СИГНАЛЬНЫЙ РАДИОШЛЕЙФ

April 30, 2014 by admin Комментировать »

Шлейф – один из самых простых и надежных датчиков в охранной системе (ОС) Петля из тонкого, незаметно для нарушителя обрывающегося провода, переплетающего охраняемые предметы и подходы к ним, делает практически невозможным не только тайное хищение, но и само проникновение в охраняемую зону

Но охранная система выполнит свою задачу лишь в том случае, если ее реакция на криминальное вторжение будет передана по назначению Просто «крики о помощи», издаваемые ОС чаще всего без каких-либо на то оснований, уже не привлекают внимание окружающих А владелец автомобиля, нечаянно разбудившего сиреной жителей целого квартала, вообще не может рассчитывать на их благорасположение Иное дело – передача тревожного сигнала по радио

На рис 25 показана принципиальная схема устройства, формирующего тревожный радиосигнал при обрыве шлейфного датчика

Для передачи сигналов охранных систем по радио в России выделены два частотных канала: с несущей частотой 26945 кГц (для автомобильных) и 26960 кГц (для всех остальных) Заблокировать эти две, давно всем известные частоты могут даже начинающие воры (кстати, почти не нарушая норм Госсвязьнадзора..) Так что ситуация для законопослушных граждан почти не изменилась: их «раздевают» по-прежнему Но другим, относящимся к законам реально, грозят возможные штрафные санкции за передачу тревожного сигнала на другой частоте (или большей мощности)

Радиопередатчик выполнен на транзисторах VT2 и VT3 Частота его излучения fk = 26945 кГц задана кварцевым резонатором ZQ1 Генерация происходит за счет наличия паразитной емкости коллектор-база транзистора и емкости монтажа На fk настроен контур L1C7 задающего генератора и выходной контур L4C9C10C11 усилителя мощности Несущая частота передатчика модулируется по амплитуде С этой целью в эмиттерную цепь транзистора VT3 введен транзистор VT4, работающий в ключевом режиме

На элементах DD14 и DD15 собран звуковой генератор, возбуждающийся на частоте Fbb ξ 0,5 R8C6 = 0,5 х 51 х 103 х 0,01 х 10~6 ξ ξ 1 кГц, а на элементах DD12 и DD13 – тактовый генератор, включающий/выключающий звуковой генератор с частотой Ft ξ 0,5 х х R6C5 = 0,5 х 3 х 106 х 0,1 х ΙΟ-6 ξ 1,5 Гц Формируемые таким образом «пачки» звуковых меандров управляют работой транзистора VT4

Омическое сопротивление стометровой петли, выполненной из провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм, не превышает 200 Ом С необорванным шлейфом, сопротивление которого R ю « R2, напряжение на входе инвертера DD11 будет равно U =

= U R2 / (Rl + R2) если U = 9 В,

то и13 = 9 х 3 х 104/ (1,5 х 106+ 3 х х ΙΟ4) ξ 0,2 В Напряжения такого уровня (Ubx< 0,5 В) логические элементы относят к нулевым и, следовательно, на выходе логического инвертора DD11 (вывод 12) будет сформировано напряжение логической единицы U = Unm = 9 В Это напряжение запирает транзистор VT1 (так как Ug6 = 0) и через открытый диод VD1 блокирует работу модулятора

При обрыве датчика: U ξ Unm,

U12s 0, и в базе транзистора VT 1 возникает ток I, ξ U / R4, открываю-

щий его до насыщения Таким образом, на передатчик подается питание, а запертый диод VD1 уже не мешает возбуждению тактового и звукового генераторов

Принятое здесь включение шлейфного датчика не является единственно возможным Обратите внимание, что ΙΓ,ξ U (точнее, U, > U — 0,5 В) – условие перехода ОС в режим тревожной сигнализации –

