Данное устройство со звуковой
сигнализацией тревоги разработано для эксплуатации в помещениях и на открытом
воздухе в условиях УХЛ и В при воздействии температуры окружающей среды от —30
до 45 °С, относительной влажности воздуха до 92%, при температуре 22 °С
и атмосферном давлении воздуха от 200 до 1000 мм рт. ст. Это обеспечивается
схемным решением, конструкцией устройства, технологией его изготовления и примененными
ЭРИ и ЭРЭ. Рассматриваемое электронное устройство предназначено для охраны жилых
и производственных помещений, офисов, складов, гаражей, приусадебных построек
и других стационарных объектов, а также может быть приспособлено для охраны
автомобилей и другого подвижного транспорта, в том числе и водного.
Электропитание охранного
устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В частотой
50 Гц, а также от автономных источников питания, имеющих выходное напряжение
9 В. В качестве встроенного источника питания может быть использован ХИТ или
аккумуляторная батарея GB1. Охранное устройство имеет простую электронную
схему, собранную из комплектующих ЭРЭ широкого применения, и достаточно простую
конструкцию, это позволяет повторять его в производствах малых предприятий и
акционерных обществ.
Принципиальная электрическая
схема быстродействующего охранного устройства, выполненного на одной ИМС, приведена
на рис. 2. 10. При промышленном изготовлении данного устройства в комплект поставки
входят датчики, БП, ХИТ, БЭ, блок громкоговорителей и монтажный комплект. При
изготовлении охранного устройства в условиях радиолюбительской лаборатории можно
рекомендовать для монтажа два блока: БП и БЭ.
Блок питания включает в
свой состав входные цепи, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямитель,
работающий на емкостную нагрузку и выполненный на одной диодной сборке, ПСН,
выходную цепь для подключения ХИТ.
Входное устройство обеспечивает
подключение к сети переменного тока с помощью электрического соединителя XI
типа «вилка»; подключение к автономному источнику питания постоянного тока с
помощью малогабаритных приборных контактных зажимов Х2, ХЗ; защиту первичных
цепей охранного устройства от перегрузок и коротких замыканий и индикацию о
готовности устройства к работе с помощью неоновой лампы тлеющего разряда H1.
В этом устройстве применен
сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на броневом
ленточном магнитопроводе типа ШЛМ с уменьшенным расходом меди. Трансформатор
выбран из унифицированного ряда «Габарит» и характеризуется высокими электромагнитными
параметрами и технико-экономическими характеристиками. Трансформатор имеет одну
катушку, установленную на центральном стержне магнитопровода, активная площадь
поперечного сечения стали которого равна 6, 25 см2. На каркас катушки намотано
пять обмоток: две первичные и три вторичные. Первичные обмотки намотаны на одну
технологическую операцию сдвоенным проводом, имеющим повышенную прочность изоляционного
покрытия. Между первичными и вторичными обмотками уложен слой медного эмалированного
провода, один конец которого заземлен, а второй изолирован. На вторичных обмотках
трансформатора действует напряжение переменного тока 6, 3 (выводы 7 и 8);
5, 0 (выводы 9 и 10) ; 6,3 (выводы 9 и 11);
5,0 (выводы 12 и
13); 6,3 В (выводы 12 и 14). Всем этим характеристикам
отвечает покупной трансформатор типоразмера ТН24-127/220-50.
Выходной понижающий трансформатор
питания Т1 обеспечивает расчетный уровень выходного выпрямленного напряжения,
гальваническую развязку вторичных цепей охранного устройства от сети переменного
тока высокого напряжения и дополнительную электробезопасность при его эксплуатации,
регулировке и ремонте. Габаритная мощность сетевого трансформатора при полной
нагрузке составляет 55... 60 Вт. В устройстве может быть применен самодельный
сетевой трансформатор питания с параметрами и моточными данными, приведенными
в табл. 2. 13.
В качестве выпрямителя
в устройстве применена диодная сборка VD1, которая выполнена из четырех
выпрямительных диодов по однофазной двухполупериодной схеме. Такой выпрямитель
можно устанавливать непосредственно на металлический радиатор без изоляционных
прокладок, он характеризуется законченностью конструктивно-технологического
оформления, оптимальными малогабаритными свойствами, простотой применения в
схеме устройства, улучшенными электрическими параметрами: повышенной частотой
пульсации выпрямленного напряжения, достаточно малым значением обратного напряжения
на комплекте диодов, хорошим использованием габаритной мощности трансформатора
и возможностью работы без трансформатора. Но недостаток этой схемы — повышенное
падение напряжения.
