ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ “РАДИО”
Выпуск 18
Ю. А. Виноградов
ЭЛЕКТРОННАЯ ОХРАНА
(элементы и узлы охранных систем)
Москва
Редакционно-издательское предприятие
“Символ-Р”
1996 г.
ББК 32-94-5
В 62
Ю. А. Виноградов
В 62 Электронная охрана (элементы и узлы охранных систем). М.: “Сим-
вол-Р”, 1996
Приводятся общие требования к электронной охранной технике. Описа-
ны несложные в изготовлении электронные элементы и узлы охранных сис-
тем — датчики, исполнительные механизмы, каналы связи и другие эле-
менты, доступные для самостоятельного изготовления специалистом, до-
машним мастером, радиолюбителем средней квалификации. Из описан-
ных элементов и узлов могут быть собраны охранные системы для автомо-'
биля, гаража, квартиры, дачи. Может быть использована в качестве учебно-
справочного пособия слушателями курсов, училищ, студентами вузов тех-
никумов.
24020020000-002
В ---------------------- без объявления	ББК 32-94-5
ОС6(3)-96
Виноградов Юрий Алексеевич
ЭЛЕКТРОННАЯ ОХРАНА (ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ ОХРАННЫХ СИСТЕМ)
Редактор Е. П. Стариков
Обложка художника В. А. Кузьмина
Художественный и технический редактор А. С. Журавлев
Корректор Г. И. Старикова
Лицензия ЛР № 070936 от 19 апреля 1993 г.
Подписано к печати 1996 г. Формат 60x88 1/16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печ.л
Тираж 15000 экз. Заказ	ч?
Редакционно-издательское предприятие “Символ-Р”.
Генеральный директор А.Я.Гриф.	(
125015, Москва, Б. Новодмитровская, 23 А. Тел. (095) 285-18-41.
Отпечатано с готовых диапозитивов в филиале Государственного Ордена Ок-
тябрьской Революции, Ордена Трудового Красного Знамени Московского пред-
приятия "Первая образцовая типография Комитета РФ по печати.
113114, Москва, Шлюзовая наб., 10
ISBN 5-86955-013-0
@	Виноградов Ю. А
@	“Символ-Р”, 1995
ВВЕДЕНИЕ
Моральное право человека на самозащиту от криминальных посяга-
тельств представляется неоспоримым. Но, введенное в рамки закона, оно
оказывается в той или иной мере ограниченным, и прежде всего — в средст-
вах самозащиты. Эти ограничения особенно сильны в странах с жестко цент-
рализованным руководством, отстраняющим население от решения этой жиз-
ненно важной для него проблемы.
Область социальных отношений, где обыватель уже не имеет законного
права на самозащиту или необходимых на то средств — с одной стороны, а
правоохранительные органы могут уклониться от исполнения номинально
возложенных на них обязанностей или не имеют физической возможности
выполнить их — с другой, представляет собой “законное” поле деятельнос-
ти преступника, область легкой, практически ненаказуемой “работы”.
Современная электронная техника способна дать человеку — человеку
персонально, его семье — эффективные средства защиты от криминальных
посягательств; способна отрезвляюще подействовать на колеблющихся, го-
товых вступить на путь криминальных приобретений.
Подобные. средства защиты (не только электронные) получили самое
широкое распространение во всех цивилизованных странах мира, не толь-
ко не конкурируя с правоохранительными службами, но существенно до-
полняя их, способствуя им в выполнении своих обязанностей. И — что не
менее важно — устанавливая реальный общественный контроль над дея-
тельностью этих служб.
Автор этой книги не ставил перед собой задачу познакомить читателя с
высшими достижениями современной охранной техники, полагая, что в ре-
альной жизни большинства из нас это, скорее всего, ничего не изменит. Пред-
ставляется куда более важным познакомить читателя с отдельными состав-
ляющими охранной техники, ее элементами и узлами, из которых он мог бы
самостоятельно составить нужную ему охранную систему. К тому же возни-
кающие здесь задачи — алгоритмическое отделение криминала от некрими-
нала, обеспечение высокой автономности и надежности системы, организа-
ция ее самозащиты и др. — могут представлять интерес и сами по себе.
Структурно охранная система (ОС) обычно имеет вид, показанный на
рис.1, где:
Д1,Д2,...,Дп — датчики ОС, в том числе и удаленные, связанные с ней
каналами дальней связи (КДС);
ЭА — электронный анализатор ОС, ее “мозг” — устройство, оцениваю-
щее информацию, поставляемую датчиками и принимающее на ее основе то
или иное решение;
СМ — сигнализатор местный, формирующий сигнал тревоги для лиц,
находящихся на охраняемом объекте;
СД — сигнализатор дистанционный, передающий тревожный сигнал по
КДС лицам, находящимся вне объекта;
ИМ — исполнительные механизмы, оказывающие противодействие пре-
ступнику своими средствами;
3
Рис. 1. Структура охранной системы
УС — управляющие (установочные) сигналы, посредством которых ус-
танавливают нужный режим работы ОС;
ХФ — хозяйственные функции, которые могут быть выполнены охран-
ной системой параллельно со своими прямыми обязанностями;
ИП — источники питания системы.
Заметим, что самая важная задача, стоящая перед охранной системой,
— оценка происходящих событий, отделение криминального от некрими-
нального — до сих пор не имеет удовлетворительного решения. Попытки
решать такого рода задачи в сколько-нибудь общем виде (в математике это
стали называть “проблемой распознавания образов”) выявили, как мини-
мум, чрезвычайную их трудоемкость, даже сомнения в том, что это может
быть сделано вообще. Правда, обычно дело имеют с какой-то частной зада-
чей, вполне приемлемое решение которой может быть все-таки найдено.
Иными словами: универсального решения “распознавательных” задач, из ко-
торого нужное нам могло бы быть получено в качестве своего рода частного
случая, не существует. В создании высокоэффективной охранной системы
изобретательность ее разработчика не только полезна, она — необходима.
Успехи здесь, к сожалению, невелики. Охранные системы, не замечаю-
щие даже проникновения в самое себя, “тихо” соглашающиеся на отключе-
ние, ликвидацию, но бурно реагирующие на вполне безобидные внешние
воздействия — обычны. Автомобиль, бесследно исчезающий вместе со своей
охранной системой, но “кричащий” на весь ночной квартал лишь потому,
что рядом проехал грузовик или где-то что-то включили — повсеместное
явление.
Конечно, способность ОС отделить криминал от некриминала, ее ин-
теллект в этой области будет как-то связан со сложностью системы, ее
стоимостью. Но если владельцу ОС придется платить и за каждое ложное
ее срабатывание (у нас — пока лишь испорченными отношениями с соседя-
4
ми, в ряде стран — оплатой каждого ложного вызова полиции), то оценка
ОС по ее интеллекту заслуженно станет основной*.
По самому роду своей работы ОС — система автбномная, обязанная
работать в режиме самообеспечения нередко многие недели и месяцы. А
потому естественное требование к ОС — максимальная энергоэкономичность
всех ее узлов и элементов.
В современной микроэлектронной технике
есть структуры, особенно подходящие для ре-
шения подобного рода задач. Это КМОП-тех-
ника — цифровые микросхемы серий: К176,
561, 564, ряда других. На рис.2 изображен ос-
новной их элемент — комплементарная пара
полевых транзисторов VT1 и VT2 с изолиро-
ванным затвором, работающих в режиме обо-
гащения.
Комплементарными называют элемен-
ты, в чем-то друг друга дополняющие.
Здесь это п-и р-канальные транзисторы,
попеременно меняющие свои функции: уси-
лительного элемента и динамической (из-
Рис. 2. КМОП-пара
меняющейся) нагрузки. Режим обогащения
(он обеспечивается специальной технологией изготовления транзис-
торов) замечателен тем, что напряжения и затвор-исток Цзи и сток-
исток Uси оказываются в одном интервале, что позволяет связывать
непосредственно сток одного транзистора с затвором другого, обхо-
дясь без смегцения электрических потенциалов, к которому приходит-
ся прибегать во многих других случаях.
Затвор в таких транзисторах изолирован самым радикальным об-
разом — обычно тончайшим слоем кварцевого стекла SiO2**. Отсюда
очень высокое входное сопротивление транзисторов и определенное их
безразличие к полярности входного сигнала. Правда, во избежание про-
боя перехода затвор-канал наведенными зарядами в затворную цепь
КМОП-пары, являющуюся входным полюсом микросхемы, вводят, как
правило, защитные диоды (на рис.2 показаны пунктиром). Именно поэ-
тому напряжения на входах КМОП-микросхем не должны выходить из
пределов [О... + Un] более, чем на 0.2 В.
Входное сопротивление КМОП-пары чрезвычайно велико (свыше 1012
Ом), т.е. управляется такой элемент лишь электрическим полем — напря-
жением, приложенным к затворам его транзисторов. Сопротивление Rk ка-
нала исток-сток транзистора зависит от изи так, что по мере его уменьше-
ния.Rk увеличивается, достигая при изи=1...2 В нескольких десятков мега-
ом. Как говорят в таких случаях, канал закрывается, запирается. И наобо-
*) От вида ОС, защищающего имущество, зависит, как правило, и выплачивае-
мый владельцем страховой взнос. Он, при прочих равных условиях, тем меньше, чем
эффективнее ОС.
**) Подзатворным изолятором может быть не только окисел. МДП-трапзистор
(Д — диэлектрик) — еще одно название транзисторов такого рода.
5
рот, при UsiisUn канал открывается — его спротивление уменьшается до
нескольких сот, а то и десятков ом.
Тогда, очевидно, в КМОП-паре входное напряжение, близкое к +Un,
окажется малым для VT1, т.е. запирающим для него, и большим, отпираю-
щим для VT2. Таким образом выходной полюс КМОП-пары — объединен-
ные стоки ее транзисторов — окажется связанным через сопротивление от-
крытого канала VT2 с нулевой шиной источника питания. И наоборот, при
низком входном напряжении закрытым окажется VT2, открытым VT1 и
выходной полюс будет связан через его канал с +Un.
Рис. 3. Зависимость напряжения на
стоках КМОП-пары и сквозно-
го тока от напряжения на ее за-
творах
Рис. 4. Зависимость тока стока в п-ка-
нальном и р-канальном МОП-
транзисторах (из ИС К176) от
напряжения затвор-исток.
На рис.З представлена переходная характеристика КМОП-пары —
Uc=fl(U3), а также график icK=f2(U3), где icK — сквозной ток КМОП-
пары, зависящий от суммарного сопротивления ее каналов. Заметим, что на
интервалах входных напряжений [U0] и [U1] сквозной ток практически
равен нулю, а переходная характеристика имеет “плато”. И то и другое
чрезвычайно важно: в этих состояниях КМОП-пара, во-первых, не являет-
ся энергопотребляющим элементом и, во-вторых, обладает естественной не-
чувствительностью к довольно значительным колебаниям входного напря-
жения, т.е. обладает естественной помехозащищенностью.
В формировании интервалов напряжений, представляющих логические
О и 1, нередко исходят из менее жестких требований, а именно: эти интер-
валы берут такими, чтобы при любых изменениях входного сигнала в их
пределах сигнал на выходе логического элемента заведомо оставался в этих
же пределах. Так, из представленных на рис.4 графиков ic=fn(U3n) и
ic=fp(U3n), где ic — ток стока, а 11зи — напряжение затвор-исток п- и р-
канальных транзисторов, составляющих микросхемы серии К176, следует,
что логический О мог бы быть представлен, например, интервалом напря-
жений [О...З,5 В], а логическая 1 — интервалом [6,5...10 В] (при сопро-
тивлении нагрузки в стоке не более 3,5 кОм). Но, очевидно, такое расши-
рение разрешенных интервалов скажется на энергопотреблении логическо-
6
• го элемента и устройства в целом — оно многократно увеличится.