будет выполнено лишь в том случае, если сопротивление оборванного шлейфа превысит сопротивление резистора R1 в 15-20 раз В сухих помещениях и даже вне их это условие обычно выполняется, так как межпроводное сопротивление оборванного шлейфа, изготовленного, например, из обмоточного провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм, остается очень большим Уменьшение сопротивления R1, которое, казалось бы, снимает возникающие здесь проблемы, не может быть рекомендовано, потому что ухудшает важнейший параметр охранной системы – энергопотребление в дежурном режиме

Если шлейф имеет большую длину, проложен по мокрой траве, пересекает грязь и лужи, а его изоляция местами повреждена, то лучше включить его так, как показано на рис 26

С необорванным шлейфом напряжение на базе транзистора VT1 будет равно U, ξ U R2 / (Rl + R2) если U = 9 В, то U, ξ 9 х 3 х

х 104 / (106 + 3 х ΙΟ4) ξ 0,3 В Это напряжение ниже напряжения отсечки кремниевого транзистора, и транзисторы VT 1 и VT2 остаются запертыми В дежурном режиме напряжение на выходе такого формирователя будет близко к 1кб0 R5 = 10&quot7 х 82 х 103ξ 0,01 В, то есть войдет в интервал напряжений [U ], представляющих лог 0

Если сопротивление оборванного шлейфа окажется равным, например, Rj4 обр = 0,3 МОм (много меньше, чем требовалось при прямом включении шлейфа), то резисторный делитель на входе формирователя преобразуется в эквивалентный генератор с напряжением холостого хода Unm RJlo6p/ (Rl + Кд1обр) = 9 χ 0,3 χ 10е/ (106 + 0,3 х х 106) = 2 В и внутренним сопротивлением Rl RJlo6 / (Rl + RJlo6 ) = = 106 х 0,3 х ΙΟ6 / (ΙΟ6 + 0,3 χ ΙΟ6) = 0,23 χ ΙΟ6 ОмР Соответственно в цепи базы транзистора VT 1 возникнет ток 1б = (2 – 0,6) / 0,23 χ 106 = = 6 х 10~6А (0,6 В – напряжение отсечки кремниевого транзистора), а в цепи его коллектора – Ik = h21E Ig = 400 χ 6 χ 10~6 = 2,4 мА Этот ток откроет транзистор VT2 до насыщения, и напряжение на его коллекторе (выходе формирователя) будет отличаться от Unm лишь напряжением насыщения U < 0,2 В, то есть войдет в интервал напряжений, представляющих лог 1

Сигнал шлейфного датчика может быть сформирован и так, как показано на рис 27 Входная цепь операционного усилителя (ОУ),

Рис 27 Схема включения шлейфного датчика с операционным усилителем

работающего на микротоках, представляет собой разбалансированный мост, создающий на неинвертирующем (вывод 3) и инвертирующем (вывод 2) входах ОУ напряжения U3hU2 При U – U2> 0,2 мВ напряжение на выходе ОУ достигает своего максимума Ugs Unm – 1 В (коэффициент усиления по напряжению ОУ КР140УД1208 не менее 50000)

В отличие от аналого-цифровых компараторов в операционных усилителях выходной сигнал может и не удовлетворять цифровому стандарту Максимальный его уровень нередко оказывается ниже уровня лог 1, а минимальный – выше уровня лог 0

Регулировкой резистора R5 установим «перекос» моста с некоторым запасом: U3 – U2 = 2 мВ и определим величину Ид1 обр, при которой произойдет увеличение напряжения U2 на 4 мВ (то есть U3 – U2 изменит свой знак на обратный): Rjlo6ps DU2x 2 R1 / UnHT = 4 x 10~3 x x2xl06/9sl kOm, to есть уже при R,lo6p– КД1Ю = 1 кОм максимальное напряжение на выходе ОУ IL ξ U -1В (шлейф цел) сменится минимальным U6mhh ξ +1 В (шлейф оборван)

Для того чтобы сигнал на выходе формирователя Ubbix имел цифровой стандарт, к выходу ОУ подключен транзистор VT1 При U6 ξ ξ U – 1 В он заперт и U = I ,n R10 = 10~7 х 82 х ΙΟ3 ξ 0,01 В А при

