Рис. 37. Схема сигнализации с фотодиодным датчиком

Рис. 38. Схема сигнализации с кадмиево-сульфидным фотодатчиком

При включении К.2 работающее реле своим контак­том j1 самоблокируется. Если К2 выключен (временный режим), система сигнализации работает только при пе­рекрытии инфракрасных лучей, достигающих светочувст­вительного резистора. Когда К2 включен, сигнализация функционирует все время, пока ее не отключат.

Если использовать лампу накаливания на 12В/1.2А, то можно контролировать расстояние до 5 м. Питающее напряжение схемы 12 В, а общая мощность рассеяния приблизительно равна 15 Вт. Схема монтажа (сборки) светоприемного устройства приведена на рис. 40.



Рис. 40. Схема сборки светоприемного устройства:

1 — металлический корпус; 2 — винты для листового металла 0 2,9X6,5; 3 — плосковогнутая линза; 4 — распорное кольцо 0 26X9; 5 — инфракрасный фильтр; 6 — фотодатчик; 7 — распорное кольцо 0 26X15; S — резиновая трубка; 9 — запорное кольцо; 10 — вилка
Излучатели с модулированным источником света.

Работе устройств с немодулированными источниками света может помешать окружающее освещение. Кроме того, они легко могут быть выведены из строя посторон­ними сигналами. Следует отметить, что в качестве источ­ника света не должны применяться лампы с большой тепловой инерцией нити накаливания. Для этой цели го­дятся, например, лампы тлеющего разряда, импульсные газоразрядные трубки и светодиоды.

По сравнению с устройствами, работающими на обыч­ных лампах накаливания, блоки оптического приема со светодиодами, работающие в режиме модуляции часто­ты или в импульсном режиме, обладают определенными преимуществами.

Во-первых, лампы накаливания имеют КПД менее 0,1 %. При токе в несколько сот микроампер требуется .напряжение минимум в несколько вольт; кроме того, они недолговечны. Коэффициент полезного действия светодиодов больше, при токе свыше 10 мА, постоянном прямом напряжении 1,5 В срок службы практически не ограни­чен.

Во-вторых, светодиоды могут работать в импульсном режиме. Схема подключения фотоприемника выполнена таким образом, что он может быть настроен на частоту модуляции в узком спектре частот. Таким образом, си­стема достаточно независима от воздействия рассеянно­го света.

В-третьих, при помощи пары светодиод — фототран­зистор, работающей в импульсном режиме, можно кон­тролировать расстояние и в несколько сотен метров (да­же не применяя при этом лазерные диоды). Фотоусили­тель в этом случае работает как селективный усилитель.

Инфракрасные импульсные излучатели являются но­вейшим вариантом противовзломных сигнальных уст­ройств, работающих при перекрытии луча. Они с успехом действуют на больших расстояниях (10 м) и имеют автономное питание.

Принцип их действия основан прежде всего на боль­шой мощности диодов инфракрасного излучения на ар-сениде галлия (GaAs), возникающей при очень кратко­временном и большом импульсном токе. Возникают очень короткие световые импульсы с соответственно продолжи­тельными перерывами (паузами). Если, например, вре­мя периодической подачи напряжения на излучающий диод CQY99, т. е. время включения (или длительность импульса), 20 мкс, период 50 мс (20 Гц), то при импуль­сном токе диода 2 А среднее его значение будет лишь 0,8 мА. С учетом же тока потребления генератора об­щий ток не составит и 1 мА. Такой светоимпульсный передатчик можно непрерывно эксплуатировать в тече­ние года от аккумулятора 4,5 В/10 А-ч.



Рис. 42. Электрическая схема (а) и формы сигналов (б) светодатчика системы сигнализации с использованием инфракрасных импульсов
Электрическая схема и формы сигналов светопередат-ч-ика и светоприемника системы сигнализации приведе­ны на рис. 42 и 43. Коэффициент заполнения световых импульсов от светопередатчика (см. сигналы формы А) t_ВХ/T=20 мкс/50 мс.

Если бы в качестве импульсного генератора исполь­зовали обыкновенный самовозбуждающийся мультивибратор, то и при больших импульсных промежутках по­требление тока было бы относительно высоким, так как один транзистор из двух всегда открыт. Небольшой ко­эффициент заполнения только тогда приводит к мини­мальному среднему расходу тока, когда импульсный ге­нератор при длительной паузе потребляет малый ток. Этим требованиям удовлетворяет самовозбуждающийся мультивибратор (рис. 42), поскольку во время паузы закрыты оба транзистора.