В дальнейшем будем пользоваться следующими двумя обозначениями:
[U] — множество значений U, и е — знак принадлежности к указанному
множеству. Нас будут интересовать, очевидно, два множества: [U0] — мно-
жество электрических напряжений, любое из которых может представлять
собой логический нуль, и [U1] — множество электрических напряжений,
представляющих логическую единицу. Смысл значка е ясен из примера:
Uie[Ul] — напряжение Ui принадлежит множеству [U1].
Такой подход особенно естественен в отношении синтеза цифровых уст-
ройств — ведь здесь чаще всего безразлично, каким именно будет то или
иное напряжение (ток, сопротивление), важно лишь, чтобы его величина
оказалась достаточной для формирования на выходе элемента логического
О или 1. Язык теории множеств, как раз пренебрегающий несущественными
подробностями, во многих случаях позволит нам, убрав второстепенности,
упростить изложение материала, высветить суть дела.
Но вернемся к самому предмету. То обстоятельство, что КМОП-техни-
ка имеет чрезвычайно низкое энергопотребление в режиме ожидания*) **,
оказывается особенно ценным именно в охранной электронике, автоном-
ность которой зависит прежде всего от ее способности продолжительное
время функционировать без внешних источников энергоснабжения. И для
которой ожидание, состояние готовности и есть основная работа, во всяком
случае — по времени.
КМОП-техника будет основой всех рассмотренных здесь узлов охран-
ных систем.
*) Менее, если предварительную селекцию поступающих сигналов выполняет сам
датчик, оставляя без внимания тс из них, которые он с достаточным на то основанием
вправе отнести к ложным, фонрвым, случайным.
**) Высокая эпергоэкономичность КМОП-микросхем имеет и оборотную сторону
— они легко повреждаются статическим электричеством, наведенными зарядами. И,
соответственно, требуют особого обращения (см., например, [Л. 1 ]).
7
1. ДАТЧИКИ
К категории датчиков — технических сенсоров, снабжающих охранную
систему исходной информацией, могут относиться самые разные устройства,
так или иначе реагирующие на интересующие нас внешние воздействия. К
датчику предъявляется, по-существу, лишь одно требование — чтобы нужная
нам информация, пусть и с возможными помехами, представлялась в форме,
пригодной для дальнейшего ее — информации — аппаратного анализа.
Конечно, было бы хорошо, чтобы и окончательная селекция сигналов —
отделение криминального от некриминального — происходила тут же/ на
“датчиковом” уровне. Иногда — в простых случаях и при очень продуман-
ном выборе и размещении датчиков — такое удается. Но это скорее исклю-
чение, нежели правило. Обработка более или менее* “сырой” информации,
поступающей от датчиков, возлагается на электронный анализатор охран-
ной системы.
Итак, нас будут интересовать энергоэкономичные датчики, формирую-
щие на своих выходах сигналы, пригодные для введения в электронный
анализатор, выполненный в КМОП-технике.
1.1.	Контактные датчики
В этом качестве чаще всего используют герконы, микропереключатели,
кнопки, контактные группы от электромагнитных реле.
Герконы как датчики, регистрирующие перемещения, реагирующие на
открываемую дверь, окно и т.п., получили, пожалуй, наибольшее распро-
странение, и прежде всего — из-за высокой их надежности и долговечности.
Магниточувствительные электроды 2
1	2
и
Рис. 5. Конструкция переключающего
геркона
3 геркона, один из которых смеща-
ющийся, заключены в герметичес-
ки запаянный стекляный баллон 1,
заполненный инертным газом (рис.
5). При приближении постоянного
магнита к геркону он срабатывает
— разомкнутая контактная пара за-
мыкается, а трехэлектродный геркон
переключается. Очевидно, трех-
электродный геркон может быть
использован в качестве как нор-
мально замкнутогожонтактного дат-
чика НЗКД, так и нормально разо-
мкнутого НРКД.
Обычно сам геркон размещают неподвижно — врезают, например, в двер-
ную или оконную коробку, стенку шкафа, а управляющий им магнит вкле-
ивают в специальную выемку в подвижной части проема — в торец двери, в
оконную створку и т.п. Их взаимное расположение должно быть по воз-
* Менее, если предварительную селекцию поступающих сигналов выполняет сам
датчик, оставляя без внимания те из них, которые он с достаточным на то основани-
ем вправе отнести к ложным; фоновым, случайным.
8
Таблица!
Тип геркона	1	2	3	4	5	6	7 .
МКА-52141	100...200	3	5000	3	0,1	1000	53/5,4/80
МКА-52142	300	3	10000	3	0,1	до 1000	52/5,5/90
МКА-52202	180...300	8	380	4	о,з	2500	52/7/-
МК17	30...80	10	80	—	0,2	до 10000	20/3,1/45,6
МКА-10501	16...35	10	90	—	0,3	2000	10/2,3/41
МКА-10701	18...45	0,5	10	—	—	до 1000	10/1,8/25
МУК-1-1А-1	35...90	2	115	0,5	0,3	до 50000	21,5/-/40
КЭМ-2	21 ...64	1	180	0,25	0,15	до 100000	20/-/46
МК-16-3	35	1	30	0,01	0,15	1500	16/-/-
М К-10-3	13...40	0,8	36	0,1	о,з	до 20000	10/-/30.5
МКА-10113	14...25	0,8	36	0,1	о,з	до 10000	10/-/42.5
1 — магнитодвижущая сила срабатывания, А; 2 — время срабатывания, мс; 3 —
максимальное коммутируемое напряжение, В; 4 — максимальный коммутируемый
ток, А; 5 — сопротивление контактов, Ом; 6 — максимальное число коммутаций,
тыс.; 7 — габариты, мм (длина баллопа/диаметр баллона/общая длина)
можности постоянным, т.к. напряженность магнитного поля по мере удале-
ния магнита от геркона быстро убывает. Обычно герконы располагают око-
ло петель. Герконовый датчик нетрудно, очевидно, замаскировать.
Основные параметры герконов отечественного производства приведены
в табл. 1 [Л.2, с.513-523]. В качестве пер-
спективных укажем также на КЭМ-3,
КЭМ-10, МКА-10104 и М2А.
В подобных же случаях рспользуют и
микропереключатели. Включение-выклю-
чение микропереключателя происходит
посредством механического нажатия на его
привод — кнопку, имеющую обычно очень
небольшой “ход” — 0,5... 1 мм.
Микровыключатель обычно устанавли-
вают на неподвижную часть контролиру-
емого проема, а его толкатель (нередко —
просто выступающий шуруп) — на подвиж-
ную. Почти всегда между микропереклю-
чателем и толкателем вводят какой-либо
эластичный элемент, позволяющий не
Рис. 6. “Мягкое” управление
микропереключателем
предъявлять к их взаимному расположению слишком жестких требований.
Чаще это делают так, как показано на рис. 6, где 1 — упругая металличес-
кая пластинка, в некоторых микропереключателях, например, в МП9-Р1,
входящая в саму их конструкцию; 2 — толкатель.
Основные параметры некоторых отечественных микропереключателей
приведены в табл.2 [Л.2, с. 526-535].
Кнопки, в частности кнопки от компьютерных клавиатур, такие, на-
9
Таблица 2
Тип микропере- ключателя	МП1-1	МП-7	МП-5	МП-9	МП-10	МП-11	МПЗ-1
Коммутируемые токи, мА	0,2... 100	0,5...500	0.2...400	0,2...100	-	-	
Коммутируемые напряжения, В	0,2...30	0,5...30	0,2...30	-	0,2...30	-	0,2...30
Число коммута- ций, тыс.	25...50	7.5...10	15...100	25...50	5. ..50	15. ..100	30...100
Габариты, мм	20,Зх 17,4x8,2	12,8х 10,6x5,2	20,Зх 17,4x8,2	20,Зх 14,6x7,2	20,Зх 14,6x7,2	20,Зх 14,6x7,2	20,Зх 17,4x8,2
пример, как ПКН-159 или ПКН-150-1, также нередко используют в качест-
ве нормально замкнутых КД. Поскольку крепятся они с помощью пайки, то
предварительно их монтируют на небольшого размера печатных платах,
которые затем устанавливают в нужных местах. Кнопки также требуют “мяг-
кого” нажатия.
Контактные группы, снятые с электромагнитных реле, используют в
качестве КД-относительно редко. Их основной не-
достаток — незащищенность контактов.
Нередко изготавливают специальные контакт-
ные датчики, такие, например, как изображенный
на рис.7, где 1 — тонкая (0,4...0,5 мм) упругая
стальная спица; 2 — кольцевой электрод с “хобо-
том” 3; 4 — фрагмент печатной платы, к контакт-
ным площадкам 5 которой припаяны концы 1 и 3.
Если на конце спицы укрепить инертную массу
6 — например, свинцовый цилиндр весом 20...30 г,
а печатную плату жестко соединить с контролируе-
мым объектом, расположив ее так, чтобы спица 1
заняла вертикальное положение, то система .ока-
жется чувствительной к боковым толчкам, точнее
— к любым возмущениям, имеющим заметную со-
ставляющую в горизонтальной плоскости.
Для того, чтобы сделать такой датчик чувстви-
тельным к очень слабым возмущениям (что далеко
не всегда нужно делать)*, верхнюю часть спицы
отжигают и свивают в некое подобие пружины (по-
казано пунктиром). Чувствительность, датчика мо-
Рис. 7. Контактный
датчик вибраций
жет быть увеличена, очевидно, и простым удлинением его элементов 1 и 3.
*) Высокая чувствительность таких КД к слабым механическим воздействиям
.„ находит подчас неожиданное применение, например, в удочках-автоматах для под-
; ледпого лова рыбы.
К категории контактных отнесятся и шлейфные датчики. Такой датчик
представляет собой натянутый по периметру охраняемой территории пли.
как-то иначе тонкий проводник, обрыв которого нетрудно зафиксировать.
Шлейфы, опутывающие окна, внутренние двери, шкафы, чемоданы, иные
предметы в охраняемом помещении, ставят перед посетителем, не стремя-
щимся афишировать свой визит, практически неразрешимую задачу.
Недостаток шлейфного датчика очевиден — он одноразовый. Оборван-
ный шлейф обычно не ремонтируют — проще установить новый. Поскольку
в качестве шлейфных проводников используют, как правило, тонкий обмо-
точный провод, то и небольшого его запаса (по весу и объему) оказывается
вполне достаточно, чтобы выставлять новый охранный шлейф на каждой,
например, экспедиционной ночевке.
Тонкий обмоточный провод типа ПЭВ-2, ПЭВТЛ-2, ПЭМ-3 и др. диа-
метром не более 0,1 мм не только малозаметен сам по себе, но, как прави-
ло, незамеченным остается и его обрыв (не считая, разумеется, последст-
вий...) Покрытые шелковой изоляцией подходящей расцветки, например,
под цвет травы, провода типа ПЭВЛО или ПЭВШО непросто обнаружить
и при очень хорошем освещении.
Контактные датчики, обладающие почти нулевым энергопотреблением, с
амплитудой сигнала, достаточной для непосредственного управления КМОП-
элементами, были бы почти идеальными в охранной технике, если бы не их
“дребезг” при переключениях и “шорох” в замкнутом состоянии (рис. 8).
На “дребезг”, т.е. на не строго одноступенчатый переход контактной
пары из одного состояния в другое, можно не обращать внимания (и не
обращают), если нагрузкой является инерционный объект, например, та
же лампа накаливания. Но если это электронный счетчик, его счетный
вход (С-вход), то на одноразовое включение такого КД он отреагирует
тем, что “запишет” в свою память не одну единицу, как здесь полагалось
бы, а столько, сколько спадов* окажется во всей “дребезговой” пачке им-
пульсов. Как правило, это недопустимо.
На рис.9 приведена принципиальная схема электронного формировате-
ля, позволяющего устранить возможные неприятные последствия этого
эффекта. Он представляет собой одновибратор, переходящий в новое со-
стояние при появлении первого же спада в “дребезговой” пачке импульсов.