U6 ξ +1 В транзистор открыт до насыщения и, следовательно, Ubhx = = U – U = U – 0,2 В

В связи с высокой чувствительностью формирователя, использующего ОУ, его входная цепь должна иметь повышенную защиту от разного рода наводок Здесь этой цели служит двухзвенный фильтр R2C1R3C2 Формирователи с ОУ применяют в самых неблагоприятных условиях

Печатную плату ОС в основном ее варианте (с прямым подключением шлейфа), принципиальная схема которой показана на рис 25, выполняют из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм (рис 28)

Фольгу со стороны деталей (рис 28а) используют лишь в качестве «земли» и экрана В местах пропуска проводников в ней должны

Μ 1:1

Рис 28 Монтажная схема охранной системы и печатная плата

быть вытравлены защитные кружки диаметром 1,5-2 мм (на рисунке не показаны) Соединения с нуль-фольгой «заземляемых» выводов резисторов, конденсаторов и др показаны черными квадратами Серыми квадратами со светлой точкой в центре обозначены соединения с ней вывода «минус» конденсатора С2 (проволочным выводом, «прокалывающим» плату) и «заземление» вывода 7 микросхемы DD1

Катушки передатчика наматывают на каркасах, конструкция, размеры и расположение которых отражены на рис 29 Катушки L1 и L4 содержат по 18 витков провода ПЭВ-2 0,33 Катушку связи L2 (3 витка провода ПЭВШО 0,25) наматывают поверх L1 у «холодного» ее конца Катушки подстраивают карбонильными сердечниками

с резьбой М3, для которых в каркасах катушек имеются осевые отверстия с соответствующей резьбой Хотя катушки такой конструкции, притянутые к плате своими выводами, не требуют какого-либо специального крепления, полезно зафиксировать их опоры клеем («Мастер», БФ и тп)Дроссель L3 – типа ДПМ-0,1 или ДМ-0,1, его индуктивность равна 20-30 мкГн В качестве антенного разъема Х2 применен высокочастотный соединитель типа СР-50 Для установки его гнезда СР-50-73Ф на плате расклепывают специальный дюралевый уголок (рис 210)

Рис 210 Уголок для установки разъема

Для подключения шлейфа можно использовать любой миниатюрный двухполюсный разъем, например от микрокалькулятора Одну его половину монтируют на коротком мягком шнуре и подключают к плате ОС, другую устанавливают непосредственно на мотовильце шлейфа (рис 211) Конденсатор С1 может быть типа К53-30, С2 – любой оксидный, остальные – керамические КД-1, КМ-6, К10-176 и тп Все резисторы – типа МЛТ-0,125

Оборванный шлейф обычно не ремонтируют, особенно в дорожных условиях Новый датчик берут из имеющихся в запасе

Для настройки передатчика к его антенному выходу подключают эквивалент антенны, в качестве которого применяется резистор МЛТ-1 сопротивлением 51 Ом, а к нему подключают головку высокочастотного (> 30 МГц) вольтметра Замкнув в транзисторах VT1 и VT4 выводы коллекторов с эмиттерами, передатчик переводят в режим непрерывной генерации и подстроенными сердечниками настраивают его контуры L1C7 и L4C9C10C11 по максимуму показаний вольтметра По окончании настройки подстроенные сердечники фиксируют, в частности заливают расплавленным парафином

Мощность, рассеиваемая на эквиваленте антенны в режиме непрерывной генерации Рвых = U2 / RH, и потребляемый в этом режиме ток ΙποΤρ непр будут зависеть от напряжения питания передатчика примерно так, как показано в табл 21 При нормальной работе передатчика (с модуляцией-манипуляцией несущей частоты в режиме тревоги) потребляемый им ток будет близок к 0,5 I

г                            J                                       ^            7     потр                   непр

