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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di sicurezza radiocomandato. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Dispositivi di sicurezza e segnalazione di oggetti Una caratteristica distintiva del progetto proposto è che il segnale di allarme non suona da un'auto protetta (attualmente tale segnale di allarme provoca solo irritazione agli altri), ma da un ricevitore radio portatile, che si trova presso il proprietario dell'auto o vicino a lui . Se necessario è possibile collegare al ricevitore attuatori esterni. Il segnale di allarme può assumere qualsiasi forma accettabile per il proprietario dell'oggetto protetto. Il dispositivo non ha un interruttore nascosto. Non è così facile neutralizzarlo: un segnale di allarme viene generato non se viene rilevata la radiazione dal trasmettitore, ma se scompare. Pertanto, il dispositivo di sicurezza interviene quando viene tolta l'alimentazione al trasmettitore, quando viene disattivata (ad esempio da una pistola stordente), quando si generano interferenze e, ovviamente, quando vengono attivati i sensori di sicurezza. Le qualità del consumatore (raggio d'azione, codice utilizzato) possono essere modificate in modo significativo, sia verso l'espansione che verso il restringimento, a seconda del compito e delle capacità del proprietario. Il dispositivo è composto da un trasmettitore e un ricevitore operanti in banda CB. Trasmettitore. Lo schema a blocchi del trasmettitore è mostrato in Fig. 1. L'oscillatore a cristallo principale 1 è controllato dal formatore del segnale di trasmissione 4 come segue.
1. Se tutti i sensori di sicurezza sono nello stato di standby, il generatore 1 produce oscillazioni stabili per 1 s. Queste oscillazioni vengono modulate in ampiezza nel modulatore 2 con una frequenza di 1024 Hz, amplificate nell'amplificatore di potenza 3 e alimentate all'antenna. Segue una pausa di 9 secondi e il trasmettitore viene riacceso per 1 secondo. Se viene attivato almeno un sensore, il trasmettitore viene bloccato per 39 secondi. Durante questo periodo scompaiono le trasmissioni di due secondi, segno di una condizione di emergenza. 2. Se l'auto è in movimento e al suo interno sono installati sensori di movimento, rollio o acustici, il trasmettitore viene spento in modo permanente e ritorna in condizioni di lavoro 39 s dopo l'attivazione dell'ultimo sensore (ad esempio, dopo aver fermato l'auto e chiuso il portellone). porte). Il trasmettitore è alimentato da una sorgente da 12 V cc Quando installato in un veicolo, il trasmettitore consuma una corrente media di 40 mA (120 mA in modalità di trasmissione e 30 mA in modalità di pausa). Il diagramma schematico del trasmettitore è mostrato in Fig. 2. L'oscillatore principale è assemblato secondo un circuito tradizionale con un risonatore al quarzo Z2 sul transistor VT2, il cui circuito di potenza è acceso da un interruttore sul transistor VT3. Il resistore R13 limita la corrente di base del transistor VT3 e R18 promuove una chiusura affidabile al log "0" sul pin 2 del contatore DD4. I condensatori C3, C8, C11 sono bloccati. Il carico del collettore del generatore è il circuito risonante L1, C9, che funziona nel campo di 10 m (campo CB).