Рассмотрим теперь, каким образом приемная часть обрабатывает световые импульсы (рис. 43). Фотодиод BPW34, находящийся на пути следования лучей, воспри­нимает периодически (через каждые 50 мс) поступаю­щие на него импульсы длительностью 20 мкс, которые после усиления появляются на выходе интегральной мик­росхемы TDA4180P (сигналы формы «С»). Выходной сигнал усилителя в каскаде, состоящем из транзистора ТЗ, преобразуется в положительные импульсы («D»), которые, попадая на вход интегрального ключа типа U113В фирмы AEG-Telefunken, приводят к запуску гене­ратора и образованию пилообразного напряжения («E»).

Скорость его нарастания определяется емкостью кон­денсатора С, которую нужно выбрать таким образом, чтобы пилообразный сигнал не достиг значения U_ПИТ, Принцип работы схемы построен на реакции на отсутст­вие импульсов. Если хотя бы на мгновение перекрыва­ется световой поток, по крайней мере исчезает один из них и пилообразный сигнал почти достигает Uпит. В ре­зультате транзистор Т4 закрывается, а реле, вызываю­щее возникновение сигнала тревоги, возвращается в не­рабочее состояние.

Приемная часть представляет собой схему, срабаты­вающую при отсутствии сигналов. С увеличением емко­сти конденсатора С нарастание пилообразного сигнала замедляется. Следовательно, при отсутствии нескольких запускающих импульсов возникает большая пауза и сиг­нал достигает значения питающего напряжения. Таким способом можно добиться соответствующей регулиров­ки времени подачи сигнала.

Если схема работает от аккумулятора или сухого эле­мента, необходимо добиться большего срока их службы, однако нельзя не учитывать, что при незначительном уменьшении U_Ш1Т реле начнет «стучать» (дребезжать). При сетевом питании возможна стабилизация напряже­ния, но тогда надо иметь в виду определенный разброс параметров интегральной микросхемы U113B. К досто­инствам схемы следует отнести то, что в случае питания от сети во время отключения тока реле срабатывает и са­мостоятельно вызывает сигнал тревоги, т. е. сигнализи­рует о прекращении питания. Блок сигнализации, конеч­но, должен иметь питание от отдельного источника, не­зависимого от сети.

Защитить фотодиод от падающего сбоку света мож­но при помощи черной пластмассовой трубки. Поставив пластмассовую линзу с пленкой-фильтром дневного све­та, можно увеличить область действия системы и умень­шить чувствительность к постороннему свету. Если, не­смотря на принятые меры, чувствительность к посторон­нему свету будет еще высока, можно уменьшить сопротивление резистора, стоящего на входе, что, однако приведет к уменьшению рабочего расстояния.



Рис. 43. Электрическая схема соединений (а) и формы сигналов (б) приемкой цепи системы сигнализации с использованием инфракрас­ных импульсов
Малое потребление светопередатчика достигается за счет применения дополнительного самовозбуждающегося мультивибратора. Как это видно на рис. 42, во время паузы конденсатор С1 заряжен (это происходит за вре­мя действия предыдущего импульса) и имеет полярность, показанную на этом рисунке. На базу транзистора 77, следовательно, подается отрицательное напряжение в не­сколько вольт и он закрыт. Конденсатор С1 теперь мед­ленно перезаряжается через резисторы Rl, R2, диод и R4. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на­пряжение базы транзистора Т1 не достигнет такого по­ложительного значения, при котором возникает коллек­торный ток. В результате транзистор Т2 тоже открыва­ется, что влечет за собой еще более быстрое открытие транзистора Т1.

Обратная связь ведет к быстрому переключению транзисторов Т1 и Т2. Конденсатор С1 снова перезаря­жается на первоначальную полярность через проводящий транзистор Т2, резистор R2 и переход эмиттер — база транзистора TJ. Как только уменьшится ток пере­зарядки, поступающий на базу транзистора TJ, увели­чивается коллекторное напряжение Т2. Вследствие это­го базовое напряжение транзистора Т1 продолжает уменьшаться при протекании тока по цепи R2 и CL Та­ким образом, транзисторы теперь опять закрываются, т. е. происходит обратное переключение.

Приемная часть схемы выполнена на базе ИМС-тай-мера типа 555, фиксирующего моменты отсутствия им­пульсов, которые с диода LED1 воспринимаются фото­транзистором ТЗ и используются для обратного пере­ключения и запуска моностабильного мультивибратора. Когда световой путь перекрывается, зажигается свето-диод LED2, подключенный к ИМС. Продолжительного сигнала можно добиться и при помощи тиристорной схе­мы, приведенной на рис. 44, б. Под воздействием импуль­са тиристор отпирается и заставляет срабатывать реле. Прекращение сигнала тревоги достигается нажатием кнопки G.

