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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Watchdog elettronico per una motocicletta. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi di sicurezza e allarmi Ci sono molte descrizioni di dispositivi antifurto per auto nella letteratura radioamatoriale. Tuttavia, la maggior parte di questi dispositivi non può essere utilizzata per proteggere un altro veicolo popolare: una motocicletta. L'autore dell'articolo pubblicato di seguito ha sviluppato il suo progetto appositamente per l '"amico a due ruote" e ritiene che soddisfi pienamente l'obiettivo. Durante la raccolta dei doni forestali della natura, le motociclette in piedi da sole lungo strade e radure diventano facili prede per gli intrusi. È vero, le motociclette vengono rubate raramente, ma vengono smontate, il carburante viene rubato mentre i proprietari raccolgono bacche o funghi, abbastanza spesso. Il guardiano proposto reagisce anche a un leggero colpo alla carrozzeria della motocicletta e dà subito l'allarme. Inoltre, il segnale è musicale e, ovviamente, diverso dai tradizionali segnali di allarme. Il proprietario lo riconosce facilmente tra gli altri. Durante lo sviluppo di un dispositivo di sicurezza, è stato necessario abbandonare immediatamente l'uso di un segnale acustico installato su una moto, poiché consuma troppa corrente dalla batteria. Il guardiano descritto consuma non più di 1,5 mA in modalità standby e fino a 400 mA in modalità allarme. Il dispositivo utilizza un sensore simile a quello descritto in [1]. Si basa sull'emettitore piezoelettrico ZP-22, installato sulla scheda senza modifiche. Il sensore può essere posizionato ovunque sulla motocicletta; ciò non influisce in modo significativo sull'efficienza del guardiano. Lo schema elettrico del dispositivo di sicurezza è riportato in fig. 1. Quando si colpisce il corpo della motocicletta nel sensore BQ1, si verifica un segnale di corrente alternata, che viene inviato all'ingresso del comparatore montato sull'amplificatore operazionale DA1. La soglia per il comparatore è impostata da un resistore trimmer R2. La posizione superiore del cursore del resistore R2 secondo lo schema corrisponde alla sensibilità minima del dispositivo.
Se l'ampiezza delle semionde negative del segnale del sensore è inferiore alla tensione ai capi del resistore R2, il transistor VT1, operando in modalità di commutazione, rimane chiuso e la tensione di uscita sul suo collettore è bassa. Non appena l'ampiezza delle semionde supera la tensione attraverso il resistore R2, la tensione di uscita del transistor VT1 sarà una sequenza di impulsi rettangolari. Il diodo VD1 aumenta la zona morta del transistor VT1. L'amplificatore operazionale DA1 funziona in modalità a guadagno massimo. La corrente assorbita dall'amplificatore operazionale dipende dalla corrente che scorre attraverso il pin 8; il resistore R5 normalizza questa corrente. Se è compreso tra 1,5 ... 15 μA, la corrente consumata dall'amplificatore operazionale DA1 è 36 ... 170 μA. La resistenza del resistore R5 (in megaohm) è calcolata dalla formula [2]: R5 = (Upit-0,7V)/I8, dove Upit è la tensione di alimentazione del sistema operativo, V; I8 - corrente attraverso il pin 8, µA. Gli impulsi rettangolari dal collettore del transistor VT1 vengono inviati all'ingresso S del trigger DD1.1, il che porta alla sua commutazione in uno stato singolo. L'uscita diretta del trigger è impostata su alto. Successivi impulsi provenienti dal collettore VT1 all'ingresso S del flip-flop non ne modificano più lo stato. La tensione di alto livello dall'uscita del trigger DD1.1 attraverso il resistore R9 inizia a caricare il condensatore C1 in modo relativamente lento. Il suo tempo di ricarica è di circa 40 s. Non appena la tensione sul condensatore C1, e quindi all'ingresso R del trigger, raggiunge la soglia di commutazione del trigger allo stato zero, il trigger commuterà e l'uscita diretta si abbasserà se il transistor VT1 si è chiuso a questo punto e l'ingresso S del trigger ha smesso di ricevere impulsi. L'amplificatore operazionale DA1 e il trigger DD1.1 sono alimentati da un regolatore di tensione parametrico VD2R10. La tensione di alto livello all'uscita diretta del trigger DD1.1 apre il transistor VT2 e il relè K1 viene attivato. Attraverso i contatti chiusi K1.1, K1.2, viene fornita alimentazione al dispositivo di segnalazione montato sul sintetizzatore musicale DD2. Oltre a un sintetizzatore musicale, include un amplificatore di segnale audio DA2 e una testina dinamica BA1. Il sintetizzatore musicale DD2 è alimentato da uno stabilizzatore parametrico separato VD4R12. Il sintetizzatore è collegato in modo che suoni solo una melodia. Se è necessario cambiare la melodia, allora lo schema della sua inclusione deve essere cambiato, come mostrato in [3]. L'amplificatore di segnale AF DA2 è alimentato direttamente dalla batteria della moto. Il resistore R13 impedisce l'autoeccitazione dell'amplificatore. La catena OS è formata dagli elementi C5, R14, R15. La resistenza R15 deve essere selezionata durante la regolazione in modo tale da ottenere il massimo guadagno [4]. La testina dinamica BA1 è collegata all'amplificatore DA2 tramite un condensatore di disaccoppiamento C6. I pin liberi 3-6, 9, 11 del chip DD1 sono collegati a un filo comune. Tutte le parti del dispositivo, ad eccezione dell'interruttore SA1 e della testina dinamica BA1, sono montate su un circuito stampato in lamina di fibra di vetro spessa 1 mm. Il disegno della tavola è mostrato in fig. 2.
