Самодельная охранная сигнализация для дома

Ранее была опубликована статья К. Самойлова «Электронный сторож», где были предложены простые и надежные схемы охранной сигнализации, позволяющей наблюдать за нарушением как охраняемого периметра, так и за состоянием дискретных датчиков. Но простота и доступность приведенных схем являются не только их достоинством, но и недостатком. В частности, описанные в статье устройства не обладают широкими сервисными возможностями, а при наращивании системы (увеличении числа охранных каналов) становятся весьма энергоемкими и громоздкими. При этом весьма желательно, чтобы система охраны удаленных объектов обладала способностью отличать факт нарушения на охраняемом объекте от возможного обрыва подводящих линий или короткого замыкания в этих линиях. А большинство описанных в литературе подобных систем не способны делать это, поэтому и факт нарушения, и неполадки в линии однозначно оцениваются системой как аварийные.

Предлагаемая же здесь читателям система охраны удаленных объектов, кроме чрезвычайно низкого энергопотребления, позволяет различать с пульта все эти возможные ситуации, а также легко наращивать емкость системы и с одного пульта контролировать множество датчиков или охраняемых зон ответственности.

На каждом из охраняемых объектов размещается вынесенный (выносной) блок, соединенный с центральным пультом двухпроводной линией.

Рис. 1. Принципиальная схема вынесенного блока на микросхеме типа 561КТЗ

Схема вынесенного блока приведена на рис. 1. Она размещается на печатной плате размером всего 33х40 мм (рис. 2).

Рис. 2. Печатная плата выносного блока

Задача вынесенного блока – отследить возникающее при факте нарушения (или при обрыве или закорачивании подводящих линий) изменение тока в цепи охранного шлейфа, обозначенного на схеме в виде нормально замкнутого контакта F1. Таких шлейфов или контактов (соединенных последовательно) может быть несколько, и срабатывание любого из этих элементов (то есть разрыв их цепи) вызовет подачу соответствующего сигнала на центральный пульт охранной сигнализации.

Выносной блок содержит одну микросхему типа 561КТЗ – четырехканальный интегральный прерыватель, потребляющую весьма небольшой ток. Входящий в схему блока автогенератор импульсов использует элементы микросхемы D1.2 и D1.3.

Работает автогенератор следующим образом. При подаче напряжения питания оба ключа элементов D1.2 и D1.3 разомкнуты и конденсатор С2 заряжается через резисторы R2 и R5. Сопротивление резистора R5 меньше сопротивления резистора R2, при этом напряжение на резисторе R5 недостаточно для срабатывания ключей D1.3 и D1.4 (а по мере уменьшения зарядного тока оно вообще стремится к нулю).

Однако по мере зарядки конденсатора С2 напряжение на вводе 12 микросхемы возрастает, что приводит в конце концов к срабатыванию ключа D1.2, замыканию выводов 10 и 11 и подаче полного напряжения питания на конденсатор С2. Замкнутые контакты 10 и 11 ключа D1.2 обеспечивают подачу напряжения на ввод 5 ключа D1.3 и ввод 13 ключа D1.4. В результате замыкаются контакты 1 и 2 (загорается светодиод VD2) и контакты 3 и 4, обеспечивая подключение конденсатора С2 к резистору R3.

Напряжение на вводе 12 ключа D1.2 (напряжение на конденсаторе С2) скачком возрастает до значения, равного напряжению срабатывания ключа D1.2 плюс напряжение питания. После этого напряжение на конденсаторе С2 начинает падать с постоянной времени, равной C x R2 x R3 / (R2 + R3), до значения, определяемого делителем напряжения из резисторов R2 и R3. Когда напряжение на конденсаторе С2 уменьшится до напряжения порога размыкания ключа D1.2, все ключи разомкнутся. После размыкания ключей зарядка конденсатора С2 начинается вновь.

Диод VD1 служит для защиты ключа D1.3 от отрицательного выброса напряжения. Длительность паузы между импульсами, вырабатываемыми генератором, определяется номиналом резистора R2, а длительность импульса – номиналом резистора R3.

Импульсы поступают на ввод 13 ключа D1.4, и светодиод VD2 начинает мигать. Частота колебаний при данных номиналах элементов схемы составляет около 2 Гц. С такой частотой и будет мигать светодиод VD2, сигнализируя о сохранности шлейфа охраняемой территории.

При нарушении сохранности шлейфа (или размыкании датчиков F1) на входе 6 ключа D1.1. появится напряжение питания, то есть логическая «1», ключ замкнется, автогенератор работать перестанет, а светодиод VD2 погаснет.

Конденсатор С1 исключает срабатывание сигнализации при дребезжании контактов F1. Диод VD3 предотвращает повреждение схемы вынесенного бока при ошибочном подключении линии к центральному блоку в обратной полярности. Светодиод VD2 (зеленого цвета), следящий за состоянием охранного шлейфа (датчика F1), марки КИПД17А-Л. Мигание индикатора – светодиода VD2 в охраняемом помещении (или на месте размещения выносного блока) говорит о нормальном состояние включенной охранной системы.

Резисторы типа MЛT, конденсаторы типа К10-17.

Именно на эти перечисленные выше элементы рассчитана печатная плата (рис. 2), так что при замене типов этих деталей потребуется замена платы.

Микросхему 561КТЗ (аналог импортной серии CD4000A) вполне заменят (без изменения параметров схемы) микросхемы серий 564, 1561 ММ54НС, МС14000В) и 1564 (74АС). Подойдет и микросхема 176 серии, но при этом энергопотребление схемы вырастет примерно в 20 раз.