Чувствительность схемы на рис. 44, б определяется резистором R2 и фототранзистором ТЗ. Значение сопро­тивления резистора R2 может быть и меньше 33 кОм, но в этом случае уменьшается чувствительность приемни­ка. Фотоприемником ТЗ может быть обычный кремние­вый фототранзистор, однако применение составного фо­тотранзистора (по схеме Дарлингтона) обеспечивает луч­шую чувствительность.





Рис. 45. Сигнализация, срабатывающая при емкостном воздействии или прикосновении:

а — электронная схема; б — монтажная схема; в — печатная плата; г — соеди нение с внешними элементами
Постоянная времени моностабильного мультивибра­тора определяется Р и С2. Время, необходимое для сра­батывания звуковой сигнализации при исчезновении све­тового импульса, равно разности между временем паузы передатчика и постоянной времени приемника. Поэтому кажется, что схема срабатывает почти мгновенно при перекрытии каким-либо образом светового луча, если постоянная времени немного больше паузы. Однако, ес­ли она намного больше времени паузы, для срабатывания схемы потребуется несколько секунд. Большая по­стоянная времени обеспечивает также в защиту от лож­ных срабатываний.

Контролируемое расстояние определяется чувстви­тельностью приемника, мощностью импульса, излучаемо­го диодом LED1.

Применение соответствующей линзы и защита диода в приемнике от падающего сбоку света (при помощи черной пластмассовой трубки) позволяют контролиро­вать расстояние в 3 — 4 м. Наилучшие результаты дает применение в передатчике и приемнике таких линз, фо­кусное расстояние которых приблизительно равно их диаметру.
1.2.5. СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ, СРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРИ ПРИБЛИЖЕНИИ ИЛИ ПРИКОСНОВЕНИИ К НИМ
Одним из способов защиты квартир от взлома может быть установка сигнальных систем, срабатывающих при приближении (емкостном воздействии) или прикоснове­нии к ним человека (рис. 45).

Датчиком сигнального устройства может быть лю­бой изолированный от земли металлический предмет. Можно использовать, например, проволоку, пластины, сетку и т.д. Они соединяются с задвижками или замка­ми дверей тех помещений, попытки проникновения в ко­торые должны сопровождаться сигналами тревоги, а так-же и с ценными металлическими предметами, подлежа­щими охране.

Если устройство должно срабатывать при емкостном воздействии, то экранированный кабель всегда соединя­ют с тем предметом, емкость которого по отношению к земле меньше 10 пФ. Такая сигнализация применяется и для охраны ценных картин. Датчик помещают за кар­тину или же, как проволоку, натягивают на задней сто­роне рамы. Когда кто-то слишком близко к ней подхо­дит, немедленно раздается сигнал тревоги.

При прикосновении или приближении к датчику сиг­нальной системы образующийся сигнал, усиленный тран­зисторами 77 и Т2, попадает на тиристор и открывает его. Реле срабатывает и своим контактом включает звонок или сирену.

В схеме использовано обычное реле, работающее при 6 — 7 В, потребляемый ток которого находится в преде­лах рабочего тока тиристора. Прекращение сигналов тревоги и приведение схемы в состояние готовности к по­вторному срабатыванию происходит путем выключения выключателя К и затем его повторного включения.

Если устройство настроено на сраба!ывание от при­косновения, вывод 5 конденсатора С2 остается свободным, т. е. ни к чему не подключается. Положительный же по­люс источника питания (клемма 4} должен быть зазем­лен. В качестве заземления служит водопроводная сеть или система центрального отопления, но надо остерегать­ся подключения к газопроводу. Датчик в этом случае при помощи одножильного провода следует подключать к клемме 8.

Если схема будет настроена на емкостное воздейст­вие, клемму 4 надо оставить свободной (заземлять ее не надо), а вывод 5, ведущий к конденсатору С2, соединить с фазным проводом сети. Клеммы 7 и 8 при помощи ко­аксиального кабеля соединить с одной стороны с вхо­дом, с другой — с датчиком. Максимальная длина кабе­ля 15 м.

При использовании кабеля максимальной длины кон­денсатор С1 из цепи надо исключить. Если кабель, как это обычно бывает, короче, следует принимать в расчет практическую емкость одного метра, равную 80 пФ, важ­но, чтобы она не превышала 1 нФ. Отметим еще, что конденсатор С1 можно вводить в схему только в этом конкретном случае.