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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di sicurezza con chiave resistiva. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Sicurezza e protezione Recentemente, la domanda di vari tipi di sistemi di sicurezza è aumentata. Questo articolo descrive un dispositivo che utilizza un resistore di un determinato valore come chiave. Il dispositivo può essere utilizzato per proteggere i locali. Il dispositivo descritto utilizza una "chiave" analogica: un resistore. Quando un resistore con una resistenza specifica è collegato ai contatti di "blocco", la modalità di sicurezza è disabilitata. Se la porta viene aperta da un intruso senza tale "chiave", il dispositivo emette immediatamente un allarme. Va notato che la "chiave" analogica presenta alcuni svantaggi. Ad esempio, in caso di elevata umidità, quando potrebbe apparire umidità sugli elementi dell'unità, è possibile che venga attivato un allarme quando si utilizza la sua "chiave". Questo inconveniente, tuttavia, non consentirà a un malintenzionato di entrare inosservato nei locali protetti. Una testa dinamica viene utilizzata come emettitore del suono della sirena. Il dispositivo è alimentato dalla batteria GB1. Quando la tensione di alimentazione scende al di sotto del livello consentito, viene emesso un segnale acustico. Lo schema del dispositivo è mostrato in figura. Immediatamente prima di lasciare l'edificio, il proprietario deve posizionare l'interruttore a levetta SA1 in posizione "Sicurezza". Il dispositivo entra in modalità di sicurezza dopo 25 s. Prima di entrare nella stanza è necessario inserire la parte corrispondente del connettore, la chiave, nelle prese X1, X2 e rimuoverla al più presto dopo 2 s. Successivamente, hai altri 20 secondi per entrare e portare SA1 in posizione "Off". Se apri la porta senza inserire la “chiave”, la sirena si attiverà immediatamente. Per spegnerlo anticipatamente è necessario spostare SA1 sulla posizione “Off” e premere il pulsante SB1.
La particolarità del sistema è la necessità di tenere la “chiave” nella presa per almeno 2 secondi. Per questo motivo, la sua resistenza non può essere regolata semplicemente ruotando un resistore variabile. Ciò è spiegato dal fatto che l'intervallo di riconoscimento della “chiave” da parte del sistema è compreso tra 6 e 7 kOhm. Quando si utilizza un resistore variabile, ad esempio 100 kOhm, è necessario ruotarlo ad una velocità di 0,5 kOhm/s affinché il sistema riconosca la “chiave”. In questo caso, l'intero resistore ruoterà in 200 s, mentre vengono assegnati solo 20 s per entrare nella stanza con la “chiave” e spegnere il dispositivo. Blocco A1 - serratura elettronica. Gli amplificatori operazionali (OA) DA1.1 e DA1.2 sono collegati secondo il circuito comparatore di tensione. Il chip DD1 viene utilizzato per inviare un segnale di allarme al blocco A2. Il partitore di tensione sui resistori R4-R6 imposta la tensione sui pin 3 e 6 del chip DA1 rispettivamente su 4,4 e 3,5 V. Se la "chiave" non è inserita (il resistore R1 è spento), il divisore R2R3 fornisce una tensione di 2 V sui pin 5 e 5,3. Con l'amplificatore operazionale acceso in questo modo, se la tensione sul connettore non invertente ingresso è maggiore rispetto all'ingresso invertente, la tensione di uscita sarà prossima alla tensione di alimentazione, se, al contrario, la tensione di uscita è prossima allo zero. In modalità di sicurezza (non è presente il resistore R1), l'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.1 è 9 V e l'uscita di DA1.2 è 0. Di conseguenza, il resistore R7 ha un livello alto. I diodi VD3 e VD4 disaccoppiano le uscite degli amplificatori operazionali DA1.1 e DA1.2. Il condensatore C1 è necessario per proteggere dal rumore sui pin 2 e 5, poiché sono collegati al jack di ingresso. La resistenza del resistore R1 è selezionata in modo tale che, quando è collegata al blocco, la tensione sul resistore R3 sia compresa tra 3,5 e 4,4 V. In questo caso, la tensione ai terminali di entrambi gli amplificatori operazionali sarà prossima allo zero. Il microcircuito DD1 è costituito da quattro interruttori identici in grado di commutare sia la tensione continua che quella alternata. La chiave è aperta quando l'ingresso di controllo V è alto e DD1 è chiuso e collegato in parallelo. L'interruttore reed SF1 deve essere collegato in modo che quando le porte del locale protetto sono chiuse, i suoi contatti siano aperti. Se il proprietario è presente presso l'oggetto protetto, l'interruttore a levetta SA1 è in posizione "Off". - c'è un livello basso agli ingressi di controllo del tasto V - e anche quando la porta è aperta e l'interruttore reed è chiuso, il livello alto dal connettore X4 non passa a X6 “Allarme”. Il