Занимательная электроника. Нешаблонная энциклопедия полезных схем Кашкаров Андрей
Поэтому было разработано специальное устройство, автоматически включающее приборы отображения информации (мониторы и усилители) при нарушении внешних параметров контролируемой зоны. При включении монитора устройство автоматики (блок управления) издает короткий звуковой сигнал для привлечения внимания находящегося по близости человека.
После установки этого прибора удалось сократить финансирование одного охранника, а небольшие дополнительные функции реагирования на аудио-, видеодатчики можно поручить секретарю. На самом деле это лишь один вариант применения схемы автоматического блока управления.
На практике вариантов всегда несколько, но одно неоспоримо – никому не нужно все время сидеть и наблюдать за монитором – он включится по необходимости сам.
Устройство может применяться как в частных домах (жилых помещениях), так и на промышленном (коммерческом) производстве. В коммерческих и производственных структурах физическая охрана, возможно, более оправданна, так как экономить на охране, если есть что охранять, чревато. А в домашних условиях такая схема показала себя весьма эффективной, удобной и не требует к себе практически внимания.
На рисунке 1.18 показана электрическая схема автоматического включения устройств отображения видеосигнала при импульсе с контролируемого объекта.
Устройство стабильно работает, обеспечивая автоматический аудио-видеоконтроль помещения перед входной дверью квартиры. Рассмотрим вариант видеоконтроля (рис. 1.18). С промышленного «видеоглазка», установленного в торце квартирной двери (см. блок-схему на рис. 1.17), который включен постоянно, любым экранированным кабелем (можно применять и РК-75) видеосигнал поступает на видеоусилитель, модулятор и далее – на видеодетектор, который включает реле К1 при изменениях видеосигнала.
Рис. 1.18. Электрическая схема автоматического включения устройства
Видеоусилитель имеет регулировку усиления на переменном резисторе R3, который следует подобрать с линейной характеристикой.
Транзисторы VT1-VT5 с большим коэффициентом усиления можно заменить на КТ373А,Б, КТ342В, КТ3102Б. Усилитель работоспособен при колебаниях напряжения питания 9-12 В. Режимы смещения транзисторов VT1 и VT2 следует установить так, чтобы на базе VT1 уровень напряжения был 5,5 (±5 %) В, на его эмиттере – 5 В, на базе VT2 напряжение 4,5 В, на эмиттере– 3,8 В (±5 %).
Видеоусилитель можно исключить из схемы, если уровень выходного сигнала с видеодатчика находится в пределах 0,8–1 В.
Точка А в схеме является входом индикатора модуляции на транзисторах VT6, VT7 и входом детектора видеосигнала.
Транзисторы VT6, VT7 можно заменить на КТ312А-В. Уровень чувствительности схемы выбран таким, что светодиод HL1 сигнализирует о наличии модуляции – изменения в общем фоне видеосигнала.
Видеодетектор на транзисторах VT3-VT5 управляет реле и монитором в зависимости от видеосигнала на входе (точка А). Поступающие импульсы открывают транзистор VT3 и запирают транзистор VT4.
На RC-цепочку задержки, реализованную на элементах R1 °C7, проходит постоянная составляющая напряжения, конденсатор C7 быстро заряжается, создается напряжение прямого смещения на базе транзистора VT5, он открывается и коммутирует реле. Диод VD3 служит препятствием бросков обратного напряжения и устраняет дребезг контактов реле. Когда активные видеоимпульсы в точке А пропадают и транзистор VT4 открывается, реле остается включенным, пока не разрядится конденсатор C7. Так обеспечивается задержка времени выключения монитора.
При указанных на схеме номиналах C7 и R10 и напряжении питания +12 В задержка выключения монитора составит примерно 1,5 минуты. Задержка времени выключения монитора необходима для более эффективного контроля. Переключателем S1 можно вручную установить режим работы монитора постоянным.
Конденсаторы C5, C6 фильтруют помехи по питанию. В качестве реле К1 используется любое маломощное реле на напряжение срабатывания 10–12 В с двумя группами контактов или два реле типа РЭС 15, РЭС10, РЭС55 (на напряжение питания 10–12 В), включенные параллельно. Первой группой контактов К1.1 замыкается цепь питания видеомонитора. Второй группой контактов К1.2 управляется схема дополнительного устройства, к примеру, кратковременного звукового сигнала.
Одновременно с включением видеомонитора устройство издает кратковременный звуковой сигнал на 2–3 с для привлечения внимания людей к ситуации. Достоинством схемы, кроме описанных выше, можно назвать реальную экономию ресурса монитора. Недостатком такого схемного решения является необходимость постоянного освещения контролируемой зоны, для того чтобы видеодатчик эффективно реагировал на изменения в пространстве.
Если достаточно только видеоконтроля, схему акустического автомата можно исключить. Однако следует иметь в виду, что она будет незаменимой в той ситуации, когда обеспечить освещенность контролируемого участка для нормальной работы видеодатчика не представляется возможным.