Il segnale della frequenza portante viene alimentato attraverso il condensatore C10 alla base del transistor VT4, che funge da modulatore. Anche qui attraverso l'induttore L2 viene fornito un segnale a bassa frequenza di 1024 Hz. La portante modulata in ampiezza è isolata sul circuito con inclusione incompleta di L3. Successivamente, il segnale del trasmettitore viene alimentato attraverso il condensatore di isolamento C13 all'amplificatore di potenza assemblato sul transistor VT5, il cui carico è un'antenna con circuiti di estensione C16L5, C18L6. L'analizzatore dello stato del sensore è composto da due elementi logici DD2.1 e DD2.2. La condizione di emergenza dei sensori porta alla comparsa del log “1” al pin 9 di DD2.2. Poiché gli elementi logici DD2 hanno un'uscita con inversione, questo permette di collegare sensori con qualsiasi logica di funzionamento (o “0” o “1” in stato di emergenza, nel caso di “0” i sensori sono collegati al DD2.2. 1 ingressi, nel caso “2.1” - agli ingressi DDXNUMX). Lo schema mostra il collegamento di tre sensori, ma il loro numero è illimitato, la Fig. 3 mostra come è possibile collegare ulteriori sensori tramite diodi. I diodi Zener VD1-VD3 agli ingressi degli elementi logici li proteggono da tensioni superiori alla tensione di alimentazione e da picchi di polarità inversa. Il modellatore del segnale di trasmissione è costituito da un oscillatore al quarzo e un divisore di frequenza sul chip DD1, un trigger di inibizione DD3 e un contatore di impulsi DD4. In questo circuito viene utilizzato un quarzo "orologio" (32768 Hz). Quando l'alimentazione viene accesa grazie agli elementi C2, R10, il trigger DD3 è impostato su uno stato in cui la sua uscita è 12 log "0". In questo caso, il contatore DD4 conta i secondi impulsi disponibili sul pin 4 di DD1 e uno di questi impulso su 3 viene assegnato ai suoi pin 2 e 10. Il LED VD3 è collegato al pin 4 di DD2.3 tramite l'inverter DD4 , che indica lo stato acceso del dispositivo, e dal pin 2 viene fornito il segnale di controllo alla base del transistor VT3, che attiva l'alimentazione al trasmettitore. Dal pin 11 di DD1, attraverso l'emettitore inseguitore VT1, viene fornito al modulatore un segnale con una frequenza di 1024 Hz. In questo caso, il log "1" sul pin 13 di DD3 impedisce il funzionamento del formatore di impulsi minuti. Se dall'analizzatore di stato del sensore arriva almeno un impulso a breve termine per attivare DD3, il trigger cambia il suo stato nell'opposto. In questo caso, il contatore DD4 sull'ingresso R viene azzerato e sui pin 2 e 3 viene visualizzato uno "0" di registro, che porta allo spegnimento del trasmettitore e del LED. In questo momento, il contatore degli impulsi minuti (pin 9 di DD1) inizia a funzionare; dopo 39 s, sull'uscita M di questo contatore apparirà una caduta positiva e il trigger DD3 tornerà al suo stato originale. Pertanto, quando i sensori vengono attivati per un breve periodo, il trasmettitore resta silenzioso per 39 secondi e se il segnale di allarme dal sensore viene ripetuto, il trasmettitore non funzionerà affatto. Grazie a questa logica di funzionamento il trasmettitore non necessita di interruttore nascosto. L'uso della temporizzazione digitale degli intervalli di tempo garantisce un'elevata stabilità dei parametri durante il funzionamento. Ricevitore. Lo schema a blocchi del ricevitore è mostrato in Fig. 4. È assemblato utilizzando un circuito supereterodina con stabilizzazione della frequenza al quarzo, quindi non ha alcun controllo di sintonia.
Il ricevitore comprende: amplificatore ad alta frequenza (RFA) 1, oscillatore locale 2, mixer 3, amplificatore a frequenza intermedia (IFA) 4, rilevatore 5, filtro di frequenza 1024 Hz 6, raddrizzatore del segnale a bassa frequenza 7, circuito di adattamento 8, comparatore 9 e indicazione circuito e allarmi. Il comparatore, a seconda del livello del segnale al suo ingresso, genera tensioni vicine ai livelli logici dei microcircuiti CMOS, che consente al dispositivo di indicazione e segnalazione di svolgere le seguenti funzioni:
Il ricevitore può funzionare in due modalità di allarme: modalità di allarme costante (il segnale di allarme suona costantemente) o modalità economica (viene generata solo una serie di suoni di allarme). Lo schema elettrico del ricevitore è mostrato in Fig.5.