Напряжение, снимаемое со
вторичной обмотки трансформатора (выводы 7 и 11), поступает на диодную сборку,
выпрямляется и затем сглаживается емкостным фильтром, собранным на оксидных
электролитических конденсаторах С1 и С2. Конденсатор СЗ служит
для фильтрации высокочастотных помех.
Таблица
2.13. Моточные данные сетевою понижающею трансформатора питания Т1, примененного
в быстродействующем охранном устройстве
Выпрямленное напряжение
постоянного тока подается на ПСН, в котором транзистор VT1 усиливает
выходную мощность БП. В базу транзистора включен резистор R2, регулирующий
выходное стабилизированное напряжение в пределах от 2 до 12 В, которое при регулировке
контролируется вольтметром PV1.
В качестве автономного
источника питания GB1 может быть применена батарея из сухих элементов
МЦ-системы, аккумуляторная батарея любой системы или аккумулятор, используемый
для питания бортовой сети подвижного транспорта с выходным номинальным напряжением
12 В. При работе охранного устройства от сети переменного тока автономный источник
питания отключается. Максимальная нагрузка на выходе БП не должна превышать
1А.
Конструктивно БП рекомендуется
выполнить в виде самостоятельной сборочной единицы, в отдельном корпусе с соответствующими
переходными электрическими кабелями, необходимыми для подключения к сети переменного
тока, электронному блоку и звуковому сигна-
лизатору. Правильно собранный
БП не требует дополнительной регулировки и налаживания. Перечень применяемых
в устройстве покупных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ и рекомендации по их возможной
замене приведены в табл.2.14. Защита БП от перегрузок и коротких замыкании,
возникающих при неправильном монтаже выходных цепей, обеспечивается двумя плавкими
предохранителями F1 и F2.
Электронный блок сигнализации
охранного устройства собран на одной ИМС и двух транзисторах, имеющих соответствующие
цени управления. ИМС DA1 включает в себя четыре логических элемента 2И-НЕ
и образует генератор прямоугольных импульсон (выводы 4...10); реле времени
(выводы 1...3); устройство согласования входного сопротивления усилителя звуковой
частоты и генератора.
Таблица
2.14. Перечень основных комплектующих ЭРИ и ЭРЭ, примененных в быстродействующем
охранном устройстве
Окончание
табл. 2.14
В охранном устройстве контакты
переключателей S4 и S5 замкнуты, а контакты переключателей S1—S3,
устанавливаемые на дверях, окнах, форточках, капотах и т. д.,— разомкнуты.
Схема находится в обесточенном состоянии и в ждущем режиме работы. Вместо переключателей
S4 и S6 могут быть применены магнитоуправляемые контакты — герконы.
При открывании дверей контакты переключателей S1—S3 замыкаются и напряжение
питания от стабилизатора или от автономного источника питания
подается через диод VD3 на транзистор VT3, включенный в цепь усилителя
звуковой частоты. Это же напряжение поступает на второй ПСН, собранный на стабилитроне
VD8 и резисторе R5 и питающий микросхему. Конденсатор С5 начинает
заряжаться с момента открывания дверей и замыкания контактов переключателей
S1—S3 или одного из них. Время зарядки конденсатора С5 определяется
величиной сопротивления резистора R13. После зарядки конденсатора С5
напряжение на входе первого элемента ИМС (выводы 1 и 2) достигнет низкого уровня
логического нуля, a на его выходе (вывод 3) появится высокий уровень
логической единицы, соответствующий напряжению 9 В. Часть этого напряжения,
равного 5...7 В, через выпрямительный диод VD9 и ДН, собранный
на резисторах R6 и R7, подводится к входу второго элемента ИМС
(вывод 5). Все это приводит к самовозбуждению генератора прямоугольных импульсов.
Цепь задающей частоты образована конденсатором С6, резистором R9 и транзистором
VT2.