Как вариант, в другом исполнении, в качестве исполнительного элемента-нагрузки к устройству аудиодетектора и задержки выключения можно подключить саму лампу освещения лестничной клетки. Тогда можно эффективно экономить свет и ресурс лампы освещения – ведь она будет загораться и автоматически гаснуть, только когда на лестничную клетку зайдут люди, нарушив нейтральный звуковой фон.
Устройство не содержит дорогих или дефицитных деталей, не требует настройки и при правильном монтаже начинает работать сразу. Схемы задержки выключения монитора и кратковременного звукового сигнала подробно описаны в радиолюбительской литературе, в том числе автором, и имеют известные принципы работы.
Каждый радиолюбитель способен повторить и даже расширить предлагаемый вариант автоматического помощника, сигнализирующего световым сигналом о наличии в почтовом ящике какой-либо корреспонденции. Теперь, после сборки этого устройства, нет необходимости заглядывать в почтовый ящик постоянно, а только тогда, когда установленный на его корпусе мигающий светодиод сигнализирует о том, что в ящике что-то есть. При наличии любой почтовой корреспонденции светодиод будет периодически включаться (мигать) и привлекать внимание.
При изъятии почтовой корреспонденции устройство автоматически переходит в исходное состояние ожидания. Устройство может быть полезно везде, где есть почтовые ящики.
Такое устройство пока не способно бороться с многочисленными печатными листовками и рекламой, ежедневно засоряющими наши ящики. Устройство-сигнализатор будет реагировать на любую корреспонденцию в почтовом ящике. Но, вероятно, создание устройства, которое автоматически определяло бы фактуру бумаги и отличало листовки от газет, журналов и писем, не за горами.
Рис. 1.18. Блок схема, иллюстрирующая работу устройства
На рисунке 1.19 показана блок-схема, построенная по принципу эхолота. Это морской прибор, замеряющий глубину и расстояние в воде до других объектов.
1.5. Электронный информатор о наличии новой корреспонденции в почтовом ящике
Мы по привычке периодически заглядываем в почтовый ящик. Однако процесс проверки почты можно автоматизировать с помощью электроники.
В морском эхолоте излучением являются звуковые колебания с различной длиной волны.
В радиолюбительской технологии построение такого чувствительного прибора достаточно усложнено. Применение оптических датчиков, напротив, не сопряжено с большими затратами, и схемы на их основе могут быть реализованы в лаборатории радиолюбителя.
Монтажная плата с элементами устройства находится в пластмассовом корпусе, например от элементов питания к китайской игрушке (для этого подходит любой корпус размером 30x60x20 мм). Его можно прикрепить клеем «Супермомент-гель» так, чтобы он надежно зафиксировался на дне почтового ящика (вариант подходит как для деревянного исполнения почтового ящика, так и для металлического).
Вне корпуса– только датчик U1, светодиод HL1 и геркон SF1. Светодиод закрепляется на внешней стенке корпуса почтового ящика.
Отражатель и приемник сигнала – один прибор – оптопара U1. Она аккуратно тем же клеем закрепляется на одной из внутренних стенок ящика так, чтобы рабочие поверхности прибора («окно») были направлены на противоположную внутреннюю стенку ящика.
Буквально одна капля клея с тыльной стороны наносится на керамический корпус оптопары, затем оптопара прижимается к стенке ящика. При этом нужно следить, чтобы клей не попал на рабочую поверхность оптрона.
Напротив чувствительной поверхности оптопары, на противоположной внутренней стенке ящика, тем же клеем фиксируется отрезок зеркала для отражения сигнала оптопары размером 60x40 мм.
Геркон с группой контактов на замыкание (типа КЭМ-1) монтируется тем же клеем на внутреннюю сторону корпуса почтового ящика так, чтобы магнит, закрепленный напротив геркона на подвижной крышке ящика, при закрытой крышке (совмещении) оказывал четкое влияние на геркон своим магнитным полем. Тогда при закрытой крышке контакты геркона SF1 будут нормально замкнуты, а при открывании крышки ящика (для забора почты) – размыкаться.
Благодаря этому узлу устройство будет переустанавливаться в исходное состояние каждый раз при открывании почтового ящика. Таким образом, для вмонтирования предлагаемого устройства разбирать почтовый ящик нет необходимости.
Принцип действия устройства следующий (рис. 1.19): от передатчика сигналов луч уходит в пространство. В плоскости параллельно передатчику расположены фотоприемники, также обращенные в пространство.
При отсутствии объекта – почтовой корреспонденции – энергия, излучаемая светодиодом, попадает на зеркальную поверхность, отражается от нее и затем попадает на чувствительную поверхность фотоприемников.
При появлении бумажной и любой незеркальной корреспонденции в почтовом ящике световой сигнал не отражается, а поглощается новым предметом (почтой).