Таблица 21 Параметры устройства при разных напряжениях питания

Напряжение питания, В

ТЬк потребления, м А

Выгодная мсщ нэсть, мВт

6

29

30

9

48

100

12

66

190

Передатчик можно настроить и без высокочастотного вольтметра Для этого к его антенному разъему подключают лампу накаливания типа МН 1-0,068, рассчитанную на напряжение 1 В и ток 0,068 А, или МН2,5-0,068 и настройкой контуров добиваются максимальной яркости ее свечения

В процессе настройки может быть полезен частотомер, так как действительная частота кварцевого резонатора ZQ1 нередко существенно отличается от указанной на его корпусе Вход частотомера подключают непосредственно к эквиваленту антенны

Для защиты аппарата от механических повреждений настроенную плату вместе с батареей источника питания напряжением 9 В («Корунд» и др) можно поместить в корпус, имеющий размеры 150x33x22 мм, склеенный из листового ударопрочного полистирола толщиной 1,5— 2 мм Однако во многих случаях в такой защите нет необходимости, так как функции корпуса нередко выполняет само место расположения аппарата, его «гнездо» Для защиты от влаги рекомендуется всю электронику ОС (в корпусе или без него) наглухо заварить в полиэтиленовую пленку

Антенной охранной системы может служить любая Си-Би антенна, подходящая по условиям работы С самой маленькой антенной от портативной Си-Би радиостанции вся электроника ОС может быть размещена так, как показано на рис, 212, – в углублении, сделанном в планке забора (охранный шлейф переплетает звенья забора, ворота, калитку), или в расколотом и склеенном полене (шлейф опутывает поленницу) Аппарат ОС, вшитый в конек туристической палатки, позволит отправиться на рыбалку, за ягодами и тп, не очень опасаясь за сохранность оставленных в ней вещей (при проникновении посторонних рвется шлейф, переплетающий вход или полотно палатки) В результате сигнал тревоги будет принят портативной Си-Би радиостанцией Для поиска похищенного потребуется портативная Си-Би радиостанция с пеленгационной головкой

Спрятанная в одном из заготовленных для строительства бревен ОС способна сигнализировать и после их кражи Аппаратура может быть размещена в носовой части байдарки, вмонтирована в деревянный борт лодки, в ее мачту и тп Во всех этих случаях шлейф обрывается при попытках кражи охраняемого объекта Как показывает опыт, дальность связи с ОС, работающей на такую короткую антенну, достигает 1,5-2 км Но она может быть увеличена до 5-6 км и более, если ОС будет снабжена полноразмерной Си-Би антенной

Среди полноразмерных антенн (фактор в охранной технике немаловажный) к наименее заметным можно отнести, пожалуй, лишь проволочную «полволны» Ее вариант для ОС показан на рис, 213 Антенна состоит из вибратора, выполненного обмоточным проводом ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7 мм или МГШВ сечением 0,35-0,5 мм2 в неброской изоляции (1), и бокса из черного полистирола с согласующим устройством (2), принципиальная схема и монтажная плата которого показаны на рис, 214 Антенна соединяется с аппаратом тонким 50-омным коаксиальным кабелем, например РК50-0,6-23 (3), а другой ее конец подвязывается к одножильной нейлоновой или капроновой леске (4) длиной 15-20 см, выдерживающей на разрыв 5-6 кг На коаксиальный кабель надеваются 5-10 ферритовых колец (5) при этом μ = 50-2000

Плату согласующего устройства выполняют из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм Детали устанавливают со стороны фольги Плату вдвигают в бокс без «дна» и крепят к нему винтом М2 Катушку согласующего устройства, содержащую 9 витков провода ПЭВ-2 0,8, наматывают на оправке диаметром 6 мм и растягивают до -12 мм (ее растяжением- сжатием уточняют настройку антенны) Конденсаторы С1 и С2 – типа КМ-6 или другие линейные высокочастотные подходящего размера Рабочее напряжение конденсатора С2 – не менее 50 В

