Электроника в нашем доме

Радиоэлектроника      Постоянная ссылка | Все категории

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

ФЕРЕНЦИ ОДОН

Электроника в нашем доме

© Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

В предлагаемой книге приведены подробные описания электротехнических, электромеханических, оптико-элек­тронных, фоточувствительных и электронных устройств, узлов, а также их схем, которые могут быть полезны в домашнем хозяйстве.

Читатель найдет в ней схемы электронных звонков, воспроизводящих запрограммированные фрагменты му­зыкальных произведений, охранных устройств на основе различных датчиков (механических, световых, фотопри­емных), схемы сигнализации и контроля. Могут заинте­ресовать читателя и устройства включения и отключения бытовых энергопотребителей, схемы управления электро­двигателями, автоматического полива комнатных расте­ний, контроля режима работы бытовых электроприборов (стиральных машин, сушилок для белья, «электронного душа»).

Наряду с принципиальными электрическими и мон­тажными схемами устройств даны упрощенные описания принципов их работы, а также некоторые рекомендации по наладке и настройке. При монтаже описанных уст­ройств используются как стандартные элементы (рези­сторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, тиристоры, оптоэлектронные приборы, интегральные микросхемы), так и нестандартные конструкции, которые изготав­ливаются по приведенным в книге чертежам и эски­зам.

В приложении, помещенном в конце книги, дана таб­лица зарубежных изделий электронной техники и их оте­чественных аналогов (как приближенных, так и функ­циональных). Обращаем внимание читателя на возмож­ность различия по некоторым параметрам зарубежных и отечественных элементов; в этом случае потребуются корректировка номинальных значений пассивных элементов схем или навесной монтаж дополнительных элемен­тов при самостоятельной сборке устройств.

Необходимые для работы сведения об основных пара­метрах отечественных и зарубежных полупроводниковых приборов можно найти в справочнике А. В. Нефедова и В. И. Гордеевой «Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги» (М.: Радио и связь, 1985), а описание и параметры интегральных микро­схем — в книге «Зарубежные интегральные микросхемы широкого применения» под редакцией А. А. Чернышева (М.: Энергоатомиздат, 1984).

Надеемся, что предлагаемая книга позволит расши­рить круг интересов читателей и послужит им основой для развития самостоятельных конструкторских и схемо­технических навыков.

А. В. Нефедов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее издание предназначено для читателей, ин­тересующихся вопросами применения электроники в бы­ту. Область использования электронных приборов в до­машних условиях весьма обширна.

Книга содержит три главы. В первых двух рассмот­рены электрические схемы различных сигнальных уст­ройств, применяемых в быту. Описание этих схем помо­жет читателю выбрать то из предлагаемых технических решений, которое наиболее целесообразно использовать в его доме или квартире. Главное преимущество боль­шинства предлагаемых схем — их простота. Схемы не только не ограничивают, но и поощряют у желающих поиск путей их совершенствования. Устройства, собран­ные в соответствии с содержащимися в книге схемами, полностью работоспособны. Автор не ставил целью под­робное описание принципов их действия. Если монтаж произведен правильно, то устройство будет работать и без полного понимания схемы.

Третья глава посвящена применению электроники в современном домашнем хозяйстве. В ней рассмотрены главным образом электрические схемы управления и ре­гулирования бытовой техники, а также направления в их развитии.

Книга рассчитана на широкий круг читателей — от начинающих любителей до специалистов, работающих в области электротехники и электроники.

Автор надеется, что книга заинтересует увлекающих­ся бытовой электроникой читателей и, возможно, будет для них небесполезной.

Одон Ферещи

Глава 1

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

ДОМАШНИХ СИГНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

1.1.  ЗВУКОВЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

И ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Для привлечения внимания или вызова обычно ис­пользуют световые или звуковые сигнальные устройства: электрические звонки, зуммеры и другие источники сиг­налов. Следующей ступенью развития стали звонки типа «бим-бом». Преимущество большинства из них состоит в том, что звуковой сигнал возникает лишь в момент на­жатия кнопки звонка, а для каждого следующего сигнала необходимо повторное нажатие.

Однако сигнал у большинства таких устройств явля­ется непродолжительным, поэтому часто не привлекает достаточно внимания, а иногда остается и вовсе не услы­шанным. У новых образцов сигнальных устройств с ртут­ными контактами за нажатием кнопки следует двойное звучание. Отдельные типы звонков снабжены электро­лампами, подающими одновременно со звуковым и све­товой сигнал, что особенно удобно для шумных помеще­ний.

Электроника позволяет заменить традиционные элек­трические звонки устройствами, выполненными на тран­зисторах и интегральных микросхемах, и получить в ре­зультате приятные и мелодичные сигналы, например в виде фрагментов музыкальных мелодий.

1.1.1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ДВЕРНЫЕ ЗВОНКИ

Простейшие транзисторные зуммеры. На рис. 1,а приведена схема транзисторного генератора, применяе­мого вместо электрического дверного звонка. Сечение сердечника автотрансформатора 14X14 мм; количество витков в обмотках: п1 = 35; n2 = 60; n3 = 20; диаметр про­волоки 0,42 мм. Требуемое значение частоты звука мо­жет быть установлено изменением емкости конденсато­ра С. Потребляемый генератором ток при напряжении 4,5 В составляет 160 — 200 мА.

Рис. 1. Схемы дверного звонка с транзисторным генератором (а) и генератором на однопереходном транзисторе (б)

Отрегулированные на различную частоту транзистор­ные зуммеры подают существенно отличающиеся по звучанию сигналы, что особенно удобно при установке таких устройств в помещениях с общим входом,

На рис. 1, б изображена схема электронного дверного звонка с однопереходным транзистором, которая обеспе­чивает подачу сигналов различного звучания при нажа­тии кнопки на передней G1 и задней G2 дверях (напри­мер, в кухне и прихожей). Силу звука можно повысить, изменив номиналы резисторов или увеличив напряжение питания (до 24 В).

Электронные звонки с использованием мультивибра­тора. На рис. 2, а представлена схема электронного звон­ка с самовозбуждающимся мультивибратором. Транзи­сторы Т1 и Т2 входят в схему мультивибратора. При нажатии на кнопку G мультивибратор начинает генери­ровать колебания, а акустический индикатор (динамик), находящийся в коллекторной цепи ТЗ, воспроизводит звук, высота которого соответствует частоте этих коле­баний.

На схеме, изображенной на рис. 2, б, при нажатии на кнопку G на мультивибратор, состоящий из транзисторов 77 и Т2, подается напряжение питания 9 В. Динамик, подключенный к коллектору транзистора ТЗ, воспроизводит звук соответствующей частоты. Частота звука мо­жет быть изменена соответствующей регулировкой по­тенциометра Р.

На рис. 2, в показан электронный дверной звонок, действующий при различных значениях напряжения.

Рис. 2. Электронные дверные звонки с самовозбуждающимся мульти­вибратором:

а — схема передачи прямоугольных сигналов из коллектора транзистора Т2; б — схема передачи прямоугольных сигналов из эмиттера транзистора Т2; в — электронный дверной звонок, действующий при различных значениях напря­жения

Мультивибратор, как и в предыдущих случаях, образуют транзисторы Т1 и Т2. До тех пор, пока напряжение на входных клеммах 1 и 2 не достигнет достаточного для срабатывания транзистора Т1 значения, динамик не включается.

Звонок двойного звучания типа «бим-бом» может быть собран по схеме, приведенной на рис. 3, с использованием мультивибратора. К ее преимуществам можно отнести изменяемость ритма, периода колебаний, а также про­должительности паузы между двумя звуковыми сигна­лами.

На схеме мультивибратор образован транзисторами 77, Т2. Период возникновения прямоугольных импульсов можно регулировать потенциометрами Р1 и Р2. Коэффи­циент их заполнения, а также длительность устанавлива­ют, изменением сопротивления резистора в базовой цепи. С помощью подстроечных потенциометров Р1 и Р2 про­должительность звучания звонка регулируется в диапа­зоне от 3 с до непрерывного сигнала.

Рис. 3. Схема, использующая мультивибратор для получения разного звукового эффекта звонков типа «бим-бом»

Колебания через эмиттерный повторитель, построенный на транзисторе ТЗ, поступают на каскад на транзи­сторе Т4, в результате чего звонок типа «бим-бом» сра­батывает. При нажатии на кнопку транзистор ТЗ откры­вается и открывает транзистор Т4, что приводит к возникновению первого звукового сигнала. Если открывается транзистор Т2, то транзисторы ТЗ и Т4 запира­ются, соответственно разрывается цепь звонка и следует звуковой сигнал другой тональности. В соответствии с ча­стотой колебаний мультивибратора время звучания сиг­нала зависит от продолжительности нажатия на кнопку звонка. Диод D5 защищает транзистор Т4 от индуктив­ных всплесков напряжения.

На рис. 4 показана схема электронного звонка трой­ного звучания с использованием мультивибратора. При нажатии на кнопки G1, G2 и G3 в динамике слышны зву­ки частотой 2, 1 и 0,3 кГц соответственно. Преимущество ее в том, что при соединении кнопок и сигнального уст­ройства требуется всего одна пара проводов.

Рис. 4. Электронный звонок тройного звучания

Рис. 5. Электронные звонки на интегральных микросхемах:

а — с использованием двойного таймера типа 556; б — назначение выводов интегральной микросхемы: 1 — разрядное; 2 — порог; 3 — управляющее напря­жение; 4 — сброс; 5 — выход; 6 — триггер; 7 — земля; 8 — триггер; 9 — выход; 10 — сброс; И — управляющее напряжение; 12 — порог; 13 — разрядка; 14 — + Unит; в — с двумя таймерами типа 555: 1 — самовозбуждающийся мульти­вибратор; 2 — моностабильный мультивибратор

Мультивибратор приводит в действие динамик через составные транзисторы ТЗ и Т4, образующие усилитель по схеме Дарлингтона. При отсутствии напряжения на входе (Uвх = 0) транзисторы Т1 и Т2 закрыты. Если же имеется положительное напряжение, то мультивибратор вступает в работу и генерирует колебания, частота кото­рых зависит от значения приложенного напряжения. При повышении входного напряжения она возрастает, так как возрастает ток, проходящий через резисторы R1 и R2,и поэтому быстрее заряжаются конденсаторы С1 и С2. При нажатии на кнопку G1 напряжение на входе муль­тивибратора составляет +24 В, а при нажатии на кнопки 02 и СЗ — соответственно UTUZ1 = 24 — 10=14 В и UTUZ2 = 24 — 18 = 6 В.

На рис. 5 показаны схемы электронных звонков со специальными звуковыми эффектами.

Один из таймеров интегральной микросхемы типа 556 (рис. 5, б) работает в качестве самовозбуждающегося мультивибратора. Вывод 5 соединяется с вводом 8 дру­гого таймера (рис. 5, а), работающего по схеме моноста­бильного мультивибратора. Частота импульсов, образо­ванных самовозбуждающимся мультивибратором, опре­деляется параметрами элементов схемы R1 и С1. На выводной клемме 9 образуются соответствующие выход­ные импульсы. Их продолжительность регулируется эле­ментами R3 и СЗ.

Рис. 6. Электронный звонок, имитирующий звук гонга:

а — схема соединений; б — структурная схема

Здесь моностабильный мультивибратор работает в ка­честве делителя частоты, что сопровождается проявле­нием специальных звуковых эффектов. Сила звука в ма­лой степени может быть изменена с помощью потенцио­метра R4. Для достижения поставленной цели должны быть изменены параметры элементов схемы R1 и СЗ.

Очень интересный звуковой эффект может быть полу­чен при нажатии кнопки G и установке вместо резисто­ров R1 и R3 фоторезистора (например, типа LDR03). Звуковой сигнал в этом случае может изменяться в зависимости от степени освещенности фоторезистора кар­манным фонарем. Варьированием характеристики R1 модулируется частота самовозбуждающегося мультивиб­ратора, а изменением характеристики резистора R3 до­стигается звучание в виде тремоло.

Электронные звонки, имитирующие звук гонга. Вместо традиционного электрического звонка в качестве источ­ника звука прекрасный эффект дает применение элек­тронного гонга с его характерным гармоничным звуча­нием. Схема, приведенная на рис. 6, функционирует сле­дующим образом. На вход каскада усиления, именуемого модулярным усилителем (транзистор ТЗ), поступают прямоугольные импульсы от самовозбуждающегося муль­тивибратора (Т1 и Т2} с частотой 1 кГц.

Рис. 7. Схема, позволяющая имитировать звук гонга: а — схема соединений; б — формы выходных сигналов при различных значе­ниях емкостей

В этом случае на выходе модуляторного усилителя (при условии неизменности его питающего напряжения) получаем монотонный сигнал частотой 1 кГц, который из динамика слышен как звук неизменной интенсивности. Прямоугольный сигнал нужной частоты интегрирует­ся, и таким образом получается напряжение треугольной формы (т. е. сначала нарастает, а затем экспоненциально спадает). Дальше оно поступает на модулятор, что и поз­воляет добиться характерного звучания.

Когда транзистор Т2 закрыт, конденсатор СЗ заряжа­ется через коллекторное сопротивление резистора R4 и диод D. Постоянная времени зарядки является функ­цией произведения R4-C3. При переходе мультивибрато­ра в новое состояние транзистор Т2 открывается и его коллекторное напряжение уменьшается. Одновременно конденсатор СЗ начинает разряжаться через коллектор­ную цепь транзистора ТЗ. Диод D препятствует разрядке конденсатора СЗ через транзистор Т2. Таким путем мо­жет быть увеличено значение постоянной времени раз­рядки конденсатора.

Экспоненциально нарастающее, а затем спадающее напряжение модулирует по амплитуде сигнал в каскаде усиления. Изменением емкости конденсатора С1 мультивибра­тора можно регулировать время нарастания, а конденса­тора С2 — время спада сигналов. Тем самым обеспечива­ется получение сигнала гонга требуемого звучания. Изменением частоты мультивибратора достигается раз­личная высота звука. Например, более низкий и продол­жительный он получается при 300 — 400 Гц. В случае же использования больших (1000 — 2000Гц) частот звучание более резкое и менее продолжительное.

На рис. 7 показана еще одна схема, позволяющая по­лучить звук, подражающий гонгу. Ее построение сходно с изображенным на предыдущем рисунке. На вход моду­ляторного каскада на транзисторе ТЗ подается прямо­угольный сигнал мультивибратора, а к его выходу подсое­диняется соответствующий усилитель. Состоящий из тран­зисторов Т1 и Т2 задающий мультивибратор в данном случае работает на частоте 1 Гц. Изменяя емкости С1 и C2t получаем возможность регулировать в широких пре­делах частоту и коэффициент заполнения прямоугольного сигнала. Звучание гонга в каждом новом случае может быть различным. Меняя номинал конденсатора С1, регу­лируют время спада, а конденсатора С2 — время нара­стания сигнала. Высота же звука зависит от частоты мультивибратора. Формы выходных сигналов при раз­личных значениях емкостей приведены на рис. 7, б.

Рис. 8. Электронный 1музьгкальный звонок: а — схема соединений; б — структурная схема

Электронные музыкальные звонки. На рис. 8 приве­дены схема соединений и структурная схема электронно­го звонка с приятным музыкальным звучанием. Здесь задающий самовозбуждающийся мультивибратор, со­стоящий из транзисторов Т1 и Т2, выдает импульсы через 2,5 — 3 с. С коллектора транзистора Т2 сигнал поступает на схему интегрирования, состоящую из элементов R6, СЗ. При заряде конденсатора СЗ и его разряде во время работы задающего мультивибратора сигнал на базе тран­зистора ТЗ экспоненциально возрастает или соответствен­но уменьшается. Таким образом, осуществляется управле­ние мультивибратором звуковой частоты, состоящим из транзисторов Т4 и Т5.

Рис. 9. Музыкальный звонок, имитирующий голоса птиц

Если на резистор R8 подать отрицательное напряже­ние, то частота колебаний мультивибратора составит при­мерно 1000 Гц. В случае, когда прибор состоит только из мультивибратора звуковой частоты и усилителя Дарлинг­тона, выдается однообразный (однотонный) сигнал. Если же схема собрана полностью, из динамика слышен мяг­кий, похожий на сирену звук. Таким образом, может быть получено двойное звучание и без использования интегра­тора. При нажатии кнопки звонка достигается постепен­ное нарастание силы звука, обеспечиваемое введением в схему RС-цепочки (R11С6) с параметрами 820 Ом и 200 мкФ.

На рис. 9 приведена схема музыкального звонка, под­ражающего пению птиц. Она питается выпрямленным напряжением 8В или постоянным 12 В. Динамик выдает звуковой сигнал продолжительностью от 2 до 14 с в зави­симости от емкости конденсатора С.

Основу схемы составляет генератор с индуктивной связью. Исходная частота определяется элементами СЗ, R4, R5. Она уменьшается с увеличением емкости конден­сатора СЗ. Если соединить вторичную обмотку трансфор­матора Тр2 с выключателем K, то можно изменять тембр звука. Потребление тока с вторичной обмотки звонково­го трансформатора происходит только в течение его работы и составляет 8 — 15 мА. Трансформатор Тр2 имеет следующие характеристики: количество витков в обмот­ках 1400 и 2X400 соответственно; диаметр провода первичной обмотки 0,05, вторичной 0,08 мм; толщина сер­дечника 7 мм. Предельная мощность используемых рези­сторов 1/10 Вт.

Вместо p-n-p-транзистора (как показано на рис. 9) может быть использован и другой тип (n-р-n), однако тогда необходимо переменить полярность подключения электролитических конденсаторов и диода D1.

Первое место среди многоголосных формирователей сигналов принадлежит «музыкальным» генераторам. Ра­ботают они следующим образом. При нажатии кнопки и определенных условиях запуска включается электрон­ный счетчик. Во время процесса подсчета импульсов вы­ходные сигналы с дешифратора подключают переменные резисторы генератора, задающие определенную частоту. При этом возникают мелодии, составленные из первых звуков различных песен.

Рис. 10. Музыкальный звонок на интегральных микросхемах КМОП-типа

Для построения аналогичных схем используют раз­личные интегральные микросхемы, например четырех­разрядный регистр сдвига SN 74195N (каждый из реги­стров имеет четыре звуковых сигнала, один из которых необходим для установки куля), двоично-десятичный счетчик SN 7490N с дешифратором SN 7442 («1 из 10»), четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик SN 74193 N с дешифратором-демультиплексором SN 74154 N (15 звуковых сигналов, 1 — обратного дейст­вия) и др.

Рис. 11. Музыкальный звонок, воспроизводящий десять последова­тельных звуков:

a — «музыкальный» генератор: 1 — генератор, задающий такт; 2 — счетчик; 3 — – сигнал-генератор; 4 — схема программирования; 5 — устройство декодиро­вяния; б — схема программирования мелодий, приведенных в нотной записи

На рис. 10 показан музыкальный звонок, построенный на интегральных микросхемах КМОП-типа, который при нажатии на кнопку проигрывает первые восемь звуков темы оды «К радости» Бетховена. Тактовые сигналы из интегральной микросхемы IC5 поступают в десятичный счетчик с дешифратором типа CD 4017 (IC1), который в основное состояние приводится при включении схемы посредством элементов C1, R1. Выход 0 не используется, поскольку первый тактовый импульс продолжительнее остальных. Выход 9 (11-и вывод) служит для выключе­ния схемы после окончания мелодии (посредством IC4, a, b и транзистора Т1).

Оставшиеся восемь импульсов одинаковой продолжи­тельности используются для стробирования самовозбуж­дающихся мультивибраторов, образованных из интегральных микросхем IC2, IC3 (тип 4011) и соединитель­ных элементов. Таким образом, звуки раздаются в опре­деленной последовательности. Потенциометры Р1Р4 настроены так, чтобы можно было получить четыре зву­ковых сигнала нужной высоты. Для разделения звуков выход звукового генератора коммутируется тактовым сигналом. После этого сигнал через потенциометр регу­лировки звука Р5 подается на усилитель звуковой часто­ты, состоящий из транзисторов Т2 и ТЗ.

«Музыкальный» генератор, изображенный на рис. 11, образует десять последовательно звучащих сигналов, что может быть лейтмотивом музыкального фрагмента.

Схема состоит из сдвоенного таймера типа 556 (или из двух таймеров типа 555), двух декодирующих уст­ройств типа SN7441 и одного двоично-десятичного счетчика типа SN 7490. Питающее напряжение таймера типа 556 может быть выбрано произвольно в пределах от 5 до 15В. Все интегральные микросхемы в данном случае питаются напряжением 5 В.

Микросхема IC1A работает в качестве генератора тактовых сигналов. Этот самовозбуждающийся мульти­вибратор производит сигналы очень низкой частоты, оп­ределяемой номиналами элементов R2 и СА (T=0,25с).

Выходной сигнал задающего генератора (вывод 5) поступает на вывод 14 счетчика. Кроме того, в положении b выключателя K этот сигнал поступает и на вывод 10 сигнал-генератора. В этом случае десять звуков мы слы­шим одновременно, что воспринимается как один гармо­ничный аккорд. Когда же выключатель K находится в по­ложении а, звуки следуют один за другим, как это бы­вает при исполнении мелодии.

Рис. 12. Частота выходного сигнала в зависимости от значения емкости програм­мирующего конденсатора

Генератор тактовых импульсов может работать в двух режимах. Если вывод ЕС (или 4} подключить к питаю­щему напряжению 5 В, схема будет работать непрерывно. Если же контакт ЕС оставить свободным (не подключать никуда), то после одноразового проигрывания мотива, т. е. по прошествии 10-0,25 = 2,5 с, работа генератора прекращается.

Счетчик IC2 (тип SN 7490) управляется таким обра­зом, что на его выводах 12, 1, 9, 8 и 11 возникает пять сигналов, управляющих десятичными декодирующими устройствами IC3 и IC4 (тип SN7441). На десяти выхо­дах декодирующего устройства возникают сменяющие друг друга импульсы продолжительностью 0,25 с. Эти выходы подключены к входу конденсаторной схемы про­граммирования. Когда какой-либо из выходов IC4 стано­вится активным, в цепь сигнал-генератора включается соответствующий ему конденсатор. Сигнал-генератор представляет собой самовозбуждающийся мультивибра­тор, который построен на второй половине интегральной микросхемы таймера типа 556. Его частота определяется номиналом резистора R4 (42 Ом) и емкостью конденса­тора в цепи программирования.

На рис. 12 приведена зависимость выходной частоты сигнал-генератора от емкости программирующего кон­денсатора. По кривой можно определить значения емко­стей для разных звуков и мелодий, нотная запись кото­рых приведена на рис. 11,6. Десять конденсаторов не нужны, если звуковой сигнал одной частоты повторяется неоднократно. В схеме программирования PR1, напри­мер, один и тот же конденсатор (38 нФ) используется для третьего и пятого звуковых сигналов.

Для звуков, которые на октаву выше, частоту надо умножить, а значение сопротивления резистора R4 разде­лить на 2. Для звуков, которые на октаву ниже, — наобо­рот. Продолжительность отдельных сигналов определя­ется декодирующим устройством IC3.

Длительность семи первых звуковых сигналов от трех по­следних в 2 раза больше, так как емкость конденсатора Св отличается от емкости СА. Ча­стота тактозадающего мульти­вибратора IC1A зависит от значений произведения R2-CB или R2-CA- Обычно конденса­тор бывает соединен с землей. В нашем случае декодирую­щее устройство соединяет его с землей в нескольких точках. По схеме, например, видно, что выводы 10, 1 и 2 заземляют конденсатор СА (10 мкФ). Выход сигнал-генератора надо соединить со входом уси­лителя звуковой частоты. Кон­денсатор СО вместе с рези­стором R5 образуют интег­рирующую цепочку. Изме­няя значение СО, можно регулировать тональность сиг­нала.

1.1.2. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДВЕРНЫХ ЗВОНКОВ

Подключение обычных электрических звонкое. Мы расскажем о двух способах подключения обычных элек­трических звонков. В связи с тем что обычно звонки ра­ботают от 8 В, в сеть их надо включать через раздели­тельный трансформатор. На рис. 13, а представлена схе­ма подключения двух звонков. Каждый из них срабатывает при нажатии соответствующей кнопки. Для соединения звонков и кнопок нужны три провода.

Рис. 13. Подключение звонков:

а — схема соединений при подключении двух звонков; б — подключение двух кнопок к одному звонку

На рис. 13,6 изображена схема, позволяющая при помощи одного звонка получать два различных сигнала. Подсоединение звонка выполнено таким образом, что лри нажатой кнопке G2 вторичное напряжение трансфор­матора поступает на клеммы 1 и 2, а при замкнутой кнопке G1, минуя якорь прерывателя, подается непосред­ственно на электромагнит. Однако в этом случае молото­чек ударяет по чашке звонка только один раз и повтор­ный сигнал возможен лишь при вторичном нажатии на кнопку G1. Если же замкнута цепь G2, звонок звонит до тех пор, пока кнопка нажата.

Рис. 14. Независимая работа двух звонков с двухпроводным подсо­единением

Независимая работа двух звонков с двухпроводным подсоединением. При уже установленном и работающем звонке иногда возникает необходимость дополни­тельно подключить к той же самой паре проводов еще один звонок, работа­ющий независимо от пер­вого (рис. 14). Для этого надо только провести от первого звонка еще два провода до места уста­новки нового звонка.

Как видно из рисунка, при нажатии кнопки G1 звонит звонок Csl, а при нажатии кнопки G2 — — Cs2. Можно и од­новременно звонить в два звонка. Ясно, что дополни­тельное применение диодов позволяет использовать один звонок за счет одного полупериода переменного тока, а другой — за счет второго.

Схема работает следующим образом. Когда нажима­ют, например, кнопку G1, цепь вторичной обмотки транс­форматора Тр через диоды D1 и D2, звонок Csl и рези­стор R замыкается. Диоды соединены последовательно, и при соответствующем полупериоде напряжения через Csl течет ток. Через Cs2 ток не течет, так как к диоду D4 приложено запирающее (обратное) напряжение. На­жатие кнопки G2 приводит к срабатыванию Cs2 (принцип работы аналогичен работе Csl). Учитывая, что при под­ключении напряжения конденсаторы представляют собой короткозамкнутую цепь, в схему включают последова­тельный токоограничительный резистор R.

