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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Chiave capacitiva per dispositivo di sicurezza. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Dispositivi di sicurezza e segnalazione di oggetti Ogni radioamatore che abbia mai progettato dispositivi di sicurezza per una casa di campagna, un garage, un appartamento o un'auto si è chiesto: quale chiave scegliere per questo dispositivo? La stessa domanda è sorta davanti all'autore dell'articolo. I dispositivi di sicurezza più semplici sono costruiti con un ritardo temporale. Questo ritardo viene concesso al proprietario in modo che dopo aver aperto la porta abbia il tempo di spegnere il dispositivo. Purtroppo questa soluzione non è applicabile in tutti i casi. Se, ad esempio, il sistema di allarme dispone di un sensore d'urto, dopo un colpo alla porta dell'oggetto di sicurezza, tale dispositivo funzionerà solo dopo pochi secondi, il che è inaccettabile. Altri semplici dispositivi di spegnimento comuni nei progetti amatoriali includono interruttori reed, sensori tattili e trasmettitori a infrarossi di radiazioni IR non codificate con una frequenza di diversi kilohertz. Ma questi metodi presentano anche evidenti limiti. Tutte queste chiavi sono universali e si incastrano. Se, ad esempio, sto tornando a casa con un amico e lui mi ha visto alzare la mano con un portachiavi verso un certo posto, allora il segreto è aperto, poiché ci sono poche opzioni. Ho un interruttore reed o un sensore lì. E la fuga di informazioni in questa materia può essere costosa. Sulla base di quanto sopra, quando si progetta un sistema di sicurezza, è necessario partire dal fatto che la chiave è difficile da ripetere, come la chiave di una serratura, ma allo stesso tempo compatta e non laboriosa da produrre. I microcircuiti specializzati (codificatori e decodificatori) sono inaccessibili per molti e non possono essere acquistati in tutte le città. Sui chip della serie comune K561, il portachiavi risulta essere di grandi dimensioni, il che non è conveniente. Inoltre, i microcircuiti richiedono energia e la batteria può guastarsi nel momento più inopportuno. Secondo me, un'opzione interessante è la chiave sotto forma di un resistore di una certa resistenza. Le dimensioni sono compatte, il prezzo è basso, non è necessaria alcuna alimentazione, il “decoder”, realizzato sotto forma di bridge, è relativamente semplice. Ma il resistore è abbastanza facile da selezionare utilizzando una variabile. Anche il condensatore principale è compatto, economico e non richiede batterie, ma è più difficile da selezionare, poiché i condensatori variabili ad alta capacità sono rari e per quelli delle vecchie radio che hanno i radioamatori, il limite superiore per modificare la capacità è piccolo, solitamente 360...495 pF. La capacità anche di due sezioni KPI collegate in parallelo non supera i 1000 pF. Inoltre, i dispositivi con una chiave a forma di condensatore di una certa capacità non sono descritti nella letteratura popolare (almeno l'autore non lo sa), di conseguenza, le informazioni su questo metodo di disinserimento del dispositivo non sono ancora diffuse . Lo schema di un dispositivo di sicurezza con una chiave sotto forma di un condensatore di una certa capacità è mostrato in Fig. 1.
Un generatore di impulsi rettangolare è assemblato sugli elementi DD1.1 e DD1.2. Gli elementi DD1.3 e DD1.4 sono un singolo vibratore che genera impulsi di durata di riferimento. L'elemento DD2.1 ha un'unità di confronto e gli elementi DD2.2 e DD2.3 hanno un trigger Schmitt. Diamo uno sguardo più da vicino al funzionamento del dispositivo. In normali condizioni di standby, manca il condensatore C1. Allo stesso tempo, all'uscita dell'elemento DD1.2, nella versione originale del dispositivo, la tensione è leggermente inferiore alla metà della tensione di alimentazione, ad es. log.0. Questo è legato a quello. quell'elemento DD1.1 funziona in modalità lineare a causa della presenza dei resistori R1 e R2. A seconda dell'istanza del microcircuito, la tensione all'uscita dell'elemento DD1.2 può essere qualsiasi. La generazione di alta frequenza può anche verificarsi a causa di la capacità parassita del cavo e il connettore per il collegamento del condensatore. Diamo un'occhiata ai diversi stati in cui possono trovarsi gli elementi DD1 1 e DD1.2. Se le prese per il collegamento del condensatore sono chiuse, il generatore si trasforma in un tritcher di Schmitt. L'output dell'elemento DD1.2 può essere un livello di log. 0 e registrare. 1. Nello stato stazionario della logica 1 e in assenza del circuito C3R3, il nodo di confronto può riconoscere questo stato come la "frequenza corretta", poiché anche l'uscita del one-shot in assenza di impulsi dal generatore sarà in lo stato della logica 1. Il circuito C3R3 elimina questa possibilità. Quando collegati alle prese del resistore, gli elementi DD1.1 e DD1.2 si trasformano anche in un trigger Schmitt con uno stato di uscita stabile. Quando collegato alle prese di un condensatore casuale, il generatore inizierà a funzionare e appariranno degli impulsi all'uscita dell'elemento DD1.2. Innescheranno il one-shot e il nodo su DD2 1 li confronterà con gli impulsi generati dal one-shot. Se le durate degli impulsi provenienti dal generatore e dal singolo vibratore non sono uguali, l'uscita dell'unità di confronto (elemento DD2.1 EXCLUSIVE OR) conterrà anche impulsi che, attraverso il diodo VD1, caricheranno il condensatore C7 a livello logaritmico. 1. Pertanto, in qualsiasi stato degli elementi DD1.1 e DD1.2, oltre a generare la frequenza “richiesta”, all'uscita del nodo di confronto sarà presente un log. 1, o impulsi. Sul pin 9 dell'elemento DD2.1 ci sono impulsi con un duty cycle vicino a due, e sul pin 8 il duty cycle varia a seconda di quanto le frequenze sono vicine tra loro. Se la frequenza del generatore diventa inferiore o superiore a quella nominale, all'uscita dell'elemento DD2.1 appariranno impulsi positivi, come mostrato nell'oscillogramma. Questi impulsi caricheranno il condensatore C7 al livello log.1 e, di conseguenza, log.1 verrà formato all'uscita del dispositivo. All'aumentare della frequenza del generatore, aumenterà anche la frequenza degli impulsi sull'uscita DD2.1 e, man mano che diminuisce, diminuirà. La frequenza minima è limitata dalla catena C3R3. La sua costante di tempo viene scelta molte volte maggiore della costante di tempo del circuito oscillatore principale C1R2. Tuttavia, non dovresti sopravvalutare le valutazioni degli elementi C3R3, poiché potrebbero esserci falsi positivi dell'interruttore se logico 1 è installato sull'uscita DD1.2. Per facilità di calcolo, i condensatori C1 e C4 vengono scelti come uguali, quindi anche le resistenze dei resistori R5 e R2 dovrebbero essere uguali. Il resistore R6 è necessario per regolare la durata degli impulsi monostabili. Il rapporto tra le resistenze dei resistori R7 e R8 determina la massima deviazione possibile della capacità del condensatore C1 dal valore nominale, poiché a causa di vari fattori destabilizzanti (cambiamenti nella tensione di alimentazione, temperatura, umidità; spostamento del cursore del resistore R6, differenze di chiave tra loro, ecc.) la durata del generatore di impulsi può differire rispetto alla durata dell'impulso del monostabile. Invece di un diodo al silicio, è possibile posizionare un diodo al germanio a bassa potenza al posto di VD1, quindi la necessità del resistore R7 scomparirà, poiché il condensatore C7 verrà scaricato dalla corrente inversa del diodo. Ma ciò peggiorerà la stabilità della temperatura del dispositivo. In assenza del microcircuito K561LP2, l'unità di confronto e il trigger Schmitt possono essere implementati su due microcircuiti K561LA7. Uno schema di tale opzione di costruzione del dispositivo è mostrato in Fig. 2.
Qui i quattro elementi del chip DD2 sono collegati in modo da formare un elemento OR ESCLUSIVO. Gli ingressi di due elementi non utilizzati del microcircuito DD3 sono collegati al filo comune o "più" della fonte di alimentazione. I condensatori e i resistori installati nei circuiti di temporizzazione devono avere un TKE e un TKS minimo. I condensatori della serie K31-11 sono i più adatti a questo scopo. PM, K73-17, K73-11, K73-9 e resistori S2-14, MLT. Se tali elementi non sono a portata di mano, il modo più semplice per determinare quale dei condensatori soddisfa questo requisito in misura maggiore e quale in misura minore è riscaldare il terminale dell'elemento con un saldatore e osservare la durata della impulso differenziale sullo schermo di un oscilloscopio collegato all'uscita dell'unità di confronto. Requisiti speciali sono posti al condensatore C1, poiché la sua capacità dovrebbe cambiare poco con i cambiamenti di temperatura, umidità e altri cambiamenti meteorologici. Inoltre, se si prevede di utilizzare più di una chiave con una serratura elettronica, i condensatori della chiave devono avere una variazione minima di capacità l'uno rispetto all'altro. Durante i test, la versione originale del dispositivo ha mostrato un'elevata resistenza all'instabilità della tensione di alimentazione. Il suo passaggio da 7 a 15 V non ha causato la comparsa di impulsi all'uscita dell'unità di confronto quando è stato collegato il condensatore C1, tuttavia è comunque meglio prendere l'alimentazione da una fonte stabilizzata. Strutturalmente l'apparecchio è realizzato in una piccola scatola di plastica di adeguate dimensioni ed è posto in prossimità delle prese per il collegamento del condensatore C1. Nella versione dell'autore, le prese erano un connettore per cuffie con un diametro di 3,5 mm. I cavi dalla scheda al connettore devono avere una lunghezza minima. Il condensatore C1 (marchio PM) si trova nell'alloggiamento metallico della parte pin del connettore. Con un diverso design della chiave, è necessario tenere presente che toccare i cavi del condensatore con le mani durante il collegamento non è desiderabile, poiché ciò può causare interferenze e modificare la frequenza del generatore. Se il dispositivo è destinato ad essere utilizzato in condizioni in cui è possibile un'elevata umidità, dopo il montaggio e la regolazione è meglio rivestire il circuito stampato con una vernice protettiva. L'impostazione del dispositivo si riduce all'impostazione del resistore R6 su un impulso a singolo vibratore di durata tale che quando il condensatore C1 è collegato, non ci sono impulsi all'uscita dell'unità di confronto. Se è impossibile utilizzare un oscilloscopio nel luogo di installazione, questa operazione può essere eseguita utilizzando un multimetro, regolando il resistore sulle letture minime all'uscita dell'elemento DD2.1 (vedi Fig. 1) o DD2.4 (vedi Figura 2). È inoltre possibile selezionare il resistore R7 per impostare la tolleranza massima per la deviazione della capacità del condensatore C1 dal valore nominale. L'uscita del dispositivo nella versione originale è collegata ad un circuito integratore con una costante di tempo di 100 ms. Ciò è auspicabile, poiché in una situazione sfavorevole all'uscita possono essere presenti impulsi negativi di breve durata. Ad esempio, un utente malintenzionato ha installato un condensatore con un valore simile di 1 pF al posto del condensatore C3300. In questo caso il condensatore C7 verrà caricato ad una tensione leggermente superiore alla metà della tensione di alimentazione. Il registro 1 verrà memorizzato all'uscita del dispositivo. Se ora chiudi il condensatore C1, il trigger sugli elementi DD1.1 e DD1.2 può passare allo stato log.1 e durante il tempo di scarica del circuito C3R3, l'uscita dell'unità di confronto sarà log.0, che può avere il tempo di scaricare il condensatore C7 a una tensione inferiore alla metà della tensione di alimentazione e il trigger di Schmitt sugli elementi DD2.4, DD2.1 passerà allo stato log.0. Dopo aver scaricato il condensatore C3, il condensatore C7 verrà nuovamente caricato al livello logico 1 tramite impulsi o tensione costante e anche il livello logico 1 verrà impostato all'uscita del dispositivo. Se è necessario disattivare l'allarme con un impulso positivo, il segnale può essere rimosso dall'uscita dell'elemento DD2.2 (vedi Fig. 1) o dall'uscita dell'elemento DD3.1 (vedi Fig. 2). Il dispositivo consente l'uso pratico di frequenze di generazione da centinaia di kilohertz a decine di hertz con una corrispondente variazione nelle valutazioni degli elementi passivi. L'autore ha assemblato tre dispositivi secondo lo schema di Fig. 1 e uno secondo lo schema di Fig. 2. Hanno funzionato tutti contemporaneamente e hanno richiesto solo la regolazione con il resistore R6. La chiave di un dispositivo non ha attivato gli altri. Autore: V.Sidorov, Kirovo-Chepetsk, regione di Kirov
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