Отраженный сигнал не улавливается фотоприемниками, вследствие этого на управляющую схему поступает импульс.
Практикой установлено, что устройство может эффективно реагировать на расстоянии до отражающего объекта до 25 см.
Почтовый ящик имеет ширину не более 80 мм, поэтому данный узел работает стабильно. Конструкция почтового ящика защищает рабочую поверхность оптопары от внешнего светового воздействия
По такому принципу реализован специальный датчик отражения сигнала (электрическая схема рис. 1.20).
Оптопары АОР113А и АОРС113А, которые можно взаимно заменять с учетом разной цоколевки выводов,
представляют собой позиционно чувствительные устройства, содержащие излучатель и дифференциальный фоторезистор (с отводом от средней точки), помещенные в один керамико-металлостеклянный корпус с прозрачным окном для вывода генерируемого и приема отраженного излучений.
АОРС113А имеет в своем корпусе два однотипных прибора типа АОР113А.
Позиционная чувствительность при номинальном входном токе управления Iвх = 10 мА и напряжении на фоторезисторе 10 В– не менее 2 мкА/мкм. АОР113А контролирует одну координату, а АОРС113А, соответственно, две.
Предельный входной ток каждой оптопары /вх max = 20 мА. Входное напряжение Uвх max = 20 В. Диапазон рабочей температуры 1-50 °C.
Оптопары можно подключать параллельно, соответственно, параллельно включаются излучающие диоды и фотоприемники, что обеспечивает большую по сравнению с классическим включением, чувствительность и позволяет контролировать большую площадь поверхности.
Рис. 1.20. Электрическая схема устройства
В основе схемы – популярная микросхема КР1006ВИ1.
Она включена несколько нестандартно, относительно классического стиля. Однако такой подход позволил упростить схему и оставить ее без каких-либо коммутационных узлов. Мощный выход микросхемы позволяет подключать в виде нагрузки другие узлы с током потребления до 200 мА. Устройство является защелкивающимся, и в нем предусмотрен сброс в исходное состояние.
Излучающий светодиод оптопары подключен к питанию постоянно. Пока на приемные фоторезисторы оптопары U1 приходит отраженный от зеркальной поверхности сигнал, на выходе (вывод 3 DA1) – низкий уровень. Светодиод не активен.
Как только фоторезисторы оптопары перестают принимать отраженный световой поток излучающего диода U1, сопротивление фоторезисторов оптопары многократно увеличивается, импульс проходит через оксидный конденсатор С1 и запускается микросхема DA1. Вход 2 является очень чувствительным даже для малых изменений входного напряжения. Эта чувствительность может корректироваться переменным резистором R2. Внутренний триггер микросхемы перебрасывается в другое устойчивое состояние, и на выводе 3 оказывается высокий уровень напряжения. Он является разрешением на работу светодиода HL1.
Высокий уровень на выходе микросхемы DA1 сохраняется до тех пор, пока не будет (хотя бы кратковременно) разорвана цепь питания устройства или не разомкнуты контакты геркона SF1.
Также при подаче низкого уровня на вывод 4 DA1 на выходе микросхемы устанавливается исходный низкий уровень напряжения.
Устройство в налаживании не нуждается. Особенность оконечного узла устройства – в блокировке состояния.
Благодаря применению в устройстве таймера КР1006ВИ1 впоследствии, даже если начальное состояние датчика оптопары будет восстановлено (в контролируемой зоне исчезнет почтовый предмет, например, будет вытащен из ящика кем-то за уголок), светодиод активен до тех пор, пока не будет разорвана цепь питания устройства герконом SF1. Вместо светодиода можно включить зуммер (например, FMQ-2015B, FMQ-2724). Тогда ток потребления узла незначительно возрастет, но прибавится звуковая сигнализация.
О деталях и монтаже. Все постоянные резисторы – типа МЛТ-0,25. Неполярные конденсаторы – КМ6Б.
Переменный резистор – R1 типа СПО-1 или аналогичный.
Геркон – SF1 (КЭМ-1, КЭМ-2 или любой другой с контактами на замыкание).
Светодиод HL1– мигающий, может быть заменен на L816BRSC-B, L-56DGD или любой аналогичный. Источник питания стабилизированный, трансформаторный, рассчитанный на ток не менее 0,1 А.
Из-за применения современной элементной базы ток потребления очень мал – он составляет 3–4 мА в режиме ожидания и 12–15 мА – в режиме световой индикации, поэтому для питания устройства можно использовать автономное питание (батарейки, аккумуляторы).
Напряжение питания устройства может находиться в диапазоне 6-15 В.
В схеме, с небольшой доработкой, можно применять диодную оптопару с открытым оптическим каналом отражательного типа АОД111А. Однако этот тип имеет худшие, по сравнению с АОРС113А, характеристики. Для обеспечения высокой чувствительности (с АОД111А) необходимо усилить входные каскады схемы.