Рис. 15. Работа трех звонков с двухпроводным подсоединением и ре­ле со стабилитронами, работающими при разных уровнях напряже­ния стабилизации

Рис. 16. Работа нескольких звонков с двухпроводным подсоединени­ем при использовании селективных реле напряжения

Работа нескольких звонков с двухпроводным подсое­динением. В многоквартирных домах в каждой квартире обычно бывает установлен один звонок, который звонит при нажатии кнопки как у двери квартиры, так и у входа в дом. В этом случае может пригодиться схема с двухпро­водной разводкой, при помощи которой можно эксплуа­тировать несколько звонков. Двухпроводное подсоедине­ние трех звонков показано на рис. 15. Действие схемы основано на использовании реле вместе со стабилитрона­ми, работающими при разных значениях напряжения стабилизации.

Если имеющиеся реле J1, J2 и J3 включить последо­вательно со стабилитронами, например, на 3,9; 11; 18В, можно добиться срабатывания реле при разных уровнях напряжения. При нажатии кнопок G1, G2 или G3 на двухпроводную цепь можно подать соответственно 8, 16 или 22 В. При нажатии кнопки G1 срабатывает только реле J1, так как напряжение в цепи меньше, чем на стабили­тронах Z2 и Z3. Если напряжение в цепи превысит напря­жение стабилизации стабилитрона Z2, сработает реле J2. Процесс можно изменить, нажав кнопку G2, тогда в цепь поступят 16В. В результате срабатывают реле J1 и J2. Звонки, работающие от 6 В, подключаются контактами реле, изображенными на рис. 15.

Работа нескольких звонков может осуществляться и выборочно с использованием селективных реле напря­жения (см. рис. 16). Путем нажатия соответствующей кнопки в двухпроводную линию подаются различные уровни напряжения. Например, нажав кнопку G1, пода­ют 8 В, G2 — 13 В, G3 или G4 — 18 и 24 В соответствен­но. Предположим, что мы нажали кнопку G2. Тогда под действием поступившего напряжения 13 В сработает реле звонка Cs2. Этот процесс осуществляется следующим об­разом.

Допустим, исключим из цепи потенциометр Р2. На­пряжение срабатывания используемого per. j составляет 3 В. Напряжение стабилизации стабилитрона Z3 (9,1 В) меньше, чем у Z4 (15В). Как только поступающее на двухпроводную линию постоянное напряжение составит сумму напряжений стабилитрона Z3 (9,1 В) и срабаты­вания реле (3В), реле J2 срабатывает и контактом ]21 замыкает цепь звонка Cs2. Если нажать кнопку G3, под действием 18В стабилитрон Z4 (более 15В) предвари­тельно открывает транзистор Т2, который шунтирует ре­ле J2, и поэтому оно сработать не может. Реле J3 сраба­тывает при наличии в цепи 18 В и стабилитрона Z5 с на­пряжением 14 В.

1.2. ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА И ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

1.2.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Для защиты квартир, индивидуальных домов и дач разработаны различные электрические и электронные сигнально-предупредительные устройства, которые долж­ны срабатывать при проникновении постороннего лица (или животного) на охраняемую территорию или в по­мещение.

Системы сигнализации состоят из различного рода датчиков, центрального, сигнально-предупредительных и прочих дополнительных блоков. Их задачей является преобразование полученной соответствующей информа­ции в электрические сигналы.

Таблица 1. Способы определения тождественности основных источников помех

Вид помехи

Параметры тождественности сигналов и функции сигнальных систем

Минимальная частота, Гц

Минимальная амплитуда, дБ

Резание или горение

550

10

Вползание

350

35

Подкоп

600

25

Дождь, гром, шум от самолета, передвижение земляных масс и т. д.

Сравнение сигналов нескольких соседних защитных блоков и по­давление одинаковых сигналов

Магнитные силовые поля

Сравнение частот сигналов и от-фильтровывание

Бросание камня, удар молнии или воздействие животных (на­пример, птиц)

Принимаются только сигналы с частотой больше 500 Гц, и при по­мощи соответствующих схем устанавливают, об однократном ли вмешательстве идет речь

Ветер

1

Принимаются только сигналы с частотой более 500 Гц и сравни­ваются с сигналами нескольких со­седних защитных блоков

В центральный блок поступает информация из разных мест и затем преобразуется в сигналы тревоги. Блок ре­гулирует их продолжительность и приводит в действие сигнально-предупредительный механизм. В качестве последнего могут использоваться акусти­ческие, оптические и «замаскированные» (например, под телефон) блоки.

Сигнальные системы служат для отпугивания (преду­предительная защита) или же незаметной передачи сиг­нала тревоги на центральную станцию.

Обязательными требованиями к сигнальному обору­дованию являются его надежность и возможно меньшая вероятность ошибочного срабатывания. Очень важно и то, чтобы оно работало и при отключении от электросе­ти и его было бы трудно вывести из строя. Сигнал не должен длиться больше определенного времени (обычно это несколько минут), чтобы при возможной новой попытке проникновения система срабатывала повторно. Рас­сматриваемое оборудование снабжено автономным источ­ником питания, который позволяет продолжать работу при отключении сетевого напряжения или его преднаме­ренном прерывании. Поэтому существует возможность различать такие неисправности, как обрыв проводов, пре­кращение подачи тока, вскрытие крышек отдельных бло­ков, или же подавать сигналы опасности при срабатыва­нии датчиков.

Имеются и такие новейшие системы, при которых не нужна электропроводка, так как задача передачи инфор­мации выполняется системой освещения или же иногда радиосетью.

Простые сигнально-предупредительные устройства обыкновенно имеют цепи задержки включения для того, чтобы дать возможность неизвестному лицу покинуть сигнальную зону. По истечении определенного времени цепь задержки «разрешает» подачу сигнала тревоги.

В сигнальном оборудовании высокой степени надеж­ности необходима установка таких систем, которые мог­ли бы отличать ложные сигналы тревоги, будь они есте­ственного происхождения (дождь, молния, гром и т. д.) или же нет (например, предметы, оказавшиеся в охра­няемой зоне, шум самолета и т. д.).

Существуют различия между частотным спектром ме­ханических ударных волн, вызванных преднамеренным проникновением, и спектрами прочих помех. В каждом случае имитации нападений отмечается значительная энергия на частотах, больших 1 кГц, случайные же поме­хи обнаруживаются в диапазонах меньших частот, по­этому, применяя настроенные фильтры, можно отсеять ложные сигналы тревоги.

В табл. 1 приведены способы определения тождест­венности некоторых видов сигналов и помех.

Блоками сигнализации могут быть звонки, сирены, осветительные лампы, мощные прожекторы и другие уст­ройства.

1.2.2. ОСНОВНЫЕ СИГНАЛЬНО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Электрические схемы обычно используются совмест­но с электромеханическими датчиками, к которым отно­сятся датчики, связанные с открыванием двери и окна, устанавливаемые в узких проходах, сигнализационные «ковры», являющиеся датчиками давления, контактные сигнализаторы и др.

На рис. 17 изображены микропереключатели, приме­няемые для контроля за открыванием двери или окна.

На рис. 18 представлены разные варианты магнитных датчиков, применяемых для сигнализации об открыва­нии двери или окна. Магнитные датчики положения со­стоят из двух частей. Неподвижная часть представляет собой обмотку реле (дроссель), подвижная — содержит постоянный магнит. Когда подвижная часть удаляется от неподвижной, изменяется индуктивность обмотки и по­дается сигнал тревоги. Магнитные датчики положения применяются и для сигнализации о перемещении пред­метов. Различные варианты установки магнитных датчи­ков, используемых в системе защиты от проникновения в помещение через двери и окна, изображены на рис. 19. Существуют также и вибрационные датчики, действие которых основано на смещении простой пружины под действием нагрузки. Такой датчик регистрирует и мгно­венное смещение. Они в первую очередь применяются для сигнализации о нанесении ударов (взломе, разбивании, вскрытии) по дверям, окнам, витринам, шкафам.

Основные варианты схем с малым потреблением тока, Представленная на рис. 20 схема срабатывает (осуще­ствляет звуковую или световую сигнализацию) при открывании окна или двери (контакты EJ, E2 и ЕЗ). В кон­тролирующем состоянии цепь потребляет ничтожно ма­лый ток, так что для ее работы достаточно двух плоских батареек.

Контакты El, E2 и ЕЗ могут быть микропереключа­телями, магнитными датчиками положения или же, на­пример, тонкой проволокой. Контакт (цепь) прерывает­ся, когда дверь или окно открывается. При этом тирис­тор открывается, заставляет срабатывать релей приводит в действие блок сигнализации, который работает до того момента, пока не отключат питающее напряжение.

На рис. 21 дана схема сигнальной цепи повышенной надежности с работой на замыкание. В нормальном (контролирующем) состоянии через реле J2 течет посто­янный ток, благодаря чему сигнальное устройство сраба­тывает и при разъединении двухпроводной линии. Пред­положим, что какой-либо дверной контакт замкнулся. В результате сработает реле Л и своим контактом jll прервет цепь реле J2. Последнее отключается и своим контактом 121 замыкает цепь сигнального звонка.

Рис. 17. Микропереключатели, применяемые для контроля за откры­ванием двери или окна

Рис. 18. Магнитные датчики, применяемые для сигнализации об от­крывании двери или окна: а, б — наружная установка; в, г — скрытая установка

Охраняемое помещение

Рис. 19. Различные варианты монтажа и установки датчиков системы защиты от проникновения в помещение через двери и окна

Рис. 20. Схема противовзломной сигнализации

Рис. 21. Схема сигнальной цепи, сигнализирующая об открывании двери (с применением контактов рабочего тока)

Рис. 22. Схема сигнальной цепи с большой продолжительностью работы

Отключить сигнализа­цию можно выключив рас­положенный вне квартиры скрытый выключатель К и одновременно включив тай­мер в другом помещении. Реле J1 и J2 работают от напряжения 6 или 12 В соответственна, поэтому и при отключении напряжения се­ти сигнализация действует. Реле J3 работает от отдель­ного источника питания выпрямленного напряжения 8 В. При отключении таймера реле J3 отключается и при помощи своего контакта J31 подает положительное питающее напряжение на одну из клемм дверных контак­тов. Тем самым цепь сигнализации приводится в рабочее состояние. Выключатель К, параллельно соединенный с контактом j31, повышает надежность системы.

На рис. 22 приведена электрическая схема системы сигнализации, построенной на интегральных микросхе­мах КМОП-типа, обеспечивающих большую длитель­ность работы. По сравнению со схемами ТТЛ эти микро­схемы потребляют малый ток. Датчиками El и Е2 могут быть дверные или оконные контакты, вырабатываю­щие сигналы при разрыве контролируемой цепи. Кнопка G1 их запрещает.

Интегральная микросхема IC1, а также элементы R4 и С2 образуют моностабильную цепь, которая сраба­тывает при нарушении какого-либо контакта. Время за­держки составляет 7 с. Одновременно импульс попадает на один из входов D IC2. Самовозбуждающийся мульти­вибратор звуковых частот состоит из двух элементов НЕ-И и Rl, R2 и С1. Звуковой сигнал тревоги попадает на базу транзистора Т1 через резистор R3.

Рис. 23. Печатная плата (а) и монтажная схема (б) системы сигна­лизации на рис. 22

Предотвратить подачу этого сигнала можно, нажав (кратковременно) кнопку G1. Потребляемый в нерабо­чем, т. е. готовом к срабатыванию, состоянии ток состав­ляет 15 мкА, что позволяет осуществлять питание систе­мы от двух последовательно соединенных батареек на 4,5 В каждая примерно в течение года. На рис. 23 при­ведены печатная плата и монтажная схема системы сиг­нализации.

В домах с приусадебными участками бывает нужно установить сигнализацию о проходе кого-либо из пригла­шенных через садовую калитку или проникновении постороннего лица через забор. В таком случае вдоль за­бора или над ним протягивают провод из тонкой прово­локи (рис. 24). Если провод обрывается или микропереключатель R, смонтированный на воротах, размыкается, реле J срабатывает и цепь звонка через контакт j1 за­мыкается, вызывая звуковой сигнал.

Рассматриваемая система требует постоянного восста­новления проводки. Целесообразнее поэтому использовать провод (трос) соответствующей толщины, соединяемый с подвижным контактом кнопки (рис. 25). При натяже­нии этого провода цепь будет разрываться.

Если перерезать звонковый провод системы (рис. 24, а), то ее можно вывести из строя. В схеме, изображен­ной на рис. 24,6, используется еще одно реле J2, кото­рое делает возможным срабатывание сигнализации и при разрыве провода сигнального звонка. Реле J1 посредст­вом контакта j11 преобразовано в подстраховочное. В предыдущем варианте сигнал тревоги прекращал­ся после захлопывания двери. Здесь же при прерывании цепи (даже на мгновение) реле J1 отпускает. Включение реле Л и цепи сигнализации осуществляется кноп­кой K1.

Рис. 24. Схемы сигнальной цепи с применением защитного провода (а) и троса (б)

Рис. 25. Устройство с подвижным двойным контактом кнопки (сигна­лизация срабатывает как при перерезании троса, так и при его силь­ном натяжении)

Шунтовой замок K позволяет установить систему на садовой калитке. С его помощью можно отключать все датчики. Существуют разные типы шунтовых замков, на­пример с ключами (см. рис. 26) или кодовыми выключа­телями, а также автомобильные (замки зажигания). Шунтовые замки в различных сигнально-охранных си­стемах применяются для того, чтобы дать возможность посвященному лицу отключать ключом или кодовым вы­ключателем датчик, расположенный на входной двери. Таким образом можно войти или выйти из охраняемого помещения, не вызвав при этом сигнала тревоги. Замок располагается не внутри помещения, а снаружи, и поэто­му является потенциально слабым звеном системы. Име­ет смысл устанавливать его на хорошо освещенной и ви­димой прохожим двери или стене.

Рнс. 26. Ключевой шунтовой замок (тип Siemens V42263-D-XX-XX):

1 — замок; 2 — колпачок; 3 — опорная пластина; 4 — вывод

На рис. 27 показана схема центрального блока без­релейной сигнальной системы. Устройство получает пи­тание от встроенного аккумулятора 12 В/4,5 А-ч. К его выходу подключена сирена (12 В, потребляемый ток ЗА). Сигнал микрофона (или микрофонов, соединенных параллельно) по экранированному кабелю подается на вход Bel. Далее через потенциометр Р1 и разделитель­ный конденсатор С1 он поступает на транзистор Т1. Здесь сигнал усиливается до значения, способного от­крыть тиристор Ti. Если тиристор открывается, ток че­рез ограничительный резистор R1 и тиристор поступает на конденсатор С2.

Когда конденсатор С2 полностью зарядится, ток пре­кращается и тиристор закрывается. Напряжение заря­женного конденсатора теперь через резистор R2 попадает на базу транзистора Т2 и открывает его. На эмиттер-ном резисторе транзистора Т2 отрицательное напряже­ние в это время будет настолько большим, что одновременно откроет транзисторы Т4 и Т5. При открытом тран­зисторе Тд сирена подает сигналы. Продолжительность периодического звучания зависит от емкости конденса­тора С2 и значений резисторов R2 и R4.

При открытом транзисторе Т5 его остаточное напря­жение между коллектором и эмиттером в зависимости от тока и нагрузки составляет 0,1 — 0,3 В. В этом состоя­нии на базовом резисторе 56 кОм транзистора ТЗ соз­дается отрицательное напряжение 0,3 В. Теперь транзис­тор ТЗ остается закрытым и не влияет на транзистор Т4. Подключенная к выходу сирена звучит на полную мощ­ность.

Если напряжение на конденсаторе С2 упало настоль­ко, что уже не может открыть транзисторы Т2, Т4 и Т5, то возрастает коллекторное напряжение транзистора Г5, а его коллекторный ток уменьшается. При правильном расчете базового резистора транзистора ТЗ (56 кОм) этот транзистор открывается, когда его коллекторное напряжение увеличивается до 0,5 В, и подает на базу транзистора Т4 положительное напряжение. Транзистор Т4 закрывается, а вместе с ним и мощный транзистор Т5, т. е. отключение защищает последний от возможных коротких замыканий на выходе сирены. При кратковре­менном коротком замыкании коллекторный ток ограни­чивается до 3 А.

Рис. 27. Центральный сигнализационный блох безрелейной противо-взломной схемы

Вход Ве2 сделан для вызова сигнала тревоги (рабо­чие контакты) при помощи магнитных датчиков поло­жения с комбинацией элементов R3, R2 и С1 или микро­переключателей. Ведущие к ним провода, точно так же как и провода микрофонов, должны быть экранированы. Микрофоны обладают большим сопротивлением, поэтому входное сопротивление схемы должно быть более 1 МОм. Разделительный конденсатор С1 выбирается таким об­разом, чтобы он надежно «срезал» частоты выше 100 Гц. Особенно важен диапазон от 800 Гц до 7 кГц, так как этот спектр частот соответствует звукам разбиваемого стекла. Если микрофоны используются для регистрации звука шагов, то емкость конденсатора С1 должна быть увеличена до 1 — 1,5 нФ.

Мы уже отмечали, что продолжительность сигнала тревоги зависит главным образом от значения емкости зарядного конденсатора С2; при выходном тохе 2,5 А эта продолжительность составляет 2,5 мин. Конденсато­ры С5, С6 и С7 подавляют пики напряжения. Транзистор Т5 защищен от вызываемых сиреной пиков напряжения диодом D1. Для уменьшения импульсных помех, тоже производимых сиреной, служат тороидальные дроссели L3 и L4 и конденсатор С8.

Лампы Л1 и Л2 контролируют работу оборудования: Л1 показывает готовность к работе центрального блока сигнализации при открытом выходе, Л2 — нерабочее со­стояние устройства. Выключатель K1 служит для про­верки оборудования и при необходимости может отклю­чать сирену. Если отключен выход сирены, контрольная лампа Л1 выполняет роль коллекторного сопротивления транзистора Т5. Конденсатор С2 можно разрядить при помощи кнопки G1, что приведет сигнальное устройство в нерабочее состояние, потребляемый ток при этом со­ставляет около 1,5 мА.

Блок питания служит и для автоматического заряда аккумуляторов, он подзаряжает батареи, а при достиже­нии номинального уровня заряда постоянно подает на аккумулятор буферный ток. Зарядный ток в аккумуля­тор (12 В/4,5 А-ч) течетчерез регулирующий транзистор Т6. При заряженном аккумуляторе напряжение рав­но 13,8 В, зарядный ток 10 мА. Эти значения устанав­ливаются при помощи потенциометра Р2 в цепи стаби­литрона Z1. Когда акумулятор разряжен, зарядный ток равен 120 мА. Трансформатор должен обеспечивать на выходе 12 В/1,2 В-А.

В зависимости от длины провода параллельно могут быть подключены несколько микрофонов. Вместо них для контроля за оконными стеклами с большим или меньшим успехом могут применяться и обыкновенные вибродатчики, хотя при большой чувствительности они часто ложно срабатывают. При грубой же настройке (малой чувствительности) вибродатчики срабатывают при уже разбитом стекле.

Включение и выключение магнитных датчиков может осуществляться, например, выключателем, расположен­ным на той двери, через которую в последнюю очередь выходят из охраняемого помещения.

При установке сигнального оборудования централь­ный блок должен быть недоступен для посторонних лиц. Сирену нужно помещать вне охраняемой зоны с учетом того, что, с одной стороны, она должна быть труднодо­ступной, а с другой — ее должны хорошо слышать со­седи.

1.2.3. СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Охрану запертых помещений можно осуществлять несгшлькими способами. При длительном отсутствии це­лесообразно использовать простейшие схемы со свето­чувствительными датчиками (фотоприемниками). Прин­цип их действия очень прост. Охраняемое помещение (или помещения) затемняют шторами. В соответствую­щем месте размещают светочувствительную сигнальную установку. Когда постороннее лицо входит в помеще­ние, то на фотодатчик обязательно падает свет: днем — из двери, ночью — при включении освещения или от кар­манного фонаря; в результате сигнализация срабатыва­ет. Схема должна и при коротком световом импульсе давать надежный сигнал.

Рис. 28. Схемы противовзломной сигнализации на фоторезисторах, срабатывающей под воздействием света:

а — без вибродатчика; б — с вибродатчиком

Простая схема (рис. 28, а) позволяет осуществлять сигнализацию, срабатывающую под воздействием света (например, карманного фонаря). При этом зажигается фототиристор и включается звонок.

Схема на рис. 28,6 содержит также и вибродатчик К2. Генератор пилообразного напряжения, построенный на однопереходном транзисторе Т1, может запускаться не только при освещении фототиристора, но и от сигна­ла вибродатчика K2, размыкающегося при механических колебаниях или тряске.

Отключение сигнала тревоги осуществляется клю­чом К1.

На рис. 29, а изображена схема фотореле сетевого питания. Переменное напряжение, появляющееся на резисторе R2 делителя напряжения, состоящего из элемен­тов С, Rl, R2, выпрямляется диодом D. Когда на фото-резистор F попадает свет, его сопротивление уменьша­ется, реле J срабатывает и своим контактом j1 удержи­вается в этом состоянии, а контактом j2 замыкает цепь звонка. Прерывание сигнала тревоги возможно только тогда, когда на фоторезистор не падает свет или прек­ращается на короткое время подача питающего напря­жения. В схеме использован кадмиево-сульфидный фоторезистор типа RPY20 фирмы PHILIPS (Umax= 400 В, Р = 1 Вт, сопротивление при освещенности 50 л к равно 1500 Ом).

Рис. 29. Схемы противовзломной и противопожарной сигнализации, срабатывающей при изменении освещенности

Ток срабатывания реле составляет 2 мА, сопротив­ление обмотки 20 Ом. В качестве резистора R2 приме­нен варистор VDR (для большей стабильности питающе­го напряжения) типа E299DG/P248. При напряжении 180 В через него течет ток 10 мА. Максимальное обрат­ное напряжение выпрямительного диода D должно быть больше 500 В. Схема выдает сигнал тревоги уже при ос­вещенности 10 — 30 л к.

Преимуществом схемы, показанной на рис. 29,6, яв­ляется то, что она работает от одного аккумулятора напряжением 12 В. Светочувствительным элементом явля­ется кадмиево-сульфидный резистор типа LDR03. Реле сопротивлением 300 Ом в коллекторной цепи транзисто­ра Т2 срабатывает при токе 20 — 30 мА. Когда свет по­падает на фоторезистор, его сопротивление уменьшается и транзисторы Т1, а затем и Т2 открываются. Посред­ством своего контакта j реле замыкает цепь звонка.

Рис. 30. Противовзломная сигнализация с цепью самоблокировки, срабатывающая под воздействием света

На рис. 30 приведена другая схема, работающая по такому же принципу. Когда свет попадает на светочувствительный резистор, устройство выдает сигналы трево­ги до тех пор, пока его не отключат. В данном случае звонит звонок, но при помощи контактов реле можно уп­равлять и другими сигнально-предупредительньши уст­ройствами. Здесь необходимо учитывать следующее. Во-первых, цепь сигнализации должна быть независимой от сетевого напряжения, т. е. иметь автономное питание. Во-вторых, и это очень важно, ток, потребляемый обору­дованием, должен быть минимальным, иначе применяе­мые батареи или аккумуляторы разряжались бы очень быстро.

В качестве фотодатчика используется кадмиево-суль­фидный фоторезистор. Несмотря на то что в темноте его сопротивление велико, уже при слабом освещении оно резко уменьшается. Фоторезистор типа LDR03 в темно­те имеет сопротивление более 10 МОм, а при освещен­ности 100 лк только 1 кОм. Максимальная мощность рас­сеяния 200 мВт (при температуре до 40 °С) и 100 мВт (при температуре до 50 °С).

Кроме фоторезистора типа LDR03 могут быть исполь­зованы приборы типов ORP12, LDR05 или другие, ана­логичные по параметрам.

Если схему предполагается использовать в устройст­ве противопожарной сигнализации, в качестве датчика кадмиево-сульфидный фоторезистор не подходит из-за слабой чувствительности к инфракрасному спектру излу­чений. Если он все же используется, то необходимо обе­спечить соответствующую чувствительность в требуемом диапазоне. Фоторезистор на основе сульфида свинца об­ладает более подходящими характеристиками. Он «ох­ватывает» весь видимый спектр и частично инфракрас­ный диапазон.

В схеме фоторезистор F и потенциометр Р1 образу­ют делитель напряжения. Постоянный уровень напряже­ния потенциометра через токоограничительный резистор R1 подается на базу транзистора Т2. Через транзистор Т2 до тех пор не будет протекать коллекторный ток, пока напряжение базы не превысит напряжения открывания транзисторов Т2 и ТЗ (2X0,6=1,2 В). В случае, когда транзистор Т2 закрыт, все же ничтожно малый ток те­чет через резисторы R4 и R3 и переходы коллектор — эмиттер и база — эмиттер транзисторов Т2 или ТЗ. Если транзисторы Т1 и Т2 закрыты, а в темноте сопротивле­ния фотодатчика 1 МОм, то вместе с током утечки тран­зисторов потребляемый ток не превышает 5 мкА.

При освещении кадмиево-сульфидного фоторезистора его сопротивление уменьшается и поступающее на базу транзистора Т2 напряжение увеличивается. Когда оно превысит 1,2 В, транзистор Т2 открывается и через ре­зистор R4 открывается транзистор 77. Через резистор R2 коллекторный ток транзистора Т1 поступает на базу транзистора Т2. По существу получается петля (цепь) с регенеративной обратной связью, которая при исполь­зовании транзисторов TJ и Т2 позволяет увеличить ско­рость переключения схемы. Вследствие относительно ма­лого значения сопротивления резистора R2 цепь остает­ся в указанном состоянии и тогда, когда свет, падающий на фотодатчик, прекращается. Следовательно, чтобы транзисторы Т1 и Т2 открылись и цепь перешла в состоя­ние самоблокировки, достаточно только на мгновение осветить фотодатчик. Тогда через резистор R2 и пере­ходы эмиттер — база транзисторов Т2 и ТЗ будет проте­кать ток, не превышающий 2 мА. В результате транзистор ТЗ тоже откроется, а находящееся в его коллектор­ной цепи реле сработает и своим рабочим контактом j1 включит звонок.