L'amplificatore a radiofrequenza (RFA) è assemblato su un transistor ad effetto di campo VT1. È caricato su un circuito risonante con accoppiamento del trasformatore L3, L4, C5. All'ingresso dell'amplificatore RF è incluso anche un circuito di alta qualità L2, C2 per aumentare la selettività del ricevitore. L'oscillatore locale è assemblato sul transistor VT3 secondo un noto circuito con stabilizzazione della tensione di alimentazione mediante stabilizzatore R3, VD2. La cascata sul transistor VT2 svolge la funzione di un mixer. Attraverso un filtro piezoelettrico da 465 kHz, il segnale viene inviato all'amplificatore cascode VT4-VT6, che è la IF. Il rilevatore di ampiezza è realizzato su diodi al germanio VD3, VD4. Il segnale così ricevuto con una frequenza di 1024 Hz viene alimentato attraverso il condensatore di accoppiamento C16 ad un filtro attivo sintonizzato su questa frequenza. Questo filtro è assemblato utilizzando un circuito a doppio ponte a T utilizzando gli elementi di impostazione della frequenza C18-C23 e R29, R30, R32, R33, nonché i transistor VT7, VT8. Dall'uscita del filtro, il segnale attraverso il condensatore C24 viene fornito al raddrizzatore con il raddoppio della tensione VD5, VD6. Schema di adattamento. Quando appare tensione sul condensatore C27, il condensatore di soppressione del rumore C29 viene caricato. Attraverso il resistore limitatore R36 e il condensatore C31, la tensione viene fornita all'ingresso non invertente del comparatore DA1. Con un'esposizione prolungata al segnale di ingresso, ad esempio, un forte rumore industriale, il condensatore C31 si carica, la corrente di controllo si interrompe e il comparatore “si spegne”. Tuttavia, quando appare un segnale utile, si sommerà a quello di fondo e la tensione su C31 aumenterà, attivando il comparatore. Il condensatore C32 elimina il passaggio delle emissioni ad alta frequenza all'ingresso del comparatore. A causa della grande inerzia, un tale circuito non "sente" il segnale utile per qualche tempo dopo la cessazione dell'influenza di forti interferenze, poiché la costante di tempo di scarica C31 è pari a 1-3 periodi del segnale del trasmettitore. Tuttavia, consente di aumentare significativamente il raggio di ricezione poiché l'informazione è la differenza dal livello minimo attuale al massimo e non il valore assoluto del segnale stesso. Una caratteristica speciale del comparatore è la sua alimentazione unipolare. I potenziali di ingresso sono impostati dai resistori R37, R38, R27, R35, R39, R40. Il circuito inoltre non ha feedback negativo, il che determina la formazione di livelli logici sul pin 6 di DA1. Schema di indicazione e segnalazione. Quando l'alimentazione viene attivata dal circuito R45, R46, C35, il contatore DD2 e i flip-flop DD3 sono impostati su "0". Dall'uscita del comparatore, impulsi positivi con una durata di 1 s e un ciclo di lavoro di 10 vengono forniti all'ingresso DD1.2 (pin 12) e, dopo l'inversione, all'ingresso DD1.3 (pin 9). Dall'uscita di questo elemento (pin 10), gli impulsi positivi attraverso il resistore R48 arrivano all'ingresso R del contatore DD2 (pin 9), impostandolo al suo stato iniziale. Durante la normale ricezione dei segnali del trasmettitore, il contatore non ha il tempo di traboccare, mentre sul pin 9 di DD4.1 c'è il registro "0" e il segnale sonoro non passa all'emettitore. Se in questo stato del circuito si preme il pulsante SB3 “On Indicator”, il LED VD1 lampeggia con una frequenza di 1 Hz e un ciclo di lavoro di 4, poiché gli impulsi vengono applicati ai pin 2 e 3 di DD4.2 con un periodo rispettivamente di 0,5 e 1 s. Il LED VD1 lampeggia al momento della ricezione dei segnali dal trasmettitore e la durata dell'illuminazione di questo LED ad un livello di ricezione vicino al minimo possibile diminuisce fino allo spegnimento completo, il che indica che il ricevitore si trova in un'area di ricezione incerta. Il resistore R46 aumenta l'affidabilità di SB1 limitando la corrente impulsiva attraverso i suoi contatti. Questo pulsante riporta il circuito al suo stato iniziale. Se per qualche motivo il segnale del trasmettitore