Электронная схема устройства
работает, когда включены контакты переключателей S4, S6. Это происходит
одновременно с замыканием контактов переключателей S1—S3. В этом случае
контакты переключателя S5 разомкнуты. Напряжение питания через замкнутые
контакты и выпрямительный диод VD4 поступает в цепь сигнализации, а через
диод VD5 и резистор R3 — на конденсатор С4. Как только
напряжение на этом конденсаторе достигнет определенного заданного значения,
срабатывает второй элемент ИМС DA1, генератор начинает вырабатывать импульсы
— сигналы тревоги. Частота следования сигналов постепенно нарастает по мере
зарядки конденсатора С4 до максимального значения и в результате плавного
уменьшения сопротивления транзистора VT2. Громкость подаваемого сигнала
тревоги регулируется резистором R11.
Изготавливается быстродействующее
охранное устройство в виде двух блоков в корпусах прямоугольной конструкции,
имеющих лицевые панели и крышки, в которых предусматриваются вентиляционные
отверстия. Монтаж ЭРИ и ЭРЭ производится печатным способом на плате из фольгированного
одностороннего гетинакса или стеклотекстолита толщиной до 2 мм.
Сетевой трансформатор Т1,
диодная сборка VD1 и мощные транзисторы VT1 и VT3 устанавливаются
отдельно на металлическом шасси и радиаторе охлаждения. На лицевых панелях БП
и БЭ размещают органы управления, ИП PV1, разъемы электрических соединителей,
приборные контактные зажимы и держатели предохранителей F1 и F2.
Все электрические соединители выполняются или способом печатного монтажа, или
отрезками тонкого монтажного провода, имеющего надежную изоляцию. Достаточная
простота схемно-технического решения позволяет монтировать охранное устройство
в условиях радиолюбительской лаборатории и не требует сложной настройки и регулировки.
В данном электронном охранном
устройстве применены покупные комплектующие ЭРЭ широкого назначения, большинство
из которых имеет соответствующие зарубежные аналоги. В качестве измерительного
вольтметра может быть использован покупной прибор типа М4231-40 или любой другой
вольтметр постоянного тока, рассчитанный на измерение напряжения до 20 В. Можно
применить электрические соединители типа ОНЦ-ВГ, СЩ-5, СГ-5, СНО, СНЦ, РПМ.
При монтаже и эксплуатации
этого охранного устройства необходимо соблюдать правила электробезопасности.
Надо помнить, что источник переменного напряжения имеет высокое опасное для
жизни напряжение — 220 В.
Основные электрические
параметры и технические характеристики быстродействующего охранного устройства
Номинальное напряжение
питающей сети переменного тока, В ....................... .220 или 127
Номинальная частота питающей
сети переменного тока, Гц ........................ .50
Номинальное напряжение
автономного или внешнего источника питания постоянного тока, В ... .12
Пределы изменения напряжения
питающей сети неременного тока, В .................... .180...240 или
110...140
Пределы изменения частоты
питающей сети переменного тока, % ................... .±1
Пределы изменения напряжения
автономного источника питания, при которых сохраняется устойчивая работа устройства,
В ........... .8,5...14
Коэффициент нелинейных
искажений питающей сети переменного тока, %, не более ......... .12
Регулируемое выходное стабилизированное
напряжение БП, В ......................... .2...12
Нестабильность выходного
напряжения постоянного тока, %, не более ..................... . 0, 1
Амплитуда пульсации выходного
напряжения
постоянного тока, мВ,
не более ............. 5
Напряжение вторичной стабилизации,
В ........ 5
Коэффициент стабилизации
напряжения постоянного тока
, не менее ....................
100
Время срабатывания устройства
при размыкании контактов, с, не более:
S1- S3 ..........................
50
S4. S6 ..........................
1
Генерируемая частота звукового
сигнала при
работе устройств, Гц ...................
1100
Количество одновременно
охраняемых объектов, шт . 2...10 Уровень давления звукового сигнала при полной
мощноти и на расстоянии 1 м от источникя звука, дБ, не более .........................
110
Mощность, потребляемая
устройством в дежурном
режиме работы, мВт, не более
............. 20
Мощность, потребляемая
устройством при срабатывании звукового сигнала, Вт ............. 20
Помехозащищенность устройства
при воздействии
внешнего электромагнитного
поля, дБ, не менее . 100 Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства
относительно металлического корпуса, МОм, не менее .................... 15
Масса устройства в комплекте,
кг ............ 1,6
кпд, %, не менее ........................
80
Срок службы устройства,
ч ................. 5000
Вероятность безотказной
работы устройства при
риске заказчика в =0,9,
не менее .......... 0,98
Рис. 2.10.
Принципиальная схема быстродействующего охранного устройства.