Желательно звонок и питающую его батарею поме­щать отдельно от собранной схемы, так как переходные токи и напряжения могут создать сильные помехи.

Конденсатор С1 с относительно малой емкостью слу­жит для защиты от ложного срабатывания из-за воздей­ствия напряжения помех, вызванных наводками в прово­дах фотодатчика и другими причинами. Диод D1 защи­щает транзистор ТЗ от индуктивных всплесков напряжения, возникающих при выключении реле,

1.2.4. СИГНАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ,

СРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРИ ПЕРЕКРЫТИИ ЛУЧА

Рис. 31. Противовзломная охрана окон и дверей при создании свето­вого барьера

Расположив перед охраняемым входом в дом, окном или другим объектом источник инфракрасного излуче­ния (рис. 31), можно создать невидимый барьер, кото­рый в совокупности с электронным блоком послужит источником сигналов тревоги. Такое устройство выдает устойчивый сигнал тревоги при пересечении невидимого светового луча посторонним лицом.

Сдетодиод Линза Путь луча Линза

Рис. 32. Участок оптической связи

Участок оптической связи показан на рис. 32. Поток инфракрасного излучения от источника попадает на рас­положенный напротив светочувствительный элемент. Пе­рекрытие луча, даже незначительное, или прекращение подачи света немедленно вызывает сигнал тревоги. Не­достатком этой конструкции является то, что светопередатчик (излучатель) и фотоприемник должны быть рас­положены точно на одной линии. Другой недостаток за­ключается в том, что пересечь узкий пучок света могут, например, и птицы, что приведет к ложной тревоге. Для устранения этого недостатка созданы усовершенствован­ные конструкции (рис. 31), когда для срабатывания сиг­нализации требуется перекрыть (пересечь) около 50 % площади светового пучка диаметром около 30 см.

При применении источников инфракрасного излуче­ния между передатчиком и приемником должна быть обеспечена зона свобод­ной (прямой) видимости. При передаче потока на большие расстояния рас­полагаются последова­тельно несколько таких систем, причем так, что­бы в непосредственной близости от передатчиков и приемников не возника­ли зоны перекрытия диа­граммы направленности (рис. 33).

Рис. 33. Перекрытие диаграммы направленности

Если применяются простые устройства, осо­бенно на большом рас­стоянии между излучателем и приемником, то могут возникать различные помехи, например фоновый свет, изменение дневной освещенности, искусственные источ­ники света и т. д. Для устранения влияния этих мешаю­щих факторов применяют модулированные источники света и резонансные усилители. Такие устройства с модулированным источником света по сравнению с други­ми не обладают большой чувствительностью, но их не­возможно вывести из строя побочными инфракрасными сигналами.

Излучатели с немодулированным источником света. Речь здесь будет идти о простых устройствах, применяе­мых для перекрытия светом расстояния 2,5 — 5 м.

В таких конструкциях для концентрации светового потока на фотоприемнике имеет смысл использовать со­бирательную линзу (двояковыпуклую или плосковогну­тую). Обычно применяют линзы с фокусным расстояни­ем 50 и диаметром 30 мм. Их встраивают в металличес­кую или пластмассовую трубу длиной 40 и внутренним диаметром 32 — 33 мм.

Приемник надо расположить таким образом, чтобы лучи источника света попадали на светочувствительную поверхность точно в фокусе. Оптика используется та же самая, что и в светоприемнике. Лампу располагают так, чтобы пить накаливания находилась в фокусе линзы. Ес­ли лампа имеет характеристики 6 В/3 Вт, то без инфра­красного фильтра можно перекрыть расстояние 2,5 м. Применение фильтра, который может стоять до и после линзы, уменьшает это расстояние до 1,3 м. При необхо­димости световые лучи можно направить под углом (рис. 34).

Рис. 34. Устройство про­стого светодатчика:

1 — лампа; 2 — провод; 3 — веркало; 4 — двояковыпук­лая линза; 5 — лучи света; 6 — фильтр

Рис. 35. Светодатчик:

а — в собранном виде; б — схема сборки на крепежной пластине: 1 — гайка; 2 — винт М4Х15; 3 — хомут; 4 — проекционная труба; 5 — кронштейн; б — винт; 7 — Крепежная пластина; 8 — рычаг крепления

Захватываемое светом расстояние в значительной степени может быть увеличено при использовании источ­ников света большей мощности. Такие лампы имеют толстую спираль накаливания, вследствие чего на свето­чувствительной поверхности приемника можно создать большую освещенность. Наилучших результатов можно достичь, применяя автомобильные лампы. В этом случае, конечно, корпус должен быть больших размеров и иметь соответствующую вентиляцию (вентиляционные отвер­стия).

Для перекрытия больших расстояний (5 — 6 м) служит источник света, конструкция которого изображена на рис. 35 и 36. Здесь источником инфракрасных лучей яв-ется низковольтная (12 В/1,3 А) лампа накаливания, расположенная в фокусе плосковогнутой линзы, перед которой помещен инфракрасный фильтр.

На рис. 37 показана схема сигнализации с фотодиод­ным датчиком. Реле срабатывает в том случае, когда пе­ресекается луч света, направленный на фотодиод. Последний образует с резистором 91 кОм делитель напря­жения, который обеспечивает базовое напряжение тран­зистора 77. Когда фотодиод освещен, его сопротивление минимально, следовательно, потенциал базы транзисто­ра Т1 низкий. Если световой луч перекрывается, значе­ние сопротивления увеличивается, в результате чего возрастает и напряжение на базе транзистора. Транзистор T1 управляет триггером Шмитта, состоящим из транзис­торов Т2 и ТЗ. На его выходе напряжение резко (скач­ком) возрастает от минимального до максимального зна­чения даже в том случае, когда изменение светового потока, падающего на фотодиод, незначительно. Транзис­тор ТЗ управляет мощным каскадом, состоящим из тран­зистора Т4, в коллекторной цепи которого находится ре­ле. Диод D служит для ограничения индуктивных всплесков напряжения, возникающих в обмотке реле при-закрытии транзистора Т4, и для его защиты.

Рис. 36. Схема сборки проекционной трубы светодатчика:

1 — лампа; 2 — винты для листового металла 2,9X6,5; 3 — выпуклая сторона; 4 — инфракрасный фильтр; 5 — резиновые кольца; 6 — полу­выпуклая линза; 7 — запорное кольцо; 8 — резьбовая труба; 9 — патрон; 10 — лампа

Рис. 37. Схема сигнализации с фотодиодным датчиком

Другой пример схемы сигнализации, в которой ис­пользуется кадмиево-сульфидный фотодатчик, приведен на рис. 38: При освещении фоторезистора его сопротив­ление уменьшается и транзистор Т1 закрывается. Тран­зистор Т2 в это время тоже закрыт, так как на его базу через резистор R2 подается отрицательное напряжение. Когда поток световых лучей, направленных на фоторе­зистор, уменьшается, транзистор 77, а вместе с ним и Т2 открываются, а так как напряжение на транзисторе Т2 уменьшается, то оно падает и на делителе напряжения (R4, R3), соединенном параллельно с ним. Поэтому уменьшается эмиттерное напряжение транзистора Т1, а в результате этого происходит увеличение его кол­лекторного тока, что опять приводит к его возрастанию в транзисторе Т2, и реле срабатывает. При срабатыва­нии реле образует цепь самоблокировки — контакт j1 и кнопка G. Цепь звонка и лампы накаливания Л1 за­мыкается контактом реле j2. Схема может работать от аккумулятора напряжением 9 В (при отсутствии сетево­го питания).

На рис. 39 изображена схема сигнализации с приме­нением кадмиево-сульфидного фоторезистор-а для рабо­ты на расстоянии примерно 5 м. Напряжение эмиттер — база транзистора Т1 определяется потенциометром Р1 и кадмиево-сульфидным фоторезистором LD:R03.

Если свет от лампы накаливания, пройдя через ин­фракрасный фильтр, не попадает на светочувствитель­ный резистор (при перекрытии светового луча), то тран­зистор Т1 закрыт, транзисторы Т2 и Т4 открыты. Нахо­дящееся в коллекторной цепи транзистора Т5 -реле срабатывает и своим контактом j2 делает короткое замы­кание на входе сигнально-предупредительного блока. Ког­да поток света становится стабильным и инфракрасные лучи попадают на фоторезистор, его сопротивление уменьшается. В результате напряжение эмиттер — база транзистора Т1 увеличивается и он открывается. Затем уменьшается базовое напряжение транзистора Т2 и он начинает закрываться. Аналогичным образом ведут се­бя и транзисторы Т4 и Т5, поскольку базовый ток ТЗ определяется резисторами R6 и R7. Когда возрастает напряжение на базе транзистора ТЗ, транзистор Т2 пол­ностью закрывается, то же происходит и с транзисторами Т4 и Т5. Реле в этом случае будет находиться в нера­бочем состоянии (отпускает), а следовательно, сигнал прекращается.

Рис. 38. Схема сигнализации с кадмиево-сульфидным фотодатчиком

Рис. 39. Схема сигнализации с кадмиево-сульфидным фоторезисто­ром:

а — блок светоприемки; 2 — фоторезистор; 3 — инфракрасный фильтр; 4 — плосковогнутая линза

Выключатель К2 позволяет подавать два вида сиг­налов тревоги: кратковременный и длительный.

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.

Рис. 41. Электрическая схема участка оптической связи с модуляци­ей света в передатчике и с селективным приемником

На рис. 41 представлена электрическая схема участ­ка оптической связи с модуляцией света в передающем и селективном приемном узлах. Устройство использует­ся, например, в качестве сигнального в противовзлом-ных системах. Модуляция светового сигнала осуществ­ляется при помощи самовозбуждающегося мультивибра­тора.

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) tВХ/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 UПИТ, 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 UШ1Т 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.

Таким образом, период 50 мс, т. е., по сути, пауза, определяется элементами R1 и С1, а длительность им­пульса 20 мкс — элементами R2 и С1. Она также зави­сит от коэффициента усиления по току транзисторов, пи­тающего напряжения и параметров инфракрасного излу­чающего диода (табл. 2).

Таблица 2. Влияние изменения параметров схемы, изображенной на рис. 42, на амплитуду, период и длительность импульса

Параметр

Амплитуда

Период

Длительность

импульса

Напряжение питания

+

0

Прямое напряжение инфра-

+

+

красного диода

R1

0

+

0

R2

0

0

+

С1

0

+

+

Усиление по току Т1

0

0

+

Усиление по току Т2

0

0

+

Температура

+

0

Примечание. « + » — увеличение; 0 — без изменения; « — » — умень­шение.

Рис. 44. Схема сигнализации с использованием инфракрасных им­пульсов:

а — передатчик; б — приемник; в — цепь задержки сигнала тревоги

На рис. 44 приведена схема сигнализации с инфра­красным излучающим диодом. Ее передающая часть (рис. 44, а) представляет собой самовозбуждающийся мультивибратор, от которого диод LED1 начинает пе­риодически излучать световые импульсы.

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.

Рис. 46. Схема сигнальной системы, чувствительной к изменению ем­кости

На рис. 46 дана схема сигнальной системы, чувстви­тельной к изменению емкости. Транзисторы 77 и Т2 об­разуют одинаковые каскады гетеродинных генераторов. Индуктивность обмоток колебательного контура тран­зисторов 77 и Т2 25 мГн (L1 и L3). Частота генераторов будет 95 кГц. Настроечная емкость колебательных кон­туров относительно невелика потому, что небольшое па­раллельное изменение емкости датчика вызывает уже достаточно большое изменение частоты. Если Ср равна 10 пФ, частота гетеродинного каскада транзистора 77 изменится на 4,2 кГц.

В качестве обмоток колебательного контура можно использовать, например, обмотки строчного генератора телевизионных приемников. Они имеют индуктивность 30 мГи, число витков 2000. Соединительные обмотки L2 и L4 имеют по 100 витков. Датчик присоединяют к ин­дуктивности L1. Вызываемое им нарушение настройки вы­равнивается регулировкой сердечника обмотки L1. При приближении к датчику в результате нарушения на­стройки генератора 77 изменяется возникающее на дио­де D1 разностное напряжение звуковой частоты. Вслед­ствие малого количества витков в обмотках L2 и L4 девиации частоты между двумя генераторами не возника­ет. Элементы R7, С8 образуют фильтр верхних частот.

В обычном состоянии, т. е. когда около датчика нико­го нет, разность частот двух генераторов составляет бо­лее 1 кГц. Эту относительно большую разностную часто­ту фильтр верхних частот не пропускает, так что выход­ное напряжение очень невелико. Если же емкостный датчик нарушает настройку генератора Т1, разница час­тот уменьшается, а выходной сигнал возрастает.

Работа устройства может быть построена и на дру­гом (противоположном) принципе. В обычном состоянии тогда настройка частот дает, например, разницу в 100 — 200 Гц; получаем большой выходной сигнал. При работе емкостного датчика частотная разность увеличивается и выходной сигнал уменьшается, а UВЫх управляет ре­лейным пусковым каскадом.

Стабилитрон Z стабилизирует питающее напряжение генераторов, построенных на транзисторах 77 и Т2.

На рис. 47 приведена схема переносной сигнальной системы, применяемой для охраны входной двери. Устройство работает от двух малогабаритных аккумулято­ров, заряда которых хватает на 10 дней работы (без под­зарядки), и приводится в действие в момент, когда кто-то касается дверной защелки или же пытается открыть дверь ключом. Сигнализация срабатывает, даже если взломщик в кожаных или резиновых перчатках, и звучит до тех пор, пока не отключат переключатель К1.

Вмонтированное в пластмассовую мыльницу сигналь­ное устройство надо подвесить с внутренней стороны две­ри к основанию защелки.

Достоинствами прибора являются: портативность; транспортабельность; независимость питания от сети пе­ременного тока; малые размеры; простота устройства; относительно небольшие затраты на установку.

Сигнальная цепь состоит из генератора, который включает в себя элементы: Т1, LI, R1 и С2. Выходной сигнал его вторичной обмотки детектируется диодом D1. Положительный сигнал, попадающий на базу транзис­тора Т2 с диода D1, удерживает транзистор в откры­том состоянии, так что его коллекторно-эмиттерное напряжение почти равно нулю. Тиристор при этом за­крыт.

Рис. 47. Схема переносной сигнальной системы, применяемой для ох­раны входной двери

Чувствительная точка А генератора имеет высокочас­тотный импеданс, который может легко изменяться, если вблизи подвесного крюка окажется любой крупный пред­мет, поглощающий высокие частоты. Сигналы тревоги, таким образом, вызываются приближением или касани­ем человеческой руки. Чувствительность прибора уста­навливается на нужный уровень при помощи потенцио­метра Р, параллельно соединенного с обмоткой обратной связи. Подвесной крюк — короткая металлическая пет­ля, имеющая большой импеданс. Если через нее нагру­жать высокочастотный генератор, то генерация срыва­ется, а в результате прекращается подача положитель­ного открывающего напряжения на базу транзистора Т2. Он закрывается, а тиристор открывается. На сигналь­ный зуммер в это время подается питающее напряжение через тиристор и кнопку K1. Поскольку тиристор под­ключен к источнику постоянного тока, он до тех пор ос­тается в открытом состоянии, пока не нажмут кнопку K1, чтобы на мгновенье прервать цепь и таким образом закрыть тиристор.

Схема собирается на небольшой пластине с отвер­стиями или печаткой плате. При монтаже надо следить за тем, чтобы длина проводов была минимальной. В ка­честве L1 можно использовать обмотку транзисторного радиоприемника.

В маленький пластмассовый корпус должны быть встроены печатная плата, зуммер, кнопка К1, выключа­тель К и два аккумуляторных элемента по 1,5 В каж­дый. Крючок изготавливают из крепкой медной прово-

локи, которую, просунув в отверстие на боковой поверх­ности корпуса, припаивают к точке «Л».

Следует заметить, что устройство надежно работает только при металлических дверных защелках, уста­навливаемых на деревянных дверях. Металлические две­ри слишком «перегружают» генератор, поэтому приме­няться не могут. В качестве транзистора Т2 может быть использован любой маломощный германиевый тран­зистор n-р-n-типа.

1.2.6. СИГНАЛЬНО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Самыми распространенными из них являются: аку­стические (звонки со световой сигнализацией, электро­механические и электронные сирены, трещотки, много­тональные рожки и трубы, сигнальные выстрелы, взры­вы петард); оптические (лампы, мигалки, вращаю­щиеся световые сигнализа­торы, прожекторы, лампы-вспышки, световые надписи, взывающие о помощи или же означающие тревогу, ды­мовые устройства и др.); беззвучные (системы, вмон­тированные в телефонную или радиосеть), представляющие собой комбинацию оптических и акустических сигнально – предупредитель­ных систем.

При выборе и проектировании сигнально-предупреди-тельных устройств нужно учитывать следующие акусти­ческие характеристики: самый эффективный частотный диапазон звуковых сигналов от 2 до 4 кГц; поскольку на частоте 4 кГц распространены слышимые помехи, целе­сообразнее использовать диапазон от 2 до 3 кГц; изме­няющийся звук обнаруживается легче, чем равномер­ный, непрерывный.

Акустические сагнально-предупредительные устрой­ства. На рис. 48 приведена схема прерывисто звучащего электронного сигнала. Прямоугольные сигналы самовоз­буждающегося мультивибратора (транзисторы Т1 и Т2) поступают на транзисторы ТЗ и Т4. Потребляемая мощ­ность составляет 40 Вт при напряжении питания 6 В. В схеме диод D защищает транзистор Т4 от индукцион­ных всплесков напряжения.

Рис. 48. Схема прерывисто зву­чащего электронного сигнала с самовозбуждающимся мульти­вибратором

Рис. 49. Схема сигналъно-предупреднтелъного устройства с характер­ным звучанием сирены

На рис. 49 показано сигнально-предупредительное устройство с характерным звучанием сирены. Схема построена на двух интегральных схемах таймеров типа 555, которые работают как самовозбуждающиеся муль­тивибраторы. Один из них вырабатывает сигналы часто­той 1, другой — 270 Гц. Первый питается напряжением от транзистора Т1, который открывается сигналом уп­равляющего транзистора Т2. Второй в это время начи­нает работать, и прямоугольные импульсы на его выходе через оконечный каскад включают источник звуковых аварийных сигналов.

Постоянно действующий самовозбуждающийся муль­тивибратор частотой 1 Гц посредством оптопары на 0,5с накоротко замыкает часть резистора обратной связи другого мультивибратора с частотой 270 Гц, в результа­те чего звуковая частота увеличивается до 480 Гц. Так формируется характерный звук сирены.

На рис. 50 представлена схема программируемой электронной сирены. Сила звука регулируется при по­мощи потенциометра РЗ. Интегральная микросхема IC2 работает в качестве самовозбуждающегося мультивиб­ратора. Его частоту определяют элементы (P2-{-R5)C3. Частота настройки находится в диапазоне от 250 до 1500 Гц и регулируется потенциометром Р2. Формула f = 1/[0,36(P2+R5)C3] позволяет установить пределы настраиваемой частоты. Время периода устанавливается потенциометром PL Печатная плата и монтажная схема даны на рис. 51.

На рис. 52 изображена электронная сирена с выход­ной мощностью около 1,5 кВт, построенная на одной ин­тегральной микросхеме КМОП-типа (CD4011) и трех транзисторах. Устройство состоит из низкочастотного мо­дулирующего генератора и генератора с частотой колеба­ний 800 — 1000 Гц. Каждый из них имеет по два входа, а также элементы R5, С2 и R2, С4, СЗ, определяющие частоту колебаний. Глубина модуляции устанавливает­ся потенциометром Р. Выходной сигнал появляется на выводе 4. Для подачи питающего напряжения служат выводы 7 и 14. Звукоизлучатель приводится в действие усилителем звуковой частоты, состоящим из транзисторов Т1, Т2, ТЗ.

Рис. 50. Схема программируемой электронной сирены

Устройства со световой сигнализацией. В таких уст­ройствах чаще всего применяются лампы накаливания, которые должны сигнализировать о состоянии опасности с безусловной надежностью. Причин выхода из строя ламп может быть несколько: повреждение при включении или в результате механического сотрясения нити накаливания, выход из строя из-за окисления лампового патрона при низком напряжении и др. Для предохране­ния от подобных повреждений служит вариант схемы, предлагаемый фирмой Intermetall (рис. 53). Для увеличения надежности ставят две лампы. Когда нарушается работа лампы Л2, автоматически загорается запасная Л1. Схема работает на двух транзисторах BSY51. Если при подаче питания загорается лампа Л2, то напряже­ние, падающее на соединенный последовательно с ней резистор 47 Ом, открывает транзистор Т2. Таким об­разом, на базе транзистора Т1 получается напряжение, близкое к нулю. Он продолжает оставаться в закрытом состоянии, и, следовательно, лампа Л1 не горит.

Если перегорает нить накаливания лампы Л2 или же нарушен контакт по каким-либо причинам, в транзистор Т2 базовый ток не поступает, он закрыт. Тогда транзис­тор Т1 открывается и загорается лампа Л1, одновре­менно это свидетельствует о каких-либо неполадках в лампе Л2.

Больший эффект достигается при использовании в ка­честве сигнализации мигающего света. На рис. 54 пред­ставлена схема такого устройства на светодиоде с триг­гером Шмитта. Резистор R3 обеспечивает необходимый режим работы транзистора 77, R1 и R2 определяют вре­мя включения и выключения схемы. Самое эффективное пропорциональное соотношение включений-выключений составляет 2:1. Указанные на рисунке значения сопро­тивлений реализуют эти требования при частоте 1,5 Гц. Сила света светодиода регулируется подбором сопротив­лений резисторов R3 и R4.

Рис. 51. Программируемая электронная сирена: а — схема печатной платы; б — монтажная схема

Рис. 52. Электронная сирена:

а - электрическая схема соединений; б – печатная плата; в – монтажная схема

Рис. 53. Повышение надежно­сти устройства путем примене­ния двух ламп накаливания
Рис. 54. Сигнализатор с мигаю­щим светом на светодиоде

Рис. 55. Схема генератора с однопереходньш транзистором

Рис. 56. Печатная плата (а) и монтажная схема (б) генератора, изо­браженного на рис. 55

На рис. 55 показан тактовый генератор, содержащий однопереходный транзистор. При помощи контактов реле можно периодически на короткое время включать и выключать различные еигнально-предупредительные устройства. При указанных на схеме значениях элемен­тов генератор импульсов может быть настроен потенцио­метром Р1 на период от 1 до 25 с.

Рис. 57. Сигнализатор с импульсными разрядными трубками. Тири­стор Т1 выполнен на алюминиевой охлаждающей панели размером 60X60X2 мм

Печатная плата и монтажная схема генератора при­ведены на рис. 56.

Разительный эффект дает применение сигнализатора с импульсными разрядными трубками (рис. 57). В мо­мент включения транзистора напряжение, возникающее в обмотке пЗ, через диоды D1 и D2 заряжает конденса­тор С1. Когда по прошествии определенного времени конденсатор заряжается до 220 — 250 В, происходит за­жигание импульсной разрядной трубки. В конце цикла ее работы напряжение конденсатора С1 уменьшается до 30 — 40 В, и весь процесс повторяется. Емкость С2 опре­деляет гарантированное самовозбуждение генератора. Если значение сопротивления резистора R2 будет ле­жать в интервале 200 — 10 Ом, то частота мигания соста­вит 1 — 2 Гц. Трансформатор обладает следующими ха­рактеристиками: сердечник кольцевого типа 26X14; n=20 витков; di = 0,6 мм (материал CuZ); п2 = 6 витков; d2=0,35 mm (CuZ); Пз — 510 витков; d3Q,l (провод с изоляцией из эмали и хлопка).

1.2.  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ СИГНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

1.3.1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ МИГАЛКИ

На рис. 58 приведена очень простая схема мигалки, автоматически включающейся с наступлением темноты и выключающейся с рассветом. Она содержит лишь реле, лампу накаливания, потенциометр настройки и фоторе­зистор типа LDR03 или RCA7163.

Фоторезистор и лампа накаливания оптически связа­ны друг с другом. При включении выключателя K (в тем­ноте) через рабочий контакт jl реле по лампе течет ток.

Свет от нее одновременно падает и на фоторезистор F, его сопротивление умень­шается, что влечет за собой срабатывание реле и пре­рывание вследствие этого цепи питания.

Когда лампа гаснет, со­противление фоторезистора возрастает, реле возвраща­ется в исходное состояние и опять включает лампу Л, Период мигания определяет­ся инерционностью фоторе­зистора и лампы, а также временем срабатывания реле. Кроме простоты достоинством схемы является то, что процесс мигания при дневном свете автоматически пре­кращается. Ток, текущий в это время через относитель­но большое сопротивление обмотки реле, довольно мал. Схема мигалки с самовозбуждающимся мультивиб­ратором, начинающая работать с наступлением темноты, показана на рис. 59. Когда дневная освещенность снижа­ется до 25 лк, в результате превышения порогового значения сопротивления фоторезистора приводится в дей­ствие мультивибратор, который и включает мигалку.

Рис. 58. Автоматическая мигал­ка, основанная на принципе оптической связи

Рис. 59. Мигалка с самовозбуждающимся мультивибратором, рабо­тающая при наступлении темноты

1.3.2. СИГНАЛИЗАТОР ДЛЯ ВАРКИ ЯИЦ

На рис. 60 представлена принципиальная схема тай­мера (временного переключателя), подающего звуковой сигнал по истечении некоторого времени задержки. Уст­ройство издает свистящий звук через 3 или 10 — 15 мин, необходимые для варки яиц всмятку или вкрутую (нуж­ное время устанавливают переключателем K1). Таймер приводится в действие выключателем K2.

Рис. 60. Схема таймера со звуковой сигнализацией

Схема состоит из трех основных частей: времязада-ющего контура, мультивибратора и простого низкочас­тотного усилителя. Полевой транзистор Т1 позволяет установить требуемое время задержки. Элементы R и С, определяющие фактическую постоянную времени, со­стоят из потенциометров Р1 и Р2 и конденсатора С1. К истоку Т1 подводится определенный уровень на­пряжения от делителя, состоящего из резисторов R2 и RЗ.

