В нашем случае фильтр нужно настраивать по резонансной частоте приемника (замка), которая определяется номиналами его схемных элементов.

Рис. 6.23. Схема полосового фильтра, собранного на базе операционного усилителя

Рис. 6.24. Схема, позволяющая изменять частоту фильтра при ограниченном воздействии на ее переходную характеристику

6.5.2. Активный ключ

С помощью введения положительной обратной связи (через неинвертирующий вход) из стандартной схемы активного полосового фильтра (см. рис. 6.23) можно получить генератор, отличающийся как простотой, так и легкостью настройки (рис. 6.25). Амплитуда сигнала устанавливается на неинвертируемом входе так, что синусоидальные колебания на выходе могут быть легко ограничены для обеспечения достаточной стабильности работы генератора. Все, что направлено на повышение надежности замка (здесь предусмотрено переключение на вторую частоту в определенной последовательности с первой и на определенное время), реализовано в ключе, а в схему замка введены соответствующие дополнительные цепочки. Если время работы ключа не ограничивается автоматически, то самым простым решением здесь может быть управление им вручную. Пример подобного генератора представлен на рис. 6.26.

Рис. 6.25. Превращение полосового фильтра в генератор посредством введения положительной обратной связи

В устройстве по схеме на рис, 6.26 можно применить интегральную микросхему К553УД2 без каких-либо изменений.

Рис. 6.26. Практическая схема генератора с переключением частоты

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

6.5.3. Ввод и обработка сигнала ключа

Гальваническая связь опасна не только перевозбуждением (образованием высших гармоник), при котором замок может срабатывать на сигналы других частот, но и возможностью выхода из строя входного каскада при подаче слишком большого входного напряжения. Эту возможность можно предотвратить с помощью оптоэлектронной связи между ключом и замком, обеспечиваемой, например, установкой светодиода в передатчике и фототранзистора в приемнике. Однако при этом активный фильтр сохраняет определенную чувствительность к первой высшей гармонике входного напряжения (частота равна половине заданной частоты). Для ее эффективного подавления может быть использовано ограничение входного сигнала, а также введение фильтра высоких частот или полосового фильтра (возможно, со слегка изменяемой резонансной частотой). Решающее значение имеет правильный выбор максимально допустимой амплитуды сигнала на входе активного фильтра, которая в описанном здесь устройстве может соответственно изменяться. Если после реализации всего сказанного выше амплитуда помехи на выходе первого операционного усилителя в схеме, показанной на рис. 6.27, остается ниже амплитуды, необходимой для срабатывания светодиодов, то на второй усилитель она вообще не повлияет.

Рис. 6.27. Схема для исследования влияния ограничения напряжения на входе и оптоэлектронной связи (правая часть схемы, обозначенная фигурной скобкой, соответствует обоим приемным блокам ЕТ1 и ЕТ2 реализованного варианта замка, имеющего две резонансные частоты, см. рис. 6.30)

Устройство на рис. 6.27 следует рассматривать как экспериментальное, предназначенное для изучения подобных проблем при условиях, отличающихся от рассмотренных. В проведенных экспериментах при входном напряжении, равном уже нескольким десяткам милливольт, на выходе получали стабильную амплитуду сигнала с пиковым напряжением более 6 В, которая почти не изменялась при повышении входного напряжения на два порядка. Напряжение питания при этом было как синусоидальной, так и прямоугольной формы.

В устройстве по схеме на рис. 6.27 используются интегральные микросхемы, аналогичные отечественным К553УД2, и транзисторы, близкие к КТ312Б, КТ342А, КТ358В. Светодиоды — АЛ307 с различными буквенными индексами, в зависимости от желаемого цвета свечения. Фототранзистор ФТ-1 или самодельный, например, на базе П111А, у которого металлический колпачок корпуса снят, а кристалл защищен от влаги свегопрозрачным клеем или лаком.

Рис. 6.28. Функциональная схема ключа

Ключ (рис. 6.28) для открывания замка с активным фильтром состоит из генератора, источника питания (батареи, иногда трансвертора), кнопки и включателя. Через клемму он может подключаться к центральному источнику питания замка, однако это снизит помехоустойчивость. Кодирование ключа зависит от конкретных условий, описанный вариант — только пример. Встречное включение двух светодиодов, симметричное относительно массы, на выходе передатчика (каждый светодиод защищает другой от недопустимо высокого обратного напряжения) позволяет вводить головку ключа в замок всего один раз. В двери делаются соответствующие отверстия, в которых находятся фототранзисторы обоих активных полосовых фильтров замка, настроенных на две различные частоты. При этом должно выполняться неравенство f2=/=(f1+ +f2)/2, чтобы предотвратить срабатывание на частоте первой гармоники. На рис. 6.29 показана схема взаимного положения ключа и замка при открывании двери.