Такой электронный узел может быть повторен даже начинающими радиолюбителями.
Кроме этого существует множество других вариантов использования оптопар с открытым оптическим каналом (например, датчик пульса, охранные системы инициализации и др.).
1.5.1. Второй вариант сигнализатора почты в ящике или смещения иного предмета
На рисунке 1.21 представлена новая электрическая схема для подобных устройств. Ее прототип – специальный прибор охраны денежных знаков – использовался длительное время в антикриминальной системе безопасности кассиров и контроля в банках и крупных торговых точках. Но все же устройство на рисунке является радиолюбительской разработкой, хотя и имеет в себе все функции специального охранного узла.
Рис. 1.21. Электрическая схема второго варианта устройства
1.5.2. Принцип действия «тревожных» сигнализаторов типа «кукла», установленных в банках
Устройство реализовано всего на нескольких элементах, не требует налаживания и работает надежно в режиме постоянного подключения к источнику питания.
Необходимо лишь следить за тем, чтобы источник питания не подводил.
Охрана материальных средств в крупных торговых и коммерческих предприятиях[1] происходит так: рядом с кассиром-операционистом, не привлекая особого внимания, находится муляж пачки купюр (может быть любого номинала), перевязанный в соответствии с правилами банка (по 100 купюр в пачке).
Внутри этой «куклы» установлен пиропатрон (имеющий в себе несмываемую краску (как правило, красную), геркон и автономный источник питания – элемент на 1,5–3 В. Тут же рядом к плоскости стола на тонкой пластмассовой подставке надежно крепится небольшой магнит. Если геркон находится под воздействием магнитного поля (от магнита) – это нормальное состояние сигнализатора.
Если геркон уходит из зоны сильного магнитного поля (это происходит при смещении «куклы», например, в случае ограбления), его контакты замыкаются, по цепи течет электрический ток от автономного источника питания, происходит воспламенение порохового заряда пиропатрона, как следствие – громкий «хлопок», и поток несмываемой краски устремляется в разные стороны.
Принцип действия этого устройства можно использовать и в радиолюбительских новаторских узлах. В предложенной схеме заложен обратный механизм работы устройства. При отсутствии предмета в зоне контроля устройство воспринимает такое состояние как нормальное. При внезапном, даже кратковременном появлении какого-либо предмета вблизи датчика U1 устройство переходит в режим «тревога» с фиксацией этого положения.
В качестве датчика смещения предмета удобно использовать оптопару с открытым оптическим каналом типа АОР113 или АОРС113. Они имеют сходные параметры и отличаются друг от друга наличием соответственно одной или двух координат контроля. В качестве звукового излучателя применен готовый зуммер.
Указанный на схеме зуммер можно заменить FMQ-2015B, 1205EXP или другими аналогичными приборами, уверенно срабатывающими при приложенном постоянном напряжении 1-12 В, потребление тока в которых находится в пределах 50 мА.
Если у радиолюбителя возникают трудности с приобретением готового зуммера, его можно изготовить самостоятельно, собрав любой степени сложности генератор звуковой частоты и нагрузив его на телефонный капсюль или динамическую головку (либо пьезоэлектрический излучатель). Кроме того, хорошие результаты получаются, если использовать в качестве BZ1 зуммер от старых электромеханических будильников типа «Слава». Вместо зуммера можно использовать и другую соответствующую нагрузку.
Особое внимание следует уделить датчику – оптрону с открытым оптическим каналом. Поскольку излучатель – внутренний светодиод и фотоприемник – 2 фоторезистора с отводом от средней точки расположены в одной плоскости, то контролируемый предмет следует ожидать напротив окна излучения оптрона так, чтобы расстояние между окном излучения-приема сигналов оптрона и контролируемым предметом не превышало 5-10 см. На контролируемый предмет, тот его участок, который непосредственно будет принимать и отражать сигнал с оптрона, необходимо нанести отражательный слой – наклеить кусочек фольги или зеркала.
В нормальном состоянии световой поток, излучаемый постоянно светодиодом оптрона U1, уходит в пространство и практически не отражается.
Сопротивление внутренних фоторезисторов оптрона постоянному току велико, порядка нескольких единиц МОм. Стабилитрон VD1 оказывается открыт, так как через ограничивающий резистор R2 на VD1 воздействует постоянное напряжение 7–8 В.
Транзистор VT1 также открыт и запирает тринистор VS1.
Тринистор VS1, в свою очередь, в запертом состоянии препятствует току через зуммер BZ1, и последний не излучает звука.
Когда сигнал отражается от поверхности какого-либо предмета (в контролируемую зону что-то помещают, устанавливают, бросают), он возвращается к чувствительным фоторезисторам оптрона. Их сопротивление уменьшается до единиц килоОм, поэтому напряжение на катоде стабилитрона VD1 мало и недостаточно для его открывания.