Рис. 61. Печатная плата тайме­ра со звуковой сигнализацией (MI :1)

Если устройство выключено, контакт К.26 выключа­теля К2 создает короткое замыкание на конденсаторе С1. В момент включения, следовательно, конденсатор С1 полностью разряжен и медленно заряжается через по­тенциометры Р1 и Р2 или только Р2. По прошествии ус­тановленного времени транзистор Т1 между истоком и стоком имеет сопротивление 100 кОм, которое отделяет базу транзистора Т2, имеющего напряжение, задавае­мое резистором R4. В это время приводится в действие самовозбуждающийся мультивибратор, состоящий из транзисторов Т2 и ТЗ. Звуковой сигнал раздается из ми­ниатюрного динамика, включенного в коллекторную цепь транзистора Т4. Ограничение коллекторного тока этого транзистора обеспечивается резистором R8. За исклю­чением резистора R8 (16 Ом, 0,5 Вт), все остальные рас­считаны на мощность Vs Вт. Конденсатор С1 имеет па­раметры 1600 мкФ/10 В.

Рис 62 Схема размещения деталей таймера со звуковой сигнализа­цией (М2 : 1)

Печатная плата и монтажная схема размещения де­талей этого устройства даны на рис. 61 и 62. Следует за­метить, что особую осторожность надо проявлять при монтаже полевого транзистора, так как он гораздо чув­ствительнее обыкновенных. Паразитные источники напряжения (статическое электричество) при пайке могут вывести транзистор из строя. Паяльник поэтому, на это короткое время следует отключить от сети.

Настройка потенциометров Р1 и Р2 для работы схе­мы на 3 или 15 мин производится при помощи секундо­мера.

1.3.3. ЭЛЕКТРОННЫЙ КАЛЕНДАРЬ

Электронный календарь, схема которого приведена на рис. 63, показывает соответствующий день недели. Замыкание контакта для данного дня недели осуществ­ляется посредством последовательно соединенных фоторезисторов F1 и F2. Посторонний свет, например, мол­нии, автомобильных фар, а также других внешних источ­ников не влияет на работу схемы. Поместив фотодатчики (фоторезисторы) в пластмассовую трубу, их направ­ляют в разные стороны.

Рис. 63. Принципиальная электрическая схема электронного кален­даря

Устройство работает следующим образом. Предполо­жим, что календарь установлен на понедельник и уже наступил вечер, т. е. стало темно. Когда начинается утро, сопротивление фотодатчиков LDR уменьшается, в ре­зультате напряжение достигает значения порога переключения однопереходного транзистора типа 2N2646, что приводит к открыванию транзисторов Т2 и ТЗ. Конден­сатор С1 разряжается (через резистор R4), и немедлен­но заряжаются конденсаторы СЗ, а спустя несколько се­кунд и С4. Транзистор Т4 в это время открыт, и первый импульс, достигающий счетчика, установленного на нуль, переводит календарь на вторник. До тех пор, пока свет падает на фоторезисторы, импульсы релаксационного генератора (2N2646) опять заряжают конденсаторы СЗ и С4.

Рис. 64. Печатная плата электронного календаря, изображенного на рис. 63(Ml:1)

С наступлением темноты сопротивление фотодатчи­ков возрастает и импульсы генератора становятся все реже. Постоянная времени емкостей СЗ и С4 составляет более 1 ч, так что смена дня недели происходит прежде, чем сопротивление LDR достигнет 2/з значения сопротив­ления резистора R2. Затем напряжение, падающее на R2, прекращает генерацию колебаний транзистора TL Схема при этом не работает вплоть до наступления следующего дня. Потребляемый ток при использовании све-тодиодов составляет 6 — 7 мА.

Рис. 65. Монтажная схема электронного календаря, изображенного на рис. 63

Печатная плата электронного календаря приведена на рис. 64, а монтажная схема — на рис. 65.

Глава 2

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

ДОМАШНИХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

2.1. ЭЛЕКТРОННОЕ ОТКРЫВАНИЕ ДВЕРЕЙ

2.1.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАМКИ И ПРИНЦИПЫ ИХ ДЕЙСТВИЯ

Основными преимуществами обычных электрических замков по сравнению с механическими являются их удобство, надежность, а также возможность управления со значительного расстояния от места установки. Рас­пространены два типа электрических замков: традици­онного устройства и с системой блокировки.

При установке традиционных и блокирующих двер­ных замков дверь открывается с помощью электромаг­нита, действующего на пружину. Электрические замки этого типа малоупотребимы, поскольку для их срабаты­вания необходима довольно большая энергия.

В наши дни чаще применяются электрические замки с системой блокировки. Их встраивают в дверные стой­ки напротив механических замков, расположенных в створках дверей. Когда на катушку возбуждения зам­ка подается ток, запор, препятствующий повороту за­мочной втулки, размыкается и при нажатии на дверь верхняя задвижка механического замка, вмонтированно­го в створку двери, поворачивает замочную втулку элек­трического замка. Известны электрические замки с си­стемой блокировки, рассчитанные на переменные напря­жения 6 — 12 и 12 — 24 В. Мощность, необходимая для их срабатывания, минимальная (3 — 10 Вт), поскольку элек­тромагниту требуется только разомкнуть запор поворот­ной задвижки замка.

Электрический замок (например, садовой калитки) срабатывает при нажатии из внутренних помещений до­ма одной из параллельно соединенных кнопок, т. е. при возбуждении электромагнитной катушки замка. Не так просто открыть замок снаружи. Для этой цели разрабо­таны специальные схемы, приводящие в действие элек­трические дверные замки различных устройств. Такие замки применяют не только в частных домах и кварти­рах, но и в промышленности, там, где до сих пор исполь­зовали предохранительные механические замки.

Рис. 66. Электрический дверной замок с параллельно соединенными кнопками включения

Рис. 67. Электрический дверной замок с защитой от заедания кнопок, срабатывающий при повторном нажатии одной из них

Открывание электрического дверного замка из внут­ренних жилых помещений осуществляется с помощью схемы, представленной на рис. 66. При нажатии на любую из параллельно соединенных кнопок его электромаг­нитная катушка оказывается под напряжением. Недо­статок здесь только один: при заедании любой из кно­пок катушка возбуждения будет постоянно находиться под напряжением. Об этом сигнализирует зуммер элек­тромагнита, так как он питается от источника перемен­ного тока. Если дверь установлена на пружинах, то при нажатии какой-либо кнопки она открывается, потому что замок срабатывает. При случайном нажатии это оказы­вается неудобным или нежелательным. На рис. 67 пока­зана схема, у которой имеется специальная защита от заедания кнопок, при помощи которой на катушку элек­тромагнита дверного замка непродолжительное время подается напряжение возбуждения (импульс) только при повторном нажатии на одну из параллельно соединен­ных кнопок.

Схема работает следующим образом. При нажатии на кнопку G1, G2 или Gn, т. е. при подаче напряжения — 16 В, на диоде Z1 появляется — 6 В. До этого напряже­ния конденсатор С1 заряжается через диод D2 и резис­торы R4 (ограничивает ток базы), R5 и входное сопро­тивлеие базы — эмиттера транзистора 77. На базу транзистора через конденсатор приложено отпирающее напряжение до тех пор, пока он не зарядится до — 6 В. Од­новременно через диод D5 и резистор R8 заряжается конденсатор СЗ. Постоянная времени его заряда должна быть выбрана намного больше, чем у элементов, связан­ных с базой транзистора. После нажатия кнопки на базу Т1 поступает отпирающее напряжение в течение пример-но T=R4*C1 = 40 мс, но реле J1 не может сработать, так как увеличивающееся на конденсаторе СЗ напряже­ние за такое короткое время в состоянии достигнуть значения, необходимого для его срабатывания, поскольку его постоянная времени T2=R8*C3 = 200 мс. На реле Л через 200 мс поступает напряжение, необходимое для его срабатывания, но на транзисторе Т1 по прошествии 40 мс уже нет отпирающего напряжения, потому что кон­денсатор С1 зарядился. Тогда транзистор 77 закрывает­ся, поскольку потенциал эмиттера увеличился при помо­щи кремниевого диода D4 до — 0,6 В, а база заземлена через R5. Резистор R6 применяется в качестве рабочего сопротивления диода.

В тот момент, когда отпускают кнопку G1, конден­сатор С1 через резистор R2 и диод D1 разряжается в те­чение времени T11=R2-C1 = 103*20*10-6 = 20 мс. Посто­янная времени разряда конденсатора СЗ T12=R7-C3 = 103-2000-10~6 = 2 с. При повторном нажатии кнопки G1 на конденсаторе СЗ уже есть напряжение, необходи­мое для срабатывания реле, а поскольку конденсатор С1 в промежуток (20 мс) между двумя нажатиями кноп­ки разрядился, он снова в течение 40 мс подает на базу транзистора отпирающее напряжение. Таким образом, срабатывает реле, подключающее через свой контакт j12 рабочее напряжение на электрический дверной за­мок.

Предположим, что кнопка G1 после повторного на­жатия не отпущена или, например, ее заклинило. Тогда на конденсаторе СЗ имеется напряжение, необходимое для срабатавания реле J1, но поскольку по прошествии 40 мс конденсатор С1 заряжается, транзистор закрыва­ется, следовательно, реле отпускает. Очевидно, если кноп­ку G1 заклинило, то на дверной замок вообще не посту­пает напряжение.

Чтобы реле длительное время находилось в состоя­нии срабатывания, надо с момента срабатывания пода­вать отпирающее напряжение через его контакт j11, ре­зистор R3, конденсатор С2, диод D3 и резистор R4 на базу транзистора Т1 в течение времени Tk=(R3+ +R4)C2; тем самым можно увеличить время выдержки реле. После отпускания реле конденсатор С2 разряжа­ется через резистор R3 и контакт j11.

В данной схеме используют реле с сопротивлением 1250 Ом, срабатывающее при напряжении 10 В. Макси­мальный ток, протекающий через него и транзистор Т1,

Imax =(U1UD4UCE)/(Rj1 + R8)=(16-0,6-0,2)/(1250+100)=11,3 мA.

В схеме использован транзистор АС128, но может быть и другой с меньшим коллекторным током Icmax. Ко­нечно, нужно следить за тем, чтобы не превысить значе­ние максимального рабочего тока базы 1Bтах (взятого по каталогу), который ограничивается резистором R4. 1Bтах = — 6/2*10-3= — 3 мА. (При изменении сопротивления R4 меняется и постоянная времени заря­да базовой цепи!)

При возвращении реле в исходное состояние возникает индуктивный импульс напряжения UL = L di/dt.

Таким образом, на транзистор попадает сумма питаю­щего и индуктивного напряжений, что может привести к выходу его из строя. Поэтому параллельно катушке реле включен диод D6, который под влиянием обратно­го индуктивного напряжения, возникающего при отпус­кании реле, отпирается, и таким образом поглощается энергия в диоде и самом реле.

Проблему можно решить и путем параллельного под­ключения к катушке возбуждения реле конденсатора от­носительно большой емкости и сглаживания с его по­мощью всплеска индуктивного напряжения; недостаток этого решения в том, что конденсатор будет задержи­вать срабатывание реле.

Диоды D2, D3 и D5 выполняют логические функции ИЛИ — ИЛИ, отделяя друг от друга отдельные электри­ческие цепи.

2.1.2. ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ЗАМКАМИ

Электронные замки аналогового действия. Многие механические замки, имеющиеся в продаже, разборные, что позволяет устанавливать в них электронное управ­ление. Существует очень много типов замков с электрон­ными устройствами управления. Используя, например, мост Уитстона (мостовая схема постоянного тока), мож­но собрать очень простую и надежную схему управления электрическим дверным замком. При открывании двери, когда резистор, играющий роль ключа, вставляют на свое место, мост уравновешивается. В процессе уравно­вешивания реле, находящееся в диагонали моста, отпус­кает и через свой контакт подает напряжение на катушку возбуждения замка.

Надежность замка повышают, подключая параллель­но с реле замедляющий конденсатор, тем самым обеспе­чивают его работу только по прошествии определенного времени, т. е. посторонние лица замок уже не откроют.

Рис. 68. Схема соединений электронного дверного замка, срабатыва­ющего при помощи «ключа» с одним контактом и двумя резисторами

Существенно большую надежность обеспечивает схе­ма с двумя резисторами, представленная на рис. 68. Усилители уравновешивают напряжение в центре делителя, состоящего из резисторов R11 и R12, соответствующим напряжением двух входных делителей (R16, R1 и R2…}. «Ключ», открывающий замок, имеет контакт, осуществ­ляющий включение питающего напряжения, и два рези­стора (R16 и R26). Резисторы R1 и R3 и обозначенные пунктирной линией, диоды DlD4 защищают схему от возможной преднамеренной поломки.

При правильной настройке напряжение в точке А в момент присоединения «ключа» равно нулю (при мень­ших или больших номинальных значениях сопротивле­ния ключа оно будет положительным или отрицатель­ным) и через диоды D5D8 ток не течет. Следовательно, транзисторы 77 — Т4 ток не проводят. В двух других слу­чаях транзистор Т4 проводит ток или через транзисторы Т1 и ТЗ, или через транзистор Т2. Емкость С1 совме­стно с последовательными резисторами имеют постоян­ыую времени 2 с и осуществляют задержку по времени на открывание Т4. Таким образом, без соответствующе­го «ключа» нужно будет испробовать 60 тыс. вариантов. На рис. 69 изображены выходные каскады, управля­ющие тремя реле разного тока, для приведения в дейст­вие электрических замков.

Рис. 69. Выходные каскады к схеме рис. 68

Существуют и селективные релейные схемы с фер-ритовым стержнем. Выполненный из ферритового стерж­ня «электронный ключ» особенно часто применяется, ког­да по каким-либо причинам в данное помещение разрешен вход только строго ограниченному кругу лиц. Ком­бинация замка с «ключом» из ферритового стержня и ре­ле позволяет получить электронный замок высокой сте­пени надежности, который не смогут открывать посто­ронние лица.

Рис. 70. Электронный замок с реле и «ключом» из ферритового стержня:

а — электрическая схема; б — «ключ» из ферритового стержня

Схема на рис. 70, а представляет собой селективное реле, работающее с ферритовым стержнем, и состоит из следующих основных узлов: генератора, настроенного на работу с ферритовым стержнем (Т1), избирательной фильтрующей цепи (L2, СЗ), каскада управления реле (Т2, ТЗ, 74} и самого реле с исполнительным устройст­вом.

Замок работает следующим образом. Ферритовый стержень 1, который теперь играет роль ключа, вставля­ют в дверное отверстие, где помещена, как видно на рис. 70,6, генераторная катушка 3 с выводами 5, а в конец трубы 2 встроена нажимная кнопка 4. Ее контакты под­ключают питающее напряжение устройства. Генератор работает с транзистором Т1. Колебательный контур ге­нератора состоит из элементов: Cl, C2tLl (рис. 70,а).

Индуктивность меняется при помощи ферритового стер­жня, вставляемого в катушку LL Таким образом, часто­та генератора зависит только от качества и размеров ферритового стержня. При использовании стержня дли­ной 100 и диаметром 10 мм она принимает значения 8 и 19 кГц. Катушка Ы (495 витков) помещена в изо­лированную трубку с внутренним диаметром 12 мм. Тол­щина медной проволоки 0,15, длина катушки 14 мм.

От генератора сигнал передается в параллельный ко­лебательный контур, состоящий из элементов L2СЗ, и только при резонансе проходит в каскад, построенный на транзисторах Т2, ТЗ и Т4, который приводит в дей­ствие реле j1. Реле срабатывает только в том случае, ес­ли избирательный фильтр настроен точно на 8 кГц.

Катушка L2 расположена на ферритовом сердечнике, диаметр которого 8, а длина 15 мм. Число витков катуш­ки 240, диаметр проволоки (CuZ) 0,15 мм. В схеме мо­жет быть использовано реле, рабочее напряжение кото­рого 6 — 8 В, а ток срабатывания 60 — 100 мА.

Сигнал, поступающий в колебательный контур и на транзистор Т2 регулируется при помощи резистора R4. Целесообразно поэтому вместо R4 использовать потен­циометр на 200 кОм.

Замок открывается следующим образом. Ферритовый стержень вставляется в выполненное для него отверстие, и одновременно при помощи постоянного магнита приво­дится в действие реле, прикрепленное к внутренней сто­роне двери. В это время цепь получает питание через реле и кнопку G. Если постороннему лицу удастся возбу­дить генератор при помощи металлического или же, воз­можно, ферритового стержня, но с другими магнитными параметрами, то все равно релейный каскад не будет реагировать на другую частоту. Следовательно, реле не сработает. Надежность замка повышается еще и потому, что его устанавливают с противоположной, невидимой стороны двери. Отверстие для ферритового стержня обычно также делается незаметным.

Рис. 71. Схема соединений электрического дверного замка, откры­вающегося при наборе заранее установленного кода

На двери имеет смысл оставить обычный механиче­ский замок. Таким образом можно ввести взломщика в заблуждение: ложным ключом он будет открывать ложный замок.

Электронные замки с кодовым устройством. На рис. 71 изображен электрический замок, открывающийся при наборе заранее установленного кода (и одновремен­ном срабатывании реле). На стойке входной двери смонтированы пять кнопок. В скрытом от постороннего глаза месте выключателями K1 — K5 можно установить выбранную кодовую комбинацию. При нажатии на одну из кнопок GlG5 реле срабатывает и блокировкой удерживается в этом состоянии. Если выключатели на­ходятся в положении, показанном на рисунке (кодовая комбинация 1, 1, О, 1, 0), для открывания двери нужно нажать кнопки Gl, G2 и G4. Одновременно с этим по­стоянный магнит нужно поднести к реле, прикрепленно­му к внутренней стороне двери. При неправильном на­боре кода можно снять (прекратив подачу питающего напряжения) блокировку, слабо нажав на сдвоенную кнопку, одновременно являющуюся и кнопкой звонка. Можно использовать также и тепловое реле, которое исключает возможность подбора кода, так как оно пре­рывает цепь дверного замка уже после двух-трех по­пыток открывания (контакт 161). Поскольку неосведом­ленное лицо не знает о возможности прерывания блоки­рующих цепей реле, оно располагает лишь одной попыткой открыть замок. При комбинации кода и реле получаем, это можно сказать с полной уверенностью, замок, который постороннее лицо открыть не сможет. Реле J1 — J5 должны быть аналогичного типа и иметь одинаковые значения сопротивлений обмоток. Подби­рать их надо таким образом, чтобы они соответствовали применяемому тепловому реле и напряжению питания. На рис. 72 представлена схема соединений электри­ческого дверного замка, открывающегося пластиной со световым кодом. Элементы цепей транзисторов и свето-диодов расположены на одной оптической оси, напротив друг друга. Вставляемая в качестве ключа пластина со световым кодом в некоторых местах преграждает путь световому лучу. На ней имеется пять зон (пятая зона всегда темная). Если пластина вставлена до упора, она преграждает путь свету и посредством транзистора Т1 обеспечивает задержку на 10 с с помощью интегральной микросхемы таймера типа 555.

Четыре зоны со световым кодом обеспечивают ком­бинацию из 4 бит с 16 вариантами открывания замка. Поскольку 16 — минимальное число комбинаций, ставят блокировку с помощью таймерной схемы на 9 с и при­меняют блок сигнализации, который начинает действо­вать после неудачной попытки открывания замка. До­стигнутую таким образом степень защиты нельзя недо­оценить.

Кодовая комбинация может быть выбрана произволь­но, нельзя только в качестве ключа использовать полностью темную пластину, так как в этом случае замок мо­жет быть, например, открыт и при помощи полоски тем­ной бумаги. Еще больше повысить надежность защиты можно, включив последовательно в цепь электрического звонка реле. Замок в этом случае будет открываться с задержкой 10 с при срабатывании реле, прикреплен­ного к внутренней стороне двери с помощью постоянного магнита.

Рис. 72. Схема соединений электрического дверного замка, открыва­ющегося на кодовую комбинацию на пластине со световым кодом

При вставлении «ключа» первые четыре зоны плас­тины дают код, который в десятичной системе счисления означает 9. Эти цифры расшифровываются в цепи де-мультиплексора 74С154. Следовательно, на выходе 9 появляется уровень 0. По истечении 30 с выход 3 тайме­ра типа 555 тоже устанавливается в 0. Два уровня О служат в качестве инверсного входного сигнала схемы ИЛИ, управляющей транзистором Т2, и создают усло­вия, при которых на выходе устанавливается уровень 1. Вследствие этого возбуждается обмотка электрического дверного замка.

При попытке открыть замок посторонними лицами (при неправильном подборе кода) работает цепь за­держки и на выходе 9 демультиплексора установлен уровень I, на выходе схемы ИЛИ, управляющей элект­рическим дверным замком, по-прежнему 0, а на выходе аналогичной схемы, но управляющей блоком сигнализа­ции, появляется 1. В результате этот блок включает сиг­нализацию.

На рис. 73 приведена схема электронного кодового дверного замка одной из последних конструкций. Для того чтобы его открыть, надо установить четырехзначный цифровой код на расположенных по кругу контактных переключателей К1, К2, КЗ и К4 и нажать кнопку G1. После этого все четыре декадных переклю­чателя нужно вернуть в нулевое положение и повторно нажать кнопку. Замок через некоторое время откроется. Этот метод обеспечивает условия, при которых после открывания замка можно не оставлять важного началь­ного кода на переключателях. Во время работы схемы при правильной установке кодов диоды D1 — D6 пропускают ток. Открывая дверь, нужно установить первый код (в нашем случае 5058). Тогда диоды D2. D4 и D6 про­водят ток в направлении кнопки G1. Вторым кодом в данном случае будет 0000, и диоды Dl, D2 и D5 будут пропускать ток от кнопки G1 к цепи второго кода.

Первый и второй коды могут устанавливаться произ­вольно путем подключения черного или красного про­водника к соответствующему контакту. Черные провода служат для произвольной установки первого кода, крас­ные — второго. Связь со стороны кодового числа отсут­ствует, за исключением тех случаев, когда числа самого маленького разряда одинаковы (таких стиуаций быть не должно).

Питание схемы осуществляется от нестабилизирован­ного блока питания ±15 В (рис. 74). Ток течет от световодов к цепям микросхем K1, K2 (рис. 73), а че­рез них — к остальным элементам электронной схемы. Применение оптических изоляторов целесообразно, так как позволяет сократить расстояние между блоком установочных переключателей с расположенными по кругу контактами и электроникой управления. Интегральная микросхема IC1, следовательно, получает напряжение питания при соответствующем первом коде, 1L2 — при втором. Светодиоды LED1 и LED2 слу­жат для контроля работы табло. Светодиод LED1 заго­рается при правильной установке первого кода LED2 — второго.

Рис. 73. Схема соединений электронного кодового дверного замка:

1 — цепь кодирования; 2 — блок установочных переключений с расположенны­ми по кругу контактами; 3 заземление корпуса; 4 — цепь первого кода; 5 — цепь второго кода; 6 — электронная схема управления

Рис. 74. Нестабилизированный блок питания электронного комбина­ционного дверного замка

Интегральная микросхема 1С4 представляет собой сдвоенный таймер типа 556, одна половина которого (а) соединена как моностабильный мультивибратор с по­стоянной времени 30 с, а другая (б) – с постоянной вре­мени, равной 10 с.

Рис. 75. Электронный кодовый замок:

а — схема соединений; б — набор кода при помощи кругового переключателя и кнопки gq

При правильном первом коде начинает работать микросхема IC4 (а) совместно с элементами R3 С1 и Р4. Выход IC4 (а) подключен к стирающему входу 1C4 (б) (соединены контакты 5 и 10). Следовательно, IС4 (6) при нормальных условиях бездействует но пуск ее возможен. Правильность второго кода контролирует IC4 (6), реле J срабатывает и своим контактом j воз­буждает обмотку открывания двери. Примерно через 30 с истекает время работы 1С4(а) и сигнал стирания снова попадает на 1С4(б). Поэтому в течение 30 с пос­ле установки первого кода надо его стереть и открыть дверь или же начать все сначала

Стабилизированное напряжение 12 В, необходимое для работы интегральной микросхемы типа 556, обеспе­чивается стабилизатором напряжения типа мA7812 (IC3),

На рис. 75 приведена круговая схема электронного дверного замка с четырехзначным цифровым кодом Ввод цифровой кодовой комбинации осуществляется путем нажатия в соответствующем порядке клавиш кар­манного калькулятора. Если его нет, можно использо­вать переключатель с расположенными по кругу кон­тактами (для каждой цифры — свой порядок) и парал­лельно с ним соединенную кнопку G6 (рис. 75,6).

При нажатии каждой отдельной цифры в цепи вклю­чается тиристор. Пусковой импульс задает конденсатор С1, который в обычном состоянии через резистор R1 за­ряжен до +9 В. Конденсаторы СЗ. С4 и С5 сначала тоже бывают заряженными до +9 В. Благодаря этому всякая попытка включения тиристоров Ti3, Ti4 и Ti5 в точках С, D и Е будет безуспешной. При нажатии на клавишу цифры первой комбинации (в точке В) тирис­тор Ti2 включается и его анодный потенциал уменьшается примерно до 0,7В. Теперь конденсатор СЗ быстро разряжается и при помощи импульса, поданного на точку С, тиристор 773 готовится к включению. Конден­сатор С4 разряжается, после чего тиристор Ti4 тоже становится управляемым. Нажатие в определенном по­рядке цифровых клавиш подготавливает следующий ти­ристор к возможности включения.

Часть схемы, обозначенная пунктирной линией, пре­пятствует расшифровке комбинации. При нажатии не­правильной цифры включается тиристор Til и после непродолжительной паузы, устанавливаемой элементами R17 и C6t вводит в режим насыщения транзистор 77. Тем самым утрачивается возможность дальнейшего под­бора цифр, потому что конденсатор CJ разряжен. Ввод нового кода возможен только после выключения и по­следующего включения выключателя K.

В устройстве применены тиристоры типа 2N5060. Максимально допустимый удерживающий ток 5 мА. При помощи анодных резисторов 10 Ом образуется удерживающий ток, равный 0,1 мА. Между управляющи­ми электродами и катодами помещают демпферные ре­зисторы на 100 кОм.