Длительность t его пребывания в этом состоянии зависит от постоянной
времени R3C2 (t(sR3C2) и должна быть больше времени tip самого про-
должительного “дребезга”. Но 1ф не может быть слишком большим, так как
одновибратор должен вернуться в исходное состояние заблаговременно, до
появления следующего сигнала.
*) О терминологии. Выражения “фронт”, “передний фронт” относят к начальной
фазе, к возникновению импульса, “задний фронт”, “срез”, “спад” — к его оконча-
нию, исчезновению. “Фронтрчувствитсльпыс” входы микросхем реагируют, как пра-
вило, пе на тот или иной фронт импульса, а на определенный перепад напряжений.
Например, С-входы большинства КМОП-счетчиков реагируют па переход из 1 в 0,
т.е. на перепад напряжений видаД. Иногда такой функционально “нагруженный”
перепад отмечают стрелкой — Т.
11
+Un	Uk
______,'t
tip
Рис. 8. Графики, поясняющие явления “дребезга” (а) и “шо-
роха” (б) контактного датчика
Рис. 9. Одновибраторный формирователь сигналов нормально
разомкнутого контактного датчика
Рис. 10. Триггерный формирователь сигналов НРКД
На рис. 10 приведена принципиальная схема еще одного формировате-
ля. Его основой является триггер [Л.З]. В исходное, стартовое состояние
этот триггер приводят специальным, подаваемым на вход R в DD1.2 им-
пульсом.
Триггерный формирователь после срабатывания датчика сам Не восста-
навливается. Лишь электронный анализатор, выяснив ситуацию, может
вернуть его в исходное состояние, или — установив, например, дефектив-
ность канала — исключить его из числа своих сенсоров.
Оба эти формирователя рассчитаны на работу совместно с нормально
разомкнутыми контактными датчиками. Возможные схемы формировате-
лей — одновибраторного и триггерного — для работы с нормально замкну-
тыми КД показаны на рис. 11 и 12.
12
Рис. 11. Одновибраторный формирователь сигналов нормально
замкнутого контактного датчика
Рис. 12. Триггерный формирователь сигналов НЗКД
КМОП-формирователи могут быть выполнены и иначе — на других мик-
росхемах, в иной схемотехнике. Довольно полный их обзор приведен в [Л.4].
Формирователи с положительной обратной связью нередко используют
для улучшения фронта передаваемого
СИГНала -- ДО ОДНОЙ-ДВуХ МИКрОСекуНД И	DD1.1 DD1.2
менее*.	____ —।  1	___
Делитель R1C1 в описанных форми- /	1 А— 16—
рователях (рис. 9—12) предназначен для --'	—I ----1 -----'
ОСЛаблеНИЯ ВОЗМОЖНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ И	DD1К561ЛН2
высокочастотных помех до уровня, ос-
тавляющего входной сигнал в интерва- рИс. 13. Цепочка логических
лах [U1] или [U0]. Обычно принимают элементов, формирующая сигнал
R2=0,1...3 МОм, Rl=(0,05...0,l)R2,
R2Cl=(0,01...0,l) с. В условиях значительных помех эта защита может
быть и многозвенной, такой, например, как на рис. 14.
Сложнее обстоит дело с “шорохом”, с “шуршанием” нормально зам-
кнутых контактных пар. Прежде всего потому, что этот эффект, в отличие
от вдребезги”, не имеет временной связи с работой датчика, изменением его
*) Поскольку каждый логический элемент в микросхеме является и своего рода
транзисторным усилителем, В практическом синтезе используют еще один способ улуч-
шения фронтов импульсного сигнала (рис. 13). Такая формирующая цепочка может
быть составлена и из других логических элементов при соответствующем их включе-
нии.
13
состояния. Спонтанное, происходящее
без видимых причин изменение кон-
тактного сопротивления Rkoht может
возникнуть в любой момент.
Изменение контактного сопротив-
ления особенно часто проявляется в
КД, подвергающихся переменному
механическому давлению, пусть и
вполне достаточному, казалось бы, для
обеспечения надежного электрическо-
Рис. 14. Двухзвенная помехозащит- го соединения. Это связано прежде
ная цепочка	всего с микроперемещениями контак-
тирующей площадки, почти точки, с
выходом ее на загрязненные или окислившиеся участки контактной по-
верхности. Особенно ощутимы флуктуации Rkoht при слабом контактном
давлении, не способном продавить возникший резистивный слой.
Изменение Rkoht может быть обусловлено и химическими свойствами
материалов: например, растущий слой окиси-изолятора* способен со вре-
менем раздвинуть электроды КД и даже образовать в его зазоре электроли-
тическую пару. Правда, с относительно малым увеличением контактного
сопротивления, даже длительным, справляется та же система помехозащи-
ты. Важно лишь, чтобы величина Rkoht оставалась достаточно малой по
сравнению с R1. Кратковременное изменение Rkoht, даже значительное,
демпфируется помехозащитной цепочкой, при условии, конечно, что по-
стоянная времени R2C1 окажется достаточно большой, больше длитель-
ности “всплеска” Rkoht.
Использование в КД неокисляющихся материалов, таких как золото,
палладий, или окисляющихся, но окисный слой которых остается в доста-
точной мере электропроводным, также ведет к уменьшению “шороха”, к
снижению вероятности того, что какая-то из флуктуаций Rkoht будет при-
нята за тревожный сигнал датчика.
В борьбе с “шорохом” иногда используют ртутные контактные датчи-
ки, которые практически не имеют этого дефекта. Но они требуют слиш-
ком бережного обращения, да и малодоступны. Впрочем, без большой не-
обходимости со ртутью стараются дел не иметь. Исключением здесь явля-
ются, пожалуй, лишь контактные ртутные термометры (см. 1.4).
Эффективным средством борьбы с “шорохом” нормально замкнутых
КД является их дублирование — параллельное включение нескольких дат-
чиков на один контролируемый проем. Так, если мы имеем дело со случай-
ными сбоями КД и вероятность каждого из них, скажем, 10~\ то вероят-
ность одновременного их отказа (лишь на такой отказ система с двумя НЗ-
датчиками отреагирует как на тревожный сигнал) составит 10~8. Средство,
очевидно, радикальное, но, повторим, если мы действительно имеем дело со
случайными, никак не связанными друг с другом событиями. Сильный удар
*) Особенно неподходящ для КД алюминий: его окись нс только является очень
хорошим изолятором, по опа обладает высокой механической прочностью даже в топ-
ких слоях.
14
в дверь, например, может резко увеличить вероятность одновременного сра-
батывания ее НЗКД.
В системах, использующих нормально замкнутые контакты, особенно —
шлейфы, следует иметь в виду и еще один возможный источник помех. Ин-
дуктивность L датчика и помехозащитная емкость С1 образуют колебатель-
ный контур, резонансная частота f=l/2n7LCl которого может случайно со-
впасть с частотой мощной или близко расположенной радиостанции или како-
го-либо другого источника электромагнитных излучений. Если добротность
этого контура окажется достаточно большой, то сигнал на входе КМОП-эле-
мента может выйти из интервала [U0], Но поскольку при Rl>l/2nfCl кон-
тур LC1 становится апериодическим, серьезных проблем здесь не возника-
ет. Ничто не мешает и отстроиться от помехи, изменив, например, емкость
конденсатора С1.
Каждый контактный датчик может быть подключен к электронному ана-
лизатору персональной двухпроводной линией связи. Но в этом не всегда
есть необходимость. Например, может быть совершенно безразлично, через
какое из двух окон проникнут в помещение. В этом случае оконные датчики
целесообразно предварительно сгруппировать так, как это показано на ри-
c. 15,а (для НРКД) или 15,6 (для НЗКД) и лишь затем вести от них общую
линию к электронному анализатору.
В качестве линии связи можно использовать обычный телефонный про-
вод. В условиях значительных помех потребуется, возможно, вести ее скру-
ченными проводами или же использовать тонкий экранированный провод или
коаксиальный кабель, например, РК75-1-22, РК75-1-11 или РК50-0,6-23.
Поскольку активное сопротивление линии может быть достаточно боль-
шим, то в не очень плохих климатических условиях, например, в жилых
помещениях, она может быть выполнена и тонким обмоточным проводом.
Для этого-нужно лишь подготовить будущую трассу: снять дорожкой ста-
рую краску и покрыть открывшуюся поверхность двумя-тремя слоями хоро-
шего, не повреждающего изоляцию провода, лака или клея. Затем в не
совсем еще просохшую дорожку укладывают нужное число проводников,
лучше типа ПЭВШО 0,15...0,2 мм, и все это покрывают еще несколькими
слоями того же лака или клея. После окончательной просушки и прозвонки
проводников дорожку шпаклюют и закрашивают под общий тон. Такая про-
водка остается незаметной и на самом видном месте.
б)
Рис. 15. Группировка контактных датчиков
Все соединения в линиях связи должны быть пропаяны, скрутка недо-
пустима. Исключение может быть сделано лишь для шлейфных датчиков,
но концы их должны быть отожжены, тщательно зачищены и надежно за-
фиксированы в не йовреждающих тонкий провод зажимах.
15
DA1К140УД12; VD1 КД102А; VT1 КТ3107Д
Рис. 16. Компаратор из ОУ (а), буферный элемент
к компаратору (б)
В отличие ОТ контактных, многие другие датчики в охранных системах
генерируют сигналы слишком малой амплитуды для прямой “раскачки” ими
цифровых КМОП-элементов. В таких случаях между датчиком и цифро-
вым устройством включают компаратор — операционный усилитель с циф-
ровым выходом, напрммер, К554САЗ*.
Однако значительно более энергоэкономичный компаратор можно сде-
лать самому (рис. 16,а). Здесь DA1 — операционный усилитель (ОУ), ра-
ботающий на микротоках. В дежурном режиме на выходе ОУ устанавлива-
ют Ывых max — предельно высокое из возможных здесь напряжений. Это
можно сделать, если Ku(UBxl~UBx2)>Un, где Ku — коэффициент усиле-
ния ОУ. В цепочке элементов R2, R3, VD1 нетрудно распределить напря-
жение (Un-ивых- max) так, чтобы падение напряжения на резисторе R3
было меньше напряжения отсечки транзистора VT1.
Напряжение отсечки ибэ отс для кремниевых транзисторов обыч-
но принимают равным 0,5...0,6 В, для германиевых —	0,3 В. При-
мерно те же величины имеет и Unp — прямое падение напряжения на
кремниевых и германиевых диодах.
В таком случае в цепи коллектора VT1 будет протекать лишь обратный
ток коллектора (в транзисторах типа КТ31.07 1ко<0,1 мкА) и напряжение
на коллекторе VT1 останется в пределах [UO] (IkoR4g[U0]). Снижение
напряжения на в^ххрде ОУ (в пределе — до ивых min) должно открыть
транзистор VT1 до йасыщения, оставить на нем лишь икэ нас (для КТ3107
— <0,3 В). Тогда, очевидно, напряжение на выходе датчика окажется в
пределах [U1], что от компаратора и требуется.
Потребляемый таким составным компаратором ток 1пот=10...15 мкА, ко-
эффициент усиления Ku не менее 20 1 03.
Если.на выходе операционного усилителя: Un-ивых тах<1 В и Е1вых min<l
В (наибольший “размах” ивых имеет ОУ 140УД12), то такой ОУ может
работать в качестве компаратора без какой-либо специальной “оцифровки”
*) Один из немногих компараторов, сохраняющих свои функции при снижении
напряжения питания до 5...6 В [Л.5].
16
выходного сигнала. Но его выходное сопротивление может оказаться слиш-
ком большим. В таком случае ОУ следует дополнить буферным КМОП-
элементом (рис. 16,6). Такой компаратор будет иметь низкое выходное со-
противление (не более 1 кОм) во всех своих состояниях.
Сопротивление сток-исток открытого р-канального транзистора
в маломощной КМОП-микросхеме составляет примерно 1 кОм, п-ка-
нального — 300 Ом.