Переход база – эмиттер транзистора VT1 шунтируется постоянным резистором R4, потенциал базы близок к нулю, и транзистор закрыт. Тогда тринистор VS1 открывается при помощи напряжения, установившегося на управляющем электроде VS1 через постоянный резистор R3. Ток протекает через зуммер, и последний излучает громкий сигнал звуковой частоты.
Особенность оконечного узла устройства – в блокировке состояния. Благодаря применению в устройстве тринистора впоследствии, даже если начальное состояние датчика оптрона будет восстановлено (в контролируемой зоне исчезнет посторонний предмет), тринистор
VS1 останется открытым, и зуммер будет издавать звук до тех пор, пока не будет разорвана цепь питания устройства переключателем SF1.
Для восстановления схемы в исходный режим контроля достаточно разорвать цепь питания узла всего на несколько секунд.
1.5.3. Третий вариант: устройство, срабатывающее на заслон света
Хоть это устройство сделано с применением микросхемы и должно быть рассмотрено в главе 2, здесь его публикация представляется тематически верной.
На рисунке 1.22 представлена электрическая схема сигнализатора, срабатывающего при смещении предмета относительно датчков-фоторезисторов с обозначениями (на схеме) RF1 и RF2.
Рис. 1.6. Электрическая схема стабилизатора
О деталях и монтаже для вариантов 2 и 3
Все постоянные резисторы – типа МЛТ-0,25. Тринистор VS1 – типа КУ101(А-Г).
Транзистор VT1 – типа КТ3102 или аналогичный, с любым буквенным индексом. Стабилитрон VD1 можно заменить на КС447А, КС147А, Д815А или другой с напряжением стабилизации 4–6 В и током 10 мА. Кнопка на размыкание SF1 – любая малогабаритная. Ее необходимо тщательно замаскировать.
Рис. 1.23. Внешний вид бесконтактной идентификационной карты стандарта EM-Marine
Источник питания стабилизированный, трансформаторный, рассчитанный на ток не менее 0,5 А. Напряжение питания устройства может находиться в диапазоне 8-15 В.
1.6. Делаем самый плоский в мире аккумулятор толщиной 1 мм и напряжением 12 В
В практической работе радиолюбителю и специалисту нередко требуется источник постоянного напряжения 12–20 В небольших объемов, отличающийся компактным плоским корпусом и легкий по весу. Изготовить такой источник вполне можно самостоятельно, используя дисковые элементы питания – батареи типа CR и корпус от… бесконтактной смарт-карты. Как – об этом поговорим далее.
Рис. 1.24. Содержимое бесконтактной идентификационной карты стандарта EM-Marine
Смарт-карты давно и прочно вошли в нашу жизнь; с их помощью проводятся идентификация владельца, пропускной режим на объектах и даже оплата проезда (прохода). Стоимость одной такой карты (внешний вид представлен на рис. 1.23) не превышает 50 рублей.
Физические размеры смарт-карт, изготовленных по типу ID-1, определяются в ИСО 7810. Размеры– 85,6 на 54 мм с округлением углов радиусом 3,18 мм. Толщина бесконтактных идентификационных карт стандарта EM-Магте (на основе пластика) 1,6 мм. После «скрытия» карты путем зацепа и снятия тонкой накладки вид содержимого ее представлен на рисунке 1.24.
Такой бокс отлично подходит для «аккумулирования» в нем плоских дисковых батарей типа CR.
Чтобы из такой смарт-карты сделать именно плоский бокс для батарей с эквивалентным напряжением питания, корпус смарт-карты потребуется разобрать, вынуть катушку и чип и на освободившееся место вставить дисковые элементы питания.
Перед установкой дисковых элементов надо определиться, какое напряжение потребуется.
Литиевая батарея, обозначаемая по МЭК CR2032 (другое название по ANSI/NEDA, которое может встретиться пользователю, – 5004LC) имеет тепловую энергоемкость 225 мА/ч, а ток разряда от номинального до максимального – от 0,2 до 3 мА. Габаритные размеры предлагаемой в данном случае батареи: при высоте 2,5 мм диаметр составляет 20 мм.
Импульсный выходной ток разряда может достигать и 15 мА.
Что нам потребуется? Батареи плоского форм-фактора типа CR2032 и сама разобранная пластиковая карта, отвертка для ее вскрытия, моментальный клей, тонкая фольга – все это представлено на рисунке 1.25.
Рис. 1.25. Необходимые детали
К сведению, МЭК – международная электротехническая комиссия (МЭК; англ. International Electrotechnical Commission, IEC; фр. Commission electrotechnique internationale, CEI) [1] – международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий. ANSI (англ. American National Standards Institute) – Американский национальный институт стандартов (США).
Батарея CR2032 довольно популярна в народе, используется в компьютерах для питания энергозависимой памяти CMOS и часов. Хотя вместо нее можно установить и другие плоские элементы питания, к примеру Li-Mn CR2430, CR2450, диаметр которых будет больше, но и выходной ток прибавится.