Резистор R13, который препятствует разряду кон­денсаторов СЗ, С4 и С5 (они находятся в полностью заряженном состоянии), не позволяет зажечь тиристоры Ti3, Ti4 или Ti5 при включении выключателя K. Резис­тор R14 обеспечивает возможность включения тиристо­ра Ti5 даже при очень сильной индуктивной нагрузке. В схеме применяют реле, срабатывающие при напряже­ние 6 — 7 В и обладающие довольно большим сопротивле­нием.

2.1.3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДВЕРЬМИ

Рис. 76. Принцип дейст­вия схемы автоматичес­кого управления дверь­ми с применением фо­тодатчиков:

1 — электрический дверной замок; 2 — дверь; 3 — управ­ление открыванием; 4 — ав­томатическое закрывание; 5 — автоматическое откры­ваиие; 6 — датчики

Рис. 77. Схема автоматического управления дверьми на триггерах Шмитта с фотодатчиками

Для осуществления автоматического открывания и закрывания ворот и дверей разработано множество вариантов схем. Чертеж на рис. 76 дает представление о работе одной из таких схем, содержащей два фото­датчика.

Предположим, что речь идет, например, об автома­тическом открывании садовых ворот (калитки). После того как мы позвонили, находящиеся в доме нажимают кнопку и таким образом дают нам возможность войти. Войдя в ворота, мы проходим контрольный пункт (конт­рольно-управляемые световые датчики); ворота при этом автоматически закрываются. Если же подойти с проти­воположной стороны и пройти через контрольный пункт, то ворота автоматически откроются. При входе и выходе из ворот функции системы различны. Очевидно, что в зависимости от направления движения субъекта воро­та надо закрывать или открывать. Задача легко решается при помощи схемы с двумя фотореле (рис. 77). Транзис­торы 77 и Т5 представляют собой усилительный каскад.

На транзисторах Т2, ТЗ и Т6, 77 построены триггеры Шмитта, имеющие напряжение запуска 1,3 В. Выход­ные напряжения триггеров управляют релейными вы­ходными каскадами, построенными на транзисторах Т4 и Т8. Предположим, что кто-то движется в направлении от фотодатчика F1 к F2. Его тень падает сначала на F1, а потом на F2. Если двигаться в противоположном направлении, все происходит в обратном порядке. Дат­чик F1 управляет работой реле Л, a F2 J2.

В схеме есть еще и третье реле J3, обмотка возбуж­дения которого через контакты реле j21 и j11 соединена параллельно с обмоткой возбуждения J1. Если субъект движется по направлению автоматического открывания двери, сначала прерывается путь светового луча, падающего на фотодатчик F2. Срабатывает реле J2 и, замы­кая контакт j21, параллельно соединяет катушки воз­буждения реле J3 и J1, транзистор Т8 открывается. Большая часть тока потечет через реле J3, и оно срабо­тает. Реле Л вследствие большого сопротивления об­мотки не сработает, его контакт jll останется замкну­тым. Автоматическое открывание осуществляется через контакт 131 реле 13. При движении в противоположном направлении (автоматическое закрывание) срабатывает сначала реле J1, а потом J2. Реле J3 будет находиться в состоянии отпускания, так как при срабатывании J1 контакт jll через ]21 разомкнет его цепь. Затем реле J2 (контакт j21 замкнут) срабатывает вхолостую, контакт jll продолжает оставаться открытым. Управление авто­матическим закрыванием осуществляется контактом jl2.

2.2 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

2.2.1. СЕНСОРНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

В наши дни включение и выключение различных приборов все чаще осуществляется при помощи сенсор­ных переключателей.

Рис. 78. Сенсорный переключатель

На рис. 78 приведена схема такого переключателя. Большое входное сопротивление обеспечивается приме­нением полевого транзистора Т1. Возможность включе­ния и выключения различных устройств достигается при помощи контактов реле, расположенного в коллектор­ной цепи транзистора ТЗ в схеме мультивибратора. Схе­ма работает при напряжении питания 9 или 12 В.

В первом случае применяют реле типа 2RT фирмы Siemens с катушкой возбуждения 200 Ом, во втором — 300 Ом. На транзистор ТЗ целесообразно поместить ох­лаждающий радиатор. На рис. 79 показаны печатная плата и монтажная схема переключателя.

Рис. 79. Печатная плата (а) и монтажная схема (б) сенсорного пере­ключателя, изображенного на рис. 78

Бистабильный сенсорный переключатель, изобра­женный на рис, 80, служит для надежного включения и выключения устройств, работающих от сети. Его до­стоинством является то, что он не включается на лож­ный сигнал (прикосновение). Полевой транзистор Т1 работает как трансформатор полного сопротивления. Переменное напряжение, попадающее на затвор G по­левого транзистора, выпрямляется диодом D1, соединен­ным со стоком D, в качестве фильтра используется кон­денсатор СУ, емкость которого выбирают с учетом того, чтобы задержка была достаточной для препятствия проникновению ложного пускового сигнала на биста-бильный переключающий каскад (IC1). Напряжение с конденсатора С1 передается на формирующий контур, состоящий из транзисторов Т2 и ТЗ. В том случае, когда коллекторное напряжение транзистора ТЗ достигнет уровня переключения бистабильного каскада 1C, послед­ний переключается и на его выходе 14 возникает управ­ляющий импульс. Выходной сигнал 1C может управлять реле через согласующий каскад.

Рис. 80. Бистабильный сенсорный переключатель

На рис. 81 изображена схема сенсорного переключа­теля, построенного на интегральной микросхеме таймеpa типа 555. Путем прикосновения к контактной пласти­не можно включить, например, лампу или любое другое устройство. Микросхема обладает очень большой чувст­вительностью: для ее переключения достаточно, чтобы на клемму 2 был подан ток всего в 1 мкА. Вывод 2 сое­динен с положительным питающим напряжением через резистор R2 (2,2 — 10 МОм). При Rj = S,2 МОм и Сг = 300 нФ реле срабатывает примерно через 3 с. Приме­няя конденсатор большей емкости, можно увеличить время включения. Однако максимальная выдержка времени не может превы­шать 60 мин. В качестве ре­ле использовано малогаба­ритное реле типа IO1 фирмы Siemens с номинальным на­пряжением б В. Диод D1, соединенный параллельно с обмоткой реле, служит для подавления всплесков индук­тивного напряжения. В за­висимости от напряжения срабатывания реле значения питающего напряжения могут находиться в диапазоне от 4,5 до 16 В.

Рис. 81. Схема сенсорного переключателя, построенного на интегральной схеме таймера типа 555

Схема применима и для управления, например, квар­тирным звонком. Выдержку в этом случае не имеет смысла устанавливать больше чем на 3 с. Для автома­тического выключения радиоприемников она может со­ставлять, например, 60 мин.

На рис. 82 представлена схема сенсорного переклю­чателя, построенного с использованием интегральной микросхемы типа SAS560 фирмы Siemens, что позволяет при минимальном количестве внешних элементов управ­лять (включать — выключать) четырьмя различными устройствами (цепями). На выходе схемы предусмотре­ны триаки, которые обеспечивают поканэльное управле­ние и имеют максимальную мощность 1000 Вт.

Схема начинает работать при автоматической пода­че питающего напряжения к устройству управления, соответствующему сенсорному контакту S1, и светодио-ду LED индикатора. Аналогично можно включить и ос­тальные цепи.

Рис. 82. Сенсорный переключатель для управления четырьмя различ­ными устройствами

Выпрямленное напряжение, используемое для пита­ния микросхемы, может меняться в пределах от 17,5 до 26 В. В качестве фильтра используется конденсатор С1. Питание осуществляется через контакты 1 и 7 — 8. По­давление паразитных сигналов, т. е. надежная работа микросхемы, обеспечивается конденсаторами С2, СЗ, С4 и С5. С сенсорными контактами последовательно соеди­нены резисторы на 1 МОм и резистор R14 (1 МОм), ко­торые обеспечивают необходимую изоляцию от сети. Резистор R14 надо припаивать как можно ближе к вы­водам сенсорных контактов. Ими могут быть любые металлические электроды, важно лишь, чтобы они не находились слишком далеко друг от друга. В качестве светодиодов применяют CQY11 или любой другой аналогичный тип. Приклеивание — самый простой способ их фиксации.

Диоды Dl, D2, D3 и D4 обеспечивают включение триаков только при положительных импульсах. Для управления устройствами мощностью 1 кВт на­до использовать триаки с параметрами 400 В/6 или 8 А, причем резисторы не требуются.

Для того чтобы избежать во время припаивания по­вреждений ИМС, целесообразно ставить панельки. Пе­чатная плата и монтажная схема переключателя приве­дены на рис. 83. Если вместо триаков установить реле (например, типа 2RT) и исключить резисторы R10,R11, R12 и R13, появится возможность подключения при по­мощи сенсорного переключателя к усилителю (рис. 84) тюнера, проигрывателя, магнитофона или микрофона.

Рис. 83. Печатная плата (а) и монтажная схема (б) переключателя, изображенного на рис. 82 (Ml ; 1)

Рис. 84. Подключение к усилителю бытовой радиоаппаратуры высо­кого класса при помощи реле вместо триаков

2.2.2. ЗВУКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

Приборы, управляемые звуковым или низкочастот­ным сигналом, называют звукочувствительными переключателями или, другими словами, звукочувствитель­ными реле. Их можно использовать и в качестве звуко­вых сигнализаторов. Тогда они могут быть настроены на минимальный уровень звука и применяться для управле­ния любой системой сигнализации. Цепь звукочувстви-тельного реле состоит из (рис. 85) звукоприемника, усилителя напряжения, коммутирующего каскада.

Рис. 85. Структурная схема звукочувствительного реле

Звукоприемником может быть микрофон или, реже, звукосниматель проигрывателя (например, для фикса­ции шагов). Учитывая, что обычно требуется регистри­ровать наличие звука (голоса), можно использовать самый дешевый микрофон, даже угольный.

Усилитель напряжения усиливает сигнал микрофона до уровня, необходимого для работы коммутирующего каскада, в качестве которого применяют переключатель на триггерах Шмитта или звукочастотный селективный переключатель.

Рис. 86. Электрическая схема звукочувствнтельного реле

Изображенное на рис. 86 звукочувствительное реле находит широкое применение: оно может срабатывать на звук (с его помощью производят различные включе­ния-выключения), работать в качестве звуковой сигна­лизации (как приемник голоса, свиста и т. п.), а также использоваться еще и в домашних акустических устрой­ствах. Реле обладает очень высокой чувствительностью, регулировка его осуществляется потенциометром на 10 кОм.

Рис. 87. Звукочувствительное реле с задержкой отпускания

Трансформатор, установленный после небольшого репродуктора, может быть малогабаритным, его коэф­фициент трансформации 1 : 10. Ток срабатывания реле 40 — 60 мА. Транзистор большей мощности, конечно, мо­жет управлять и более мощным реле.

На рис. 87 показано звукочувствительное реле, дей­ствующее в паре с пьезомикрофоном. В этом случае транзистор Т1 служит преобразователем полного сопро­тивления. Если микрофон обладает малым сопротивле­нием, транзистор Т1 выполняет функции эмиттерного повторителя. Потенциометром Р устанавливают порог чувствительности схемы. При попадании на базу тран­зистора Т4 звукового сигнала в отрицательные полупе­риоды транзистор открывается, одновременно заряжа­ется конденсатор С. Возникающее на нем напряженке управляет транзистором Т5, в коллекторной цепи кото­рого срабатывает реле, и схема начинает действовать. Можно сделать так, чтобы реле срабатывало только в течение времени подачи звукового сигнала или же чтобы оно отпускало через несколько секунд после его прекращения (время запаздывания зависит от емкости конденсатора С). Самоблокировка реле может быть до­стигнута путем подключения рабочего контакта второго реле (на рисунке не показано) между эмиттером и кол­лектором транзистора Т5; при срабатывании реле он накоротко соединяет эмиттер с коллектором. Тип приме­няемых транзисторов может быть, например, АС125. Сопротивление обмотки используемого реле 1 кОм.

Схема, изображенная на рис. 88, применяется для разных целей. Например, можно перенести телефонный звонок в дальнее помещение без прокладки проводов. В коллекторную цепь транзистора ТЗ включается реле J, а его контакты используются для управления, напри­мер, сигнализационным устройством.

Рис. 88. Схема звукочувствительного переключателя

Рис. 89. Звукочувствительный переключатель, управляемый звуками.

В качестве чувствительного элемента усилителя при­менен пьезомикрофон, его входное напряжение 8 мВ. Потребляемый ток в нерабочем состоянии цепи при пи­тающем напряжении 6 В составляет около 140 мкА. Во время срабатывания звонка потребляемый ток равен 0,5 А. Верхний частотный предел 11 кГц.

Потенциометром Р1 устанавливаем такую чувстви­тельность, чтобы побочные шумы не приводили к сраба­тыванию сигнализации, т. е. реле. Транзистор Т1 усили­вает входной сигнал, который попадает на транзистор­ный усилитель (Т2ТЗ), но, в свою очередь, только отрицательные его полуволны, так как работает в ре­жиме класса В. Конденсаторы С1 и С2 выполняют роль соответствующих фильтров. С целью достижения минимального потребления в режиме класса А работает только транзистор Т1.

Переключатель, изображенный на рис. 89, использу­ется, например, для включения и выключения освети­тельных приборов, радио – и телеприемников или же для похожими на хлопки: а — электрическая схема; б — печатная плата; в — монтажная схема (Ml : 1) управления дверным электромеханическим звонком. Схема изменяет свое состояние только при звуках, по­хожих на хлопки или щелчки.

На входе установлен маленький, но обладающий большой чувствительностью микрофон. В тот момент, когда раздаются хлопки, сигнал через емкость 820 пФ попадает в усилительный каскад, состоящий из транзистора Т1. Конденсатор небольшой емкости с входным сопротивлением транзистора представляет собой фильтр верхних частот. Таким образом, на базу транзистора по­падают только сигналы относительно высоких частот.

На коллекторе транзистора Т1 появляются импуль­сы отрицательной полярности, которые через раздели­тельные конденсаторы (40 нФ) и диоды D1 и D2 по­падают на базу транзисторов Т2 и ТЗ цепи переключе­ния. Сигнал поступает на тот транзистор бистабильной цепи, который в данный момент находится в открытом состоянии. Когда транзистор закрывается, напряжение на его коллекторе возрастает, при этом второй транзи­стор бистабильной цепи открывается.

Резистор 10 кОм, соединенный с базой транзистора ТЗ, удерживает этот транзистор в открытом состоянии, если коллекторное напряжение транзистора Т2 велико. Схема переключения до тех пор поддерживает это со­стояние, пока на базу какого-либо транзистора не по­ступит управляющий сигнал соответствующей полярности.

Реле в коллекторной цепи транзистора Т4 приводит­ся в действие транзистором ТЗ схемы переключения. Когда он закрыт, реле срабатывает. Рекомендуют при­менять реле с током срабатывания 50 — 100 мА. В каче­стве транзисторов используют типы ВС107, ВС182 и др. Их коэффициент усиления должен быть больше 100. Диоды D1 — D4 типа IN4148.

2.2.3. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Реле времени нашли широкое применение: от фото­лабораторий (схемы установки времени освещения) до бытовых автоматизированных устройств в наших домах. Они избавляют нас от утомительной задачи постоянно смотреть на часы.

Таймерами (хронометрами) называют приборы, ко­торые измеряют временные интервалы и в результате изменяют состояние какого-либо устройства (системы, исполнительного звена), управляя таким образом про­цессом. Таймер автоматической стиральной машины, например, позволяет управлять продолжительностью стирки, полоскания и сушки белья.

На практике используются хронометры двух основ­ных функциональных типов: с повторением цикла и сти­ранием программы. Первые делают то, что и указано в их названии: повторяют серию изменений заранее установленных или запрограммированных на выходе со­стояний до тех пор, пока на прибор подается питающее напряжение.

Другие таймеры, напротив, начинают отсчет времени под действием входного сигнала и осуществляют один единственный цикл. По окончании определенного ин­тервала времени таймер прекращает свою работу. Для того чтобы еще раз повторить цикл, нужно повторно аннулировать (стереть) программу и подать на прибор управляющий входной сигнал. Благодаря таким харак­теристикам, таймеры со стиранием программы называ­ют еще одноцикловыми таймерами.

Основной принцип действия схем таймеров. Работа большинства из них основана на принципе медленной или быстрой перезарядки конденсатора. Наиболее простое решение приведено на рис. 90, а. Конденсатор С за­ряжается от источника постоянного напряжения UT че­рез резистор R. Детектор порогового уровня контролирует напряжение Uc конденсатора. Если оно достигает порогового значения, выдается соответствующий сигнал. Известно, что при заряде конденсатора напряжение Uс растет по экспоненте и асимптотически приближает­ся к UT. Описать этот процесс довольно просто. Как только напряжение Uc увеличивается, уменьшается раз­ность напряжений UTUC на резисторе R, а также и протекающий по нему ток. Его значение подсчитыва­ется по следующей формуле:

i = (UT-UC)/R

Очевидно, что ток непрерывно уменьшается в соот­ветствии с изменением заряда на конденсаторе.

На рис. 90, г видно, что экспонента является причи­ной большего разброса во времени задержки. Порого­вый уровень Ug детектора всегда можно установить только с определенной погрешностью (допуском) AUs. Ясно, что допуск вызывает разброс Д£ по времени за­держки, который тем значительнее, чем меньше крутиз­на экспоненты в области рабочей точки М.

Рис. 90. Основной принцип действия конденсаторных таймерных схем:

а — заряд через последовательный резистор; б — заряд от генератора постоян­ного тока; в — схема, обеспечивающая постоянный зарядный ток; г — измене­ние напряжения на конденсаторе (большой разброс по времени); д — то же, но разброс меньше

Этого можно избежать, если конденсатор С заря­жать от генератора постоянного (стабильного) тока (рис. 90,6). На рис. 90, д показано равномерное изме­нение напряжения на конденсаторе. Можно заметить, что той же самой погрешности ДU6 порогового напряже­ния соответствует гораздо меньшая погрешность време­ни задержки Дt, чем это было на рис. 90, г.

Рис. 91. Таймерная схема

Схема, обеспечивающая постоянный зарядный ток, изображена на рис. 90, в. В коллекторной цепи транзи­стора Т находится конденсатор С, который через эмит­тер и резистор R3 соединен с напряжением питания UT. Напряжение Ua (между источником питания и базой транзистора Т) зависит от сопротивлений резисторов R1 и R2, а также от положения потенциометра Р. На­пряжение эмиттер — база кремниевого транзистора поч­ти постоянно и равно 0,6 В. Таким образом, на резистор R3 приходится напряжение Uа = 0,6 В, и через него, а следовательно, и через конденсатор С будет течь ток

i = (Uа-0,6)/R3

Если необходимо изменить скорость заряда, а тем самым и продолжительность времени задержки, достаточно потенциометром Р изменить значение напряже­ния U а.

Рис. 92. Карманный таймер:

а — электрическая схема; б — монтажная схема

Практически применяемые схемы таймеров. Схема на рис. 91 позволяет осуществлять время задержки при­мерно на 15 мин. Изменяя постоянную времени, можно получить время запаздывания от менее чем 1 с, до более чем 20 мин. Транзистор Т1 приводит в действие реле. Выход, таким образом, гальванически отделен от время-задающей цепи и поэтому пригоден для подключения различных нагрузок. Делитель напряжения, построенный на резисторах R1 и R2, поддерживает на инверти­рующем входе, операционного усилителя уровень, соот­ветствующий половине питающего напряжения. Рези­стор обратной связи R4 служит для увеличения входного сопротивления. Когда включается переключатель K, он накоротко замыкает конденсатор С1, и напряжение контакта 3 операционного усилителя возрастает до значения питающего напряжения, в результае чего реле срабатывает.

При выключении переключателя конденсатор С1 по­степенно разряжается через резистор R3, и напряжение на выводе 3 усилителя падает больше, чем на выводе 2. Здесь возможен дребезг контактов реле, пока напряже­ние на конденсаторе С1 не достигнет определенного по­рогового значения; этому, а также токам утечки через транзистор препятствуют диоды D1, D2 и D3.

Карманный таймер, изображенный на рис. 92, рас­считан на шесть различных временных диапазонов от 10 с до 60 мин. По истечении установленного времени он издает звуковой сигнал. При повторной работе в дли­тельности между двумя временными интервалами может быть различие, но не больше 2 %. Максимально надёж­ное время задержки 60 мин. Задержка 4 мин соответст­вует, например, времени варки яиц, более продолжи­тельные интервалы таймера используются, например, для напоминания о необходимости вернуться на авто­стоянку, где ограничено время нахождения автомобиля. Таймер целесообразно снабдить кнопкой для облегчения установки на начало отсчета.

В карманных таймерах интегральные микросхемы типа 555 или 556 работают в качестве моностабильного или самовозбуждающегося мультивибратора. Предполо­жим, что при подключении штепселя возникает контакт с одним из времязадающих резисторов (RIOR15). Тогда транзистор, подключенный к выводу 3 интеграль­ной микросхемы K1, ток не пропускает. Когда уровень напряжения на конденсаторе С4 достигнет 2/з Uпит, вну­тренний мультивибратор IC1 переключится. В результате транзистор Т1 открывается и запускает мультивибрато­ры в интегральной микросхеме IC2. Самовозбуждаю­щийся мультивибратор на 1 кГц состоит из одного тай­мера IC2 и элементов R7, R8 и СЗ, а низкочастотный генератор на 1 Гц — из второго таймера и R5, R6 и С2.

Рис. 93. Схема многоцелевого транзисторного таймера

Сигнал можно прервать, нажав на кнопку G1 и пре­кратив тем самым подачу тока через вывод 3 на тран­зистор Т1. После этого конденсатор С4 в новом время-задающем цикле начинает заряжаться. Случайное нажатие кнопки G1 не влияет на этот процесс. Потреб­ляемый схемой ток при источнике питания 9 В состав­ляет 3 мА. Во время подачи сигнала он возрастает до 20 мА. В качестве акустического сигнализатора исполь­зуется миниатюрный наушник с сопротивлением 35 Ом, а для видимого сигнала — красные светодиоды.

По мере износа элементов при постоянной эксплуа­тации таймера скорость мигания светодиодов и высота звукового сигнала немного возрастают. Однако моноста­бильная цепь задержки работает при напряжении боль­шем 4,5 В, поэтому реальная задержка в основном не зависит от питающего напряжения. Из-за разброса но­миналов конденсатора обычно возникает необходимость в регулировке сопротивления таймера. Всякие его изме­нения должны основываться на следующих данных: 1 мин — 180 кОм: 4 мин — 680 кОм; 15 мин — 2,5 МОм; 30 мин — 4,7 МОм; 60 мин — 10 МОм. Ясно, что номи­нальные значения сопротивлений резисторов, необходи­мых для длительной задержки, сильнее отклоняются от расчетных. Для задержки 30 мин, например, расчетное значение сопротивления составляет 6 МОм. Схема раз­мещения деталей приведена на рис. 92, б.

На рис. 93 изображена схема соединений многоцеле­вого транзисторного таймера с временем задержки, ре­гулируемым в пределах от 5 с до 30 мин. Указанные номиналы позволяют произвольно менять временной диапазон от 30 с до 10 мин,

Генератор, построенный на транзисторе 77, обеспе­чивает постоянным зарядным током конденсаторы С1 и С2 (см. также описание рис. 91,6, в). Напряжение на базе транзистора 77 определяется резисторами Rl, R2 и потенциометром Р1. При помощи триммера Р2, соедиценного последовательно с резистором R3, проводят ка­либровку прибора. Схема обладает двумя диапазонами времени задержки. Их изменение осуществляется пере­водным переключателем Ki. К генератору тока под­ключается конденсатор С1 или С2.

Очень важно, чтобы детектор порогового уровня не влиял на процесс заряда конденсаторов, для этого он должен обладать большим входным сопротивлением, что обеспечивается каскадом на полевом транзисторе Т2. На резисторе R4 появляется нарастающее напряжение Uci или Uc2. Оно попадает на базу транзистора ТЗ, ко­торый образует детектор порогового уровня. Стабили­трон Z1, находящийся в эмиттерной цепи транзистора ТЗ, до тех пор остается закрытым, пока потенциал базы не достигнет напряжения стабилизации (в данном слу­чае 5,1 В).

Рис. 94. Печатная плата таймера, изображенного на рис. 93 (Ml : 1)

После этого транзисторы ТЗ и Т4 быстро отпираются и реле, находящееся в коллекторной цепи транзистора Т4, срабатывает. Включение и выключение различных устройств происходит через контакты реле j1 и j2. Пи­тание таймера осуществляется постоянным напряжени­ем + 13 В от мостовой схемы выпрямления через вто­ричную обмотку трансформатора Тр. Возможно и автономное питание от трех батареек, по 4,5 В каждая, включенных последовательно между точками а и б. Ус­тановка времени задержки начинается сразу при подаче питания (переключателем K или другим, соединенным последовательно с гальваническими элементами). В схе­ме после фильтра (конденсатора СЗ) расположены ре­зистор R9 и стабилитрон Z2. С их помощью на базу транзистора Т5 подается опорное напряжение 12 В. На эмиттере транзистора Т5 возникает стабилизированное постоянное напряжение 11,5 В, что гарантирует и соот­ветствующую стабильность времени задержки. Можно использовать любой тип реле с током срабатывания 40 — 100 мА при напряжении 8 — 10 В.

Печатная плата и монтажная схема приведены на рис. 94 и 95. Проверку схемы производят с помощью секундомера. Установив потенциометр Р1 в исходное положение (30 с), подстроечный потенциометр Р2 надо отрегулировать так, чтобы время задержки соответство­вало 30 с. Затем градуируют шкалу потенциометра Р1 на передней панели. Для более продолжителньых диа­пазонов времени задержки [Ки) касаться уже отрегу­лированного подстроечного потенциометра Р2 нежела­тельно.

Время задержки может быть изменено путем замены следующих элементов:

С, мкФ

ДЗ, кОм

Сопротивление потенциометра, кОм

Время задержки

47

200

47

5 — 30 С

100

100

47

10 — 60с

1000

220

100

4 — 20 мин

1000

330

220

6 — 30 мин

Рис. 95. Монтажная схема таймера, изображенного на рис. 93 (Ml :1)

О срабатывании реле сигнализирует светодиод LED1. На рис. 96 дана схема, при помощи которой акустичес­кий элемент может сообщать о конце времени задерж­ки. Точки присоединения А, В и С соответствуют показанным на рис. 93. До тех пор, пока напряжение конденсатора С1 или С2 не достигнет уровня переключения транзистора ТЗ (см. рис. 93), транзистор Т4 будет закрыт. Потенциалы точек А и В в это время примерно равны. Следовательно, транзисторы Т1 и Т2 (рис. 96) закрыты, зарядный ток в конденсатор С1 не поступает. При достижении уровня открывания потенциал точки Л изменяется от 0 до 12 В и транзистор 77 открывается.