Этим объясняется различие в допустимых значениях выходного тока
КМОП-пары при генерации ею логического 0 или логической 1.
В этом же причина того, что выходное сопротивление КМОП-струк-
туры, реализующей функцию нескольких переменных, может быть более
высоким (каналы транзисторов в некоторых режимах оказываются
включенными последовательно), нежели в КМОП-структурах, реали-
зующих одноместные функции — инверсию или “тождественный X" *.
Если, конечно, выход такой многоэлементной структуры не является
выходом заключающей ее КМОП-пары.
Сопротивление открытого канала полевого транзистора зависит
не только от типа канала, но и от конфигурации его истока, стока,
особенностей подложки и др., и поэтому может заметно отличаться в
КМОП-микросхемах разных серий.
Но значительно более важным для конструктора является то об-
стоятельство, что КМОП-техника допускает параллельное включе-
ние однотипных транзисторов и даже более крупных КМОП-струк-
тур. Это означает, что есть способ практически всегда (в низкочас-
тотной технике, во всяком случае) снизить выходное сопротивление
проектируемого устройства, того или иного его фрагмента до прием-
лемой величины.
Компаратор окажется еще более энергоэкономичным, если его постро-
ить на операционных усилителях ICL7611, ICL7612, ICL7613 (ипит=1...16
В., 1пот=1,5мкА, f=44 кГц) или ICL7614A, ICL7615A, ICL7621A, ICL7622A
(ипит=1...16 В, 1пот=2 мкА, f=44 кГц) [Л.6].
В экспериментах с другими операционными усилителями нужно иметь в
виду,'что номинально высокое быстродействие ОУ (в охранной технике, как
правило, совершенно ненужное) напрямую связано с его высоким энергопот-
реблением в статике. Если ОУ имеет внешнюю регулировку режима и может
быть выведен ею в режим работы на микротоках, то он, возможно, окажется
пригоден в качестве основы такого энергоэкономичного компаратора.
1.2.	Пьезодатчики
Пьезоэффект — способность некоторых кристаллов и специальных ке-
рамик возбуждать на своих обкладках электрическое напряжение при меха-
нической ’деформации — в охранной технике используется довольно широ-
*) “Тождественный X” — функция f(X)=X (f(0)=0, f(l)=l). Так называют эту
функцию в алгебре логики — теоретической основе всех наших построений. Эле-
мент, реализующий f(X)=X, можно назвать повторителем.
17
2-6473
ко, чаще всего в датчиках вибраций, таких, например, как изображенный на
рис. 17,а.
Основой его служит пьезоэлемент с одной открытой обкладкой — такой,
например, как ЗП-2, ЗП-4 или ЗП-5. Корпус пьезоэлемента, имеющий элект-
рический контакт с одной из его обкладок, припаивают к специальным пло-
щадкам на печатной плате 1. К открытой обкладке пьезоэлемента 2 припаи-
вают стойку 4, изготовленную из провода диаметром -0,5 мм, согнутую так,
как это показано на рисунке. Лапы и седловину стойки, а также места ее
установки на пьезоэле^ент следует предварительно облудить, лучше — низ-
котемпературным припоем. Консоль 3 выгибают из тонкой (-0,4 мм) упру-
гой стальной проволоки. Один ее конец впаивают в расклепанный на печат-
ной плате пистон (при двухстороннем монтаже — пропаивают с обеих сто-
рон), середину припаивают к седловине стойки 4, а на другой конец крепят
груз 5 — цилиндр или шарик весом 5... 15 г (свинец, припой и т.п.). Во
избежание отрыва верхней обкладки пьезоэлемента консоль предваритель-
но изгибают так, чтобы создать этим постоянное давление на пьезоэлемент,
достаточное для того, чтобы в реальной эксплуатации оно, изменяясь по
величине, не меняло бы знак, т.е. оставалось бы прижимающим.
а)
DA1К140УД12; VD1 КД102А; VT1 КТ3107Д
б)
Рис. 17. Пьезоэлементный датчик вибраций
Печатную плату устанавливают в защитный корпус, который жестко
крепят на контролируемой поверхности. Легкая ее вибрация, толчки и по-
стукивания вызовут на обкладках пьезоэлемента ряд слабых импульсов на-
пряжения. Для того, чтобы усилить эти импульсы, придать им принятый в
цифровой технике вид, сигнал с пьезоэлемента подают на входы компарато-
ра (рис. 17,6). Порог его срабатывания устанавливают резистором R2. Если
амплитуда отрицательной полуволны сигнала на пьезодатчике BQ1 будет
меньше напряжения на R2, то транзистор VT1 останется запертым и напря-
жение на выходе компаратора не выйдет из [U0]. Механическое возбуждение
пьезоэлемента приводит к появлению на выходе компаратора нескольких “пря-
моугольных” импульсов длительностью 3...15 мс, пригодных для прямого
введения в цифровой КМОП-анализатор.
18
Среди фоновых импульсов малой амплитуды, влияние которых устраня-
ют соответствующей установкой порога, на входах компаратора время от
времени будут возникать посторонние импульсы надпороговой амплитуды.
На рис. 18 приведена принципиальная схема частотного фильтра, позволяю-
щего разделять сигналы и по временной их активности: редкими — прене-
брегать, частые — учитывать. Здесь DD1 — двоичный счетчик, периодичес-
ки возвращаемый в исходное, нулевое состояние импульсами, поступающи-
ми на его R-вход*.
Сигнал 1 на выбранном выходе .
счетчика DD1 возникнет лишь в том
случае, если в паузе между импульса-
ми сброса на С-вход счетчика посту-
пит соответствующее число единиц.
Так, сигнал 1 на выходе “8” DD1 (в
указанной на рис. 18 позиции SA1) по-
явится лишь по прохождении восьмо-
го спада на С-входе счетчика.
у На рис. 19 приведена принципиаль-
ная схема управляемого частотного
фильтра: сигнал 0 на входе S не толь-
ко блокирует поступление какой-либо
информации по этому каналу, но и
снимает питание с его компаратора.
Если потребляемый компаратором ток
не превышает 0,25 мА, то в качестве
ключа DD3.1, DD3.2 могут быть за-
действованы практически любые логи-
ческие элементы, собранные в конфи-
гурации, реализующие функцию
f(X)=X — ’’тождественный X”.
Заметим, что электронное уп-
Рис. 18. Частотный фильтр
DD3.7	DD3.2
DD2 К561ЛА7; DD3 К561ЛН2
Рис. 19. Управление питанием
компаратора
равление питанием тех или иных
элементов и узлов ОС позволяет
существенно снизить общее ее
энергопотребление в дежурном ре-
жиме. Энергопотребляющие дат-
чики (если они есть) включаются
лишь для выяснения возникших подозрений, а средства связи и меха-
низмы защиты — только для исполнения принятого решения.
Импульсы сброса, следующие с нужной периодичностью, формируются
электронными часами охранной системы (о них — в 1.9) или специальным
генератором, например, показанным на рис.20,а или б.
*) В инженерной практике эту процедуру называют сбросом счетчика, а импульс
на входе R (R-импульс) — импульсом сброса. Бывшая когда-то жаргонной, эта лек-
сика уже обрела статус нормативной, во всяком случае — среди профессионалов.
19
Рис. 20. Генераторы R-импульсов
1.3.	Микрофонные датчики
Для обнаружения акустических сигналов, распространяющихся в воз-
душной среде, можно было бы взять те же пьезоэлементы, но мы воспользу-
емся для этого специальными микрофонами.
На рис.21 приведена принципиальная схема микрофонного датчика, где
ВМ1 — электретный микрофон (капсюль от МКЭ-3), a DA1 — операцион-
ный усилитель (ОУ), работающий в режиме микротоков. В отличие от дат-
чика вибраций, сигнал здесь предварительно усиливается (DA1), затем де-
тектируется (VD1, VD2) и лишь в выходном каскаде, отпирая нормально
DA1К140УД1208; VD1, Уй2Д9Б; VT1КТ3102Е
Рис. 21. Микрофонный датчик
20
запертый транзистор VT2, становится дискретным, принимающим значения
О или 1.
Подстроечным резистором R5, изменяющим коэфициент усиления ОУ,
устанавливают желаемый порог чувствительности датчика: акустические
сигналы, не способные создать на резисторе R7 напряжение, превышающее
напряжение отсечки ибэ отс транзистора VT2 (это, напомним, 0,5...0,6 В),
оставят его запертым и, соответственно, сигнал на выходе датчика останется
в пределах [U1].
Датчик с нормально запертым выходным транзистором в одном из
своих состояний имеет довольно высокое выходное сопротивление Rebix.
Здесь, например, при Uebix &[U1] сопротивление Лвых=Д8. Это важ-
но иметь в виду, так как, во-первых, линия связи такого датчика бу-
дет иметь повышенную чувствительность к электрическим наводкам,
и, во-вторых, время ten возврата датчика в состояние ожидания мо-
жет в десятки и сотни раз превышать время Ьф его включения
(tcn=3RebixCH, 1ф~ЗДнасСн, где Сн — емкость линии связи, а
Rhoc=10... 100 Ом — сопротивление цепи эмитпгер-коллекпгор биполяр-
ного транзистора в режиме насыщения).
Отсюда следует, что функционирование датчика с запертым в де-
журном режиме выходным транзистором должно быть организовано
так, чтобы “работало” его включение (передний фронт), а емкость
линии связи позволяла бы ему вернуться в исходное состояние — со-
стояние ожидания — заблаговременно. Иными словами, линия, связы-
вающая такой датчик с ОС, не должна быть слишком длинной.
Для того, чтобы датчик мог быть отнесен на десятки й сотни метров от
ЭА ОС, его выходное сопротивление должно быть достаточно малым в
любом состоянии. Это можно сделать, подключив к коллектору выходного
транзистора формирователь, показанный на рис. 13. Он не только улучша-
ет фронты сигналов, но и имеет довольно низкое ( 0,5... 1 кОм) выходное
сопротивление. Выходное сопротивление датчика будет еще меньше (50... 100
Ом), если его выходной каскад будет таким, как это показано на рис.22,а
или б (усилитель мощности без инверсии и с инверсией сигнала).
Редкие случайные импульсы на выходе микрофонного датчика могут
быть убраны с помощью описанного выше частотного фильтра (см.рис. 18).
Если, конечно, они не учитываются электронным анализатором охранной
системы как-то иначе.
От конденсатора С1 зависит чувствительность датчика в области низ-
ких частот: она увеличивается при увеличении его емкости.
Потребляемый микрофонным датчиком ток 0,06...0,09 мА.
Описанный датчик обнаружит акустические сигналы, но не “прочтет”
их. На рис.23 приведена принципиальная схема микрофонного датчика,
способного работать модулятором в СВ-радиопередатчике* или предвари-
тельным усилителем при трансляции сигнала по проводным линиям.
Здесь ВМ1 — электретный микрофон типа МЭК-1В, DA1 — операцион-
ный усилитель, работающий в линейном режиме. Транзистор VT1 стабили-
зирует напряжение на выходе ОУ в режиме молчания.
*) СВ — citizen band — диапазон гражданской связи.
21
_______________________________ DD2K561J1H2
б)
Рис. 22. Повторитель (а) и инвертор (б) с малым выходным
сопротивлением
Рис. 23. Микрофонный датчик-модулятор
Узкополосная частотная модуляция радиопередатчика осуществляется
так, как это обычно делают в одноканальной связной аппаратуре. Соответ-
ствующий фрагмент задающего генератора выделен на рисунке штриховой
линией.
Этот датчик-модулятор имеет довольно высокое выходное сопротивле-
ние, что не сказывается на его работе, если емкость коаксиального кабеля
(коаксиального — во избежание наводок), связывающего его с другими эле-
ментами ОС (тем же радиопередатчиком) не превышает 500-1000 пФ. Но
он может быть дополнен усилителем мощности (УМ), позволяющим под-
ключать к нему проводную линию большой длины. Его принципиальная
схема показана на рис.24*.