L'interruttore SA1 deve essere installato in un luogo noto solo al proprietario della macchina. La testa dinamica deve essere protetta da danni intenzionali. È desiderabile impregnare il diffusore con una vernice impermeabile. La scheda deve inoltre essere protetta da schizzi e polvere con una scatola resistente e il supporto deve essere rivestito con vernice epossidica. Il sensore di vibrazione può essere realizzato sulla base dell'emettitore di suoni ZP-1 e altri. Il chip K140UD1208M può essere sostituito con K140UD12 e il trigger K176TM2 con K561TM2. Sintetizzatore UMS8 - qualsiasi di questo gruppo; differiscono solo per le melodie in esse registrate. Il risonatore al quarzo ZQ1 è adatto a qualsiasi orologio alla frequenza specificata. Invece dell'amplificatore K174UN14, è adatto il TDA2003. I transistor VT1, VT2 possono essere una qualsiasi delle serie indicate. Diodi VD1, VD3 - anche qualsiasi delle serie KD521, KD522. Sostituiremo il diodo zener KS512A con KS212Zh e KS139A - con KS133A o con uno stabistor KS119A, ma con un cambiamento nella polarità di commutazione. Relè K1 - RES60, passaporto RS4.569.435-02. La testina dinamica 3GDV-1 può essere sostituita con 2GD36, 4GD56, 6GDV-2. Interruttore a pulsante SA1 - P2K. Accuratamente assemblato da parti riparabili, il dispositivo di solito inizia a funzionare immediatamente. Il resistore R2 regola la sua sensibilità dopo il posizionamento sulla moto. Si sconsiglia di impostare una sensibilità troppo alta, altrimenti l'allarme reagirà alle vibrazioni del terreno di un veicolo in transito e persino ai leggeri crepitii di una motocicletta che si raffredda dopo l'arresto. La sensibilità dipende anche dalla posizione del sensore di vibrazioni: quando è fissato al telaio o ad altri elementi strutturali metallici, la sensibilità potrebbe essere eccessiva. Per escludere la comunicazione acustica tra la testa dinamica BA1 e il sensore di vibrazioni BQ1, a seguito della quale il segnale di allarme verrà ripetuto continuamente senza influenze esterne sul sensore, è necessario selezionare sperimentalmente la posizione della testa, la rigidità del suo fissaggio e la sensibilità del sensore. Il guardiano è alimentato da una batteria per moto. Se il veicolo funziona senza batteria, è necessario installarla. In modalità standby, il dispositivo si accende chiudendo i contatti SA1. Se poi si cerca di manovrare le leve di comando, togliere la moto dalla pedana o spostarla, il custode darà immediatamente un segnale di allarme. Suonerà per circa 40 secondi, durante i quali la melodia avrà il tempo di suonare completamente. Quindi, a condizione che le influenze esterne siano cessate, l'antifurto andrà in modalità standby. Come sapete, su una motocicletta non ci sono molti posti adatti all'installazione di una testina dinamica, quindi non c'è motivo di aspettarsi che sarà possibile garantire l'assenza di un collegamento acustico-meccanico parassita tra essa e il sensore (con la sua sensibilità accettabile). Tuttavia, questa connessione parassitaria può essere eliminata con una semplice modifica del guardiano. Per prima cosa è necessario "trasferire" uno dei due gruppi di contatti del relè K1 (vedi schema) all'interruzione del filo positivo nel punto B, e utilizzare una coppia di contatti relè chiusi (con i morsetti 11, 12 o 21, 22). Il trigger DD1.1 dovrebbe essere alimentato dall'uscita positiva del diodo Zener VD2. In secondo luogo, il condensatore C2, avendo aumentato la sua capacità di 2 ... 5 volte, deve essere saldato a sinistra del punto B secondo lo schema, e deve essere installato uno ceramico con una capacità di 0,1 ... 0,22 μF sua sede originaria. Dopo questa alterazione, in modalità standby, l'amplificatore operazionale e il transistor di guardia VT1 funzioneranno come indicato nell'articolo, ma non appena il relè K1 viene attivato e suona un allarme, l'amplificatore operazionale e il transistor VT1 verranno diseccitati . Dopo qualche tempo, il relè tornerà al suo stato originale, ma la sensibilità del guardiano verrà ripristinata solo dopo 0,1 ... 0,3 s dopo che il condensatore di ossido C2 è stato caricato. Letteratura
Aggiunta Poiché è estremamente difficile eliminare i crepitii delle motociclette, è necessario affrontare i falsi allarmi del guardiano. Lo schema del dispositivo di segnalazione, esente dall'inconveniente indicato, è mostrato in figura. Il sensore di vibrazioni BQ1 è rimasto lo stesso, ma lo schema della sua connessione al comparatore sull'amplificatore operazionale DA1 è leggermente cambiato.
