения достаточно кратковременного импульса на соответствующую обмотку.

Учитывая, что многие современные телефоны имеют регистры хранения в памяти часто используемых номеров, для их сохранения необходимо наличие напряжения питания от ТЛ. При отключении ТА от линии через контакты К1.2 реле на него подается постоянное напряжение 50 В, которое имитирует ТЛ.

Нередко бывает, что звонят за несколько минут до установленного времени отключения ТА, и, чтобы во время разговора не произошло автоматического разрыва связи, схема контролирует состояние ТЛ и выполняет отключение только после окончания разговора, когда трубка лежит на ТА. Это очень удобно при эксплуатации.

Устройство выполнено на легкодоступных КМОП микросхемах и отличается малым потребляемым током, что позволяет иметь резервное питание (9 В) на случай аварийного отключения сети, для сохранения установленного цикла.

Работает схема следующим образом. Включение таймера проводится тумблером SA1 в момент времени, с которого требуется обеспечивать временной интервал отключения ТА. В начальный момент, когда подано питание на схему, пока идет заряд конденсатора С2, формируется импульс обнуления счетчика DD1 и триггера, собранного на элементах DD5.2, DD5.3.
Этот же импульс, пройдя через элемент DD4.4, переключит реле К1 (контакты реле 23-22 замкнутся), и на входах начальной установки счетчика DD2 появится лог. "1" в соответствии с необходимым коэффициентом деления (N).

На схеме показано положение перемычек на входах DD2 для интервала 9 часов:

Коэффициент деления для другого временного интервала легко можно определить, воспользовавшись соотношением:



М — коэффициент, называемый модулем (на схеме показано положение пере мычек для значения М=2).

Значения чисел десятичной системы Р1...Р4 устанавливаются на соответствующих входах счетчиков в двоичном коде. Так, для DD3 при коэффициенте деления 1440:



при коэффициенте деления 540 (DD2):



Как только на выводе DD2/23 появится лог. "1", триггер DD5.2, DD5.3 переключится и элемент DD4.2 сформирует импульс для переключения реле К1 (контакты 23-22 разомкнутся, а 11-12 замкнутся). В таком состоянии (телефон подключен к ТЛ) схема будет находиться до момента, пока на выводе DD3/23 не появится импульс (лог. "1").

Счетчик DD3 имеет коэффициент деления 1440, что соответствует 24 часам (при минутных импульсах на входе). Через этот интервал, с момента включения таймера, на выходе счетчика будет периодически появляться сигнал для автоматического отключения ТА.

Для контроля за состоянием ТЛ используются транзисторы VT2...VT4. При снятой телефонной трубке напряжение в линии снижается с 60 В до 5...15 В. При этом VT4 запирается, а транзисторы VT2 и VT3 откроются — будет светиться индикатор HL2, и на входе элемента DD5.1 появится лог. "0" (на DD5/4— "1"). Этот сигнал не позволит появиться на выходе DD5/3 лог. "1" при переключении триггера (лог. "0" на DD5/11). Цепи из R8-C6 и R13-C8 обеспечивают формирование коротких импульсов для управления переключением реле, что снижает потребление тока.

Использование оптронной пары VS1 позволяет получить электрическую развязку между ТЛ и цепями таймера.

Если в процессе работы таймера требуется на некоторое время включать или отключить ТА от линии, не меняя времени начала установленного цикла работы, то можно воспользоваться соответствующими кнопками: SB1 — включение, SB2 — отключение.



При полном отключении питания таймера тумблером SA1.2 вторая группа контактов (SA1.1) обеспечивает подачу напряжения на обмотку реле К1 через транзистор VT5. Разряд С11 через открытый транзистор VT5 и обмотку реле позволит ему сработать, и контакты К1.2 вернутся в исходное положение — ТА будет подключен к линии независимо от того, на каком этапе цикла мы отключили питание таймера.

Схема не меняет режимов при кратковременном исчезновении сетевого напряжения. Но для того чтобы работа таймера не нарушалась при длительном отсутствии сетевого напряжения, необходим элемент резервного питания G1 (9 В), от которого достаточно питать только микросхемы.



Pис. 3.8 Электрическая схема таймера

Топология печатной платы не разрабатывалась, а монтаж выполнен на универсальной макетной плате.

В схеме применены резисторы типа С2-23 (МЛТ), конденсаторы С1...С5 типа К10-17, С6 и С7 типа К50-24 на 63 В. Светодиоды подойдут любые, с разным цветом свечения, но лучше использовать из серии КИПД. Диодные сборки КЦ407А можно заменить любыми выпрямительными диодами на ток не менее 200 мА.

Кварц ZQ1 — любого типа, на рабочую частоту 32768 Гц (они широко используются в часах). Поляризованное реле в схеме применено типа РПС42 РС4.520.420-01, но подойдут и многие другие, например РПС32 РС4.520.223. Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать напряжение во вторичной обмотке, достаточное для срабатывания примененного реле, а также необходимо вспомогательное напряжение 48...60 В. Идеально подходит унифицированный трансформатор типа ТПП217-127/220-50.

Трансформатор может применяться из этой же серии с большей допустимой рабочей мощностью, например ТПП225, ТПП235, ТПП236, ТПП261. В этом случае нумерация подключаемых выводов обмоток не изменится, но увеличатся габариты конструкции.

В качестве резервного элемента питания G1 использован аккумулятор 7Д-0,125Д. Общие габариты устройства не превышают 160х135х65 мм.

Настройку схемы начинаем с установки резистором R20 порога переключения транзистора VT4 при напряжении, подаваемом с контактов телефонной вилки ХР2: если оно меньше 20 В — светодиод HL2 должен светиться (индика тор занятой линии).

Проверку работы таймера удобно производить при подаче на входы счетчиков (DD2/1. DD3/1) секундных импульсов с вывода 4 микросхемы DD1. При этом следует учитывать, что первоначальное запоминание коэффициента деления, установленного на входах параллельной загрузки, происходит через три такта входных импульсов.

Подключая устройство к ТЛ, необходимо соблюдать полярность, указанную на схеме. При правильной полярности снятие телефонной трубки приводит к свечению индикатора HL2. Свечение светодиода HL1 показывает, что телефон автоматически отключился от ТЛ.

---

---