*) Этот усилитель может найти и иное применение, например, в качестве эконо-
мичного, т.е. имеющего малый ток покоя, усилителя звуковой частоты (УЗЧ) в пор-
тативной радиостанции (нагрузка — 50-омная динамическая головка). Поскольку
22
Рис. 24. Экономичный усилитель звуковой частоты
Малые нелинейные искажения, привносимые УМ, и при том низкое энер-
гопотребление в режиме молчания, получены здесь за счет сильной отрица-
тельной обратной связи, охватывающей тракт и практически полностью ком-
пенсирующей заметную даже в германиевых транзисторах “ступеньку” в пере-
ходной характеристике таким образом включенных VT1 и VT2.
Транзисторный ключ, управляющий питанием радиоканала (датчика-
модулятора и, возможно, задающего генератора передатчика) показан на
рис. 25.
Заметим, что электронные
ключи такой конфигурации имеют
практически нулевое энергопотреб-
ление в дежурном режиме и позво-
ляют организовать совместное
функционирование устройств, ис-
пользующих разные, в том числе и
отличающиеся напряжением, ис-
точники питания. Нужно лишь,
чтобы они имели общую нулевую
- K + Un
модулятора
и задающего
генератора
R3
12 к
VT2
КТ3102Е
s _ fl - Включено
ТО - Выключено
йшну и одну и ту же полярность. Рис. 25. Электронный ключ
Ток, потребляемый микрофонным
датчиком^модулятором от источника питания, 0,12...0,23 мА, полоса вос-
призводимых им частот 300...3000 Гц.
1.4. Термо датчики
Датчики температуры в охранных системах применяют и по прямому
назначению (для обнаружения, например, поселившихся на даче “гостей”),
но чаще их используют для контроля самой охранной техники, слежения
за климатической нормой в охраняемом помещении и вне его. По показа-
его усиление Ku зависит от тока 1г в резисторе R7 (в норме Ки=10, при 1г=0 —
Ки=0), то нетрудно, очевидно, организовать работу усилителя совместно с детекто-
ром шумов так, чтобы УЗЧ отключался при исчезновении несущей.
23
ниям термодатчиков может быть, например, установлен щадящий нагру-
зочный режим аккумуляторам ОС (при очень низких температурах). При
необходимости по сигналу термодатчика могут быть приняты профилакти-
ческие или экстренные меры: отключен перегревающийся электродвига-
тель, включена вентиляция, вызвана пожарная служба (в этом случае, кста-
ти, ОС должна снять активную защиту с окон и дверей и др.).
В качестве датчиков абсолютной температуры обычно используют кон-
тактные ртутные термометры либо с электродами, вваренными в капилляр,
и имеющими, соответственно, фиксированную температуру включения-вы-
ключения (она указана на баллоне такого термометра), либо термометры
типа ТПК — с перемещаемым в капилляре электродом-зондом, котбрым
может быть установлена любая в пределах шкалы (обычно 0...100°С или
О...14О°С) пороговая температура.
Обращаются с ртутными термодатчиками так же, как с обычными кон-
тактными (не прибегая, как правило,, к какому-либо электронному форми-
рованию их сигналов). Ртутные контактные термометры, в отличие от дру-
гих термодатчиков, не требуют предварительной оцифровки: температура,
при которой произойдет переключение датчика, здесь очевидна в самом
прямом смысле этого слова.
Контактный ртутный термометр
нередко используют для. термоста-
тирования боксов или небольших
помещений, в которых устанавли-
вают аппаратуру, не выдерживаю-
щую больших температурных коле-
баний (это может быть, например,
задающий генератор узкополосного
радиопередатчика). Принципиаль-
ная схема управления термостатом,
электрически никак не связанным с
другими элементами ОС, показана
на рис. 26*, где Б — термоизолиро-
ванный бокс, Т — контактней тер-
мометр, Rh — 220-вольтный нагре-
ватель мощностью до 200 Вт, VS1
Рис. 26. Температурный автомат — тиристор на теплоотводе общей
площадью 50... 100 см2 .
Возможные замены: VS1 — КУ202Н1; VD2-VD5 — КЦ405Б или
КЦ402(А или Б) (этот мост можно составить из отдельных диодов, имею-
щих Uo6p>400 В и 1пр>1 А); транзистор VT1 — серии КТ3102 с любой
буквой; стабилитрон VD1 — любой, с напряжением стабилизации Uct= 12..,„13
В и током стабилизации 1ст>15 мА.
*) Таким термоавтоматам находят и иное применение: термостатированный бокс
выставляют “на улицу” и па протяжении зимы хранят в нем овощи, соления и другие
продукты питания, не терпящие ни комнатной температуры, ни замораживания. При
хорошей термоизоляции бокса нужная температура (обычно +2...+3°С) поддержива-
ется в нем и при 30...40-градусных морозах.
24
Рис. 27. Датчик перегрева
Нагреватель нужной мощности можно составить из соответствующего
числа параллельно включенных резисторов типа МЛТ-2 (номиналы 30...47
кОм) или 10-50-ваттных остеклованных резисторов типа ПЭВ соответству-
ющих номиналов. Нагреватель будет служить дольше, если рассеивать на
нем мощность, не превышающую 0,5-0,7 от номинальной. Например, нуж-
ный номинал резистора ПЭВ-50 должен быть:
R=U2/(0,5...0,7)Ph - 2202/(0,5...0,7)50 = 1,5...1,8 кОм.
Контролировать относительную температуру, формировать сигнал пере-
грева чего-либо можно так, как это. показано на рис.27. Напряжение U2 на
инверсном входе ОУ (выв.2) выставляют резистором R4 так, чтобы при
допустимом перегреве терморезистора R2 (при ДТ=Т2-Т5 <£ ДТдоп, где Т2 и
Т5 — температуры терморезисторов R2 и R5*, а ДТдоп — допустимая их
разность), выполнялось бы условие U3>U2+AU, где AU>Un/Ku, U3 —
напряжение на прямом входе ОУ (выв.З). В таком случае напряжение на
выход ОУ будет максимальным, транзистор VT1 запертым, а напряжение
на его коллекторе, соответственно, в пределах [U0]. При дальнейшем росте
ДТ напряжение на выходе DA1 снижается** (при U2=U3+AU достигая ми-
нимума), транзистор VT1 открывается до насыщения, и, соответственно,
напряжение на его коллекторе входит в пределы [Ш].
Состояние температурного датчика проверяется, как правило, в импульс-
ном режиме — регулярно или в нужное время поступающими на вход Z
(выв.2 DD1.1) импульсами.
К импульсной проверке состояния функционального элемента при-
бегают в тех случаях, когда процесс его перехода из одного состояния
в другое может быть длительным, затянутым. При непосредствен-
ном соединении выхода такого функционального элемента со входом
КМОП-элемента в последнем возникнет, и на длительно время, сквоз-
ной ток, что поведет, как минимум, к резкому увеличению энергопот-
*) Тсрморсзисторы R2 и R5 могут быть и менее высокоомными. Можно взять,
например, КТМ-1 1 МОм или даже ММТ-1 220 кОм. Но тогда должны быть соответ-
ственно уменьшены номиналы R1 и R3.
**) При отрицательном температурном коэффициенте сопротивления. Для боль-
шинства терморезисторов ТКС=-(2...7)%/°С.
25
ребления этим узлом, а возможно — и к физическому его разрушению
от перегрева. Это относится и к самой КМОП-технике, к длитель-
ным переходным процессам, возникающим, например, в инфранизкочас-
тотных RC-генераторах.
Датчиками температуры могут быть не только терморезисторы [Л.2,
с. 117,-122], но и другие элементы электронной техники. Например, тран-
зисторы, с их весьма термочувствительным обратным током коллектора,
или диоды, прямое падение напряжения на которых также существенно
зависит от температуры.
1.5.	Фото датчики
В качестве элемента, способного обнаружить изменение освещения Е в
затемненном помещении или в замкнутой полости (подвал, кладовка, шкаф,
сейф, кейс и т.п.), его выход из допустимых пределов, обычно используют
фотодиоды (табл. 3) или фоторезисторы (табл. 4) [Л.7, с. 59 — 81].
Фотоэлемент можно включить так, как это показано на рис. 28. Здесь
VD1 — фотодиод, фототок 1ф в котором зависит от фонового освещения (в
темноте 1ф=1т). Если 1фНГ<ибэ отс, где ибэ отс — напряжение отсечки
транзистора VT1, a R1' — позиционное (зависящее от положения движка)
сопротивление резистора R1, то транзистор будет заперт и напряжение на
его коллекторе останется в пределах [Ul] (IkoR2=10~'-3104 =3 мВ, где
1ко<0,1 мкА — обратный коллекторный ток VT1). Но R1’ должно удовле-
творять и другому требованию: базовая составляющая 16 фототока 1кр кри-
минального освещения должна быть достаточной для введения транзистора
VT1 в режим насыщения piS>Un/R2), в котором, очевидно, UBbixe[U0].
Таблица 3
Тип фотодиода	1	2	3	4	5
ФД-ЗК	1,13	0,5...1,1	15	0,5	11x11x1,7
ФД-8К	2x2	0,5...1,12	20	1	3,87x12,5
ФД-10КП	0,5	0,5...1,05	10	0,005	3,87x12,5
ФД-11К	2,5	0,5...1,15	10	0,2	8,2x5,5
ФД-20-31К	1,4	0,47...1,17	20	0,1	7,2x5
ФД-21-КП	1,55	0,4...1,1	10	0,017	3,87x12,5
ФД-24К	10	0,47...1,12	27	2,5	19,6x6,5
ФД-25К	1,9x1,9	0,4...1,1	20	1	3,87x12,5
ФД-26К	1,9x1,9	0,4...1,1	20	3	3,87x12,5
ФД-27К	1,9x1,9	0,4...1,1	20	1	3,87x12,5
ФД-28КП	‘ 1,24x1,2	0,4...1,1	4	0,02	6x9,5
ФД-К-155	5	0,4...1,1	10	0,1	11x5
ФД-252	0,6	0,4...1,1	24	0,01	8x10
1-: ФД-252-01	0,3	0,4...1,1	10	0,005	8x10
^ФД-265А	1,4x1,4	0,4...1,1	4	0,1	4x8
1 w размер фоточувствителыюго элемента, мм; 2 — спектр ДА,, мкм; 3 — рабочее навряжснис, В; 4 — темновой ток, мкА, не более; 5 — габариты (без выводов)					
Таблица 4
Тип фоторезистора	1	2	3	.4	5
СФ2-1	0,5x1,5	15	15	500	8x5x2,5
СФ2-4	0,15x1,5	15	10	200	6,7x3,2
Ф2-16	0,25x3,4	10	3,3	100	, 3,4x2,3
ФПФ-7А	3,7x2	6	Т	70	7,8x3,2
ФПФ-9-2	4,5x3,5	6	1	50	9,25x3,5
СФЗ-1	0,5x1,5	15	30	1500	
СФЗ-2	6x12	5	5	500	15x9x3,5
СФЗ-2А	5,8	10	5	1500	10,7x5,8
СФЗ-2Б	5,8	10	100	1500	10,7x5,8
СФЗ-З	10x10	10	10	1000	
СФ-16	0,25x1,8	10	10	500	
1 — размер фоточувствитсльпого элемента, мм; 2 — рабочее напряжение, В; 3 —
темновое сопротивление, Rt, МОм; 4 — отношение Rt/Rocb (Rocb — сопротивле-
ние освещенного фотосопротивления); 5 — габариты (без выводов), мм.
Во избежание необратимого повреждения транзистора при случайном
замыкании фотодиода обычно последовательно с ним включают резистор
----+ ип
С2
Юмкх 16В
1, если Е < Едоп
[ }R3
i'j С1
0,01 мк
О, если Е > Едоп
VT1
КТ3102Е
5... 10 кОм (показан штриховой}, на
работу датчика практически никак не
влияющий.