resistore R8 limita la corrente di carica dei condensatori C5 e C6, che può danneggiare il chip DD1. Prima di lasciare l'edificio, il proprietario commuta SA1 nella posizione "Sicurezza". In questo caso, il condensatore C9 inizia a caricarsi attraverso il resistore R3, dopo 25 s la tensione su di esso raggiungerà un livello sufficiente per aprire i tasti DD1. Il dispositivo entra in modalità di sicurezza. Se ora apri la porta, attraverso il resistore R8 e il microcircuito DD1 il livello alto raggiungerà il contatto del connettore X6 “Allarme” e la sirena si accenderà. Prima di entrare nella stanza, il proprietario deve inserire la “chiave” R1 nelle prese X2, X1, mentre le uscite degli amplificatori operazionali DA1.1 e DA1.2 saranno basse. Il condensatore C3 attraverso il diodo VD5 e il resistore R7 verranno scaricati in 2 s mentre la "chiave" è inserita. In questo caso, agli ingressi V degli elementi DD1.1-DD1.4, un livello basso chiuderà le chiavi del microcircuito DD1 e sarà possibile aprire la porta. Entrando nella stanza, è necessario impostare SA25 sulla posizione “Off” entro 3 secondi (fino a quando C1 non viene nuovamente caricato). Sul chip DA2 è montato uno stabilizzatore di tensione da 9 V. I chip DD2-DD4 formano gli intervalli di tempo necessari affinché la sirena funzioni. I multivibratori sirena sono realizzati sul chip DD5. Un trigger RS è assemblato sugli elementi logici DD3.1, DD3.2. Il circuito R11C7 lo imposta sullo stato zero (l'uscita dell'elemento DD3.1 è bassa) quando l'alimentazione è accesa. Se viene ricevuto un segnale di "Allarme", all'ingresso dell'elemento DD2.1 apparirà un livello alto e all'uscita apparirà un livello basso. In questo caso il livello alto che appare al pin 9 di DD3.3 consentirà il funzionamento del multivibratore assemblato sugli elementi DD3.3, DD3.4. Un livello basso all'ingresso R di DD4 consentirà a questo contatore di funzionare. Gli ingressi degli elementi DD5.1 e DD5.4 riceveranno un livello alto, che consentirà alla sirena di funzionare. Dopo che 4 impulsi arrivano al contatore DD210, un livello alto apparirà sulla sua uscita 15 e un livello basso apparirà sull'uscita DD2.2. Ciò ripristinerà il trigger RS al suo stato iniziale e la sirena si spegnerà. È possibile disattivare la sirena prima del previsto utilizzando il pulsante SB1. Da notare che entrambe queste opzioni spengono la sirena se non è presente il livello alto sul pin del connettore X6. I valori di impostazione della frequenza del multivibratore R12, C8 ne garantiscono il funzionamento ad una frequenza di circa 1,2 Hz, mentre la sirena funziona per circa 20 minuti. Questo tempo può essere modificato entro un ampio intervallo selezionando R12 e C8 o collegando l'elemento DD2.2 a un'altra uscita DD4. La catena VD6, R15, R18, C10 conferisce alla sirena un caratteristico ululato. È possibile modificare il tono della sirena selezionando i condensatori C11 e C12. Un amplificatore di potenza viene assemblato utilizzando transistor VT1-VT4. Il pin di alimentazione 14 del chip DD5 è collegato direttamente al terminale positivo della batteria GB1. Ciò è necessario affinché i transistor dell'amplificatore di potenza siano chiusi saldamente. Il fusibile FU2 protegge la batteria dai cortocircuiti nei circuiti del dispositivo. Il chip DD6 contiene un allarme sonoro che viene attivato quando la tensione di alimentazione scende a 10,2 V (a -25°C fino a 176 V). È stato descritto nell'articolo di I. Alexandrov "Due dispositivi per una batteria" (Radio, 10, n. 1989). La giunzione dell'emettitore polarizzata inversa del transistor VT5 svolge il ruolo di un diodo zener economico. La sua tensione di stabilizzazione di 5 V è quasi costante quando la tensione di alimentazione cambia da 7,3 a 16 V. Il divisore R20R21 genera una tensione di 2 V sul pin 6.1 dell'elemento DD4,3. Se viene fornita una tensione di 1 V al pin 6.1 del DD6 e al pin di alimentazione del microcircuito DD12, la tensione di 4,3 V al pin 2 viene percepito come un livello basso. Quando la tensione di alimentazione del microcircuito diminuisce fino a un certo valore di soglia, il potenziale sul pin 2 (4,3 V) inizia a essere percepito come un livello elevato. All'uscita dell'elemento DD6.1 appare un livello basso, all'uscita di DD6.2 appare un livello alto e il cicalino inizia a funzionare sugli elementi DD6.3, DD6.4. Selezionando il resistore R22 entro 1 MOhm...5 kOhm, si ottiene il suono più forte dell'emettitore piezoelettrico. Il dispositivo non è fondamentale per la scelta degli elementi. Alcuni microcircuiti digitali hanno analoghi nella serie K176 e possono essere utilizzati. Il chip DA2 può essere sostituito con KR142EN8G. Transistor VT1-VT4 - delle serie KT972, KT973, KT825, KT827, KT829, KT853, con qualsiasi