Сторожевое устройство электронный звонок

Автор этого бытового электронного автомата, отмеченный поощрительной премией,— А. А. Москвин из Екатеринбурга.

Устройство предназначено для охраны квартиры и может выполнять функцию квартирного звонка. В отличие от многих аналогов, в нем формирование почти всех временных интервалов происходит цифровым способом, с использованием одной микросхемы К176ИЕ5.

Датчиком срабатывания сторожа может быть любая пара нормально замкнутых контактов. Возможно подключение нескольких пар последовательно соединенных контактов, а также охранного шлейфа,

Сторожевое устройство-звонок (рис. 7) состоит из электронного блока и блока громкоговорителя. Электронный блок образуют: буферный каскад на транзисторе VT1, RS-триггер (элементы DD1.1, DD1.2), многофункциональное устройство на микросхеме DD2, диодный дешифратор (VD2, VD3), коммутатор на элементе DD1.3, инвертор DD1.4 и усилитель мощности звукового сигнала на транзисторах VT3— VT5. В блок громкоговорителя входят динамическая головка ВА1 с конденсатором С9 и резистором R15 и согласующее устройство на электромагнитном реле К1. Источник питания — выпрямитель (на схеме не показан) с выходным нестабилизированным напряжением 15,5 В (в дежурном режиме).

Режимы работы устройства устанавливают кнопочным переключателем SB1. В режиме Звонок напряжение питания +9 В на микросхемы не подается, а вывод 12 коммутатора DD1.3 соединен (через замкнутые контакты кнопки) с плюсовым проводом питания микросхем, в результате чего коммутатор превращается в обычный инвертор. Контакты SB 1.2 переключателя соединяют через низкоомный резистор R10 вывод 2 элемента DD1.2 с общим проводом, блокируя режим работы Сторож. Динамическая головка оказывается включенной последовательно с подстроенным резистором R15, которым устанавливают громкость звука в этом режиме.

При нажатии звонковой кнопки 5В2 напряжение на часть узлов электронного блока подается через замкнувшиеся контакты электромагнитного реле К1. При этом микросхема DD2 начинает вырабатывать сигнал двутональная сирена, который проходит через элементы DD1.3 и DD1.4, усиливается по мощности транзисторами VT3—VT5 и воспроизводится головкой ВА1.

Чтобы устройство перевести в режим Сторож, нажимают на кнопку SB1. При этом через ее контакты SB1.1 на микросхемы подается напряжение питания, а коммутатор оказывается разблокированным. Контакты же SB1.2 замыкают резистор R15, в результате чего громкость звукового сигнала резко возрастает.

Временные диаграммы работы устройства в режиме" Сторож приведены на рис. 8. В момент включения питания конденсатор СЗ начинает заряжаться через резистор R4, а RS-триггер остается в исходном состоянии и удерживает в нулевом состоянии счетчик DD2.

Размыкание сторожевой цепи (например, контакта S1) в течение интервала времени, пока конденсатор СЗ заряжается, не изменяет состояния устройства. Длительность же его зарядки t₃ составляет 0,7 R4C3, т. е. около 14 с.

В дежурном режиме резистор R6 совместно с конденсатором С4 представляет собой помехоподавляющую интегрирующую цепочку в цепи положительной обратной связи RC-триггера, а по отношению к сигналу, снимаемому с вывода 5 микросхемы DD2, является дифференцирующей и служит для обнуления всего устройства и перевода его в дежурное состояние по окончании сигнала тревога.

После того, как устройство перейдет в дежурный режим, размыкание охранного контакта приводит к переключению RS-триггера в единичное состояние и появлению на его инверсном выходе (вывод 3 DD1.2) напряжения низкого уровня. При этом счетчик DD2 разблокируется и начнется отсчет времени по разрядам 14 и 15: в начале паузы t_n — интервал времени между началом счета счетчика и появлением напряжения высокого уровня на выходе дешифратора VD2, VD3, и, если устройство не выключить, продолжительность тревоги t_т — интервал времени между появлением и окончанием высокого уровня на выходе дешифратора. Напряжение высокого уровня на выходе дешифратора откроет коммутатор DD1.3, и через него сигнал двутональной сирены с выхода К (вывод 11) микросхемы DD2 пройдет через инвертор DD1.4 на вход усилителя мощности — из динамической головки раздается звук сирены.