Фотодиод может быть заменен
фоторезистором. Его сопротивление
при фоновом освещении (в темноте
Нф=Йт) должно составить с резисто-
ром R1' такой делитель напряжения,
при котором:
ип[НГ/(КГ+Нф)]<ибэ отс.
Криминальному освещению фото-
Рис. 28. Датчик засветки
Рис. 29. Датчик засветки
резистора должны соответствовать его
сопротивление Икр и фототок 1кр,
базовая составляющая которого будет,
как и в случае с фотодиодом, доста-
точна для введения транзистора VT1
в режим насыщения.
В таких датчиках следует исполь-
зовать кремниевые транзисторы с
Р>200, 1ко<1 мкА и икэ нас<0,3 В.
На рис. 29 приведена схема фото-
датчика, выходной сигнал которого
формируется микросхемой К176ЛП1.
Этот формирователь предъявляет к
фотосигналу иные требования, а имен-
но: 1фИГ<1 В и 1крНГ>2 В для фото-
диода; ипКГ/(Кф+&1')51 В и
27
UnRl’/(RKp+Rt')>2 В для фоторезистора (см. график ic=fn(U3n) на рис.4).
В отличие от транзисторного, этот датчик имеет низкое выходное сопротив-
ление (<1 кОм) во всех своих состояниях. Дежурному режиму и здесь соот-
ветствует ивыхб[и1].
Порог включения фотодатчика устанавливают подстроечным резистором
R1 в экспериментах, имитирующих криминал.
1.6.	Инфракрасные датчики
Хотя инфракрасные (ИК) датчики можно было бы рассматривать лишь
как разновидность фотодатчиков, их техника (микросекундные оптйчес-
кие генераторы и приемники) и область применения (контроль открытых
пространств) заставляют выделить их в особую группу.
Блок-схема ИК датчика, реагирующего на прерывание луча, показана на
рис.30,а,б, где ГИ — ИК излучатель, генератор коротких (10...20 мкс) им-
пульсов-вспышек, следующих с частотой F (обычно — несколько десятков
герц); ФП — ИК приемник, фиксирующий каждый импульс генератора.
То или иное применение такого рода датчиков зависит от расстояния I,
на которое можно разнести излучатель и
приемник, сохранив их оптический кон-
такт. Оно может быть и очень небольшим,
исчисляемым лишь сантиметрами, и бо-
лее значительным — перекрывающим про-
ход, проезд, пространство охраняемого по-
мещения, тот или инбй сектор дачного
участка и т.п.
Расстояние I зависит от мощности
Ризл ИК излучателя (£= к-^/Риз л > гДе к
— коэффициент, учитывающий кон-
структивные особенности излучателя) и
реальной чувствительности фотоприемни-
ка — его способности выделять на фоне
помех сигнал своего ИК излучателя.
На рис.31 приведена принципиальная
Рис. 30. Инфракрасный датчик схема генератора коротких ИК импуль-
сов, пригодного для использования в
охранных системах самого разного назначения, а в приложении 1 — печат-
ная плата этого И К генератора.
На элементах DD1.1, DD1.2 собран мультивибратор, возбуждающийся
на частоте 30...35 Гц (F=l/2R2C1). Дифференцирующая цепь R3C2 и эле-
менты DD1.4...DD1.6 формируют в базе нормально запертого транзитора
VT1 импульс тока длительностью -10 мкс, возбуждающий включенный в
его коллектор ИК диод VD1. В табл.5 приведена зависимость амплитуды
тока 1имп в ИК диоде и потребляемого генератором тока 1потр от напряже-
ния источника питания Un.
Высокий КПД ИК излучателя особенно важен в тех случаях, когда по
характеру решаемой задачи излучатель не может иметь с ОС электричес-
кой связи, не может пользоваться ее энергоисточниками. Описанный ИК
излучатель, снабженный источником питания емкостью 0,5... 1 А-ч (напри-
28
Рис. 31. Импульсный ИК излучатель
мер, батареей “Корунд”), способен непрерывно работать на протяжении
полутора-двух месяцев и более. Если гальваническую батарею заменить ак-
кумулятором (“Ника”, 7Д-0,1 и др.), подзаряжаемым солнечной батареей,
то продолжительность работы такого И К излучателя окажется практически
ничем не ограниченной.
В табл. 6 приведены основные парамет-
ры некоторых ИК диодов [Л.8, с. 205-207].
Здесь Риз л — мощность излучения И К дио-
да; Аллах — длина волны светового излуче-
ния, соответствующая Риз л max; tap — вре-
мя нарастания, в течение которого мощность
излучения включенного ИК диода изменит-
ся от 0,1 до 0,9 максимального значения;
ten -время спада, в течение которого мощ-
ность излучения выключенного ИК диода
изменится от 0,9 до 0,1 максимального зна-
Таблица 5
Un, В	1имп, А	Inoip, мА
4,5	0,36	0,22
5	0,46	0,29
в	0,64	0,44
7	0,77	0,6
8	0,95	0,76
9	1,13	0,93
Таблица 6
Тип ИК диода	1	2	3	4	5	6
АЛ107А	6(100)	—	0,9...1,2	2(100)	100	6
АЛ107Б	10(100)	—	0,9...1,2	2(100)	100	6
АЛ115А	10(50)	1000/600	0,9...1	2(50)	50	4
АЛ119А	40(300)	1000/1500	0,93...0,96	3(300)	300	—
АЛ119Б	40(300)	350/1500	0,93...0,96	3(300)	300	—
АЛ123А	500(10000)*	350/500	0,94	2(300)	400	0
ЗЛ130А	350(3000)	1500/1500	0,95	3(3000)	3000	1
1 — Ризл — излучаемая мощность, мВт (ток в диоде, мА); 2 — tup/tcn, нс; 3 —
Хтах, мкм; 4 — падение напряжения на диоде, В (при токе, мА); 5 — максимальный
ток в диоде, мА; 6 — максимальное обратное напряжение, В
*) импульсное значение
29
чения. Типичная зависимость мощности излучения ИК диода от тока в нем
показана на рис. 32.
Вспышки ИК диода могут быть зарегистрированы фотоприемником, прин-
ципиальная схема которого приведена на рис.33, где VD1 — фотодиод (фо-
торезисторы из-за низкого их быстродействия использовать здесь нельзя);
транзистор VT1 — динамическая нагрузка фотодиода, позволяющая сохра-
нить в системе высокую чувствительность к импульсным сигналам при зна-
чительной засветке фотоэлемента посторонними источниками (это, за малы-
ми изменениями, принципиальная схема фотоприемника ПИ-5 в системе
дистанционного управления телевизором [Л.7, с.47]; конечно, без обычно
встречающейся в его описаниях ошибки).
Зависимость потребляемый таким фотоприемником от источника пита-
ния тока 1потр от напряжения Un этого источника показана в табл. 7.
Принципиальная схема еще одного фотоприемника показана на рис.34,а.
Его основой является микросхема КР1056УП1; номинальное напряжение
питания ее Un ном^+З В. И хотя микросхема сохраняет работоспособность
Рис. 32. Зависимость мощности
ИК импульсов от тока
в ИК диоде
при его увеличении в 1,5...2 раза, сопро-
тивление резистора R1 в таких случаях
лучше увеличить, погасив на нем “изли-
шек” напряжения.
Если фотоприемник должен находить-
ся на значительном расстоянии от электрон-
ного анализатора ОС, его следует допол-
нить выходным каскадом (рис.34,6), или,
если нужна свобода в выборе полярности
выходного сигнала, выходным каскадом
(рис.34,в).
В табл. 8 приведена зависимость по-
требляемого “микросхемным” фотоприем-
ником тока 1потр (при Rl=100 Ом) от
напряжения Un источника питания. Пе-
Рис. 33. Фотоприемник
30
чатная плата фотоприемника показана в прило-
жении 2.
Если в ИК канале нет никаких препятствий,
то в ответ на каждую вспышку излучателя на
выходе фотоприемника возникает импульс на-
пряжения, амплитуда которого достаточна для
непосредственного управления КМОП-элемента-
ми*. Эти импульсы поступают в электронный
анализатор ОС. Очевидно, исчезновение одно-
го-двух из них не должно вызывать какой-либо
настороженности, так как причиной того может
быть пролетевший жук или падающая шишка.
Но 8...10-импульсный перерыв (время пересече-
ния луча идущим человеком) уже должен обра-
щать на себя внимание. Такого рода соображе-
ния нетрудно реализовать и в довольно простом
электронном устройстве (рис. 35).
Здесь на элементах DD1.1, DD1.2 собран
опорный мультивибратор, возбуждающийся на
частоте, близкой к частоте следования И К им-
Таблица 7
Un, В	1потр, мА
4,5	0,3
5	0,3
6	0,32
7	0,34
8	0,35
9	0,37
Таблица 8
Un, В	1потр, мА
4,5	0,84
5	1
6	1,3
7	1,55
8	1,9
9	2,9
Un
Ei.
Ео-
1
VD1
ФД320
+ U’n = 5B
С1
0,01 мк
10
R1 100'
220 мкх 16В
О
U’n
?! 771751 2 731 ||?4|
—L±
а)
— С2 -
4,7 мкх 16В
сз
1000
DA1 К1056УП1
Рис. 34. Фотоприемник (а), формирователи выходного сигнала (б,в)
*) Длительность импульса на выходе фотоприемника зависит от освещенности его
окна и обычно в 3...5 раз превышает длительность самой ИК вспышки. Причины —
в фотодиоде, в относительно медленном процессе восстановления его темновой про-
водимости.
31
Рйс. 35. Индикатор прерывания луча
пульсов. Элементы DD1.5, DD1.6 входят в тональный генератор, возбуж-
дающийся- при появлении на выходе DD1.4 сигнала 0 и возбуждающий в
свою очередь 50-омную динамическую головку ВА1. Это произойдет, оче-
видно, лишь в тОм случае, если оптический канал будет перекрыт на вре-
мя, за которое опорный мультивибратор успеет вывести двоичный счетчик
DD2 в состояние, которому будет соответствовать сигнал 1 на выбранном
выходе (здесь — на выходе “8”). Поскольку в этом состоянии счетчика
будет заблокирован и опорный мультивибратор (сигналом 0 на входе DD1.1),
то возникший тональный сигнал будет звучать до тех пор, пока от фотоприем-
ника не поступит импульс, возвращающий DD2 в нулевое состояние. Это
произойдет не позже, чем через 30...35 мс после исчезновения препятствия.
Во избежание появления на коллекторе VT1 значительных экстранапря-
жений динамическую головку ВА1 полезно зашунтировать диодом (показан
штриховой).
Подключая тот или иной выход счетчика DD2 ко входу инвертора DD1.4
или изменяя частоту опорного мультивибратора, устанавливают желаемый
порог — число пропущенных ИК вспышек, еще не вызывающее тревоги.
В качестве фоточувствительного элемента VD1 в фотоприемнике мож-
но использовать практически любой кремниевый фотодиод, обладающий
достаточной чувствительностью [Л.7, с.64, 65]. Нужно лишь обратить вни-
мание на его А. шах — область максимальной чувствительности по спектру,
которая должна быть возможно ближе к Аллах излучающего ИК диода.
К числу наиболее подходящих можно отнести фотодиоды типа ФД-
320, ФД-263-01, ФД-611, ФД338 и др., имеющие встроенные линзы-кон-
центраторы. Фотодиод, имеющий малую площадь светочувствительного
элемента, можно использовать в охранном И К канале, лишь снабдив соот-
ветствующей оптикой, например, поместив его в фокусе линзы диаметром
20...40 мм.
Монтируя фотодиод, принимают все меры к тому, чтобы минимизиро-
32
вать паразитный его подсвет — как общее освещение, так и блики от собст-
венного ИК излучателя. Обычно фотодиод размещают в глубине узкого
“колодца” с зачерненными стенками, выполняющего функцию оптической
бленды. Во избежание проникновения насекомых, воды, иных посторонних
предметов, его входное отверстие полезно перекрыть кусочком пластика или
стекла, который при соответствующем выборе материала может выполнять
и функцию светофильтра, ослабляющего коротковолновую часть спектра
фоновой подсветки.