Il contatore DD1.1 conta gli impulsi provenienti dal comparatore. Il generatore sugli elementi DD2.1, DD2.2 e il contatore DD1.2 formano un nodo che genera impulsi per azzerare il contatore DD1.1. Sugli elementi DD2.3, DD2.4 è assemblato un generatore di frequenze audio, i suoi impulsi di uscita sono amplificati dalla corrente dal transistor VT1, caricato con una testina dinamica HA1. Il dispositivo viene messo in modalità standby da un interruttore a levetta installato di nascosto SA1. In questo momento, l'impulso dal circuito C2R5 resetta i contatori DD1.1 e DD1.2 all'ingresso R. Il generatore DD2.1, DD2.2 inizia a generare impulsi rettangolari con una frequenza di circa 2 Hz, che il contatore DD1.2 tiene conto. Dopo circa 4 s, l'uscita 8 di questo contatore andrà brevemente a livello alto, il che ripristinerà nuovamente i contatori. In futuro, ogni 4 s, verranno inviati impulsi di azzeramento all'ingresso R dei contatori. Le fluttuazioni di tensione dal sensore BQ1, risultanti dalla vibrazione del telaio della motocicletta, vengono inviate all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1, che viene attivato dal comparatore. Una tensione viene applicata all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale da un divisore: un resistore sintonizzato R3, che imposta la soglia di commutazione del comparatore o, in altre parole, la sensibilità. Gli impulsi rettangolari dall'uscita del comparatore vengono contati dal contatore DD1.1 all'ingresso CN. Se in 4 secondi il contatore ha il tempo di contare otto impulsi, alla sua uscita 8 apparirà un livello alto, che consentirà il funzionamento del generatore di suoni sugli elementi DD2.3, DD2.4. La durata del segnale di allarme dipende dalla rapidità con cui il contatore registra otto impulsi, ovvero dall'intensità della vibrazione del corpo macchina. Pertanto, è garantita l'insensibilità del guardiano ai singoli clic. In caso di influenze esterne accidentali sulla motocicletta, emetterà brevi segnali non periodici e solo quando si tenta di rubare o smontare parti, l'allarme suonerà quasi continuamente. Il diodo VD2 protegge il dispositivo dall'inversione accidentale della polarità della tensione di alimentazione. Il tempo di accumulo degli impulsi di influenza esterna e la durata del suono del segnale di allarme possono essere aumentati se il condensatore C1 viene sostituito con un'altra capacità maggiore. Quindi, con una capacità di 1 uF, la durata sarà quasi raddoppiata. Per un funzionamento affidabile del guardiano, è necessario impostare con cura la sensibilità richiesta del comparatore con il resistore di sintonizzazione R3 Prima del primo avvio, il cursore di questo resistore è impostato sulla posizione centrale. Il guardiano è acceso e, monitorando il segnale all'uscita del comparatore con un oscilloscopio e toccando il corpo della motocicletta, sposta lentamente il cursore del resistore R3 lungo il circuito, ottenendo il funzionamento del guardiano. Le raccomandazioni per il posizionamento del sensore, la progettazione del dispositivo, il montaggio della testina dinamica, tenendo conto delle possibilità di comunicazione acustica tra la testina e il sensore, sono riportate nell'articolo precedente. Poiché il dispositivo non richiede stabilità alle alte temperature dei circuiti RC, è possibile utilizzare quasi tutte le parti. Il chip K140UD608 può essere sostituito con K140UD6, K140UD7. Invece di K561LE5, K561LA7 è adatto, in questo caso è possibile escludere il diodo VD1, collegare uno degli ingressi dell'elemento DD2.3 all'uscita 8 del contatore DD1.1 e l'altro al punto di connessione degli elementi R8 e C3. Sostituiremo l'emettitore di suoni ZP-22 con ZP-5. Invece del transistor KT972B, qualsiasi serie KT829 andrà bene. I diodi KD522B possono essere sostituiti da qualsiasi silicio (ad esempio, dalla serie KD521). Il guardiano consuma circa 6 mA in modalità standby e circa 300 mA in modalità allarme. Può essere alimentato da una batteria da moto, o da qualsiasi altra fonte che fornisca una corrente di almeno 300 mA per almeno un'ora. Per garantire l'installazione di una sensibilità ottimale e garantirne la stabilità, è meglio scegliere la resistenza del resistore di sintonia R3 pari a 10 kOhm e collegarlo in serie con un resistore costante con una resistenza di 43 kOhm al circuito del superiore e inferiore secondo il suo schema terminale. Autore: M.Churuksaev
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