Рис. 96. Принципиальная схема акустического сигнализатора

Если резисторы R3 и R2 выбраны правильно, на последнем наблюдается падение напряжения 4 В. Рабо­тающий в качестве генератора тока транзистор Т2 заря­жает конденсатор С1. Через однопереходный транзистор ТЗ конденсатор периодически разряжается, так что на нем получается пилообразное напряжение 4 В. Элемен­ты R4 и С1 должны быть выбраны таким образом, что­бы частота пилообразного сигнала была в интервале от 0,8 до 1 кГц.

Рис. 97. Печатная плата (а) и монтажная схема (б) сигнализатора, изображенного на рис. 96

Чтобы не нагружать генератор пилообразного сигна­ла, к нему подключен усилитель по схеме Дарлингтона, состоящий из транзисторов Т4 и Т5. Мощности, снимае­мой с резистора R8 в эмиттерной цепи транзистора Т5, достаточно, чтобы заработал громкоговоритель с сопро­тивлением 50 — 100 Ом. Печатная плата и монтажная схема приведены на рис. 97.

Рис. 98. Реле с большой задержкой времени

Очень выгодно использовать в домашних условиях таймерную (хронирующую) схему (рис. 98), обеспечи­вающую большую задержку времени (QJR1C1). С ее помощью можно автоматически выключать какие-либо приборы, установки. Утром, например, можно спокойно уйти из дома: таймер выключит радио, когда истечет установленное время задержки. При помощи устройства очень удобно решается проблема и с вечерним выключе­нием телевизора, таймер сам отключит его от сети.

К входу полевого транзистора 77 подсоединена цепочка R1 — С1, определяющая продолжительность вре­мени задержки. Конденсатор С1 заряжается при напряжении от — 12 до +12 В. Если напряжение на входе полевого транзистора меньше напряжения его закрывания, этот транзистор открыт, а транзистор Т2 закрыт, и питание реле J прекращается. Реле своим контактом jl образует цепь самоблокировки, так как во время процесса отпускания этот контакт отключает сеть переменного тока и, значит, питающее напряжение схе­мы (а вместе с тем и устройство управления, питающе­еся от того же источника). При нажатии кнопки G1 через контакт Gla разряжается конденсатор С1, a G16 подает питающее напряжение на схему таймера и на устройство управления, шунтируя релейный контакт j. В этот момент транзистор 77 закрывается, а Т2 откры­вается, и реле срабатывает. По прошествии времени за­держки полевой транзистор открывается, транзистор Т2 закрывается, и реле отпускает, отключая и собственное напряжение питания.

Рис. 99. Точное электронное реле с большой задержкой времени

Применяя вместо резистора R1 потенциометр, а так­же изменяя при помощи переключателя значение емко­сти С1, можно получить различные диапазоны времени задержки. Градуировка шкалы осуществляется с по­мощью секундомера. В качестве трансформатора может быть использован и звонковый трансформатор с напря­жением первичной обмотки 8 В.

На практике очень трудно осуществить с достаточ­ной надежностью и точностью схемы с временем за­держки, превышающим 1 ч. Указанное решение позво­ляет получить максимальное время задержки (2 — 3)R2-C1.

Рис. 100. Упрощенная принципиальная схема реле времени, изобра­женного на рис. 99, (а) и зависимость напряжения UR2 от време­ни (б)

В схеме на рис. 99 времязадающий конденсатор С1 заряжается через резистор R2. На зарядный ток кон­денсатора С1 накладываются импульсы, вырабатывае­мые самовозбуждающимся мультивибратором, а затем продифференцированные периодические импульсы ма­лой длительности. После заряда конденсатора С1 эти импульсы через разделительный конденсатор СЗ пере­ключают бистабильный мультивибратор, состоящий из транзисторов ТЗТ4. Выходной каскад, построенный на транзисторе Т5, управляется коллектором транзистора ТЗ бистабильного мультивибратора. Транзисторы 77, Т2 представляют собой самовозбуждающийся мульти­вибратор, который в данном случае используется как импульсный генератор. Импульс прямоугольной формы с амплитудой 4 В на коллекторе транзистора Т2 дифференцируется при помощи конденсатора С2 и резистора R3. Подробно с работой схемы можно познакомиться по рис. 100.

В том случае, когда замыкают переключатель K1, начинается процесс заряда конденсатора С1 через резисторы R2 и R3. Как уже отмечалось, на постоянный зарядный ток накладываются импульсы самовозбужда­ющегося мультивибратора через конденсатор С2. При постепенном заряде конденсатора С1 напряжение на резисторе R2 уменьшается по экспоненте. С учетом наложения импульсов на резисторе R2 получается такая форма напряжения, как изображено на рис. 100,6.

Как только потенциал точки а схемы станет более отрицательным, чем потенциал точки б (его можно ме­нять при помощи R4), диод D1 открывается и через него и разделительный конденсатор СЗ разрешающий им­пульс поступает на бистабильный мультивибратор, ко­торый переключается. Благодаря этому транзистор Т5 открывается и реле в коллекторной цепи срабатывает. Обратное переключение бистабилыюго мультивибрато­ра осуществляют, замыкая переключатель КЗ (рис. 99). Существенным преимуществом схемы с наложением импульсов является то, что благодаря запирающему диоду D1 между времязапирающей частью и усилителем нет гальванической связи. Поэтому отсутствует нежела­тельное (шунтирующее) действие параллельных рези­сторов, которые могли бы уменьшить постоянную вре­мени.

Рис. 101. Фотоэкспонометр

На постоянную времени влияет только запирающий ток диода D1, который ограничивает и определяет мак­симальное значение сопротивления зарядного резистора R2. Продолжительность времени задержки устанавли­вается при помощи потенциометра Р4. Для установки времени задержки применяют не обычный способ изме­нения большого сопротивления резистора R2, а исполь­зуют потенциометр с относительно малым сопротивлени­ем. В такой схеме времязадающее звено можно залить эпоксидной смолой, в результате чего оно становится не­чувствительным к таким внешним воздействиям, как, например, токи утечки.

При постоянной температуре окружающей среды 20 °С (с учетом среднего значения за несколько циклов включения) может наблюдаться различие во времени запаздывания, которое максимально составляет 1,5%; при 50 °С могут отмечаться отклонения в 4 %.

Очень большая точность повторения может быть до­стигнута в том случае, если конденсатор С1 перед на­чалом каждого процесса разряжать, замыкая накоротко переключатель К2, так как при различной длительности времени задержки (разряда) он имеет неодинаковые ис­ходные электрические потенциалы.

На рис. 101 показана схема простейшего фотоэкспо­нометра, который может быть полезен при занятиях фотографией в домашних условиях. Максимальное время задержки составляет 5 мин. При нажатии кнопки G1 конденсатор С1 разряжается. При возвращении ее в ис­ходное положение разряженный конденсатор через потенциометр Р1 начинает заряжаться. На транзистор в это время поступает напряжение, которое его открыва­ет, срабатывает реле J и своим контактом j1 включает лампу увеличителя Л, В конце процесса заряда конден­сатора транзистор закрывается и реле отпускает. Вы­держка времени зависит от выбранного переключателя К1 зарядного конденсатора и настройки потенциометра Р1. Градуировку шкалы осуществляют по секундомеру.

Рис. 102. Реле времени на триаках, применяемое при фотоработах

На рис. 102 приведено еще одно реле времени, при­меняемое при фотоработах. В момент нажатия кнопки G1 загорается лампа Л, а затем, по истечении времени задержки, устанавливаемого ступенчатыми переключа­телями К1 (грубая настройка) и К2 (точная настрой­ка), гаснет.

Здесь также использована интегральная микросхема таймера типа NE555. При помощи трехпозиционного переключателя К1 могут быть установлены интервалы времени 10, 60 с и 5 мин. Дальнейшее их деление осу­ществляется переключателем K2. Плавная точная ре­гулировка достигается потенциометром Р1. Ступенча­тая проверка времязадающей цепи проводится потен­циометрами Р2, РЗ и Р4. С целью избежания опасности поражения током при построении схемы органы управления (ступенчатые переключатели K1 и К2, нажимная кнопка и потенциометр Р1) должны быть соответству­ющим образом изолированы.

Схема работает от напряжения питания 12 В. Ста­билитрон Z обеспечивает постоянство напряжения. Значение ограничительного резистора Re определяется в за­висимости от используемого питающего напряжения (например, если Uпит = 16 В, то Rв=390 Ом).

2.2.4. СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

Светочувствительные переключатели позволяют про­изводить включение и выключение различных управляе­мых устройств при определенной интенсивности света или при наступлении темноты.

Они могут применяться и в качестве сигнализаторов взлома, если, например, вместо контакта реле, срабаты­вающего с наступлением темноты, использовать контакт, через который питается звонок сигнализации. Тогда при появлении в искусственно или естественно затемненной комнате посторонних лиц с карманными фонариками, или при зажигании ими света, либо же при попадании через открытую дверь дневного света срабатывает зво­нок. При соответствующей настройке схемы можно до­биться большой продолжительности звучания сигнала.

Рис. 103. Фотоэлектрическое реле на триггерах Шмитта

Такое устройство должно обладать высокой чувстви­тельностью, а схема, срабатывающая при наступлении темноты, — определенным временем задержки. Обеспе­чение большой постоянной времени необходимо для того, чтобы избежать нежелательного переключения ре­ле на различные посторонние сигналы.

Светочувствительные переключатели со стационар­ным питанием.. На рис. 103 показано фотоэлектрическое реле на триггерах Шмитта, которое обладает высокой чувствительностью и термостойкостью, имеет отстройку от посторонних сигналов и заданную скорость срабаты­вания. В качестве фотодатчика используется фоторезис­тор на основе сульфида кадмия. В темноте его сопротивление велико (10 МОм), а уже при слабом освеще­нии (10 лк) заметно снижается (1 кОм). Максимальная рассеиваемая мощность при 40 °С равна 200 мВт, при температуре свыше 50 СС она составляет 100 мВт.

На транзисторы TJ, T2 и ТЗ подается постоянное на­пряжение от стабилитрона ZX6. Чувствительность схемы устанавливается потенциометром R1 (грубая настрой­ка) или R2 (точная настройка). Состоящий из транзи­стора Т1 усилительный каскад управляет работой триг­гера Шмитта. Причем когда входное напряжение тригге­ра ниже определенного (пускового) уровня, транзистор ТЗ открыт, а Т2 закрыт.

Если входное напряжение триггера превышает на­пряжение запуска, схема переключается: Т2 открыва­ется, а ТЗ закрывается.

Триггерная схема обладает высоким быстродействи­ем при переключениях, и ее можно настроить на опре­деленное напряжение запуска (1,3 В).

Допустим, транзистор ТЗ закрыт, тогда Т4 тоже за­крыт, поскольку потенциал его эмиттера выше, чем по­тенциал базы, на 0,6 В из-за наличия диода D1. Когда триггер переключится, ТЗ откроет транзистор Т4 и реле J сработает. Диод D2 защищает транзистор Т4 от всплесков напряжения, возникающих при выключении реле. Под влиянием кратковременных световых импуль­сов (например, молнии) схема становится нечувстви­тельной благодаря конденсатору С1.

Достоинством реле является и то, что оно независи­мо от скорости изменения освещенности всегда срабаты­вает четко, надежно и с малым гистерезисом. Время пе­реключения в зависимости от выбора параметров триг­гера Шмитта равно 10 мкс, что гораздо меньше, чем у механического реле.

На рис. 104 изображен переключатель с селеновыми фотоэлементами, работающий при затемнении, который позволяет включать приборы световой и звуковой сигна­лизации. В качестве светочувствительного элемента применен селеновый фотоэлемент типа SeH 13X26, он работает как фоторезистор. Реле имеет ток срабатыва­ния 20 — 25 мА. Пороговый переключатель, выполненный на транзисторах Т1 и Т2, управляет германиевым тран­зистором ТЗ р-n-р-типа.

Резистор, включенный между базой и эмиттером транзистора ТЗ, служит для отвода остаточного тока, а сопротивление между коллектором Т2 и базой ТЗ ограничивает максимальный базовый ток. Пороговые значения для включения устройств управления (подачи импульса для реле) определяются прямым напряжением диода D1.

Рис. 104. Переключатель с селеновыми фотоэлементами, срабатыва­ющий при наступлении сумерек

Фотоэлемент вместе с ограничивающим резистором (15 кОм) образуют верхнюю половину делителя напря­жения, нижняя половина которого (500 кОм) позволяет устанавливать желаемое пороговое значение импульса. Конденсатор, соединенный со входом транзистора 77, обеспечивая необходимое время задержки (и подавляя паразитные колебания), делает возможным надежную работу реле.

Рис. 105. Фотоэлектрическое реле со стационарным питанием

Схема чувствительного фотореле приводится на рис. 105. Для его питания достаточно одной плоской бата­рейки. В качестве чувствительного элемента использу­ется кремниевый фотодиод. Сама схема выполнена для реле-счетчика или шагового искателя: моностабильный мультивибратор, состоящий из транзисторов Т2 и ТЗ, при каждом световом сигнале только один раз открыва­ет транзистор Т4 или реле.

На рис. 106 приведена схема тиристорного светочув­ствительного переключателя для двух вариантов. Из рис. 106, аи б видно, как может быть решена проблема зажигания тиристора при помощи фототранзистора. В первом случае (рис. 106, а) тиристор загорается при освещении фототранзистора. Если транзистор не освеща­ется (по другому транзистору не течет ни базовый, ни коллекторный ток), транзистор остается закрытым.

При освещении фототранзистора транзистор BFY34 открывается и текущий теперь через него коллекторный ток зажигает тиристор. На рис. 106, б показан проти­воположный случай, когда тиристор загорается при уменьшении освещенности фототранзистора. Ток через тиристор и нагрузочный резистор Rt (устройство управ­ления) в обоих случаях протекает только с прекраще­нием подачи питающего напряжения, а не из-за восста. новления первоначальной освещенности.

Рис. 106. Тиристорный светочувствительный переключатель с самоблокировкой:

а — включение при освещении фототранзистора; б — включение при прекраще­нии освещения фототранзистора (Rt — сопротивление нагрузки)

Светочувствительные переключатели с питанием от сети. На рис. 107 изображен работающий от сети транзисторный переключатель, включающийся с наступлени­ем темноты (сумерек).

Рис. 107. Переключатель с сетевым питанием, срабатывающий с на­ступлением темноты

На потребитель Л (лампу накаливания с максималь­ной мощностью 100 Вт) выпрямленное напряжение по­ступает с мостового выпрямителя через тиристор 77г. Его зажигание обеспечивает триггер Шмитта, состоящий из составных транзисторов Tl, T2 и транзистора ТЗ. С на­ступлением сумерек под влиянием фотоэлемента F по­тенциал базы транзисторов 77, Т2 возрастает, в резуль­тате они открываются. Коллекторное напряжение тран­зистора Т2 в это время уменьшается, вследствие чего транзистор ТЗ закрывается. Коллекторное напряжение транзистора ТЗ через диод D1 зажигает тиристор Th, который включает лампу накаливания Л. Крем­ниевый диод D2 в эмиттерной цепи транзистора ТЗ служит для уменьшения гистерезиса триггера Шмитта.

При освещении фотоэлемента триггер Шмитта пере­ключается, изменяя свое первоначальное состояние. Ти­ристор закрывается, прекращая таким образом подачу питания на лампу Л. Триггер Шмитта и часть схемы с чувствительным элементом питаются стабилизирован­ным напряжением 10 В. Уровень срабатывания переклю­чателя регулируют сопротивлением потенциометра PL

При размещении фотоэлемента надо следить за тем, чтобы свет зажженной лампы непосредственно не попа­дал на его светочувствительную поверхность, так как в этом случае в результате оптической связи лампа будет постоянно включаться и выключаться (мигать) в со­ответствии с постоянной времени фоторезистора.

В рассматриваемой схеме в качестве транзисторов 77, Т2 и ТЗ применяют приборы типов: ВС182С, ВС184С, ВС109С, BCY58VII — BCY58X, а в качестве стабилитрона Z7ZX10, ZX12 (ZL10, ZL12).

Для нагрузки 100 Вт пригодны диоды типов: BY238 SiEKS, S1EK6, S1EK7. Вместо D2 и D3 могут быть ис­пользованы приборы типов BAY41, BAY42, BAY46, в ка-честве тиристоров — ТО, 8N5AOO, ТО, 8N4AOO; BRY43, BRY44, 2N1599, TI145A4, TIC39D, фотоэлемента — BPY45, BPY46, BPY48 и др.

На рис. 108, а представлен вариант фотореле, рабо­тающего от напряжения переменного тока 220 В с фо­тотранзистором ВРХ43.

Рис. 108. Светочувствительные переключатели с питанием от сети на специальных полупроводниковых элементах:

а — фототранзисторный; б — фототиристорный; a — на триаках, срабатываю­щих при наступлении темноты

Светочувствительный переключатель можно собрать и на фототиристоре, как показано на рис. 108, б. При зажигании тиристора реле срабатывает, а его контакт используется для управления устройствами.

На рис. 109, в показан переключатель на триаках, срабатывающий при наступлении темноты. Здесь сопро­тивление светочувствительного элемента возрастает в зависимости от уменьшения интенсивности дневного света, Когда переменное напряжение на конденсаторе достиг­нет определенного уровня, включается диак и триак от­крывается, зажигая тем самым лампу накаливания.

На рис. 109 изображена схема переключателя на ин­тегральной микросхеме типа TDA1024 фирмы Philips.

Рис. 109. Переключатель, срабатывающий при наступлении темноты, построенный на интегральной микросхеме типа TDA1024 фирмы Philips

В качестве светочувствительного элемента использован кадмиево-сульфидный фоторезистор, включенный в мост Уитстона. С наступлением сумерек его сопротивление во­зрастает и напряжение на выходе моста (которое сое­динено с выводами 4 и 5 интегральной микросхемы) че­рез вывод 2 подает сигнал зажигания на управляющий электрод триака Тс. Необходимый порог срабатывания можно установить с помощью потенциометра.

Надо следить за тем, чтобы фоторезистор не имел оптической связи с лампой накаливания, так как это мо­жет вызвать постоянное мигание лампы.

Автоматические переключатели внутреннего освеще­ния. При помощи электронного светочувствительного переключателя, изображенного на рис. 110 и 111, мож­но осуществить полностью автоматическое включение и выключение внутреннего освещения помещений. Оно гаснет в том случае, если помещение совершенно пусто, т. е. в нем нет ни одного человека. Упомянутые переклю­чатели разработаны прежде всего для помещений без окон.

Рис. 110. Принципиальная схе­ма соединений автоматическо­го переключателя внутреннего освещения

Рис. 111. Упрощенная схема автоматического переключателя внут­реннего освещения

В каждую дверь вмонтировано по два световых заслона (FlЛ1 и F2Л2), расположенных на одина­ковом расстоянии (около 10 см) и на одинаковой высоте (рис. 110). Когда кто-то входит в помещение, они сра­батывают и включается свет. Одновременно с этим счет­чик получает один импульс. Если люди из помещения выходят, то счетчик считает в обратном порядке и гасит свет, как только помещение покидает последний человек. Схему можно условно разделить на две основные части (см. рис. 111): счетчики 1 и 2 с входом НЕ-И и реле; блок определения направления движения.

Счетный блок состоит из двух бинарных десятичных счетчиков. Если они оба установлены на нуль, то всегда их параллельно соединенные выводы (IC1 и IC2) на­ходятся в одинаковом состоянии, поэтому обмотка реле обесточена. Как только счетчик 2 получит импульс, на его выходе появляется логическая единица и реле сра­батывает. Каждый следующий числовой импульс уве­личивает различия между счетчиками.

Если числовой импульс получит счетчик 1, то разни­ца показаний счетчиков сокращается, что в конце кон­цов приводит к одинаковому состоянию всех парал­лельных выводов, и реле отпускает.

Для определения идентичности параллельных выходов используют резисторы R2R9 (по 10 кОм), ин­верторы I1, 12, 13 и 14, а также диоды DlD8. Элемен­ты D1D8, а также D9D12 — это германиевые диоды типа АА133, поскольку из-за большого падения напря­жения (свыше 0,6 В) на кремниевых диодах не может быть обеспечено надежное переключение инвертора.

Рассмотрим работу схемы. Если выводы 12 счетчи­ков (рис. ПО) имеют одинаковое напряжение (нулевое), то через диоды DJ и D2 на входе инвертора 14 уста­навливается нулевой уровень. В таком случае точка А инвертора 14 должна иметь уровень логической 1 (рис. 111). Поскольку на резисторах R2R4 напряжение ме­нее 0,4 В, его нет и на выходе инвертора (в точке Л).

Пусть на выводах 12 счетчиков будут уровни логиче­ской 1. Тогда на выходе инвертора будет логический 0. Напряжение точки А в этом случае тоже равно нулю. Если выводы 12 имеют различные уровни, то входы ин­вертора 14 подключены к земле через диод D1 или D2. На его входе, следовательно, появляется логический сигнал «Да». Поскольку резисторы R2 и R4 имеют оди­наковые номиналы, то в точке А появляется напряже­ние около 1,2 В. Поэтому, если состояние счетчиков 1 и 2 различное, по крайней мере на одной из точек А, В, С и D появляется напряжение, большее 1,2 В. Это на­пряжение через диоды D9D12 изменяет базовый ток транзистора Т1, который включает реле в коллекторной цепи транзистора ТЗ.

Источником импульсов и цепью распознавания на­правления движения является интегральная микросхема типа СА3086, которая включает в себя пять не связан­ных друг с другом транзисторов. Два из них использо­ваны для создания триггера Шмитта. Прекращение ос­вещения светочувствительного элемента F2 вызывает скачок положительного напряжения на коллекторе вто­рого транзистора. Оно через конденсатор, соединенный с выводами 5 и 6, попадает и на базу третьего транзи­стора (вывод 6}, на чьем коллекторе возникает импульс отрицательного напряжения. Последний через конден­сатор С1 формирует импульс «движение вперед».

Если свет падает на F2 через четвертый транзистор, находящийся после триггера Шмитта (выводы 9, 10, И интегральной микросхемы типа СА3086), то с помощью конденсатора 4,7 нФ формируется импульс «движение назад». Резисторы, подключенные к выводам 6 и 12, служат для разряда конденсаторов, соединенных с выводами 56 и 11 — 12 IC4.

Затемнение F1 означает подключение к земле катода диодов DM, D15 через инвертор 16. Следовательно, им­пульсы переключения через конденсатор 4,7 нФ, соединен­ный с выводами 5 и 11 IC4, поступают к земле и счет­чик перестает считать.

Рассмотренная схема питается от напряжения 5 В. Реле, установленное в переключателе, функционирует от 12 В, поэтому только к транзистору ТЗ должно быть по­дано питание 12 В. Целесообразно создать источник питания для всего устройства с таким напряжением, а от него через стабилизатор получать уже необходимые 5 В.

Светочувствительный переключатель может быть установлен и в помещении, где несколько дверей. Для этого надо столько раз смонтировать блок распознава­ния направления движения (и подачи импульсов), сколько дверей в помещении. Все импульсы «движение вперед» или «движение назад» надо подводить к одно­му и тому же счетчику.

При монтаже переключателя особое внимание следу­ет обращать на то, чтобы при установке фотоэлементов обеспечивалась надежная работа схемы. При этом нуж­но позаботиться о точной направленности пучков света и соответствующей защите от внешних световых источ­ников. Следить необходимо еще и за тем, чтобы при перекрытии светового барьера (заслона) происходило надежное включение.

2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

2.3.1. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

Электрические двигатели, например для небольших моделей поездов, пароходов, в основном представляют собой машины постоянного тока с возбуждением от по­стоянных магнитов. Приведем несколько примеров уп­равления такими двигателями.

Изменение направления вращения двигателей. Для изменения направления вращения достаточно поменять полярность питания. Это можно сделать следующим об­разом:

1) с помощью сдвоенного переключающего реле (с двумя контактами). В схеме на рис. 112 при отключенном реле двигатель вращается в одну сторону (по ча­совой стрелке, например); если реле сработает, то направление вращения изменится на противоположное. Недостаток метода: грубое переключение из-за быстрой работы реле. И еще: отключение и повторное включение источника тока происходит при полной нагрузке, что приводит к сильному искрению между контактами реле, что в свою очередь является причиной их выхода из строя и появления помех.

Рис. 112. Изменение направле­ния вращения двигателя путем изменения полярности питания (с использованием реле с дву­мя контактами)

Рис. 113. Изменение направле­ния вращения двигателя путем изменения полярности питания (с использованием двух управ­ляющих реле)

В схеме необходимо использовать реле, рассчитан­ное на напряжение питания, т. е. Uпит=Uv;

2) при помощи двух простых переключающих реле, у каждого из которых есть по одному контакту.

Как видно из рис. 113, если реле находятся в одном и том же состоянии (оба включены или оба выключе­ны), двигатель не вращается. Срабатывание реле J1 дает направление вращения по часовой, a J2 — против часовой стрелки. Достоинства метода: если оба реле включены, двигатель накоротко замкнут, никакого вра­щения нет (он заторможен). Это способствует быстрой его остановке. Поочередное срабатывание реле позволя­ет плавно изменять направление движения.

Недостатком такого устройства является необходи­мость двух каналов управления (Uvi и Uvi). Можно ог­раничиться и одним каналом, снабдив сервоузел пере­ключателями, обеспечивающими быстрое прерывание цепи (ркс. 114): в основном положении оба контакта Морзе не замкнуты, двигатель не работает; при пере­мещении переключателя налево реле Л срабатывает, что приводит к вращению двигателя против часовой стрелки.