Расстояние, на которое можно разнести описанные здесь импульсные ИК
излучатель и фотоприемники, составляет не менее 18 м (при 1имп=0,8 А). Но
и это не предел.
Большинство доступных для радиолюбителя И К диодов рассчитано на
работу в системах дистанционного управления бытовыми радиоаппаратами
и имеет довольйо широкий (25...35°) лепесток излучения. Существенное уве-
личение “дальнобойности” ИК датчика, причем без какого-либо увеличения
энергопотребления, можно получить за счет применения простейшего опти-
ческого конденсора, сжимающего этот лепесток в своего рода световой “шнур”,
резко увеличивающий освещение окна фотоприемника. В качестве конден-
сора годится и просто короткофокусная (F=10...15 мм) линза диаметром
15...20 мм (рис.36). Однако лучший результат будет получен с конденсо-
ром, составленным из двух плосковыпуклых линз, обращенных друг к
другу выпуклыми сторонами.
“Дальнобойность” ИК канала
можно увеличить и за счет более мощ-
ных ИК диодов, взяв, например,
АЛ123А, импульсный ток в котором
может достигать 10 А. Описанный
здесь ИК генератор (рис.31) спосо-
бен отдать в импульсе ток до 4...5 А и
более, для чего потребуется умень-
шить сопротивление резистора R6 (из
соотношения InMns[Un~4]/R6) и уве-
личить емкость конденсатора С5 до
1000...2000 мкФ.
Иногда яркость вспышки увеличи-
вают, включая несколько однотипных
диодов последовательно. Но это
возможно лишь при относительно высоком напряжении источника пита-
ния: при больших импульсных токах падение напряжения на ИК диоде
достигает 3 В.
1.7.	Сенсорные датчики
Нередко вполне достаточным поводом для перевода охранной системы
в режим повышенного внимания может быть лишь прикосновение к пред-
мету, например, к сейфу.
На рис.37 приведена принципиальная схема сенсорного датчика, спо-
собного зафиксировать прикосновение человека к предмету, обладающему
не слишком плохой электропроводностью.
Здесь DA1 — операционный усилитель, работающий в линейном режи-
33
3-6473
DA1 К140УД12; ОО2К561ЛН2; VT1 КТ3107Д: VD1 КД522Б
Рис. 37. Датчик-индикатор прикосновений
ме, коэффициент усиления которого зависит от положения движка резисто-
ра R5 (нижнее положение — максимальное усиление). Нормально запер-
тый транзистор VT1 открывается лишь при возникновении на резисторе R9
напряжения, превышающего его ибэ отс. Микросхема DD1 — двоичный
счетчик, на котором формируется сигнал тревоги. Элементы DD2.1, DD2.2,
DD2.4 составляют генератор коротких импульсов, пауза между которыми
(ее продолжительность Trs2[R13+R14']C8sO,5 с) также участвует в форми-
ровании сигнала тревоги. Элементы DD2.5, DD2..6 и др. составляют одно-
вибратор, увеличивающий время существования сигнала 1 на выходе DD1
(оно может быть и очень небольшим) до 2...3 с на выходе датчика. Такая
длительность акустического сигнала (ЗГ — звуковой генератор) уже вполне
достаточна, чтобы обратить на себя внимание.
Вход датчика подключают к контактной пластине КП (замок, дверная
ручка и т.п.), при прикосновении к которой на входе 3 DA1 появляется
или заметно увеличивается 50-герцовая наводка от находящихся поблизос-
ти проводов электросети.
Если Тг>Тс-2п , где Тс=1 /50 с, ап — номер разряда в DD1, то прикос-
новение к КП, длящееся более Тс-2П , будет отмечено появлением на выхо-
де датчика сигнала‘1. В показанном на рис.37 включении окажется замечен-
ным прикосновение к КП, длящееся более 0,6 с.
Если охраняемый объект вообще не имеет электросети, источник элект-
рических наводок нужно создать. Принципиальная схема импульсного ге-
нератора, формирующего на своем выходе импульсы напряжения ампли-
тудой 300 В, показана на рис.38. В качестве сердечника импульсного транс-
форматора Т1 можно использовать ферритовое кольцо МЗОООНМ
К16х10х4,5 мм. Обмотку I (300 витков провода ПЭВ-2 0,07) наматывают
34
Рис. 38. Генератор к датчику
прикосновений
фазные их концы отмечены точками.
первой, предварительно загладив шкур-
кой острые ребра кольца и обмотав его
слоем тонкого лавсана или фтороплас-
та; намотку ведут почти виток к витку,
в одну сторону, занимая ею почти весь
сердечник (“зазор” между ее началом
и концом 1... 1,5 мм). Обмотку I также
покрывают слоем изоляции. Затем на-
матывают обмотку II — 8 витков про-
вода ПЭВШО 0,12...0,15 мм — и по-
верх нее обмотку III — 3 витка тем же
проводом. Обмотки II и III также сле-
дует возможно равномернее распреде-
лить по сердечнику. При монтаже
трансформатора необходимо обратить
внимание на фазировку обмоток: син-
Длительность генерируемых импульсов -10 мкс. Частоту их следования
(-50 герц) регулируют подстроечным резистором R2. Демпферный диод
VD1 позволяет установить в преобразователе режим блокинг-генератора,
отличающийся высокой энергоэкономичностью. Ток, потребляемый гене-
ратором, составляет 0,1...0,3 мА.
Амплитуда сигналов, создаваемых генератором на входе 3 DA1 (см.
рис. 37), зависит от длинны “антенны” (отрезка монтажного провода в
хорошей пластиковой изоляции), подключенной к обмотке I трансформа-
тора Т1, и ее удаления от КП. При соответствующем расположении “ан-
тенны” датчик способен зафиксировать не только прикосновение, но и
приближение к КП.
1.8.	Датчики ионизирующей радиации
Опасность радиационного поражения радиоизотопами, вышедшими из-
под контроля специалистов, заставляют искать свои собственные средства
защиты, и прежде всего — средства своевременного обнаружения источни-
ков радиации.
Причина в том, что облучение малоразмерным источником гамма-излу-
чения (самым проникающим из ионизирующих) зависит от расстояния г
между источником и “мишенью” как D=K/r2 .
Еще “круче” ослабляется бета-излучение — его “пробивная” способность
вообще ограничивается 10... 15-ю метрами.
И в высшей степени это относится к альфа-излучению, одному из самых
опасных. Максимальный пробег альфа-частицы не превышает 10... 15 см.
Это — при беспрепятственном распространении ионизирующего излуче-
ния в воздушной среде.
Отсюда два важных следствия: во-первых, малоразмерный источник
ионизирующей радиации, Оказавшийся рядом с человеком, опасен прежде
всего для него, для его семьи, ближайшего его окружения; и, во-вторых,
он не(!) будет обнаружен службами радиационного контроля*.
Не вдаваясь в анализ причин появления источников радиации в опас-
35
ной близости от человека — халатность ли это, криминальная акция или
что-то еще — обратимся к способам обнаружения таких источников.
Принципиальная схема датчика, способного обнаружить источники гам-
ма-, бета- и даже альфа-излучения, оказавшиеся поблизости, показана на
рис. 39.
Здесь транзистор VT1 и импульсный трансформатор Т1 составляют
блокинг-генератор, импульсы с повышающей обмотки I которого через диоды
VD1, VD2 заряжают конденсатор С1 до напряжения +(360...440) В. Этот
конденсатор — источник питания счетчика Гейгера BD1. Импульс напряже-
ния, возникающий на аноде BD1 в момент его возбуждения ионизирующей
частицей (см. осциллограмму*) **), поступает на вход формирователя DD1.1,
DD1.2 и затем на С-вход счетчика DD2.
Выходом датчика является выход “32” счетчика DD2, на котором сиг-
нал 1 —признак радиационного неблагополучия — возникнет лишь в том
случае, если общее число импульсов Nt, поступивших на С-вход счетчика за
время Т, достигнет 32. Поскольку Nt зависит от Nф — средней скорости
скорости счета счетчика Гейгера в условиях естественного радиационного
фона и “приборной” флуктуации этой средней, возникающей из-за краткос-
ти экспозиции, то длительность паузы Т должна быть такой, чтобы вероят-
Рис. 39. Датчик-индикатор ионизирующего излучения
*) Не решивших несравненно более простую задачу — сохранения радиоактив-
ных материалов в местах их призводства и применения.
**) Заметим, что амплитуда, длительность и форма импульса в счетчике Гейгера
никак не связаны ни с видом ионизирующих частиц, пи с их энергией.
36
ность появления Nt=32 в результате какого-либо измерения в нормальной
радиационной обстановке оказалась бы пренебрежимо малой (она не может
быть равна нулю по самому характеру происходящих здесь процессов).
Так, например, если для счетчика Гейгера, имеющего Ыф=20 имп/мин
(это устанавливают длительными измерениями), при экспозиции Т=1 мин
флуктуации ANt не выходят из пределов 10 имп/мин (это тоже устанавли-
вают длительными наблюдениями), то Nt мах=20+10<32 и такой датчик не
поднимет ложной тревоги.
Может показаться, что измерения здесь можно было бы легко ускорить. Взяв,
например, Т=1/2 мин и переключив выход датчика на выход “16” счетчика DD2.
Но если в таком случае Мт’=Мф/2=10, то ANt'=ANt/^/2 =10/72 • И так как
NT’max=10+7>16, то такой “быстродействующий” датчик будет время от
времени подавать сигнал радиационной опасности и в ее отсутствие. Со
всеми вытекающими отсюда последствиями, и прежде всего — недоверием к
нему.
В тех случаях, когда возникает необходимость зафиксировать и кратко-
временное появление источника радиации, берут счетчик Гейгера, обладаю-
щий большей радиационной чувствительностью (компенсирующей сокраще-
ние Т), или используют несколько малочувствительных счетчиков, набрав
нужную чувствительность их числом (счетчики Гейгера можно включать
параллельно; при низких, фоновых скоростях счета их радиационные чув-
ствительности суммируются).
В табл. 9 приведены основные параметры счетчиков Гейгера отечест-
венного производства, наиболее подходящих для датчиков радиации в ОС
и для других приборов “домашнего” радиационного контр'оля [Л.9].
Трансформатор Т1 отличается от трансформатора генератора к сенсор-
ному датчику (см. рис. 38) лишь числом витков в обмотке I (здесь их 420)
и ее фазировкой.
Таблица 9
Счетчик Гейгера	1	2	3	4	5	6	7
СБМ19	400	100	2	310*	50	19x195	1
СБМ20	400	100	1	78*	50	11x108	1
СБТ9	380	80	0,17	40*	40	12x74	2
СБТ10А	390	80	2,2	333*	5	(83x67x37)	2
СБТ11	390	80 -	0,7	50*	10	(55x29x23,5)	3
СИ8Б	390	80	2	350...500	20	82x31	2
СИ14Б	400	200	2	300	30	84x26	2
СИ22Г	390	100	1,3	540*	50	19x220	4
СИ23БГ	400	100	2	200...400*	—	19x195	1
1 — рабочее напряжение, В; 2 — плато — область малой зависимости скорости счета
от напряжения питания, В; 3 — собственный фон счетчика, имп/с, не более; 4 —
радиационная чувствительность счетчика, имп/мкР (* — но кобальту-60); 5 — амп-
литуда выходного импульса, В, не менее; 6 — габариты, мм — диаметр х длина
(длина х ширина х высота); 7.1 — жесткое бета- и гамма-излучение; 7.2 — то же и
мягкое бета-излучение; 7.3 — то же и альфа-излучение; 7.4 — гамма-излучение
37
DD1.1
К R рис.39
К электронным
часам
DD1 К561ЛА7
DD2K561HE16
tR=(R2 + R3')C1-2n*1
б)
Рис. 40. Генератор импульсов сброса к датчику
ионизирующих излучений
Хотя в качестве генератора импульсов, задающих паузу Т на входе R
DD2, можно использовать генератор, показанный на рис. 20 (при не слиш-
ком больших Т с соответствующей, разумеется, коррекцией времязадающей
цепочки R2C1), генератор, не ограничивающий Т, можно сделать так, как
показано на рис.40,а (если ОС имеет электронные часы) или рис.40,б.