scompare all'uscita del comparatore DA1, il contatore DD2 trabocca e sulla sua uscita 10, 19,5 s dopo l'arrivo dell'ultimo impulso appare un registro "1", che all'uscita 9 consente il passaggio di un segnale intermittente (0,5 s) a 1024 Hz dal pin 11 di DD2 all'emettitore sonoro BA1. Il grilletto di indicazione luminosa DD3.2 si ribalta e forma un registro "0" sui pin 4, 5 di DD4.2. Se in questo stato del circuito si preme SB3, il LED VD1 si accenderà costantemente, segnalando che il segnale è scomparso, poiché il trigger DD3.2 può essere riportato al suo stato originale solo premendo il pulsante SB1 "Imposta stato iniziale. " o spegnendo l'alimentazione del ricevitore. Tronco d'albero. il livello sul pin 2 di DD3.2 può essere utilizzato per accendere attuatori esterni. Dopo i successivi 10 s dopo l'overflow del contatore DD2, sulla sua uscita 10 appare un registro "0", che viene invertito da DD1.1, e con una caduta attraverso l'ingresso di conteggio C, il trigger DD3.1 viene lanciato nell'opposto stato, il segnale acustico si interrompe (log "0" sul pin 9 di DD4.1). Sul pin 12 (Q) viene formato un registro "0". Se l'interruttore SA1 è impostato sulla posizione "Post", dopo i successivi 19,5 s l'allarme suonerà nuovamente per 10 s, ecc. Se SA1 è impostato sulla posizione "Una volta", dopo i primi 10 secondi dall'arresto dell'allarme acustico, il registro "12" dal pin 3.1 di DD0 va all'ingresso 12 di DD4.1, impedendo così il passaggio dei segnali di allarme all'emettitore. Il circuito può rimanere in questo stato per un tempo illimitato. Per evitare che il contatore venga ripristinato al suo stato iniziale mediante impulsi di ingresso nella posizione dell'interruttore SA1 "Once", un registro "12" viene inviato dal pin 3.1 di DD8 attraverso il diodo VD12 al pin 1.2 di DD0. Se l'interruttore SA1 è impostato sulla posizione "Post", l'allarme acustico si interrompe quando appare un segnale utile. Tuttavia, questa modalità è dispendiosa se il ricevitore è alimentato da una fonte indipendente, poiché il segnale audio richiede più potenza dell'intero ricevitore. Per interrompere il segnale sonoro prima della fine del ciclo (20 raffiche sonore), è previsto il pulsante SB2 “Interrompi segnale sonoro”. Premendolo si provoca una caduta negativa "anticipata" sul pin 9 di DD2 (reset del contatore) e il segnale acustico si interrompe fino al successivo overflow del contatore se l'interruttore SA1 è in posizione "Post" o prima che il circuito venga ripristinato al suo stato originale tramite il pulsante SB1, se SA1 è nella posizione "Una volta." Naturalmente tutte le impostazioni ritornano allo stato originale quando il ricevitore viene riacceso. Costruzione e dettagli. Nella versione sopra descritta, il ricevitore è stato assemblato su una scheda di 110x55 mm, e per il trasmettitore è stata utilizzata una custodia metallica già pronta con dimensioni della scheda di 75x135 mm e installazione molto libera. Non ci sono requisiti per il posizionamento degli elementi, tranne nel caso di maggiore potenza del trasmettitore, quindi è consigliabile schermare gli elementi dell'analizzatore di stato del sensore e del modellatore del segnale di trasmissione dallo stadio di uscita e dall'antenna. Non esistono requisiti di precisione per le parti del circuito, ad eccezione degli elementi dei circuiti di ingresso del comparatore e dei condensatori di filtro da 1024 Hz. Poiché questi elementi possono influenzare in modo significativo la stabilità dell'intero dispositivo, in questi circuiti è meglio utilizzare condensatori al tantalio come K52, K53-1, K53-4 o K53-14. Come ultima risorsa, è possibile utilizzare condensatori in alluminio importati con la minima perdita. La zona più delicata è il filtro 1024 Hz. Le capacità dei suoi condensatori sono selezionate mediante collegamento parallelo, serie o misto, ma devono essere altamente stabili. Le frequenze dei risonatori al quarzo devono rientrare nell'intervallo consentito e fornire una frequenza intermedia (differenza di frequenza) di 465 kHz. I sensori possono essere fatti in casa o prodotti industrialmente. È possibile