Электроника для начинающих (2-е издание)

Этот эксперимент довольно сложный и требует планирования. Но прежде чем я выработаю план, мне нужно знать, чего я хочу. Это приведет к написанию так называемого «технического задания». Попутно я также попытаюсь представить, как реализовать каждое требование с помощью компонентов, которые упоминались в предыдущих экспериментах.

Итак, что необходимо для охранной сигнализации?

1. Система обнаружения. Устройство должно определять проникновение кого-либо в помещение. Было бы здорово создать замысловатую систему с лазерными лучами и ультразвуком, но пока это слишком сложно. Поскольку это наша первая разработка, выберем широко распространенные магнитные датчики для окон и дверей (герконы).

2. Звуковое оповещение. Сигнализация должна издавать громкий, привлекающий внимание звуковой сигнал.

3. Устойчивость к взлому. Никто не должен иметь возможность отключить сигнализацию, перерезав провода. Иначе говоря, взлом должен приводить к срабатыванию сигнализации.

4. Последовательно соединенные датчики. Чтобы сделать систему устойчивой к взлому, можно соединить последовательно несколько нормально замкнутых переключателей и пропустить через них небольшой ток. Если любой из переключателей разомкнется, или если повредится провод, это прервет цепь, и устройство начнет подавать сигнал. Я думаю, что большинство проводных сигнальных систем создано по этому принципу.

5. Вариант с реле. Если датчики соединены последовательно, то размыкание переключателя или разрыв цепи должны включить сигнализацию. Задачу можно решить с помощью реле на два направления. Ток, проходящий через катушку реле, удерживает пару контактов в разомкнутом состоянии, пока не прекратится подача тока и в этот момент контакты замыкаются. Но чтобы удерживать контакты разомкнутыми, реле должно потреблять существенную мощность. Мне бы хотелось, чтобы в режиме ожидания моя сигнализация потребляла очень мало тока, чтобы ее можно было питать от батареи. Системы сигнализации никогда не должны полностью зависеть от домашней сети переменного тока.

6. Может быть, использовать транзистор?

Если отказаться от реле, то в качестве переключателя, вероятно, подойдет транзистор. Он смог бы включать сигнализацию, когда цепь датчиков прервется. Пока все датчики замкнуты, на базе транзистора можно поддерживать сравнительно низкое напряжение. Когда цепь разомкнется, напряжение возрастет и транзистор включится.

7. Постановка на охрану. Потребуется небольшой источник света, который загорается, когда все двери и окна закрыты. Это подскажет мне, что сигнализация готова к использованию. Затем я нажму кнопку, которая запустит обратный отсчет и даст мне минуту времени, чтобы уйти. Спустя минуту сигнализация будет поставлена на охрану.

8. Автономность. Мне не хотелось бы, чтобы при попытке взлома сигнализация быстро выключалась. Если кто-то откроет окно, сигнализация должна продолжать издавать звук, даже если окно сразу же будет снова закрыто. Может, транзистор запустит реле, а когда реле включится, оно автоматически будет поддерживать свое электропитание? Или это может сделать транзистор?

9. Первоначальная задержка. Я не хочу, чтобы сигнализация поднимала шум сразу же, лишь только я зашел в охраняемое пространство. Мне необходимо немного времени, чтобы добраться до устройства и снять объект с охраны. Если я не успею отключить сигнализацию за этот промежуток времени, тогда она должна начать издавать сигнал тревоги.

10. Отключение с помощью кода. Хорошо бы отключать сигнализацию с помощью какой-либо панели для ввода секретного кода.

Реализация технического задания

Приведенный список требований выглядит достаточно амбициозно, учитывая, что единственная вещь, которую вы создали к настоящему моменту, — это небольшой генератор на трех транзисторах. Но на самом деле большинство функций можно реализовать достаточно легко. Сложные задачи я отложил на потом, когда мы получим соответствующие знания. В итоге мы справимся со всеми требованиями технического задания, а все компоненты устройства поместятся на одной макетной плате (за исключением схемы генератора звукового сигнала, которая будет необязательной).

Датчики

Давайте начнем с компонентов, которые служат датчиками и запускают сигнализацию. Обычный геркон состоит из двух модулей: магнитного и переключающего (рис. 3.75).

В магнитном модуле находится постоянный магнит и больше ничего. Модуль переключателя содержит геркон, который под влиянием магнита замыкается или размыкается (как контакт внутри реле).

Рис. 3.75. Датчик сигнализации состоит из магнита в пластиковом корпусе (внизу слева) и активируемого магнитом геркона в аналогичном корпусе (вверху справа)

Рис. 3.76. Устройство датчика системы сигнализации: геркон (внизу) и магнит, который его активирует (вверху)