Разумеется, кроме соединения батарей в последовательную цепь для увеличения эквивалентного напряжения можно их соединять и параллельно – для увеличения выходного тока. Но все же первый случай мне представляется наиболее популярным, по крайней мере, в собственных экспериментах.
Итак, после разборки (расслоения) корпуса смарт-карты размечаем места установки дисковых элементов-батарей, нарезаем полоски фольги (я применил пищевую фольгу для кулинарных изысков, для чего совершил хищение из хозяйства моей любимой жены) и прислоняем фольгу к пластику. Клеить не потребуется, поскольку на пластиковые части корпуса смарт-карты уже нанесен клей, при соприкосновении с ним фольга легко и надежно фиксируется. В самом крайнем случае понадобится добавить каплю моментального клея, чтобы приклеить крышку корпуса за счет того, что сама смарт-карта теперь стала толще аж на… 2 мм. Но если на подложке ее корпуса провести дополнительную работу – срезать слой пластика, создав ниши для помещения в них дисковых элементов питания, то внешний вид нового источника почти не будет отличаться (ни по каким параметрам, включая толщину) от внешнего вида обычной бесконтактной карты формата EM-Marine.
Предварительную разметку иллюстрирует рисунок 1.26.
Рис. 1.26. Иллюстрация предварительной разметки перед установкой элементов питания в корпус смарт-карты
Опытным путем проверены варианты сборки бокса, состоящего из 4,6 и 8 батарей CR2016 и однотипных по форм-фактору (типоразмерам) CR2032. Каждый из этих элементов питания имеет номинальное напряжение 3 В, соответственно, суммарное напряжение такой батареи зависит от количества элементов, подключенных в последовательную электрическую цепь. К примеру, 4 батареи CR2032 дадут суммарное (эквивалентное) напряжение 12 В, 6 однотипных рассматриваемых элементов – 18 В, а 8 – 24 В.
На рисунке 1.27 представлен вид соединенных в последовательную цепь 4 элементов CR2032 с выводом контактов за пределы корпуса смарт-карты.
Рис. 1.27. Вид соединенных в последовательную цепь 4 элементов CR2032 с выводом контактов за пределы корпуса смарт-карты
Затем корпус готового источника питания собирается, переворачивается и проверяется с помощью универсального вольтметра (рис. 1.28).
Рис. 1.28. Проверка после сборки нового источника питания с помощью мультиметра М830
Мультиметр показывает эквивалентное постоянное напряжение 12,82 В от 4 новых батарей типа CR2032.
Устройство готово. Теперь к вынесенным на усовершенствованный корпус фольгированным дорожкам (их полюса надо пометить как «+» и «-») нужно только подключить питание любым удобным способом.
1.6.1. Практическая польза
Практическая польза данной разработки несомненна: плоский бокс небольших размеров, имеющий выходное напряжение до 24 В, может пригодиться везде, даже для проверки/временного питания электронных устройств в автомобиле с напряжением бортовой сети 24 В.
Готовый бокс удобно хранить в том же блистере, от восьми дисковых элементов питания типа CR2032; блистер защищает фольгированные контакты усовершенствованной смарт-карты от замыкания при соприкосновении с различными металлическими частями при переноске/перевозке самодельного источника питания.
1.6.2. Перспективы применения
Когда энергия батарей закончится бокс можно оснастить новыми – взамен старых. Он также легко разбирается и собирается; за счет клеевой основы, нанесенной производителем на подложку и пластину (две части пластикового корпуса смарт-карты), применять дополнительное склеивание пока нет необходимости.
Таким же образом можно вместо батарей установить в корпус смарт-карты дисковые аккумуляторы соответствующего форм фактора и иметь в наличии перезаряжаемый источник питания.
Дополнительный источник питания особенно пригодится на природе – как резервный аккумулятор для сотового телефона, аудио устройств, портативного фонаря, и может как добавить комфорта его владельцу, так и в буквальном смысле – спасти жизнь в критической ситуации. Миниатюрные размеры корпуса и незначительный вес делают такое устройство очень удобным для переноски даже в длительных турпоходах, когда, как известно, любой «грамм» имеет значение.
1.7. Делаем «тревожную кнопку» для инвалидов, беременных женщин и пожилых людей
В разделе приведены варианты практической доработки популярной сигнализации по каналу сотовой связи и рассмотрены результаты ее тестирования в различных условиях.
Устройство сигнализации MT9000 (далее – сигнализация) многофункционально представляет собой информационную систему, состоящую из базового блока (рис. 1.29) и универсальных датчиков.
В базовый блок необходимо вставить sim-карту любого сотового оператора и позвонить на нее с вашего мобильного телефона (на который потом сигнализация будет присылать sms).