Рис. 6.29. Взаимное положение ключа и замка при открывании двери

Если к замку не предъявлять высоких требований в отношении его надежности, можно предусмотреть только один резонансный фильтр (а в ключе, соответственно, один генератор). Такой случай соответствует, например, замкам, описанным в разделах 6.3.1 и 6.3.2. Оценка сигналов производится пороговыми переключателями. Для этой цели к выходу усилителя подключен выпрямитель с RС-цепочкой, номиналы которой выбраны с учетом требуемого времени задержки. Чтобы параметры конденсаторов выдержать в разумных пределах, ко входам пороговых переключателей — учитывая их малое сопротивление — необходимо подключить по транзистору. Если теперь принять следующую последовательность: подача частоты f1 в течение 1 с, затем подача частоты f-2 и параллельно с этим нажатие кнопки, установленной на двери, а также, примерно через 2 с, генерирование сигнала тревоги при замедлении открывания двери, то все может быть реализовано в устройстве, схема которого показана на рис. 6.30. Верхний пороговый переключатель с помощью реле времени в течение по меньшей мере 2 с после переключения на частоту f2 еще хранит частоту f1 в виде потенциала Н на выходе А'1. При переключении на f2 (здесь пороговый переключатель работает без выдержки времени) на выходе А'2 сразу же появляется потенциал H. И наконец, дополнительно подключенный к выходу А ч третий пороговый переключатель определяет, больше ли продолжительность подачи частоты f2, чем это допустимо с учетом постоянной времени зарядки этого переключателя. В таком случае на выход А'''2 через инвертор, следующий за третьим пороговым переключателем, подается потенциал L, что предотвращает изменение потенциала L, которым обладает выход Е с момента подачи частоты f2, на потенциал H. Только в этот промежуток времени (в течение относительно быстрого времени зарядки порогового переключателя SW1 начиная с момента подачи правильных частот) до момента срабатывания инвертора SW3 (в течение примерно 2 с) возможно прохождение сигнала на кнопку открывания двери. Если она была уже нажата, то будет подан сигнал тревоги (в результате самоудержания и запирания канала запорного устройства в течение времени, определяемого схемой управления сиреной), так же как при слишком позднем, слишком длительном или повторяющемся нажатии.

Надежность этого замка обеспечена, во-первых, использованием двух частот в относительно узком диапазоне и, во-вторых, ограничением отрезков времени, в течение которых должна быть подана частота f2 и нажата кнопка открывания двери. С помощью увеличения числа низкочастотных каналов и усложнения цифровой части схемы надежность замка можно еще повысить. Для питания блока ET1 необходимо напряжение +6...9 В, блока ЕТ2 - 6...9 В; напряжение питания остальной части устройства +5В.

В устройстве по схеме на рис. 6.30 интегральные схемы БТ1 и БТ2 являются аналогами К553УД2А. Три элемента ЗИ-НЕ входят в состав интегральной микросхемы К155ЛА4, четыре элемента 2И-НЕ составляют интегральную микросхему К155ЛАЗ. Кремниевые диоды КД105Б. Транзисторы КТ326 могут быть с буквами А и Б. Возможно также применение КТ104В, КТ361Б, КТ361 В, КТ209Д. Транзистор KF517 можно заменить на КТ501Б или одним из названных выше.

Рис. 6.30. Функциональная схема электронного замка, срабатывающего при декодировании последовательности подачи входных сигналов

Для большей наглядности принципиальная схема порогового переключателя показана отдельно на рис. 6.31. По приведенной здесь же таблице можно выбрать различные постоянные времени такого переключателя. Конденсаторы емкостью от 150 до 470 пФ установлены для подавления низкочастотных помех, которые могут появиться при переходе от потенциала одного уровня к другому. Все три переключателя можно собрать на одной микросхеме D204 или МН7404. Из схемы замка, показанной на рис. 6.30, видно, что потенциал L появляется на выходе первой логической ячейки микросхемы D110, если в короткий отрезок времени выходы всех трех пороговых переключателей получают потенциалы уровня Я. После инвертирования (первая микросхема D100) в этот же отрезок времени на выходе Е' появляется потенциал Н. Этот потенциал инвертируется второй логической ячейкой микросхемы D100, т. е. ее выход получает потенциал Н, который подается на усилитель, если на эту ячейку поступает также инвертированный сигнал уровня от кнопки открывания двери (L — при нажатии на кнопку). Так как выход Е' как в состоянии ожидания, так и при всех «неправильных» действиях при открывании (не те частоты, неправильная последовательность подачи частоты, неверная продолжительность подачи сигналов, нажатие кнопки не вовремя) имеет потенциал L, канал запорного устройства постоянно заперт. Каждое нажатие на кнопку при этом приводит только к запуску сирены. Связь положительного напряжения питания сирены (или схемы управления ею) со входом усилителя напряжения для запорного устройства запирает этот канал, как только включается сирена. Во время работы сирены запорное устройство нельзя открыть даже в том случае, если замок открыт верно.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Основные порталы (построено редакторами)