Всероссийская научная конференция молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Автор: | , | |
Руководитель: | , |
Россия, г. Москва, 2009 г.
Электронный сторож кейса
Россия, Липецкая область, г. Липецк
ЦД(Ю)ТТ «Городской» г. Липецка, 9 класс
Для охраны некоторых объектов, которые не установлены стационарно, или для предупреждения о приближении или отдалении, перемещении какого-либо объекта нужно сигнальное устройство, выполненное в виде независимого блока, установка и подключение которого занимает минимум времени и ресурсов.
Модульная сигнализация [Приложении 1], схема которой показана в Приложении 2, выполнена в едином корпусе со звуковым оповещателем, радиомикрофоном и инфракрасным датчиком, регистрирующем отражение луча инфракрасного света от подконтрольного объекта. Источник питания – любой стабильный источник постоянного тока напряжением 9 V.
Датчик состоит из «оптической пары» от системы дистанционного управления телевизора, - инфракрасного светодиода HL1 и резонансного фотоприемника HF1, настроенного на частоту 36 кГц. Оба направлены своими оптическими поверхностями в одну сторону, - на подконтрольный объект. А печатная плата выполняет функции «оптического изолятора», не дающего ИК свету от светодиода непосредственно падать на светочувствительную поверхность фотоприемника.
Мультивибратор на элементах D2.3 и D2.4 генерирует импульсы частотой 36 кГЦ (точно эту частоту устанавливают подбором сопротивления R7). Эти импульсы поступают на базу ключа на транзисторе Дарлингтона VT3. В его коллекторной цепи включен инфракрасный светодиод HL1. Светодиод излучает вспышки ИК-света, повторяющиеся с частотой 36 кГц, а сила света этих вспышек зависит от тока через светодиод, величина которого устанавливается с помощью перемычки J1 (выбирается сопротивление в цепи коллектора HL1). На схеме показано положение J1 при максимальной яркости вспышек.
Если перед рабочей поверхностью датчика расположен какой-то предмет, вспышки света излученные светодиодом HL1 от него отражаются и попадают на светочувствительную поверхность фотоприемника HF1. При этом выходной ключ фотоприемника открывается и на его выходе (вывод 3) устанавливается логический пароль.
В зависимости от положения переключателя S1 сигнализация может как норму воспринимать либо наличие предмета перед оптическим датчиком. Либо его отсутствие (как показан S1 на схеме). Изменение выбранного переключателем S1 состояния приводит к включению звуковой сигнализации.
Логика состоит из одного RS – триггера на элементах D1.1 И D1.2. В исходном состоянии на выходе триггера единица (на выходе D1.2). При включении питания конденсатор C3 создает задержку возрастания напряжения на выводе 6 D1.2. Поэтому некоторое время здесь присутствует логический ноль, который принудительно удерживает триггер в единичном состоянии. Этот же вывод служит для блокировки триггера и всей системы с помощью выключателя S2 (пока на выводе 6 D1.2 логический ноль, состояние триггера не меняется от изменения уровня на его другом входе, - выводе 1 D1.1). Пока данный триггер находится в единичном состоянии, на выходе инвертора D2.2 присутствует ноль. Который блокирует два мультивибратора на элементах D1.3-D2.5 и D1.4-D2.6. Мультивибраторы не работают, импульсы от них на базу VT2 не поступают и динамик B1 молчит.
Спустя какое-то время (несколько десятков секунд) после включения питания или размыкания S2 напряжение на С3 возрастает до величины логической единицы и триггер разблокируется, а вся схема переходит в режим контроля. Если теперь изменится установленное переключателем S1 нормальное состояние подконтрольного предмета (или зоны), то на вывод 1 D1.1 поступит логическая единица (или импульс, длительностью равный времени, в течение которого имело место изменение нормы). Это переключит триггер в нулевое устойчивое состояние. На выходе D1.2 установится логический ноль, на выходе D2.2 – единица. Мультивибратор D1.3 - D2.5 разблокируется и станет давать импульсы частотой около 2-3 Гц на мультивибратор на D1.4-D2.6, который в свою очередь будет давать импульсы частотой около 1 кГц. В результате на базу VТ2 пойдут пачки импульсов частотой 1 кГц, прерывающиеся с частотой около 2-3 Гц. Динамик В1 будет издавать громкие прерывистые звуки. Ограничения продолжительности звучания сигнализации зависят от цепочки С10-R12 и составляет 7-10 сек.
Единица с выхода В2.2 поступит на транзистор VT4, который подаст питание на радиомикрофон. Ответственный за сохранность объекта вначале услышит вызов, издаваемый динамиком, а далее и все переговоры, проходящие у охраняемого объекта на расстоянии 10-50 метров. Радиомикрофон собран по принципиальной схеме [Приложение 3] . Два транзистора предусилитель низкой частоты. Транзистор VT3 генератор УКВ, используется 4М модуляция, брелок используется готовый, малогабаритный FM приемник китайского производства доработанный под плавную перестройку по диапазону.
Светодиод HL2 контрольный, он очень полезен при установке, выборе пространственного положения датчика относительно объекта или зоны контроля, так как он показывает оптической связи между ИК-светодиодом и фотоприемником. Выбирая положение датчика нужно заблокировать триггер (и сирену) замкнув S2, и ориентируясь на свечение HL2 расположить датчик необходимым образом. Если необходимо, чтобы сигнализация срабатывала при исчезновении подконтрольного предмета. Нужно его расположить так, чтобы в присутствие предмета светодиод горел. А если его убрать или передвинуть - гас. Когда нужно, чтобы сигнализация реагировала на появление предмета в зоне контроля, например, на проход человека, нужно расположить датчик так, чтобы в отсутствие человека в зоне контроля светодиод HL2 не горел. Но зажигался при проходе человека через эту зону.
Светодиодом HL2 можно пользоваться и при налаживании схемы. Расположив перед датчиком какой-то предмет (например, картонную коробку), можно, ориентируясь по свечению HL2, настроить частоту мультивибратора D2.3-D2.4 на частоту резонанса фотоприемника HF 1 (если частоты близки или совпадают, светодиод будет гореть).
Литература:
1. Гаврилов по радио-измерительным приборам. Изд-во: «Энергия», 1986
2. Пестриков радиолюбителя. Изд-во: «Наука и техника», 2001
3. Чистяков книга радиолюбителя-конструктора. Изд-во: «Радио и связь», 1990
4. Журнал «Радио», №№ 000 – 2008 гг.
5. Журнал «Радиоконструктор», №№ 000 – 2008 гг.
Приложение 1
Рис. 1. Фото «Электронный сторож кейса»
(слева направо: брелок-приемник, основной блок, адаптер)
Приложение 2
Рис. 2. Схема модульной сигнализации
Приложение 3
Рис. 3. Схема радиомикрофона