Рис. 1.29. Внешний вид базового блока
Выносные датчики располагают в потенциально опасных местах – в ванной, на окне, над входной дверью, в других удобных местах – с учетом реальной ограниченной зоны уверенной связи между ними и базовым блоком – 10 м.
Внешний вид выносного датчика представлен на рисунке 1.30.
Рис. 1.30. Внешний вид выносного датчика к системе MT900
В комплекте сигнализация имеет 2 таких датчика. Дополнительные (наименование МТ9002) можно прикупить отдельно по цене 900-1200 руб.
На частоте 2,4 ГГц универсальный датчик обменивается с базовым блоком информацией о своем состоянии: передает для анализа основного блока цифровой системы данные о температуре окружающей среды и влажности, напряжении источника питания – элемента CR2430 (3 В), а также состоянии контактов геркона (что позволяет контролировать открывание дверей посредством данного универсального датчика). Внешний вид открытого корпуса датчика представлен на рисунках 1.31 и 1.32.
Рис. 1.31. Вид на внутренности универсального датчика с открытой крышкой корпуса
Рис. 1.32. Вид на печатную плату универсального датчика
Таким образом, достигается такая организация работы системы, что в случае изменения состояния контактов геркона, повышения температуры воздуха и влажности (при затоплении в районе расположения датчика) вы будете получать sms на свой сотовый телефон непосредственно с места установки системы – из дома. В экстренных случаях (включается программно, командой sms с сотового телефона) помимо отправки sms система включит сирену и привлечет внимание соседей, которые, возможно, успеют принять срочные меры по локализации аварии или вызвать помощь.
Базовый блок также посылает sms при утечке газа. В этом случае сирена (в базовом блоке) включается всегда, а на охрану дверей сирену можно программно отключить.
Универсальный датчик регистрируется на базовом блоке МТ9000 за пару минут.
Изделие является стандартным многофункциональным беспроводным датчиком для МТ9000 и обеспечивает следующий функционал:
• определение протечки воды;
• определение открытия двери или ящика стола (геркон);
• определение высокой температуры.
Чтобы зарегистрировать новый датчик:
1. На базовом блоке нажмите и удерживайте более 2 с кнопку «УПР». Первый свободный (не горящий) индикатор начнет быстро мигать «Красный-Желтый-Зеленый». Если свободных мест для регистрации новых датчиков нет, то все индикаторы (1, 2, 3, 4) мигнут красным и ничего не произойдет.
2. Выньте изолятор (нарушающий контакт между платой и вставленным элементом питания) из нового датчика.
3. В течение 2 минут датчик зарегистрируется на базовом блоке, и соответствующий номеру датчика индикатор загорится «Зеленым» цветом.
После вынимания изолятора датчик производит поиск базового блока. В это время датчик потребляет относительно большое количество энергии. Если датчик оставить незарегистрированным на базовом блоке, то время работы от батареи CR2430 быстро (в течение нескольких дней) закончится. Результаты тестов по времени работы выносного датчика от одного комплекта батареи представлены ниже.
1. Если закрепить датчик на двери, а на косяке двери – входящий в комплект магнит, то датчик будет срабатывать на открывание и закрывание двери (рис. 1.33 и 1.34).
2. Металлические контакты на датчике являются детектором влаги. Если положить датчик металлическими пластинами вниз, тогда он будет детектировать протечку воды.
Рис. 1.33. Практическое размещение датчика на балконной двери в апартаментах автора
Рис. 1.34. Установка основного блока скрытно на стене лоджии
3. Датчик всегда замеряет температуру окружающего воздуха и при высокой температуре (выше +65 °C) сообщит об этом базовому блоку.
Удобно использовать входящую в комплект специальную липкую застежку, предназначенную для крепления датчика и магнита.
Анонсированная дальность «база-датчик» на открытой местности/в помещении, м – до 100/20.
Анонсированная производителем длительность работы датчиков от батареи CR2430 – до одного года. Однако на практике этот срок зависит от нескольких факторов, в числе которых – сложность условий установки (расстояние и преграды на пути между базовым блоком и выносным датчиком), частый режим поиска датчика, перерегистрации и другие факторы. На основании проведенных автором тестов средняя продолжительность уверенной работы универсального датчика от одной батареи – не более 4 месяцев.
Кроме универсальных многофункциональных беспроводных датчиков, реагирующие на влагу, температуру, открытие двери и разряд источника питания (четыре функции в каждом датчике) устройстве используются:
• встроенный GSM канал (с держателем sim-карты) для передачи sms на сотовый телефон;
• современные беспроводные технологии для связи с датчиками, безопасные для здоровья. Рассматриваемая sms-сигнализация определяет:
• протечку воды (затопление);
• повышение температуры более +65 °C и опасность пожара;
• открытие входной двери, окна, ящика стола, шкафа и т. п.;
• взрывоопасную концентрацию бытового газа;
• отключение электричества в месте установки базового блока.