Рис. 114. Изменение направления враще­ния двигателя при помощи сервоузла (см. схему на рис. 113)

Схема позволяет изменять угловую частоту враще­ния. Практически же, медленно перемещая переключатель, можно добиться и регулирования угловой часто­ты, например из-за значительной инерции моделей су­дов;

3) используя сдвоенную батарею питания (рис. 115);

4) при помощи мостовой схемы на транзисторах (рис. 116).

Рис. 115. Изменение направле­ния вращения двигателя при помощи схемы двойного ста­ционарного питания

Рис. 116. Изменение направле­ния вращения двигателя при помощи мостовой транзистор­ной схемы

Когда на контакт Uvi подается положительный по­тенциал, а на UV2 — отрицательный, транзисторы Т1 и ТЗ открыты, а Т2 и Т4 закрыты. Контакт А двигателя имеет положительный потенциал, а В — отрицательный,

Если на Uvi подать отрицательный потенциал, а на UV2 — положительный, то проводящим будет транзи­стор Т4, а также Т2.

Транзисторы Т1 и ТЗ закрыты. Контакт А двигателя положительный, В — отрицательный. Направление вра­щения, следовательно, будет противоположным.

Рис. 117. Изменение направления вращения двигателя в зависимости от полярности выпрямленного напряжения

Когда транзисторы открыты, они на самом деле не обладают нулевым сопротивлением. Между их коллек­торами и эмиттерами всегда есть какое-то падение на­пряжения, и его необходимо учитывать. Если транзи­стор германиевый, то оно равно 0,5В, для кремниевого транзистора падение напряжения составляет 1 В.

На рис. 117 показан двигатель малой мощности с по­стоянным магнитом, изменение направления вращения которого достигается переменой полярности выпрям­ленного напряжения (переключатель К). Светодиоды одновременно являются и индикаторами, и выпрямите­лями. К индикаторам и переключателю подводятся два проводника а и б (рис. 117).

Схема на рис. 118 служит для запуска и остановки двигателей. Как только свет достигнет фотодиода (рис. 119, а) (фоторезистора, фототранзистора), его сопро­тивление уменьшается, транзистор Т1 закрывается, Т2 и ТЗ открываются и двигатель вступает в работу. Если ТЗ — транзистор на 200 мВт, то ток управляемого дви­гателя составляет 30 — 50 мА, если же транзистор рас­считан на несколько ватт, то 100 — 1000 мА (например, с транзисторами типа АС 128 или ASZ1016). Напряже­ние питания выбирается в соответствии с типом двига­теля и может составлять от 3 до 12 В.

При помощи схемы на рис. 118, б можно также ме­нять направление вращения, но в зависимости от степе­ни освещенности диодов D1 и D2.

Изменение частоты вращения двигателей. Одним из способов, позволяющих это реализовать, является изме­нение питающего напряжения, т. е. числа подключае­мых источников питания (рис. 119, а). Здесь следует опасаться только одного: контактным переключателем нельзя накоротко соединять два следующих друг за дру­гом вывода источника питания.

Аналогичный результат можно получить, если по­следовательно с двигателем включить переменный рези­стор (потенциометр) (рис. 119, б). Однако в этом слу­чае не учитываются изменения нагрузки двигателя. Идеальным было бы решение с автоматически меняю­щимся значением сопротивления потенциометра, которое само приспосабливалось бы к изменениям нагрузки. Ес­ли бы нагрузка возрастала, сопротивление уменьшалось бы, и наоборот, т. е. напряжение поддерживалось бы все время постоянным.

Рис. 118. Двигатель с постоянным магнитом:

а — световое управление; б — изменение направления вращения при помощи светочувствительного переключателя

Рис. 119. Изменение частоты вращения двигателя с постоянным маг­нитом:

а — переменным питающим напряжением; б — с помощью потенциометра; в — стабилизированным источником питания; г — применением импульсной схемы питания; д — временные характеристики

На рис. 119, в показана схема линейно-последователь­ного источника питания. На вход усилителя с одной стороны поступает необходимое (заданное) напряжение Uзад, с другой — Uвых. Разница между ними усиливается, а резистором с электронной регулировкой сводят ее к нулю. При этом колебания нагрузки вызывают только незначительное изменение выходного напряжения. Недостатком метода является низкий коэффициент по­лезного действия.

Рис. 120. Регулятор скорости моделей железных дорог

Более удачна схема импульсного питания, показан­ная на рис. 119, г. Если переключатель включен, двига­тель вращается с максимальной угловой частотой и энергия не рассеивается. Когда двигатель выключен, состояние идеальное: нет потребления и паразитных помех.

Рис. 121. Принципиальная схема соединений регулятора скорости моделей железных дорог с автоматической цепью защиты от пере­грузок (Р1 — регулятор скорости)

Предположим, что переключатель включают через определенные промежутки времени (с довольно боль-шой частотой). Двигатель запускается, не достигнув максимальной частоты вращения (птах). В этом случае он имеет среднюю скорость, а энергия будет убывать только во время выключения переключателя. Для того чтобы получить необходимую частоту вращения, до­статочно просто изменить соотношение временных ин­тервалов закрытого и открытого состояний (см. рис, 119, д). В качестве достоинства метода можно отметить то, что, поскольку двигатель всегда питается полным напряжением, он при всех обстоятельствах сохраняет максимальный крутящий момент. Однако прерывистый режим работы всегда вызывает и сильные помехи при переключении. Поэтому надо обязательно поставить фильтр для подавления этих помех.

Регуляторы скорости модели железной дороги. Схе­ма на рис. 120 с успехом может быть использована для непрерывного регулирования скорости (потенциометр Р2) в моделях железных дорог. Когда движок потенци­ометра находится между средним положением и точкой А, транзисторы Т1 и Т2 открыты и, следовательно, вы­ходное напряжение положительно. На двигателе (т. е. на выходе) отрицательное напряжение появляется тогда, когда движок потенциометра находится между средним положением и точкой В. Тогда открыты транзисторы ТЗ и Т4. При среднем положении движка выходное на­пряжение равно нулю.

При настройке схемы двигатель подключается к ее выходу. Затем, устанавливая потенциометр Р2 в край­нее положение В, потенциометром Р1 добиваются 12 В. На рис. 121 приведена принципиальная схема сое­динений регулятора скорости моделей железных дорог с автоматической цепью защиты от перегрузок. Она выполняет следующие функции: позволяет устанавливать различные скорости в зависимости от настройки потенциометра Р1; защищает регулятор от временных возможных перегрузок путем автоматического уменьше­ния выходного тока, например когда происходит корот­кое замыкание при сходе поезда с рельсов; сигнализи­рует о перегрузке (светодиод); после устранения неис­правности (например, короткого замыкания) цепь защиты от перегрузок автоматически возвращается в исходное состояние.

Рис. 122. Принципиальная схема соединений регулятора скорости моделей железных дорог с цепью замедленного пуска

При нормальных условиях транзисторы 77 и Т2 от­крыты. Светодиод в это время получает запирающее на­пряжение, поэтому не горит.

Если потребление тока нагрузкой, подключенной к выходу схемы, возрастет настолько, что коллекторный потенциал транзистора Т2 упадет приблизительно на 1,9 В по сравнению с базой Т], светодиод зажжется и своим свечением укажет на наступление перегрузки. Поскольку по светодиоду, связанному с базой транзистора Т1 и с коллектором Т2, течет ток, транзистор Т1 закрывается. Уменьшается базовый ток транзистора Т2, тем самым ограничивая ток нагрузки.

После устранения перегрузки светодиод и оба тран­зистора возвращаются в исходное состояние. При корот­ком замыкании на рельсах схема позволяет снизить ток на 20 % по сравнению с его нормальным значением (1 А), когда локомотив движется с полной скоростью. Это особенно важно, если с помощью одного трансфор­матора питают несколько регуляторов и поездов. При отсутствии автоматической цепи защиты от перегрузок в этом случае сгорел бы тиристор регулятора.

В качестве Т1 могут использоваться транзисторы, способные поддерживать базовый ток Т2 на уровне 40 мА. Транзистор Т2 обеспечивает выходной ток 1 А.

Регулятор скорости железнодорожных моделей, схе­ма которого приведена на рис. 122, выполняет следующие функции: в зависимости от настройки потенцио­метр Р1 позволяет устанавливать различные скорости движения, при помощи переключателя K немедленно ос­танавливает двигатель, а затем с задержкой плавно за­пускает его в обратном направлении.

Основным элементом этой схемы является эмиттер-ный повторитель, выполненный по схеме Дарлингтона и состоящий из трех транзисторов. Напряжение, снятое сдвижка потенциометра, соединенного со стабилитро­ном, подается на базу транзистора Т1. На эмиттере транзистора ТЗ получается напряжение меньше, чем на базе Т1, за счет диодов. При помощи потенциометра Р1 можно отрегулировать поступающее на двигатель напряжение в пределах от 0 до 13 В.

Изменение направления вращения осуществляют пе­рестановкой переключателя K, меняя полярность на­пряжения, подаваемого на двигатель. Заметим, что вслед за этим переключением оно медленно повышает-ся до заданного значения. Из двух установленных дио­дов D1 и D2 открыт всегда только один (в зависимости от положения переключателя). В положении K, пока­занном на рисунке, диод D2 открыт, D1 закрыт. Ток течет через резистор R1.

Рис. 123. Схема импульсного управления направлением и частотой вращения двигателя

Возникающий скачок положительного напряжения, попадая через конденсатор С2 на управляющий элект­род тиристора Th, отпирает его. Напряжение питания тиристора подается от конденсатора С1, который после отпирания быстро разряжается. Таким образом, с уменьшением напряжения на конденсаторе тиристор закрывается. При быстром разряде конденсатора исче­зает и выходное напряжение, и только спустя несколько секунд — по мере заряда конденсатора С1 большой ем­кости — опять достигает значения, предварительно установленного потенциометром Р1. Время обратной установки определяется постоянной времени, рассчи­тываемой по значениям R2, Р2, CL Такой медленный запуск очень удобен, так как это облегчает режим для двигателя модели, и, кроме того, это случай, близкий к реальному, когда скорость увеличивается постепенно.

Рис. 124. Формы сигналов на транзисторе Т4 схемы рис. 123:

1 — максимальная частота вращения двигателя; IIIV — средняя частота вра щгния двигателя; V — остановка двигателя

На рис. 123 приведена схема импульсного управле­ния направлением и частотой вращения двигателя.

Однопереходный транзистор Т2 работает как гене­ратор линейного пилообразного напряжения. Такая форма сигналов получается, если Т1 применяется в ка­честве генератора постоянного тока, заряжающего кон­денсатор емкостью 100 нФ.

Значение тока определяется напряжением базы транзистора. Если движок потенциометра передвигать по направлению к +5 В (на рисунке — вверх), то уменьшается базовый, а значит и эмиттерный ток, за­ряжающий конденсатор, частота при этом тоже умень­шается. Если движок потенциометра передвигать в про­тивоположном направлении, частота будет увеличи­ваться.

При настройке частота устанавливается равной 50 Гц (в диапазоне от 20 до 200 Гц). Пилообразное на­пряжение через транзистор ТЗ поступает на транзи­стор Т4, точнее на его базу, без значительного линейно­го искажения. Эмиттер же Т4 имеет регулируемый потенциал, определяемый положением движка потенциометра. Если в какой-либо момент потенциал эмитте­ра более положительный, чем потенциал базы, транзи­стор 2N2926 находится в закрытом состоянии. В такой же степени, в какой уменьшается напряжение эмиттера, уменьшается время закрывания по сравнению с време­нем открывания транзистора (рис. 124). Стабильно он открыт тогда, когда напряжение эмиттера уменыиито примерно до нуля. Таким образом, путем измененш значений сопротивления потенциометра Р можно получить сигнал с регулируемым коэффициентом заполне­ния импульсов.

Когда транзистор Т4 закрыт, Т5 тоже закрыт. Сле­довательно, открываются транзисторы Т6 и 77, двига­тель вращается с максимальной частотой. Если картина изменится на противоположную, то напряжение пита­ния не поступает на двигатель, он останавливается.

Рис. 125. Модификация части схемы рис. 124

При помощи подключен­ного на выходе диода огра­ничивают подачу значи­тельного отрицательного на­пряжения к транзистору 77. Управляющий ток его рассчитан для тока нагруз­ки 1,5 А. Для больших его значений целесообразно ис­пользовать каскад Дарлинг­тона, построенный на тран­зисторах типа ВС251 и 2N2905 (рис. 125). Поскольку транзистор 77 работает в режиме переключения, он на­гревается слабо. Для отвода теплоты достаточно неболь­шого радиатора.

Как видно из рис. 123, потенциометр 4,7 кОм в эмит-терной цепи транзистора Т4 имеет отвод в середине. При перемещении движка от среднего положения вверх частота вращения двигателя возрастает, однако из-за изменения полярности реле вращается он в противопо­ложном направлении.

2.3.2. АВТОМАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШТОР

Приведенные здесь схемы позволяют осуществлять автоматическое задвигание и раздвигание затемняю­щих штор (в зависимости от интенсивности внешнего света) при помощи, например, одного из светочувстви­тельных переключателей, срабатывающего с наступле­нием темноты.

Рис. 126. Автоматическое устройство для движения штор с использо­ванием светочувствительного переключателя и двигателя постоянного тока:

а — кинематическая схема; б — электронная схема

Возможное решение показано на рис. 126. Штора изображена задвинутой, она имеет две точки захвата: Р1 и Р2 (рис. 126, а). Двигатель, приводящий в движе­ние шторы, управляется микропереключателями Ml и М2 (ограничителями положения штор). Автоматичес­кое раздвигание штор осуществляется следующим об­разом. Одновременно с началом движения штор посредством переключения контактов изменяется поляр­ность питающего напряжения в точках k и l (рис. 126, б). Перемена полярности может произойти и в резуль­тате переключения переключателя (точки т и р). Дви­гатель при этом сразу же вступает в работу. Тогда ток под действием положительного напряжения через тонеограничивающий резистор RV2, диод Dy2, контакты двигателя Ml поступает в точку т.

После пуска двигателя микропереключатель М2 ограничения положения шторы при ослаблении приводно­го шнура (между Р2 и М2) быстро возвращается в ис­ходное положение и шунтирует своим контактом после­довательно соединенные элементы RV2 и Dy2. Ток воз­буждения возрастает. Двигатель вращается до тех пор, пока микропереключатель Ml не прервет цепь его пи­тания. Как видно из рис. 127, а, пружинный рычаг мик­ропереключателя Ml приводится в действие при помощи шнура, закрепленного в точке Р1.

Рис. 127. Автоматическое устройство для движения штор с использо­ванием светочувствительного переключателя:

а — вариант с сериесным двигателем; б — вариант с сериесным двигателем и изменением полярности питания при помощи микропереключателей

Когда начинает темнеть, якорь реле J1 занимает другое положение и своими контактами меняет поляр, ность питающего напряжения. Двигатель начинает вращаться в противоположном направлении. Ток течет уже через токоограничивающий резистор Rvi, диод Dу1, кон­такты и микропереключатель М2. Затем микропере­ключатель Ml исключает из цепи пусковые и ограничи­вающие пусковой ток элементы Rv1 и Dyl. Когда шторы задвинуты, микропереключатель М2 прерывает цепь питания двигателя и он останавливается.

На рис. 127, а представлена схема двигателя посто­янного тока с последовательным возбуждением (сериесного двигателя). У него большой пусковой момент (он пропорционален квадрату пускового тока). Для того чтобы изменить направление вращения сериесного двигателя путем изменения полярности питающего на­пряжения, надо его обмотку возбуждения питать от выпрямителя. Тогда по обмотке возбуждения ротора будет течь ток всегда одного направления (в зависимо­сти от полярности питающего напряжения).

Различие схем рис. 126 и 127, а состоит в том, что в последней мы используем сериесный двигатель и за­ставляем двигаться только штору.

Предположим, что штора движется в каком-либо направлении. Если резко изменить полярность входа (чем управляет реле светочувствительного переключа­теля, срабатывающего при наступлении сумерек), то направление движения шторы изменится на противопо­ложное. Когда штора достигла какого-либо конечного положения (выдвинута или задвинута), она при помощи буферного ограничителя, вмонтированного в точку захвата, прерывает цепь двигателя через микропере­ключатели Ml и М2.

В качестве сериесного двигателя применен двига­тель автомобильного стеклоочистителя 12 В/0,8 А с ре­дуктором. При отключении двигателя диоды (на 1 А), с точки зрения всплесков индуктивного напряжения, возникающих на роторе и статоре двигателя, соединены в схеме в проводящем направлении. Поэтому они мо­гут быть рассчитаны на большой ток, но малое обрат­ное напряжение.

В схеме, представленной на рис. 127, б, изменение полярности ротора двигателя производится с помощью микропереключателей Ml и М2.

На рисунке показано положение, когда штора раз­двинута, т. е. микропереключатель М2 находится в ра­бочем (включенном), a Ml — в нерабочем (выключен­ном) состоянии.

При наступлении сумерек реле светочувствительного переключателя J1 отпускает. Тогда двигатель начинает работать и штора движется справа налево. Достигая крайнего положения, штора нажимает на левый огра­ничитель и переключает оба микропереключателя: включает Ml и заставляет вернуться в исходное поло­жение М2. Тем самым прерывается цепь двигателя и осуществляется изменение полярности вращения его ротора. При срабатывании реле светочувствительного переключателя J1 двигатель начинает вращаться в про­тивоположном направлении и работает до тех пор, пока движущаяся слева направо штора не переведет (нажа­тием на правый буферный ограничитель) микропере­ключатели в показанное на рисунке положение.

В этом случае диоды не нужны. Реле, срабатываю­щему с наступлением сумерек, достаточно только од­ного контакта, однако механика здесь сложнее, чем на рис. 127, а.

2.3.3. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОЛИВ ЦВЕТОВ

Рис. 128. Принцип действия автоматического устройства для полива цветов:

1 чувствительные зонды (датчики); 2 — резиновая трубка; 3 — емкость с водой; 4 — выход зонда; 5 — регулировочный блок; 6 — потенциометр настрой­ки чувствительности; 7 — штепсельное гнездо электронасоса; 8 — электронасос

Рис. 129. Электрическая схема автоматического устройства для поли­ва цветов

Во время летних отпусков полив домашних цветов доставляет много забот. На рис. 128 показана схема устройства, пригодного для автоматического полива больших растений (например, пальмы). В грунт глиня­ного цветочного горшка помещены два чувствительных зонда (датчика) из медной проволоки, фиксирующих сопротивление грунта. Зонды диаметром 5 мм и длиной 5 см должны быть воткнуты в землю на расстоянии не­скольких сантиметров друг от друга. Вода в землю по­дается электронасосом по резиновой трубке, которая должна находиться от ближайшего чувствительного зонда на расстоянии 7 — 8 см.

Рис. 130. Автоматическое устройство для полива цветоз; а — печатная плата; б — монтажная схема (М1;1)

Когда растению будет не хватать влаги, т. е. земля достаточно высохнет, сопротивление между зондами увеличивается. Тогда через контакт реле регулировоч­ного блока электронасос получает питающее напряже­ние и подает в землю из резервуара необходимое коли­чество воды.

Одновременный автоматический полив нескольких растений можно осуществить, последовательно соединив несколько чувствительных зондов и сделав соответству­ющее распределение воды на выходе из насоса либо же одновременно используя несколько насосов.

Принципиальная схема автоматического устройства для полива цветов изображена на рис. 129. Она пост­роена на двух интегральных микросхемах типа CD4001. Конечно, можно использовать и другие подобные логи­ческие схемы ИЛИ — НЕ (NOR).

Когда выходной уровень делителя напряжения (ко­торый состоит из потенциометра Р, резистора Rl, a также сопротивления земли между чувствительными зондами) превысит 4,2 В, то на выводе 5IC1 будет О, транзистор 77 через несколько секунд откроется. Это время определяется звеном R3 — С1. Одновременно пе­реключается моностабильный мультивибратор инте­гральной микросхемы IC2, состоящей из двух узлов со­вместно с цепочкой R5С2, и примерно на 95 с блоки­рует вход 13 IC1.

Рис. 131. Схе­ма разводки автоматическо­го устройства для полива цве­тов:

I — штепсельное гнездо; II — по­тенциометр на­стройки чувстви­тельности; III — переключатель

Когда транзистор 77 открывается, реле J срабаты­вает и приводит в действие электронасос, который подает воду. В течение 95 с происходит подача воды. Если за это время сопротивление земли не понизится в до­статочной степени, цикл повторяется. Однако, если на выводе 3 IC1 появляется логическая 1, подача воды приостанавливается до тех пор, пока снова на этом вы­воде не восстановится 0.

Нерабочее время может быть уменьшено приблизи­тельно до 15 с, если параллельно резистору R5 подклю­чить резистор на 120 кОм. Печатная плата и монтаж­ная схема регулировочного блока приведены на рис. 130, а общая схема — на рис. 131.

Глава 3

БЫТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

3.1. МИКРО-ЭВМ В БЫТОВОЙ ТЕХНИКЕ

И в бытовой технике все более широкое применение находят микропроцессоры. Гигантское развитие элект­роники, стремительный прогресс в области миниатюри­зации и необходимость экономии электроэнергии по­ставили перед конструкторами бытовой электротехники новые задачи. К машинам для бытового пользования, где применяется электроника, могут быть отнесены, на­пример, стиральные автоматы (которые освобождают хозяйку от замачивания белья, стирки, полоскания, сушки, а также и от подогрева воды), сушилки для одежды, гладильные машины, микроволновые плиты, посудомоечные автоматы, различного типа холодиль­ники, морозильники, пылесосы, кондиционеры, термо­кастрюли и др. (рис. 132).

Бытовая техника (машины и приборы) значительно облегчает работу современной домохозяйки. Известно, что еще несколько лет назад все задачи по управлению и регулированию каких-либо процессов решались в бы­товых электротехнических приборах при помощи элект­рических и электромеханических элементов. Теперь все шире используют для этого электронику. В ближайшем будущем применение электронных схем управления и регулирования произведет революцию в промышлен­ности, выпускающей товары бытовой техники.

В этой главе мы знакомим читателей с теми важ­нейшими функциями, которые становятся выполнимы­ми благодаря применению электроники в бытовых ма­шинах и приборах. Конечно, мы не будем описывать конструкцию всех устройств, наша цель, скорее, — пробудить интерес к конструированию таких устройств. Ключевыми элементами новой техники являются ин­тегральные микросхемы, микропроцессоры и запоми­нающие устройства. Микро-ЭВМ на основе этих эле­ментов дополняются другими составными устройства­ми, обеспечивающими возможность программирова­ния.

Следует упомянуть также о том, что новейшую мик­роэлектронику целесообразно использовать там, где она выгодно отличается от традиционных электричес­ких и электромеханических устройств. Основными пре­имуществами микроэлек­тронной техники являются: высокая надежность, много­функциональность, малое потребление энергии, слабое влияние на окружающую среду (например, работает она практически бесшумно), износостойкость, так как в ней нет подвижных меха­нических узлов, обычных для электрического прибора.

Рис. 132. Важнейшие электробытовые приборы для домашнего хо­зяйства

Рис. 133. Поток информации в бытовых машинах с микропро­цессорным управлением

На рис. 133 изображена схема распределения пото­ка информации бытового электроагрегата (на примере стиральной или посудомоечной машины), управляемого с помощью микро-ЭВМ. Ввод данных осуществляется человеком посредством сенсорных и кнопочных пере­ключателей, а также датчиками импульсов. Введенную в микро-ЭВМ информацию и команды надо хранить, анализировать и обрабатывать. Человек воспринимает подтверждающие получение информации, контрольные и предупредительные сигналы, поступающие на соот­ветствующие индикаторы (лампы накаливания, звонки и т. д.). Данные измерений (температура, давление, уровень воды, жесткость воды и т. д.), полученные мик­ропроцессором, сравниваются с заранее установленны­ми значениями. При возникновении различий между этими данными на реле и переключатели поступают со­ответствующие команды управления.

Рис. 134. Расчетное распределение стоимости электронных устройств бытовой техники (по данным 1984 г.)

При создании бытовых электроприборов должны учитываться следующие условия: во-первых, возросшие требования пользователя (например, комфортность, высокая надежность, простота и удобство пользования, современный дизайн; во-вторых, уровень развития по­лупроводниковой технологии; в-третьих, экологические требования (например, низкое энергопотребление, бес­шумность работы и т. д.).

В будущем микроэлектроника сделает возможным введение в управление и регулирование программы и характеристики с любой возможной комбинацией. За­дачей промышленности будет составление таких про­грамм, которые были бы оптимальны для пользовате­ля. Разработчики стремятся, скорее, к упрощению, чем к усложнению обращения с приборами. Управление со­временными бытовыми приборами или машинами в то же время не должно быть настолько сложным, чтобы с ним пользователь не справился.

На рис. 134 дано расчетное распределение стоимо­сти электронных устройств для бытовой электротехники. Микро-ЭВМ составляют только 10 % общей стоимости. Как видно из рисунка, технологическая стои­мость датчиков (сенсорных) и, прежде всего, пере­ключателей мощности не уменьшилась с уменьшением цен на микро-ЭВМ. Так что в настоящее время промыш­ленность располагает только условно экономичными датчиками, благодаря которым могут полностью реали­зоваться достоинства микро-ЭВМ.

Сейчас развитие производства такой техники идет различными путями. На рис. 135 приведена структура интегральной микросхемы КМОП-типа, используемой для управления крупными машинами бытового назна­чения. Все функции контроля и соблюдения заданного режима выполняет интерфейсная электроника. Такая интегральная микросхема спроектирована для стираль­ных, посудомоечных машин и сушилок для одежды.

Можно считать, что в ближайшем будущем автоном­ные микро-ЭВМ будут регулировать климатические ус­ловия в помещении, следить за освещением и бытовыми электроприборами. Начало уже положено современ­ными стиральными машинами, сушилками, холодильни­ками, термокастрюлями и т. д. Кроме того, в наших домах все более важную роль будут играть электрон­ные устройства защиты от проникновения посторонних лиц и противопожарная сигнализация.

3.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

И РЕГУЛИРОВАНИЯ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ

3.2.1. СТИРАЛЬНЫЕ И ПОСУДОМОЕЧНЫЕ МАШИНЫ

Вне зависимости от того, стирается ли одежда или же моется посуда, результат в равной степени опреде­ляется целым рядом совместно действующих факторов, которые все вместе и характеризуют процесс мойки. Здесь речь идет о химии (в виде стиральных порошков и моющих средств), механике (движение самого белья или же струй воды), температуре, которая определяет также и продолжительность воздействия указанных факторов. Доля отдельных факторов во всем процессе может быть различной в зависимости от конструкция машины.