Антенну можно натянуть вдоль ствола дерева, закрепив изолятор (4) на подходящей ветке Бокс крепят непосредственно на стволе, если необходимо – маскируют, например комом земли Черный коаксиальный кабель (внешний диаметр 2-2,5 мм), связывающий антенный бокс с передатчиком, укладывают в имеющиеся трещины, складки коры и тп Передатчик и антенну допустимо установить непосредственно в кроне дерева В этом случае спуск ведут шлейфным проводом (самим шлейфом или его удлинителем), который может быть замаскирован очень хорошо

Настройка антенны такого типа описана в [5]

Охранная система с полноразмерной антенной способна держать под контролем законсервированную на зиму дачу Для этого шлейфом опутывают мебель, двери и тд, а тревожный сигнал принимает сторож Система может оповестить фермера о чужом автомобиле, приближающемся к полю с созревшим урожаем, удаленной ферме и тп

Найдется для нее и не столь «мирное» применение Правда, несмотря на очевидное сходство с техникой минных «сюрпризов» (растяжки и др), такая охранная система не взорвет возможного правонарушителя, а лишь сообщит о его прибытии О чем, конечно, лучше все-таки знать заранее

Для большинства сельских жителей радиосвязь в Си-Би – недоступная роскошь Причина в том, что каждый, купивший Си-Би радиостанцию, обязан ежегодно выплачивать сумму, нередко превышающую ее собственную стоимость

Тревожный сигнал передатчика ОС способна принять любая Си-Би радиостанция, имеющая нужный частотный канал и AM детектор Норадиоприемник можно сделать самому Принципиальная схема одноканального супергетеродина, имеющего высокую чувствительность и постоянно настроенного на частоту передатчика, приведена на рис 215

На транзисторе VT 1 выполнен усилитель радиочастоты (УРЧ) Его контуры L2C1C2 и L3C4 настроены на частоту радиопередатчика f На микросхеме DA1 выполнен преобразователь, на нагрузке которого (полосовом пьезорезонаторе ZQ2) формируется сигнал промежуточной частоты f = 465 кГц Частота встроенного в DA1 гетеродина ( задается кварцевым резонатором ZQ1, причем она должна быть выше или ниже частоты f на 465 кГц Например, для fK = 26945 кГц: fr = 26480 кГц или f = 27410 кГц (лучше первое, так как в этом случае частота зеркального канала оказывается в относительно малозагруженной части эфира)

Микросхема DA2 содержит активные элементы: усилитель УПЧ (его усиление регулируют резистором R9), AM детектор и предварительный усилитель звуковой частоты У34 Сигнал с выхода DA2 (вывод 9) поступает на регулятор громкости Rl 1 и далее на вход оконечного УЗЧ (DA3), нагрузкой которого ВА1 может служить практически любая динамическая головка сопротивлением не менее 8 Ом и мощностью 0,5-1 Вт

Катушки LI, L2 и L3, L4 наматывают на таких же каркасах, как и катушки передатчика Катушки L2 и L3 содержатпо 18 витков провода ПЭВ-2 0,33 Катушки связи L1 и L4, каждая по 3 витка ПЭВШО 0,2-0,3, наматывают поверх основных у «холодных» их концов Поскольку контурные катушки не имеют экранов, располагать одну от другой нужно не слишком близко (не ближе 2 см) и так, чтобы их индуктивная связь была бы минимальной, для чего оси катушек разворачивают под углом 90°

Источником питания приемника может быть девятивольтовый сетевой адаптер, способный отдать ток 0,5-0,7 А (он потребуется при воспроизведении тревожного сигнала) Адаптеры от электрифицированных игрушек лучше не использовать, поскольку они, как правило, не имеют сглаживающих фильтров (приемник с таким питанием сильно «фонит») и вдобавок не рассчитаны на непрерывную работу

Источник: Виноградов Ю А и др, Практическая радиоэлектроника-М: ДМК Пресс – 288 с: ил (В помощь радиолюбителю)

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты