Электронный сторож кейса

2
Всероссийская научная конференция молодых исследователей
«Шаг в будущее»
Автор:
Семенихин Андрей Владимирович,
ЦД(Ю)ТТ «Городской» г. Липецка,
9 класс
Руководитель: Самохин Юрий Петрович,
педагог дополнительного образования
лаборатории радиотехнического
конструирования
ЦД(Ю)ТТ «Городской» г. Липецка
3
Россия, г. Москва, 2009 г.
Электронный сторож кейса
Семенихин Андрей Владимирович
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
4
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
5
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 710 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.
6
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).
7
Литература:
1. Гаврилов Ю.С. Справочник по радио-измерительным приборам. Изд-во:
«Энергия», 1986
2. Пестриков В.М. Энциклопедия радиолюбителя. Изд-во: «Наука и техника»,
2001
3. Чистяков Н.И. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Изд-во: «Радио
и связь», 1990
4. Журнал «Радио», №№ 2000 – 2008 гг.
5. Журнал «Радиоконструктор», №№ 2004 – 2008 гг.
8
9
Приложение 1
Рис. 1. Фото «Электронный сторож кейса»
(слева направо: брелок-приемник, основной блок, адаптер)
1
0
Приложение 2
Рис. 2. Схема модульной сигнализации
1
1
Приложение 3
Рис. 3. Схема радиомикрофона