Рис. 135. Структура интегральной схемы КМОП-типа, используемой для управления крупными машинами бытового назначения (тип GZA 1513/1514)

Задачей первых программируемых коммутационных блоков в стиральных автоматах было только включение и выключение подогрева воды и двигателя для враще­ния барабана. Появление легко стирающихся текстиль­ных материалов и все увеличивающаяся в соответствии с запросами времени автоматизация моечных операций потребовали дальнейшего расширения основных функ­ций программируемого коммутационного блока, Так, температурные и временные характеристики программ стирки (мойки) или же дополнительные сроки действия стиральных и моечных средств привели к созданию до­полнительных контактных групп в коммута-ционных блоках. Количество функций коммутационного блока возросло с 12 (как это было до 70-х годов) до 36.

В новейших стиральных машинах пользователь толь­ко устанавливает вид стирки, а все остальные решения принимает микро-ЭВМ. Приборы третьего поколения уже выбирают наиболее экономичный режим, блоки­руют неправильное обращение с машиной и тем самым исключают лишний расход энергии.

Фирмой Siemens (при участии домашних хозяек) разработана специальная эксплуатационная логика для бытовых электроприборов. За доли секунды микро-ЭВМ рассчитывает по первоначально введенным дан­ным оптимальную для соответствующей нагрузки про­грамму.

На рис. 136 показана структурная схема стиральной машины с управлением при помощи микропроцессора.

Рис. 136. Структурная схема (деталь) стиральной машины с микро­процессорным управлением

Рис. 137. Функциональная про­грамма стиральной машины, уп­равляемой с помощью микро-ЭВМ

Входными приборами здесь являются датчик темпера-туры стирального (щелочного) раствора и селективный переключатель программы стирки, а также различные контакты предохранительного блока. Они постоянно посылают в микро-ЭВМ информацию о состоянии окру­жающей среды, которая необходима для правильного выполнения стиральной машиной своих функций. На их основе рабочая программа рассчитывает входные данные, по которым выходные приборы осуществляют со­ответствующие операции. Например, рабочая про­грамма стиральной машины запрашивает термодатчик о температуре в данный мо­мент. Если температура во­ды для стирки соответству­ет заранее установленной, микро-ЭВМ дает команду на прерывание цепи триака ;(или магнитного пускателя) и отключение подогрева.

Рис. 138. Входные и выходные сигналы микропроцессора типа ITT7150 фирмы ITT

Рис. 139. Принципиальная электрическая схема стирального автомата с микропроцессором типа ITT7150:

1 — фильтр; 2 — контакт закрытия двери; 3 — магнитные клапаны; 4 — двига-тель для отсоса; 5 — основной двигатель; б — тахометр; 7 — блокировочная дверь; 8 — модуль управления частотой вращения двигателя; 9 — предвари­тельная стирка; а — часы; б — магнитные клапаны; в — подогрев; г — скорость стирки; д — уровень воды; е — температура; ж — предварительная стирка; з — насос; и — направление; к VDD; лVSS; M — Управление частотой вращения; « — сброс; о — закрытие двери

На рис. 137 приведены задачи, включаемые в про­грамму стиральной машины, управляемой с помощью микро-ЭВМ. Каждый блок выдает командный сигнал (или группу сигналов) на осуществление указанных функций. Прямоугольники означают запланированные операции, т. е. задачи, ром: бы — решения, которые на основе текущего состояния программы разрешают даль­нейшее ее выполнение по какому-либо направлению. При помощи такого условного разветвления может быть реализована последовательность, при которой процессор только тогда дает команду на выполнение следую­щей операции, когда выполняется заранее поставленное условие. (В рассматриваемом случае, когда, например, температура воды достигла заданного значения.)

Рис. 140. Схема распределения водных потоков в посудомоечной ма­шине:

1 — подвод воды; 2 — магнитный клапан; 3 — насос циркуляции воды; 4 — от­сасывающий насос; 5 — переключатель уровня; 6 — магнитный клапан для установки смягчения воды; 7 — емкость с химическими средствами для смяг­чения воды; 8 — емкость для смягчающей массы

На рис. 138 приведены входные и выходные сигналы микропроцессора типа ITT7150 фирмы ITT для обеспечения выполнения стиральной машиной простейших операций.

На рис. 139 представлена схема соединений стираль­ной машины, снабженной этим микропроцессором.

Рис. 141. Схема регулирования температуры воды в стиральной ма­шине

Современные стиральные машины можно усовер­шенствовать, учитывая в программе стирки объем за­гружаемого белья, степень его загрязненности, жест­кость воды и автоматический долив воды при необходи­мости выдержать заданную концентрацию стирального раствора. Электронные датчики определяют температу­ру воды, щелочность раствора и степень его однородно­сти. На основе этой информации можно рассчитать и от­регулировать оптимальный расход энергии, количества воды и моющих средств.

Блок индикации дает пользователю информацию о состоянии режима и окончании стирки. При этом сти­ральный автомат запрашивает пользователя о вводе необходимых команд управления.

В современных посудомоечных машинах барабан за­менен водораспределяющей системой (рис. 140). В баке такой машины внизу, вверху и между стойками, где размещена грязная посуда, предусмотрены вращающи­еся трубки для разбрызгивания воды. Моющий раствор подается к ним насосом, который через фильтр отсасы-. вает воду из углубления в баке. Для стиральных и мо­ечных автоматов разработаны программы, включающие ряд последовательных операций выполнения заданного режима.

Рис. 142. Схема электронного управления двигателем стиральной машины

Электронное регулирование подогрева воды. Водо­проводная вода в стиральных и посудомоечных маши­нах должна быть нагрета до определенной температуры, поддерживаемой в течение заданного времени. Наи­большая эффективность моющих средств в зависимости от вида белья и состава стирального раствора обеспе­чивается в области температур от 30 до 90 °С. Подогрев раствора осуществляется посредством электронагрева­телей мощностью 1,5 — 3 кВт, снабженных радиаторами. Схема, применяемая для регулирования температу­ры воды, изображена на рис. 141. В качестве термодат­чика здесь использован термистор с отрицательным температурным коэффициентом. При помощи переклю­чателя возможна установка трех значений температуры. Транзисторы Т1 и Т2 образуют дифференциальный уси­литель, благодаря чему регулировочная цепь нечувст­вительна к колебаниям температуры окружающего воз­духа и питающего напряжения.

Рис. 143. Принципиальная схема электронной установки уровня воды

В новейших стиральных машинах мы уже встречаем схемы регулирования температуры воды с управлением (регулировкой) посредством тиристоров и триаков.

Управление двигателем. Для стирки различных видов белья требуются разные частоты вращения барабана стиральной машины. На рис. 142 приведена схема элек­тронного управления двигателем такой машины. Двига­тель машины подключен к диагонали диодного моста, направление тока ротора определяется полярностью уп­равляющего напряжения. Частота вращения барабана устанавливается переключателем. В цепь двигателя в течение полупериода напряжения включается тиристор, резистор R служит для ограничения тока. Выделяемая им теплота также идет на подогрев стирального раствора.

Электронное регулирование уровня воды. В посудо­моечных и особенно стиральных машинах требуется оп-ределенное количество воды. При электронном регулировании уровня воды используют принцип различной электропроводности воздуха и стирального раствора. Для этого в бак помещают обычные уровневые элект­роды. Когда поднимающийся уровень воды достигает такого электрода, на входе соответствующего элект-эонного устройства появляется потенциал корпуса. Тог-ia реле в выходном каскаде возбуждается и магнитный клапан подачи воды выключается (рис. 143).

3.2.2. СУШИЛЬНЫЕ АВТОМАТЫ

Просушивая белье в центрифуге, мы все же не по­лучаем нужной степени сухости. Белье, как правило, надо еще досушивать. Наряду с уже существующими цен­трифугами быстрого вращения имеются автоматические сушильные аппараты с обдувом белья горячим воздухом. В них белье, точно так же как и в стиральной машине, находится во вращающемся барабане с отверстиями, куда вентилятор нагнетает горячий воздух. Регулирова­ние температуры воздуха обеспечивается электронными термостатами. Когда остаточная влажность белья до­стигнет заданного уровня, автомат переключается на обдув белья холодным воздухом.

Рис. 144. Измерение влажности белья в сушильных автоматах!

а — путем измерения сопротивления; б — при помощи конденсатора (по его разряду)

Степень влажности белья находится в пропорцио­нальной зависимости от электрического сопротивления материала. Во время сушки цепь из электронных при­боров постоянно измеряет все увеличивающееся элект­рическое сопротивление белья при помощи электродов, размещенных в изолированных ребрах барабана. Эти электроды соединены с электронным устройством через контактные кольца (рис. 144, а). При движении барабана белье касается металлических электродов, таким образом, из множества измеренных значений электриче­ского сопротивления интегрированием получают сред­нее, которое и используется автоматическим устройст. вом для регулирования процесса сушки.

Остаточную влажность белья можно измерить и при помощи конденсатора (по его разряду). Для этого в од­но из ребер барабана помещают конденсатор (рис. 144, б). При каждом обороте барабана он сначала заряжа­ется через контактные кольца до уровня рабочего на­пряжения. Затем влажное белье и конденсатор через пару контактных колец подключаются к входу схемы электронного управления.

Заряд конденсатора определяется степенью влажно­сти белья. Он разряжается тем быстрее, чем влажнее белье. Если оно сухое, то конденсатор не разряжается. Электронная схема выдает при этом соответствующий сигнал, и процесс сушки прекращается, а начинается обдув белья холодным воздухом.

Сейчас уже и сушильные автоматы выпускаются с микропроцессорным управлением. Так что достоинства, теречисленные при описании стиральных машин (удоб-тво обслуживания, эффективность), могут быть реали-ованы и здесь.

3.2.3. ДУШ С ЭЛЕКТРОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Электроника применяется и в установках личной ги­гиены. На рис. 145, а изображена распределительная головка так называемого контрастного душа с элект­ронным регулированием. Электронная схема с помощью коротких регулируемых импульсов попеременно вклю­чает то горячую, то холодную воду, добиваясь таким образом массирующего воздействия на кожу и стиму­лирования кровообращения. В распределительной го­товке душа (рис. 145, б) находится устройство для по­дачи импульсов, краны для горячей и холодной воды, один трехпозиционный кран (для разных видов душа) и контрольные лампы. Узел распределения воды состо­ит из смесителя и двух магнитных клапанов. Верхний непосредственно подключен к трубопроводу с холодной водой, а нижний расположен в трубопроводе с горячей водой.

Рис. 145. Душ с электронной регулировкой: aраспределительная головка; 6 — структурная схема; в — схема соединений

Устройство для подачи импульсов, состоящее из муль­тивибратора (рис. 145, в), обеспечивает в соответствии с установленным временем попеременное открывание то одного, то другого магнитного клапана, добиваясь, что-бы вода выходила из душа порциями, как бы пульсируя. ели не учитывать механизм установки времени, то введенная схема не является особенно сложной. Обмотки возбуждения магнитных клапанов находятся в коллекторной цепи транзисторов 77 и Т2.

Параллельно обмоткам подсоединены контрольные лампы. Одновременно они служат для выравнивания пиков индуктивного (отключающего) напряжения. Пе­риодичность импульсов определяется элементами R6t R7, С2 и D2. Продолжительность импульса для холод­ной воды устанавливается при помощи потенциометра R7. Цепь питания переменного напряжения 24 В вклю­чается выключателями. Переменное напряжение вы­прямляется диодом D1 и сглаживается конденсатором С1.

3.2.4. СУШИЛКИ ДЛЯ ВОЛОС

На рис. 146 представлена интересная регулировоч­ная схема, применяемая в сушилках для волос. Здесь фильтр, находящийся в сушильном колпаке, измеряет степень влажности воздуха. При определенном уровне влажности прибор отключается. Принцип измерения основан на том, что сопротивление термистора зависит от температурного воздействия обдувающего головку воздуха. Изображенный на рисунке пороговый выклю-

3.2.5. ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Электропечь принадлежит к традиционным бытовым приборам. Не вызывает сомнений, что нужны такие схемы, которые смогли бы полностью автоматически осуществлять программу варки или жарения, без вся­кого вмешательства человека. Это становится возмож­ным благодаря применению микро-ЭВМ. Бытовые ку­хонные плиты, оснащенные микро-ЭВМ, жарят мясо, выпекают тесто, варят и готовят гриль-блюда совершен­но самостоятельно. Необходимые программы помеща­ются в памяти машины. Управление точно такое же, как и в стиральных машинах: при помощи размещенных на панели переключателей. При этом можно, например, одновременно приготовить два совершенно различных блюда.

Рис. 146. Выключатель, применяемый в сушилках для волос чатель (реле) при определенной влажности выключает сушилку для волос.

3.2.6. МИКРОВОЛНОВЫЕ ПЕЧИ

Рис. 147. Принцип действия микроволновой печи:

1 — магнетрон; 2 — приготовляе­мая пища

Принцип работы микроволновых печей существенно отличается от всех ранее известных (рис. 147). При тра­диционном способе пища нагревается путем непосредственного контакта с источником теплоты. В микровол­новых печах используются электромагнитные волны, воздействующие на продукты еще на молекулярном уровне. Молекулы начинают интенсивно двигаться, при этом выделяется теплота и пища приготавливается зна­чительно быстрее. В качестве внешнего источника элек­тромагнитных волн применяют магнетронный генера­тор с частотой 2,5 ГГц.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица используемых в книге зарубежных приборов и их отечественных аналогов

Зарубежный прибор

Тип прибора

Отечественный аналог

АА116

Диод

Д9К

АА117

»

Д7В, Д7Г

АА118

»

Д7В, Д7Г

АА133

»

Д7В, Д7Г

АС 125

АС 126

Транзистор

»

ЛШ20Б

МП20Б

АС 127

»

ГТ404Б

АС 128

»

ГС402И

АС 176

»

ГТ404А

AD162

»

ГТ703Г

ADY25

»

ГТ701А, П210Б

APY12

ASZ18

ASZ1016

Фотодиод

Транзистор

»

ВС182С

П217В, ГТ711

П217В

ASZ1017

П217В

AU 106

»

ГТ810А, КТ812Б

ВА128

BAY41

Диод

КД10ЗА

КД522, КД509А

BAY 42

»

КД509А, КД510А

BAY44

»

КДЮЗБ, КД109А

BAY 45

»

Д226Г

BAY46

»

Д226В, КДЮ9Б

BAY61

»

КД521А, Д220Б

BAY87

»

КД106А, КДЮ9А

ВС107

ВС107В

Транзистор

»

КТ342А, КТЗЮ2А

КТ342Б, КТ3102Б

ВСЮ8

»

КТ342А, КТ3102В

ВС108В

»

КТ342В, КТЗЮ2В

ВСЮ9

»

КТ342Б, КТЗЮ2Д

ВС109С

»

КТ342В, КТЗЮ2Е

ВС140

»

КТ630Г

ВС147

»

КТ373А

ЕС 170

»

КТ375Б

ВС178

»

КТ349Б

ВС178В

»

КТ3107Д

ВС179

»

КТ3107Е

ВС182

»

КТ3102А

ВС182С

»

КТ3102Б

ВС184

»

КТ3102Г

ВС184С

»

КТЗЮ2Г

ВС211

»

КТ630Г

ВС212

»

КТ3102А

EC214L

»

КТ3107Б, КТЗЮ7И

ВС237

»

КТЗЮ2А

ВС237А

»

КТ3102А

ВС238

Транзистор

КТ3102А, В

ВС238В

»

КТ3102В

ВС251

»

КТ361И

ВС251А

»

КТ361И

ВС301

»

КТ630Г

ВС302

»

КТ630Г

всзоз

»

КТ933А

ВС304

»

КТ933А

ВС307

»

КТ3107А

ВС307В

»

КТ3107Б

ВС308

»

КТ3107И

ВС318

»

КТ3102А

ВС408

»

КТ342А

BCY58

»

КТ342А, КТ3102А

BCY58VIII

»

КТ342Б, КТ3102Б

BCY58X

»

КТ342В, КТ3102В

BCY58A

»

КТ342А

BCY59

»

КТ3102А

BCY78

»

КТ3107Б

BD238

»

КТ816Г

BD240A

»

КТ816В

BD380

»

КТ816Г

BD434

»

КТ816А

BD435

»

КТ817А

BDW32

Симметричный диодный тиристор (диак)

BF179

Транзистор

КТ611Б

BF244A

BFY33

BFY34

Полевой транзистор

Транзистор

»

КП307Ж

КТ630Д

КТ630Г

BFY39

»

КТ312Б, КТ315В

BFY46

»

КТ630Д

BPW17/9

BPW34

Фототранзистор Pin-фотодиод

Фтг-з, Фт-iK

ФД-24К

ВРХ25

Фототранзистор

ФТГ-З, ФТ-1К

ВРХ43

»

BPY45

Фотоэлемент

BPY46

»

BPY48

»

BPY78

Фототиристор

ТФ5-1

BRY43

Тиристор

BRY44

»

BSt-ВОПЗ

»

КУПОВ, КУ204В

BSV56C

Однопереходный

КТ117

транзистор

BSY19

Транзистор

КТ633А, КТ645А

BSY51

»

КТ630Д

BSY52

»

КТ630Е

BSY59

Транзистор

КТ644А, КТ626А

BSY63

»

КТ633А, КТ645А

BSY73

»

КТ312Б

ВТ 138

Симметричный три -

КУ601Г, КУ208Г

одный тиристор (три -

ак)

BTW11400

Триак

КУ601Г, КУ208Г

BTY91/100R

Триодный тиристор

BY 127

Диод

КД209А, КД210В

BY131

»

Д231, Д245

BY 135

»

Д302

ВТ 179

»

КД209В

BY238

»

КДЮ8В

C450

Транзистор

КТ315А

CA3086

ИМС

К198НТ1

CD4001

»

К561ЛЕ5, К176ЛЕ5

CD401 1

»

К561ЛА7, К176ЛА7

CD4013

»

К561ТМ2, К176ТМ2

CD4017

»

К561ИЕ8, К176ИЕ8

CP409

Транзистор

КТ315А

CQY11

ИК-диод

АЛ103, АЛ 106

CQY37/9

»

АЛ 107

CQY99

»

АЛ115, АЛ107

FW99

Фоторезистор

HEP310

Однопереходный

КТП7

транзистор

ITT7150

ИМС

К1803ВЖ1

KY701

Диод

КД205К

LDR03

Кадмиево-сульфид -

СФЗ-9А

ный фоторезистор

LDR05

Фоторезистор

СФЗ-9А

LDR07

Фоторезистор

СФЗ-9А

LM380

ИМС

К174УН7

LM3900

»

К1401УД1

MP42

Транзистор

МП42

MPSA65

Составной транзистор

КТ708В

NE555

ИМС таймера

КР1006ВИ1

NE556

ИМС сдвоенного тай -

Две КРЮ06ВИ1

мера

OA200

Диод

Д220, КДЮЗБ

ОАР 12

Фотодиод

OP 190

ИК-диод

АЛ119

ORP12

Фоторезистор

См. LDR3

RPY20

»

Р213

Транзистор

П213

SAS560

ИМС

К1003КН1

SeH13

Фотоэлемент

SiEK-1

Диод

Д304

SiEK-2

»

КД229, КД212А

SiEK-3

»

КД205В

SiEK-4

»

КД204А, Д246

SiEK-5

»

Д210, КД206Б

SiEK-6

»

КД203В, КД206В

SiEK-7

»

КД209В

SN7405

ИМС

К531ЛН2П

SN7441

»

К155ЛН1

SN7442

»

КМ155ИД6

SN7476

»

К155ТВ1

SN7490

»

К155ИЕ2

SN74154

»

К155ИДЗ

SN74193

»

К155ИЕ7

SN74195

»

К531ИР12

SY101

Диод

КД208А, КД205К

TCA335A

ИМС

К140УД8А, К544УД2А

TDA1024

»

TDA4180P

»

К538УН1

ТП45А4

Тиристор

КУ205А

TIC39D

»

КУ205А

TIC206

»

КУ601Г, КУ208Г

TIL111

Оптопара

AOTI23A

TOO, 8N1

Тиристор

TO8N4AOO

Триодный тиристор

TO8N5AOO

То же

TOBN1AOO

»

TP50

Фотодиод

См. ОАР12

TP56

»

U113B

ИМС

ЦА741

»

К140УД7

jiA7812

»

К142ЕН8

V435

Транзистор

КТ361А

Z15

Стабилитрон

КС215Ж, КС515А

ZF5, 6

»

KC15SA

ZF6, 2

»

КС 162 А

ZF10

»

КС210Б, Д811

ZL10

»

КС510А

ZL12

»

КС512А

ZPD8, 2

»

КС482А, КС182Е

ZPD12

»

КС512А, КС522А

ZPY13

Туннельный диод

ZX6

Стабилитрон

КС456А

ZX6, 2

»

КС468А

ZX10

»

Д814В, КС510А

ZX12

»

КС512А

1N914

Диод

КД521А

1N4001

»

КДЮЗ, КД226А

1N4002

Диод

КД202Д, КД226Д

1N4003

1N4004

»

»

КД202Д, КД212Б

КД243, КД209А

1N4007

»

КД223, КД22СГ

1N4148

»

КД522А

1N6264

Светодиод

АЛ107, АЛ115

1РР75

Фотодиод

2N697

Транзистор

КТ630Д

2N708

»

КТ340В

2N877

Тиристор

купов

2N1599

»

КУ205А

2N1613

Транзистор

КТ630Г

2N1711

»

КТ630Е, КТ630Г

2N1889

»

КТ630Г

2N2219

»

КТ928Б

2N2219A

»

КТ928Б

2N2222

Транзистор

КТ3117А

2N2368

»

КТ633А

2N2646

Однопереходный транзистор

КТ117

2N2647

То же

КТ117

2N2904

Транзистор

КТ662

2N2905

»

KTG62

2N2907

»

КТ313Б

2N2926

»

КТ315А

2N3053

»

КТ630Д5 КТ608Б

2N3055

»

КТ819ГМ

2N3245

»

КТ629А

2N3303

»

КТ635А

2N3338

»

КТ633А

2N3440

»

КТ504А

2N3819

Полевой транзистор

КП302Б5 КПЗОЗГ

2N3904

Транзистор

КТ375А, КТ375Б

2N3906

»

КТ361Г, КТ3107Е

2N4443

Тиристор

КУЮ9Б, КУ202Н

2N4871

Однопереходный транзистор

КТП7

2N5060

Тиристор

КУ204А, КУ201А

2N5459

Полевой транзистор

КП302, КПЗОЗ

2N5949

То же

КП305

ТСА335

ИМС

К140УД6, К140УД8, К544УД2А

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие к русскому изданию Предисловие

Глава 1. Электрические схемы домашних сигнальных уст­ройств

1.1. Звуковые сигнальные приборы и их электрические схемы

1.1.1. Электронные дверные звонки

1.1.2. Подключение дверных звонков

1.2. Защитные устройства и их электрические схемы

1.2.1. Основные сведения

1.2.2. Основные сигнально-предупредительные электричес­кие схемы

1.2.3. Светочувствительные сигнальные электрические схе­мы

1.2.4. Сигнальные электрические схемы, срабатывающие при перекрытии луча

1.2.5. Системы сигнализации, срабатывающие при при­ближении или прикосновении к ним

1.2.6. Сигнально-предупредительные устройства

1.3. Электрические схемы некоторых других сигнальных уст­ройств

1.3.1. Автоматические мигалки

1.3.2. Сигнализатор для варки яиц

1.3.3. Электронный календарь

Глава 2. Электрические схемы домашних управляющих устройств

2.1. Электронное открывание дверей…….

2.1.1. Электрические замки и принципы их действия

2.1.2. Электронное управление электрическими замками

2.1.3. Автоматическое управление дверьми

2.2. Электронные переключатели

2.2.1. Сенсорные переключатели

2.2.2. Звукочувствительные переключатели

2.2.3. Реле времени,

2.2.4. Светочувствительные переключатели

2.3. Электрические схемы управления двигателями различного назначения

2.3.1. Схемы управления электродвигателями

2.3.2. Автоматы для перемещения штор

2.3.3. Автоматический полив цветов

Глава 3. Бытовая электроника

3.1. Микро-ЭВМ в бытовой технике

3.2. Электрические схемы управления и регулирования быто­вой техники

3.2.1. Стиральные и посудомоечные машины 3.2.2. Сушильные автоматы

3.2.3. Душ с электронным регулированием

3.2.4. Сушилки для волос

3.2.5. Электропечи

3.2.6.  Микроволновые печи

Приложение

ББК 32.85

Ф43 УДК 621.382:64

Рецензент А. В. Нефедов

Ф43

Ференци О.

Электроника в нашем доме: Пер. с вепг. — М: Энергоатомиздат, 1987. — 176 с.: ил.

Приведены и описаны электронные схемы устройств, применяемых в быту: электронного звонка, календаря замков, регулирующих схем хозяйственных, бытовых приборов и т. д. Дам перечень необходимых детален (для зарубежных элементов даются отечественные аналоги) и оборудования, показаны варианты расположения и компоновки уст­ройств.

Для любителей-конструкторов, занимающихся бытовой электрони­кой и электротехникой.

2403000000-468

Ф————- 271-87

051(01)-87

ББК 32.85

(g) Ferenzi Odon, Budapest, 1983

© Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1987

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

ФЕРЕНЦИ ОДОН

Электроника в нашем доме

Редактор издательства А. А. Устинов

Художественные редакторы Ю. В. Созанская, А, Т. Кирьянов

Технический редактор О. Д. Кузнецова

Корректор Г. А. Полонская

ИБ № 1883

Сдано в набор 19.05.87. Подписано в печать 11.08.87. Формат 84Х108 1/32.

Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.

Усл. печ. л. 9,24. Усл. кр.-отт. 9,56. Уч.-изд. л. 9,38. Тираж 60.000 экз.

Заказ 868. Цена 1 р. 60 к.

Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10

Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфин и книжной торговли 600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д, 7

OCR Pirat

Радиоэлектроника      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника