Sensore di sicurezza economico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La caratteristica più importante del sistema di sicurezza è il suo consumo energetico in modalità standby. In fig. 1. Un oggetto controllato può essere, ad esempio, una serratura.

(clicca per ingrandire)

Il generatore di tensione alternata a cui risponderà il sensore è un partitore capacitivo C6C7 collegato alla rete AC. La tensione all'ingresso del dispositivo di soglia (elemento DD1.1) dipende dalla corrente che si verifica nel circuito C6C7R10R2C1R1Ckp, dove Cp è la capacità collegata al KP. Il resistore R1 e il condensatore C1 attenuano le interferenze ad alta frequenza.

In modalità standby, l'autocapacità del cambio è ridotta. In questo caso, la corrente attraverso R1 deve essere così piccola che la tensione all'ingresso dell'elemento DD1.1 sia inferiore alla soglia di commutazione. Quando tocchi il KP, la sua capacità aumenterà e la corrente aumenterà. Se raggiunge un valore al quale la tensione all'ingresso DD1.1 supera la soglia di commutazione, all'uscita dell'elemento DD1.1 apparirà una sequenza di impulsi rettangolari, seguiti da una frequenza di 50 Hz. Il contatore DD2, contando i declini di questi impulsi, genererà alla sua uscita 28 (uscita della 9a cifra) dopo 5,12 s un segnale di alto livello che attiverà la sirena piezo HA1.

Il dispositivo contiene un generatore di frequenza infra-bassa (elementi DD1.2-DD1.4), all'uscita del quale sono presenti impulsi della durata di 2 ms con un periodo di ripetizione di 10 s. Questi impulsi vengono inviati all'ingresso R del contatore DD2 e lo riportano periodicamente allo stato zero originario. Pertanto la durata dell'allarme del sensore non supererà in ogni caso i 5 s. Ma se si continua a toccare il pannello di controllo, gli allarmi verranno ripetuti.

Il tempo prescelto di 5 s dovrebbe essere sufficiente per il proprietario, che abitualmente apre velocemente la porta con una chiave, ed è improbabile che sia sufficiente per chi arriva con una chiave maestra. Naturalmente, questo tempo può essere modificato commutando il resistore R7 su un'altra uscita del contatore DD2.

L'elevata efficienza del sensore in modalità standby è assicurata dal resistore R6, che abbassa la tensione di alimentazione dei microcircuiti a 3,5 ... 4 V. Solo con tale alimentazione, la corrente consumata dal dispositivo (principalmente la corrente passante della modalità transitoria nel generatore di frequenze infra-basse) scende a 15 μA.

Il circuito stampato del dispositivo è realizzato in fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm sventato su entrambi i lati (Fig. 2).

La lamina sotto le parti funge solo da filo comune per il sensore: i collegamenti ad essa con i conduttori di condensatori, resistori, ecc. sono mostrati come quadrati anneriti. Conclusioni 7 DD1 e 8 DD2 sono piegati di lato prima dell'installazione. I quadrati con un punto luminoso al centro mostrano la posizione dei ponticelli che perforano la scheda e collegano i terminali negativi dei condensatori C4 e C5 alla lamina del filo comune. Nei punti in cui i conduttori passano attraverso la lamina, è necessario incidere cerchi protettivi con un diametro di 1,5 ... 2 mm. Il transistor VT2 è montato sopra il chip DD2, prima di ciò, le sue conclusioni dovrebbero essere piegate.

Quasi tutti i resistori nel dispositivo sono MLT-0,125 (R4 - KIM-0,125). Condensatori C1 - KM-6, C2 - K10-176, C3 - KM-5, C4 e C5 - qualsiasi ossido di dimensioni adeguate. I condensatori C6 e C7 del tipo K15-5-H70-1.6 kV sono installati in una spina di rete standard o appositamente realizzata, che è collegata alla scheda con un cavo di montaggio flessibile della lunghezza richiesta.

Il sensore ha un'elevata sensibilità e quindi la capacità intrinseca del BC non può essere troppo grande. In caso contrario, il sensore funzionerà con la propria capacità e la sua sensibilità dovrà essere ridotta. Questo può essere fatto usando un resistore R2 più piccolo e (o) un condensatore C1 più grande. Una leggera diminuzione della sensibilità del sensore (2...3 volte) può essere ottenuta collegando il suo ingresso al CP attraverso un piccolo condensatore (10...50 pF). Anche se la grande capacità intrinseca del CP ridurrà comunque il segnale utile.

Il sensore è installato vicino all'oggetto controllato. La lunghezza del conduttore che va al CP non deve superare i 30...50 cm.

La fonte di alimentazione può essere una qualsiasi batteria da 6 volt in grado di erogare la corrente consumata dalla sirena. Quasi tutte le sirene piezoelettriche nominalmente a 12 volt possono funzionare nel sensore: quasi tutte mantengono una potenza acustica sufficiente con una significativa diminuzione della tensione di alimentazione. La sirena AC-10 suona abbastanza forte anche con un'alimentazione a 6 volt, la corrente che consuma in questa modalità è 80 ... 90 mA.

Con una corrente di standby di 15 μA, la durata della batteria di alimentazione sarà determinata dalla sua autoscarica. L'alimentazione del sensore, dotato di una batteria al litio da 1400 mAh, può essere lasciata incustodita per diversi anni. Ad esempio, le batterie DL223A (dimensioni - 19,5x39x36 mm) e DL245 (17x45x34 mm) hanno una tale capacità.

Il lettore potrebbe avere una domanda, poiché per il normale funzionamento del sensore è necessario un segnale a 50 Hz dalla rete, perché non alimentare il sensore stesso da esso? Perché, innanzitutto, il sistema di sicurezza non deve dipendere dall'alimentazione dell'oggetto protetto, che può essere rimosso per disattivarne la protezione.

Quando la rete è spenta, il livello del segnale all'uscita del divisore del sensore capacitivo diminuirà, ma non a zero. Anche con la sua disconnessione a due fili (e l'interruttore spesso interrompe solo un filo), l'ampiezza dei pickup lungo i fili paralleli può essere abbastanza sufficiente per un sensore con la sua elevata impedenza di ingresso. Sebbene, ovviamente, nulla ci impedisca di realizzare un generatore autonomo che si accenda automaticamente per un caso del genere (viene inserito nella fessura del filo proveniente dal divisore capacitivo).

E in conclusione - sui sensori "guidati" a 50 Hz. Sembrerebbe che non sia necessario alcun contatto speciale del sensore con la rete: basta toccare l'ingresso del convertitore di frequenza ad ultrasuoni in modo che alla sua uscita appaia un segnale di captazione. Ma tali sensori, che funzionano così bene sul banco di laboratorio, se alimentati da batterie e posizionati dove servono, sono estremamente instabili e molto spesso non funzionano affatto. Il motivo è semplice: su un tavolo da laboratorio, quando il sensore è collegato all'alimentazione di rete (!), è collegato alla rete tramite la capacità di avvolgimento del trasformatore di rete e non esiste tale connessione con l'alimentazione autonoma. Nel progetto descritto, questa connessione viene introdotta in modo esplicito, tramite un divisore capacitivo.

I resistori R1 e P10 devono essere classificati per almeno 0,25 watt. Ciò è necessario per evitare guasti elettrici lungo la superficie dei resistori.

Autore: Yu.Vinogradov, Mosca

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