Отметим также, что все перечисленные микросхемы имеют одинаковую нумерацию выводов.

Схема одного канала центрального блока и его выходного сигнального узла приведена на рис. 3. Центральный блок выполнен на микросхеме 561ТМ2 – двухканальном D-триггере. При этом для одного канала охранной сигнализации используется один триггер – половина микросхемы. Центральных блоков, соединенных с выносными блоками, может быть несколько (при общем выходном узле на транзисторе VT1). На одной микросхеме тогда выполняют два канала. Диод 1VD3 служит для исключения влияния каналов на работу оконечного каскада.

Рис. 3. Принципиальная схема центрального блока

При отсутствии факта нарушения на охраняемом объекте и при нормально действующей подводящей линии импульсы от вынесенного блока, поступающие на центральный, будут периодически открывать транзистор 1VT1, и светодиод 1VD1 станет мигать. При этом импульсы через конденсатор 1С1 начнут поступать на базу транзистора 1VT2. В результате транзистор откроется, что обеспечит разряд конденсатора 1С2 и сохранение его в незаряженном состоянии. Назначение конденсатора 1С2 – исключить случайное срабатывание охранного устройства от импульсных помех в линии. В случае же отсутствия импульсов конденсатор 1С2 начинает заряжаться и, зарядившись, переключает триггер микросхемы D1.1, который открывает транзистор 1VT3. В результате начинает светиться светодиод 1VD2 и включается звуковой излучатель НА1, сигнализируя о факте нарушения на охраняемом объекте.

О неполадках в охранной цепи «сообщит» светодиод 1VD1: при разрыве линии связи с вынесенным блоком он погаснет, а при коротком замыкании на линии будет светиться непрерывно (см. таблицу).

Состояние светодиодов в зависимости от ситуации на охраняемом объекте

Резистор 1R2 предназначен для регулировки чувствительности центрального блока к импульсам, поступающим от выносного блока (линия связи может быть выполнена любым двухжильным проводом).

Выключатель 1SA1 служит для установки схемы в дежурный режим и для сброса аварийного сигнала путем обнуления триггера подачей на вход R микросхемы D1.1 напряжения питания.

В качестве звукового аварийного сигнализатора подойдет любой излучатель на 12 В, например звонок или автомобильный сигнал С44 или С309.

В дежурном режиме система потребляет очень мало электроэнергии (не более 6 мА на канал), что позволяет использовать аккумуляторное питание при круглосуточном режиме охраны объектов.

Как отмечалось выше, микросхемы 561 серии выбраны из-за очень низкого энергопотребления. О замене их другими микросхемами мы тоже говорили.

В схеме центрального блока использованы резисторы типа МЛТ, подстроечный резистор 1R2 лучше подобрать многооборотный типа С5-2, конденсаторы С1, 1С1 и 1С3 типа К10-17, конденсатор 1С2 типа К50-35, светодиоды – 1VD1 марки КИПД17В-Ж (желтый) и 1VD2 марки КИПД17В-К (красный).

Блок питания

При наличии электрической сети для данной охранной системы подойдет самый простой блок питания с обязательным резервным питанием от аккумулятора. При отсутствии резервного питания смысл охранной сигнализации, понятно, теряется.

Схема простого блока питания приведена на рис. 4. В качестве понижающего трансформатора Т1 подойдет любой понижающий трансформатор мощностью 20…30 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12…15 В при токе до 1 А (значение тока определяется мощностью звукового сигнализатора).

Рис. 4. Принципиальная схема блока питания

В данной схеме использован стандартный понижающий трансформатор ТН7-220-50 (номера выводов обмоток на схеме приведены в соответствии с паспортом этого трансформатора). У самодельного трансформатора с сердечником, собранным из железа УШ16х32, первичная обмотка состоит из 3000 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,12 мм, вторичная обмотка – из 145 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,47 мм.

Конденсаторы С1 и С2 типа МВМ повышают помехоустойчивость блока, а тиратрон тлеющего разряда HL1 типа ТН-0,2-1 служит индикатором наличия напряжения сети на первичной обмотке трансформатора и свидетельствует о сохранности предохранителя FU1.

Аккумулятор GB1 защищен диодом VD5 марки Д245 и резистором R2 от перезаряда большим током (зарядка происходит только через резистор R2). Аккумулятор GB1 отключается от цепи питания выключателем SB1.

Следует иметь в виду, что при частых и длительных отключениях электроэнергии необходим более сложный блок питания, иначе аккумулятор не будет успевать заряжаться. В этом случае советуем воспользоваться блоком питания, схема которого приведена в статье В. Вишнякова «Аварийное освещение дома».

О наличии напряжения питания после выпрямителя показывает светодиод VD6 марки КИПД17А-Л зеленого свечения.

***

Сборка блоков не требует специального оборудования и высокой квалификации исполнителя, а все элементы давно освоены производством и недефицитны.

Особое внимание при организации охраны удаленных объектов необходимо обратить на надежность соединений, поэтому рекомендуем использовать разъемы типов ШР, ШРГ, 2РТ или Р, например ШР16П2ЭШ5 или 2РТ16П2ЭШ5, а все блоки (вынесенный, центральный и блок питания) размещать отдельно в металлических корпусах.

Для обеспечения влагозащиты линий и вынесенного блока следует использовать указанные типы разъемов в герметичном исполнении. Если вынесенный блок при этом герметичен, то сигнализация станет всепогодной.