Рассмотрим, как своими руками сделать из сигнализации МТ9000 «тревожную кнопку». Она может реально принести пользу во многих случаях – как в быту (в городской квартире, офисе), так и в сельской местности, на природе, в путешествия, и т. д.
1.7.1. Как сделать «тревожную кнопку»
В авторском варианте «тревожная кнопка» установлена для эффективного обеспечения двух важнейших задач: вызова помощи престарелым родственникам и беременной жене, а также оперативного оповещения в случае несанкционированного разбойного проникновения в квартиру. Именно поэтому важно выбрать место для установки «тревожной кнопки» (далее – ТК).
На рисунке 1.35. представлена иллюстрация установки ТК рядом с входной дверью
Рис. 1.35. Место рекомендуемой установки ТК
При выборе места важно учитывать такие факторы, как недоступность для детей (чтобы исключить/минимизировать случайные нажатия, ТК поднимают на высоту более 1,2 м от уровня пола) и, наоборот, доступность – для нажатия во время экстренной ситуации, когда дороги не то что секунды, но и миллисекунды имеют решающее значение (разбойное нападение и другие несанкционированные случаи).
В качестве самой «тревожной кнопки» я использую промышленное устройство (кнопку) от пожарной сигнализации – с фиксацией положения и с ключом-блокиратором (см. рис. 1.36), исключающую несанкционированные или ложные срабатывания при механическом блокировании.
Рис. 1.36. Внешний вид механической «тревожной кнопки» с фиксацией состояния и блокиратором
Такая кнопка позволяет контролировать и фиксировать нажатие – знать, что нажатие состоялось. Саму «тревожную кнопку» можно установить на косяк двери, на стене и вообще в помещении в любом подходящем месте.
После вскрытия корпуса кнопки к специальному клеммнику (рис. 1.37-1.39) подсоедините плоский кабель – и «тревожная кнопка» готова.
Рис. 1.37. Вид на внутренности корпуса «тревожной кнопки»
Рис. 1.38. Внешний вид другого корпуса «тревожной кнопки»
Рис. 1.39. Вид на внутренности другого корпуса «тревожной кнопки»
Контактор в «тревожной кнопке» реализован посредством микропереключателя типа МП3-1, в котором имеются три контакта и два положения. Проводники надо подсоединить в соответствии с распиновкой: обозначение на плате ТК (рис. 8) – к контакту COM – главный контакт переключателя, контакт с обозначением NC постоянно замкнут с COM в отжатом (основном, номинальном положении кнопки), и контакт с обозначением NO замыкается с COM при нажатии на ТК (и остается в электрическом контакте до механического расфиксиро-вания ключом блокиратора кнопки).
Другая часть двухпроводного кабеля подключается непосредственно к печатной плате выносного датчика описанной выше системы MT9000, параллельно контактам геркона так, как показано на рисунке 1.40.
Рис. 1.40. Подключение тревожной кнопки к универсальному датчику – к контактам геркона
Внимание, важно! В универсальном датчике установлен геркон с контактами на замыкание. Таким образом, его контакты замкнуты при наличии магнитного поля вблизи геркона, т. е. магнита, и разомкнуты – при удалении геркона от магнита. По этому принципу и построена система реагирования на открывание/закрывание входной двери. По этому же принципу будет работать усовершенствованная система «тревожной кнопки».
Общая длина кабеля – для локализации возможных помех – должна быть минимальной, не более 50 см.
Вид на контактор (схема подсоединения проводников) представлен на рисунке 1.41.
Рис. 1.41. Схема подсоединения проводников к клеммнику контактора
Важно заметить, что в момент замыкания контактов геркона (и ТК) система МТ9000 немедленно посылает sms по всем запрограммированным в ее памяти номерам. Причем отправка sms не связана ни с длительностью замыкания контактов, ни с условием их размыкания.
То есть в первый момент времени sms будет послано независимо от того, как долго ТК будет находиться в зафиксированном положении (замкнутое состояние контактов геркона в универсальном выносном датчике).
Sms будет отправлено однократно. Важно и то, что следующее sms система отправит в тот момент, когда ТК будет разблокирована, т. е контакты геркона разомкнуты. Таким образом удобно контролировать (дистанционно, по sms) как время реального срабатывания ТК, так и время разблокировки.
Разумеется, блокировочный ключ для системы ТК должен храниться вдали от «случайных» глаз.
Для уверенной и стабильной работы системы важно выполнить три условия.
1. Обеспечить надежную связь между датчиком – универсальным выносным блоком и базой сигнализации (не более 10 метров – желательно в прямой видимости).
2. Периодически – раз в месяц – контролировать напряжение батареи в датчике путем запроса sms-команды на базовый блок и ответа с него (прописано в инструкции к сигнализации МТ9000).
3. Регулярно, раз в месяц, принудительно проверять исправность системы.
1.7.2. Альтернативный вариант
Читать бесплатно другие книги:
