01.04.21

[Домашняя]

Для охраны и предупреждения о приближении постороннего лица к объекту подходит простая схема усилителя сигналов ЗЧ с небольшими дополнениями. Устройство используется для автоматического включения звуковой сигнализации при приближении к входной квартирной двери со стороны лестничной площадки, если датчик-микрофон улавливает акустический шум, отличный от спокойного фона. Отличительные черты устройства - его высокая чувствительность, возможность управлять мощной нагрузкой, а также удалять датчик-микрофон от основного электронного узла. Чувствительность такова, что, кроме звукового воздействия, узел реагирует и на прикосновение к капсюлю ВМ1 (ЗП-1, имеющему неизолированный корпус). Необходимое условие для сенсорного эффекта: экранированный провод от датчика-микрофона подключать строго в соответствии со схемой. Длину экранированного провода следует выбирать не менее 30 см. При соблюдении рекомендаций по монтажу конструкции, о чем будет рассказано ниже, устройство представляет собой высокоэффективный охранный комплекс, реагирующий на приближение людей к входной охраняемой двери. Кроме звуковой сигнализации, узел может управлять различными электронными исполнительными устройствами. Рассмотрим схему устройства.

На чувствительный акустический сигнализатор-коммутатор автоматически включает и выключает нагрузку при возникновении или пропадании звука. В исходном состоянии оба входа микросхемы DA1 К140УД7 находятся в равновесии, и на базу транзистора VT1 поступает очень слабый сигнал, порядка нескольких мВ, недостаточный для открывания транзистора. При звуковом воздействии на микрофон ВМ1 импульс напряжения через конденсатор С2 попадает на вход 2 микросхемы DA1 и усиленный уже многократно (схема с ООС - отрицательной обратной связью R6C6 - способствует максимальному усилению в данной конфигурации) с вывода 6 DA1 поступает на транзисторный узел задержки. Для нормальной работы датчика-микрофона ВМ1 - пьезоэлектрического капсюля ЗП-1 - требуется резкое звуковое воздействие (хлопки, удары, шаги на лестнице, детонация и сотрясение, громкая речь, лай собаки и т.п.). При экспериментах с другими датчиками в качестве ВМ1 (ЗП-22, капсюлем ДЭМШ, электретными микрофонами NMC, CZN-15e, МКЭ-84 и даже со специальным ларингофоном от танкового шлема) было определено, что чувствительность устройства заметно ниже, чем при пьезоэлектрическом датчике ЗП-1 или ЗП-З. Пройдя через операционный усилитель, сигнал поступает на усилитель тока VT1 и далее на транзистор VT2, который подает питание на звуковой капсюль со встроенным генератором ЗЧ - НА1. Оксидный конденсатор C6 не пропускает постоянную составляющую напряжения и способствует тому, чтобы транзистор VT1 открывался только при наличии переменного сигнала в базе. Когда VT1 открыт, заряжается оксидный конденсатор С4, и после накопления заряда на его обкладках (на это требуется несколько десятков миллисекунд) открывается транзистор VT2. В этот момент капсюль НА1 излучает звуковые колебания. Благодаря оксидному конденсатору С4 и постоянному резистору R5 в устройстве реализована задержка выключения звукового капсюля НА1, которая при указанных на схеме значениях элементов составляет 8-10 с (при однократном воздействии на датчик-микрофон ВМ1). Время задержки выключения можно продлить увеличением емкости С4, а сократить - уменьшением емкости времязадающего оксидного конденсатора С4. Можно С4 вообще исключить из схемы, если такая задержка не нужна. Применять в качестве С4 оксидный конденсатор емкостью более 1000 мкФ нежелательно, ведь в первый момент зарядки он представляет минимальное сопротивление постоянному току, что может привести к выходу из строя транзистора VT1. При емкости С4 в 1000 мкФ задержка выключения капсюля (или нагрузки) составит 3-5,5 мин. Однако при больших выдержках времени теряется точность задержки и возрастает зависимость от длительности первоначального воздействия звуковых колебаний на микрофон ВМ1. Пунктиром