Электроника для начинающих (2-е издание)

Теперь пришло время для эксперимента, который позволит применить полученные вами знания для создания простого, но работоспособного продукта для бытового применения. Возможно, лично вам не нужна охранная сигнализация, однако ее разработка и сборка станет отличным введением в процесс создания схем для выполнения реальных практических задач.

Должен сразу предупредить, что создание схемы с нуля, как правило, приводит к непредвиденным проблемам и ошибкам. Было бы чересчур самонадеянно рассчитывать иначе. Поэтому в последовательности описанных далее шагов вы обнаружите как минимум одну заминку и переделку – пока наконец не получим надежную работающую систему.

Что вам понадобится

• Батарея на 9 В и разъем или сетевой адаптер на 9 В (на ваш выбор)

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, мультиметр

• Стандартный светодиод (1 шт.)

• Транзистор серии 2N2222 (1 шт.)

• Двухполюсное реле на два направления с напряжением срабатывания 9 В (1 шт.)

• Диод серии 1N4001 (1 шт.)

• Резисторы: 470 Ом (1 шт), 1 кОм (1 шт.), 10 кОм (1 шт.)

Техническое задание

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