Сигнал двутональная сирена формируется периодическим подключением резистора R9 параллельно резистору R8 через полевой транзистор VT2, открывающийся импульсами разряда 9 (вывод 1) двоичного делителя частоты этой же микросхемы.

После окончания тревожного сигнала отрицательный перепад напряжения с выхода 15 (вывод 5) микросхемы DD2 через конденсатор С4 переключает RS-триггер в исходное состояние и сторожевое устройство вновь оказывается в дежурном режиме.

При номиналах элементов, указанных на схеме, время t_n и t_т равно соответственно 17 и 50 с.

Электромагнитное реле К1, выпрямительный мост VD7—VD10 с конденсатором С10, находящиеся в корпусе блока громкоговорителя, образуют гальванически развязывающее устройство.

Конденсатор С9 делает звучание электронного звонка более мягким, а также уменьшает нежелательную ЭДС самоиндукции динамической головки.

При небольшой доработке к устройству возможно подключение, например, центрального охранного пульта, сигнал на который будет поступать с вывода 4 микросхемы DD2, т. е. одновременно с сигналом тревоги. Допустимо соединение пульта с выводом 5 микросхемы DD2, тогда сигнал на пульт поступит после 17-секундной задержки (см. график на рис. 8).

Резервный источник питания напряжением 9...12 В подключен к устройству через диод VD6. При пропадании напряжения в сети (т. е. напряжения +15,5 В) диод открывается и вводит в работу резервную батарею питания.

Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К561ЛА7, транзистор КТ315Б (VT1) — на любой из этой же серии или серий КТ312, КТ3102, транзистор КТ503Б (VT3) — на КТ503Г, транзисторы КТ817Б (VT4) и КТ816Б (VT5) — на любые из этих же серий. Полевой транзистор КП103К (VT2) заменим на КП103И, 2П10 Б, 2П103В. Диоды VD1—VD4 — любые кремниевые маломощные, например, Д220, КД503А, КД102А; VD6 — любой из серии КД209, Д226. Оксидные конденсаторы — К50-16, К50-6, К50-35 и другие, конденсатор С10 — типа МБГО, остальные — К10-7, КМ, К21-7.

Постоянные резисторы — С1 -4, МЛТ, С2-23, подстроечный R15 — проволочный типа ППЗ. Переключатель SB1 — П2К.

Головка ВА1 — мощностью не менее 2 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 8... 10 Ом. Реле К1 — РЭС15 (паспорт РС4.591.005). В случае использования другого слаботочного реле ток срабатывания его устанавливают подбором резистора R16.

В авторском варианте детали электронного блока и блока громкоговорителя размещены в двух отдельных корпусах (рис. 9). Большая часть деталей электронного блока, в том числе и переключатель SB1, смонтированы на общей печатной плате. В корпусе блока громкоговорителя динамическая головка, конденсатор С9 и подстроечный резистор R15 находятся на внутренних сторонах его стенок, остальные детали, в том числе развязывающего устройства (VD7—VD10, С10, К1), смонтированы на печатной плате.

Безошибочно собранное из исправных деталей устройство не нуждается в налаживании. Временные интервалы и частоты импульсов, формируемые с помощью микросхемы DD2, можно изменять соответствующей подборкой конденсатора С7 и резисторов R8, R9, а временной интервал t₃, — подбирая (или рассчитывая) номиналы элементов С3, R4. Но при этом необходимо учитывать, что при очень больших значениях параметра т=C3R4 на нормальной работе устройства может сказываться ток утечки оксидного конденсатора СЗ.

Описанное устройство эксплуатируется в обычной квартире более двух лет. Субъективная громкость сигнала тревога такова, что его отчетливо слышно через стены и входную дверь во всех квартирах лестничной клетки и по всей лестнице девятиэтажного дома.