на схеме показано подключение слаботочного электромагнитного реле К1, предназначенного для коммутации любых устройств нагрузки с током до 3 А и напряжением до 250 В. Это реле фирмы «ТТ1» потребляет ток 40 мА при напряжении 9 В. Диод VD1, включенный параллельно обмотке реле, препятствует броскам обратного тока и защищает транзистор VT2. При параллельном включении допускается совместная работа обоих узлов - и реле, и капсюля НА1, следует лишь заменить транзистор VT2 на более мощный, например КТ603Б. Чувствительность входного узла зависит от параметров операционного усилителя DA1 и датчика ВМ1. При замене КР140УД708 на микросхемы UA741CN и jiA741 чувствительность повышается на порядок. Уровень чувствительности незначительно можно скорректировать изменением сопротивления резистора R1. Частотную характеристику звукового воздействия можно скорректировать изменением емкости конденсатора С2 в незначительных пределах. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате, которую прячут в диэлектрический корпус и устанавливают на расстоянии до 3 м от входной двери. ВМ1 крепят к наружной стороне двери и маскируют. Хорошие результаты зафиксированы там, где имеется металлическая входная дверь, обитая вагонкой. В этом случае маскировка капсюля ВМ1 идеальна. Неизолированный корпус капсюля ЗП-1 может иметь электрический контакт с металлом двери - от этого чувствительность узла еще более возрастает, т.к. датчик реагирует на малейшие со­трясения и детонацию, которая может происходить от хлопанья дверьми в соседних офисах или лестнице. Если необходимости в такой чувствительности нет, капсюль ВМ1 монтируют к металлу входной двери через поролоновую прокладку толщиной 5-10 мм. При необходимости сенсорного режима - срабатывания узла при прикосновении к двери - место электрического контакта капсюля и металла двери предварительно зачищают и обезжиривают растворителем (например, № 646), так как металлические двери обычно производственным способом покрывают антикоррозийным составом, а затем и краской. Экранированный кабель подключают в строгом соответствии со схемой, то есть оплетку - к выводу конденсатора С2. Вместо ЗП-1 можно применить капсюль ЗП-З. Звуковой эффект может быть расширен от однотонного звука (в базовой схеме - при использовании в качестве НА1 капсюля KPI-2313L или аналогичного) до прерывистого звучания, если применить капсюль прерывистого звука, например KPI-4332-12 или аналогичный. Маломощное электромагнитное реле К1 может быть заменено на BV2091 SRUH-SH-112DM (фирмы Pasi), RM85-2011-35-1012 (фирмы Relpol), однополюсное реле SPST или аналогичные. При перечисленных вариантах замены допускается управление нагрузкой в сети 220 В с током потребления до 3 А. Реле отечественные, типа РЭС10, РЭС 15 на напряжение срабатывания 9-11 В можно использовать в конструкции, только если ток устройств нагрузки не превышает 250 мА и напряжение равно 150 В. Интересно, что зарубежные производители продают у нас свою продукцию по ценам на два-три порядка ниже, чем наши отечественные предприятия. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0.25, MF-25. Оксидные конденсаторы - типа К50-35 или аналогичные. Диод VD1 заменяют на КД522А, КД105. В качестве транзистора VT2 можно использовать среднемощные кремниевые транзисторы КТ3102, КТ603, КТ630 или аналоги с любыми буквенными индексами. В качестве VT1 подойдет КТ361, КТ3107, КТ502 с любым буквенным индексом. Источник питания для устройства - стабилизированный с выходным напряжением 9-15 В. При увеличении напряжения питания чувствительность узла понижается - требуется корректировка сопротивления R1, обеспечивающего опорное напряжение ОУ. Ток потребления без учета реле в режиме ожидания 2-3 мА, в режиме звуковой индикации - 35-45 мА. Оксидный конденсатор С5 сглаживает пульсации напряжения источника питания. В наладке устройство не нуждается и при правильном монтаже начинает работать сразу.

Книга: Новаторские решения в электронике