indice di lettere, naturalmente, della struttura corrispondente. Diodi VD1, VD2 - qualsiasi universale o pulsato con corrente media diretta consentita entro 10...20 mA e tensione inversa consentita 10...20 V. I diodi VD3-VD6 possono provenire dalle serie KD521, KD522, KD503, KD510 con qualsiasi indice delle lettere. L'emettitore piezoelettrico BQ1 è applicabile a qualsiasi serie ZP. Condensatori ceramici - K10-43a, K10-47a, K10-50a, KM, ossido - qualsiasi serie K50, K52, K53. I resistori possono essere C2-ZZN, MLT, OMLT, VS. Pulsante SB1 e interruttore a levetta SA1: qualsiasi, poiché commutano correnti deboli. Quando si utilizza la sirena per 20 minuti o più, è necessario utilizzare una testa dinamica BA1 con una potenza di almeno 10 W su una resistenza di 8 Ohm e almeno 20 W su una resistenza di 4 Ohm, poiché la bobina diventa molto calda e le testine meno potenti di solito si guastano dopo 3...5 minuti di lavoro. Poiché in modalità allarme il dispositivo consuma una corrente significativa (da 1 a 2,5 A a seconda della testina dinamica utilizzata), è preferibile utilizzare una batteria GB1 di un'auto. In questo caso non è necessario un interruttore di alimentazione. Il dispositivo in modalità sicurezza con il segnalatore acustico di batteria scarica acceso consuma una corrente di 14 mA. Teoricamente, questa corrente scaricherà la batteria di un'auto in 5 mesi, ma dovrebbe essere ricaricata ogni due mesi. Il blocco A1 può essere comodamente montato sulla porta e il blocco A2 deve essere posizionato in un luogo appartato insieme alla batteria e preferibilmente più vicino alla testa dinamica. Per facilitare l'installazione del dispositivo in cantiere, si consiglia di effettuare tutti i collegamenti dei blocchi tramite connettori. Le coppie di transistor VT1, VT3 e VT2, VT4 devono essere installate su piastre del dissipatore di calore con un'area di almeno 15 cm2. Se il corpo del blocco A2 è in metallo, è possibile collegare il chip DA2 e i transistor VT2, VT4 al corpo. La configurazione del dispositivo si riduce alla scelta della resistenza della chiave R1 e all'impostazione della soglia del cicalino su 10,2 V. Quando si configura la serratura elettronica, la resistenza R1 viene sostituita con una variabile da 10 kOhm. Ruotando il cursore di questo resistore, si ottiene una tensione sul resistore R3 pari alla metà dell'intervallo tra i valori di tensione sui pin 3 e 6 del microcircuito DA1. Quindi è consigliabile installare un resistore costante con la stessa resistenza invece di un resistore variabile. Per impostare un cicalino è necessario utilizzare un resistore variabile con una resistenza di 1 MOhm. È collegato utilizzando un circuito a resistore variabile anziché i resistori R20 e R21. La batteria viene sostituita con una sorgente di tensione regolabile e la tensione è impostata su 10,2 V. Ruotando il cursore del resistore variabile, il cicalino viene attivato. Successivamente, la correttezza dell'impostazione della soglia viene verificata modificando la tensione della fonte di alimentazione. Se necessario, regolare nuovamente leggermente la resistenza. Successivamente è consigliabile sostituire il resistore variabile con due costanti, come mostrato nello schema. Ciò aumenta la stabilità termica di questa unità. La “serratura” elettronica proposta dall'autore può essere semplificata. È meglio implementarlo in un unico pacchetto, nel qual caso è possibile sostituire il microcircuito DD1 e l'elemento DD2.1 con un AND-NOT a due ingressi, lasciando uno dei due multivibratori funzionanti in modo sincrono DD3.3, DD3.4 e DD5.1, DD5.2, eliminando gli elementi DD6.1 e DD6.2, rimuovono il regolatore di tensione DA2, poiché i chip CMOS e gli amplificatori operazionali funzionano su un ampio intervallo di tensione di alimentazione. Se lasci DA2, non è necessario uno stabilizzatore di tensione sul transistor VT5, utilizzando la tensione di uscita di DA2. Se nel circuito di alimentazione del dispositivo viene posizionato l’interruttore SA1, l’intervallo tra le ricariche della batteria aumenterà notevolmente e non sarà necessario il pulsante SB1. Per proteggere l'apparecchio da eventuali danni dovuti all'applicazione di tensione esterna attraverso i contatti X1 e X2, si consiglia di sostituire il diodo VD1 con un resistore con una resistenza di 3,3 kOhm, riducendo corrispondentemente R1, e collegare un diodo zener da 3...9 V in parallelo a R12. Si consiglia di proteggere gli ingressi del microcircuito DD1 con diodi. Per fare ciò, è necessario collegare due diodi al connettore X4: uno con l'anodo a X4 e il catodo alla fonte di alimentazione, l'altro con il catodo a X4 e l'anodo al filo comune. Autore: A.Rudenko, Kharkov, Ucraina
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