Радиомастер гид в мире электроники » Схемы » Безопасность » Многофункциональная система охраны
Информация к новости
  • Просмотров: 7560
  • Добавил: Kail
  • Дата: 10 февраля 2010
10 февраля 2010

Многофункциональная система охраны

Категория: Схемы » Безопасность

Схема охраны построена по модульному принципу (рис. 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. 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.

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). Такое подключение в тексте называется "базовый блок".



Рис. 2. Базовый блок охранной сигнализации


Технические характеристики базового блока охраны:

1. 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.

2. 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.

3. Схема предусматривает подключение датчиков по четырем независимым охранным шлейфам, при этом количество датчиков не ограничено.

4. 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.

5. 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.

6. 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.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.

Источник питания А1 в особых пояснениях не нуждается, так как собран по типовой схеме Коммутация напряжения питания осуществляется контактами поляризованного реле К1 (А1), рис.3, 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. 3а перемычка вместо диода VD5)



Рис. 3. а) Питание схемы в стационарных условиях, б) питание схемы в автомобиле




Рис. 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.

Блок временных интервалов A3, рис. 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).

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 А2, рис. 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.

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.

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. 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. 5 — она потребляет не более 1,5 мА.



Рис. 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. 6.

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. 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 .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.

Оповещение по телефонной линии.

Блок А4 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.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. 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.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. 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".

Многофункциональная система охраны


Рис. 9. Схема микрофонного усилителя.




Рис. 10. Схема замены реле 4К1 на оптоэлектронный 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 36 мА), если вместо герконового реле 4К1 типа РЭС55А паспорт РС4 569.602 использовать оптоэлектронный ключ, рис. 10. Коммутатор КР293КП1В заменяется аналогичным КР293КП4В, но при этом изменится нумерация выводов.


Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->