utilizzare i "finecorsa" delle porte e del cofano disponibili nell'auto. Come altoparlante del ricevitore è stata utilizzata una capsula telefonica del tipo MSD510 con una resistenza della bobina di 10 Ohm, ma questa non è l'opzione migliore. A questo scopo è possibile utilizzare qualsiasi emettitore sonoro adatto per dimensioni, volume e prezzo. L'amplificatore di uscita può essere qualsiasi cosa, in questo dispositivo è assemblato su un singolo transistor VT10 e occupa uno spazio minimo. Tutti gli induttori sono avvolti su telai standard D5 mm con nuclei di sintonizzazione utilizzando PEL, PEV, PETV o altro filo D0,2...0,3 mm. L'avvolgimento di tutte le bobine è normale, giro per giro. Nel ricevitore: L1 - 18 giri; L2 - 15 giri con un tocco dal 13° turno, contando dall'alto; L3 - 15 giri; L4 - 2 giri; L5 - 10 giri con un tocco di 0,5 giri, contando dall'alto. Le bobine L3 e L4 sono schermate. Nel trasmettitore: L1 - 11 giri; L3 - 11 giri con rubinetti da 1,5 e 5 giri, contando dall'alto; L5 - 8 giri; L6 - 18 giri. Le induttanze L2 e L4 sono standard o fatte in casa, avvolte con filo D0,15 mm su resistori MLT-0,5 con una potenza nominale di almeno 470 kOhm in più strati. Impostare. La parte digitale del trasmettitore, che implementa le funzioni dell'analizzatore di stato del sensore del condizionatore del segnale di trasmissione, non necessita di configurazione, ad eccezione dell'eventuale installazione di condensatori aggiuntivi mostrati in Fig. 3. Abilitarli riduce le prestazioni del dispositivo. La configurazione del trasmettitore stesso è ben nota e non presenta caratteristiche speciali. In assenza di strumenti di misura speciali, il circuito L1C9 viene adattato alle condizioni per la migliore eccitazione dell'oscillatore principale, che può essere rilevato collegando un tester convenzionale in modalità di misurazione della tensione alternata al limite minimo alla base del transistor VT2. Le bobine dello stadio di uscita vengono regolate sulla massima potenza irradiata posizionando il filo del tester in prossimità dell'antenna. L'antenna stessa è un pezzo di filo di montaggio lungo circa 1,25 m. Per mettere a punto il trasmettitore, l'antenna deve essere installata nel luogo designato e infine regolata alla massima radiazione. In assenza di dispositivi adeguati, il trasmettitore è impostato sulla portata massima di ricezione. In realtà il ricevitore stesso è un classico circuito ricevitore supereterodina con accordatura fissa, stabilizzato al quarzo. La frequenza di generazione dell'oscillatore a cristallo dipende in una certa misura dalla frequenza del circuito risonante L5C10. Pertanto è meglio impostare l'esatta differenza di frequenza, pari alla frequenza intermedia su cui è sintonizzato il filtro IF, nel ricevitore piuttosto che nel trasmettitore. La sintonizzazione dovrebbe iniziare con i circuiti dell'antenna L1C1 e L2C2 in base al segnale del trasmettitore. La lunghezza dell'antenna ricevente può essere scelta inferiore a quella del trasmettitore, tenendo conto della facilità d'uso. Successivamente, l'oscillatore locale viene regolato per approssimare al meglio la frequenza intermedia. Il ricevitore è configurato in base alla portata massima di ricezione, ma per semplificare la configurazione è possibile ridurre la potenza del trasmettitore spegnendo l'antenna. La parte più delicata è impostare il filtro a 1024 Hz. Se non esiste un dispositivo in grado di produrre un segnale di questa frequenza con una precisione di 10 Hz, è possibile utilizzare il segnale del chip DD2 (pin 11), che ha una frequenza di 1024 Hz. L'impostazione del filtro si riduce alla selezione dei condensatori C18, C19, C22, C23 e le loro capacità dovrebbero essere le stesse. Il resistore R29 regola il fattore di qualità del filtro, che dovrebbe essere uguale a 4. L'impostazione del comparatore si riduce alla selezione del resistore R56 in modo che il comparatore non funzioni quando la temperatura cambia o a causa di rumore casuale. La parte digitale del ricevitore non necessita di sintonizzazione. Autore: V.M.Paley
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