1.8. Электронные часы
Сколько-нибудь серьезная охранная система не может обходиться без
ориентации во времени, без своего собственного “датчика” времени — элек-
тронных часов, стабилизированных кварцевым резонатором. Точность та-
ких часов (не хуже ±1 с/сутки) позволяет не прибегать к их коррекции на
протяжении многих недель, а те и месяцев.
Электронные часы в охранных системах не имеют, как правило, привы-
чной нам индикации. Устанавливаемые в исходное состояние простым на-
жатием кнопки в определенный момент времени, они отслеживают даль-
нейший его ход “втемную”, лишь формируя на своих многочисленных
выходах те или иные периодически повторяющиеся последовательности
электрических сигналов.
На рис.41 приведена принципиальная схема электронных часов для
ОС. Здесь DD4.1, DD4.2, ZQ1, R1 — задающий генератор, работающий на
частоте 32768 Гц; DD1...DD3 — двоичный счетчик-делитель, работающий в
суточном цикле; DD5.1, DD5.2 — стоп-триггер.
Частота Fn сигнала на выходе п (нумерация — по выходным стрелкам)
38
DP1
ZQ1 32768 Гц
Рис. 41. Часы охранной системы
равна 32768/2П Гц, а его период Тп=2п/32768 с. Причем, в первой полови-
не каждого периода сигнал принимает значение 0, а во второй — 1.
Поскольку мы имеем в своем распоряжении выходы всех разрядов счет-
чика DD1...DD3, то при соответствующем дешифраторе можно сформиро-
вать любую нужную нам временную последовательность с шагом, кратным
1/65536 с.
С помощью одного из таких дешифраторов в DD1...DD3 организован
суточный цикл. Заметим, что сигнал 1 появится на выходе DD7.1 и, как
это легко видеть, переведет счетчик DD1...DD3 в исходное, нулевое состо-
39
яние, лишь при одновременном появлении сйгнала 1 на всех входах конъ-
юнктора DD7.1. Чтобы это произошло на 86400-й секунде с момента нажа-
тия кнопки “Пуск”, т.е. через 24 часа, достаточно подключить входы DD7.1
к выходам DD1...DD3 так, как это показано на схеме. Легко видеть, что
временные интервалы, соответствующие появлению сигнала 1 на каждом
из этих выходов, составят ряд: 65536+16384+4096+256+128=86400 с.
Выходы счетчика-делителя DD1...DD3 могут быть использованы с са-
мыми разными целями. Однако их нагрузочная способность невелика и
нужно принять за правило подключать эти выходы лишь ко входам КМОП-
элементов, среди которых будут и относительно мощные — способные от-
дать в нагрузку ток в несколько миллиампер. Коммутацию больших доков
— до трех-пяти ампер и более — осуществляют транзисторными, тиристор-
ными или релейными ключами.
Стоп-триггер DD5.1, DD5.2 имеет вспомогательное назначение: нажати-
ем кнопки “Стоп” счетчик-делитель отключают от задающего генератора и
система может быть исследована в статике в том или ином своем состоянии.
Если в часы ОС нужно ввести и счетчик суток, например, тот же
К176ИЕ1, то его вход С подключают к выходу инвертора DD7.2, а вход R
— к выходу конъюнктора DD6.2*.
Независимо от того, контролирует ли охранная система текущее время
или нет, ОС содержит, как правило, и датчик “криминального времени” —
часы-таймер, отсчитывающие ход времени лишь с момента появления пер-
вого тревожного признака. Принципиальная схема таких часов (одного из
многих возможных вариантов) показана на рис.42.
На элементах DD2.1, DD3.2 собран задающий генератор, возбуждаю-
щийся на частоте F=l/2R5C2sl Гц; DD1.1, DD1.2 составляют триггер, в
режиме ожидания (дежурном режиме) запрещающий работу задающего
генератора; DD4 — счетчик, выходные сигналы которого используются для
управления теми или иными устройствами ОС; SB1 — тайная кнопка, на-
жатием которой отменяют функционирование ОС в режиме контрмер, воз-
вращают ее в режим дежурного контроля.
Эти часы включаются по сигналу S=l, после чего счетчик DD2 начина-
ет последовательно, с шагом 1 с , проходить состояния 0,1,2,...62,63,0,1,...
Этот циклический счет будет продолжаться до тех пор, пока не появится
сигнал Р=0 или не будет нажата кнопка SB1, возвращающие часы в пред-
стартовое состояние, или сигнал Т=1, который их остановит в каком-то из
этих состояний.
В качестве генератора сигнала Р может быть взят, например, выход
“32” счетчика DD4. Такие часы сделают лишь один “оборот” —
0,1,2,...,62,63,0.
Сигнал Т также может быть задан подключением Т-входа, например, к
выходу “16” DD4. В таком случае часы проделают “путь” 0,1,2,...,15,16 и
остановятся в этом положении, которому может соответствовать, напри-
*) Конъюнктор, дизъюнктор, инвертор — технические устройства, реализующие
функции алгебры логики: конъюнкцию, дизъюнкцию, отрицание. Между функцией и
множеством возможных ее технических реализаций есть очевидная разница.
• 40
Рис. 42. Таймер-часы “криминального времени’’ ;
мер, включение сирены. Из этого состояния часы смогут выйти лишь по
сигналу извне.
Но, как правило, ОС формирует и Р- и Т-сигналы по каким-то более
сложным алгоритмам, в которых учитывается, в частности, реакция “пре-
ступников” на уже принятые ОС меры.
Пользуясь выходами DD4 (непосредственно или через дешифраторы),
можно сформировать нужную последовательность контрмер, принимаемых
ОС — от мягкого напоминания в начале, до самых жестких в конце...
Счетчик DD4 может быть и более “длинным” — например, 12-разряд-
ным КР1561ИЕ20, или 14-разрядным К561ИЕ16.
Довольно широкое распространение получили охранные системы, в
которых тайная кнопка, дезактивируюгцая ОС, из элемента вспомога-
тельного превращена в важнейший оперативный. Кнопку, размещен-
ную в охраняемом помещении (конструкция и место ее расположения
оставляют владельцу широкий простор для фантазии), предлагается,
вскрыв помещение, немедленно, в считанные секунды, нажать, отме-
нив тем самым ход “криминального времени” со всеми вытекающими
отсюда последствиями.
Такого рода системы, решающие, казалось бы, все проблемы, пред-
ставляют определенную опасность прежде всего для самого владельца,
его домочадцев, обязанных в те немногие оставленные им секунды “пред-
ставиться” охранной системе, уже готовягцейся “поговорить” с пре-
ступником. “Прежде всего” потому, что уж очень часто придется им
это делать...
41
2.	СИГНАЛИЗАТОРЫ
В качестве устройств, обращающих внимание обитателей охраняемого
помещения на сигналы охранной системы, чаще всего используют разного
рода акустические излучатели.
2.1.	Звуковые пьезоизлучатели
Пьезоэлектрические излучатели, обладающие высоким КПД и полу-
чившие в последние годы широкое распространение, используются и в* ох-
ранной технике.
На рис.43,а приведена принципиальная схема относительно маломощ-
ного генератора, акустический сигнал которого тем не менее достаточен,
чтобы разбудить спящего (поставив в известность о своих подозрениях то
или иное лицо, охранная система далеко не всегда должна оповещать об
этом и “широкую общественность”).
Генератор возбуждает пьезоизлучатель BF1 на частоте fsl/2(R4+R5')C2=
si кГц, где R5'— позиционное сопротивление резистора R5, попеременно
включая-выключая его с частотой Fsl/2R2C1=2...3 Гц. В маломощных акус-
тических генераторах рекомендуется использовать пьезоэлементы с акусти-
ческим резонатором, например, ЗП-1 или ЗП-З, звучащие заметно громче
излучателей без резонатора.
Рис. 43. Пьезоизлучатель — генератор тональных посылок
Громкость пьезоизлучателя зависит и от частоты возбуждения f, дости-
гая максимума при f=fMex, где Гмех — частота механического резонанса
пьезоизлучателя (одна из, возможно, нескольких).
Громкость сигнала заметно увеличится, если пьезоизлучатель вклю-
чить так, как показано на рис.43,б: инверторы из К561ЛН2 имеют на-
42
К 5 рис.41	DD1.1
К14 рис.41
О - Выкл
1 -Вкл
DD1 К561ЛА9; DD2 К561ЛН2
Рис. 44. Генератор тональных
посылок в ОС с элек-
тронными часами
именыпее выходное сопротивление в КМОП-технике (в 5... 10 раз меньше
выходного сопротивления многих других функциональных элементов).
Громкость звучания пьезоизлучателя еще увеличите», если последова-
тельно с ним включить индуктивность L1, образующую с емкостью пьезо-
элемента Спэ (Спэ=0,03...0,1 мкФ) и
выходным сопротивлением генератора
Иных последовательный колебательный
контур (рис.43,в). Если его резонанс-
ная частота fp=l/27r7LlCn э совпадет
с частотой возбуждения f и частотой ме-
ханического резонанса £мех, то пере-
менное напряжение на пьезоэлементе
может значительно превысить напряже-
ние питания генератора и соответствен-
но увеличится излучаемая им мощность
Ризл= kU2, где к — коэффициент, учи-
тывающий конструктивные особенности прибора. Этот эффект будет тем
значительнее, чем выше окажется добротность контура ГЛСпэКвых, т.е.
особенно проявит себя в генераторах, имеющих малое выходное сопротив-
ление.
Если в ОС есть электронные часы, то пьезоизлучатель можно возбуж-
дать так, как показано на рис.44. Здесь f=1024 Гц и F=2 Гц.
Ток, потребляемый генератором с пьезоизлучателем в нагрузке, не превы-
шает обычно 2...3 мА в режиме генерации и 1...2 мкА в дежурном режиме.
2.2.	Мощные акустические излучатели
Задающий КМОП-генератор, составные транзисторы с большим усиле-
нием по току, работающие в ключевом режиме, и соответствующая динами-
ческая головка могут составить мощный акустический излучатель, отвечаю-
щий основным требованиям ОС: электронное управление включением-вы-
ключением, почти нулевое энергопотребление в дежурном режиме и высо-
кий КПД.
На рис.45,а приведена схема выходного каскада, способного развить на
нагрузке Rh=50 Ом, например, на динамической головке 0,5ГДШ-9, мощ-
ность до 0,2...0,3 Вт.
* Напряжение питания микросхем задающего генератора формируется на
конденсаторе С1. Оно, очевидно, всегда будет близко к Un мах. Диодно-
емкостная развязка цепей питания задающего генератора и выходного кас-
када позволяет полностью устранить их связь по цепям питания даже при
относительно малой емкости конденсатора фильтра С2.
Потребляемый выходным каскадом ток в режиме генерации 60... 100 мА,
в дежурном режиме — несколько микроампер.
Подобный выходной каскад может отдать и большую мощность — до
1...2 Вт, например, в варианте, показанном на рис.45,б.
Нагрузкой здесь является 2-ваттная динамическая головка сопротивл-
ением Rh=5...1Q Ом. Ввести такой каскад в ключевой режим можно инвер-
тором из К561ЛН2 (инверсия здесь не самоцель — важно низкое выходное
сопротивление этого элемента). Если задающий генератор уже имеет низко-
43
Рис. 45. Выходной каскад мощного акустического излучателя
омный выход в фазе XI (как, например, показанный на рис.44), то инвер-
тор DD1.1 может быть исключен и резистор R1 подключают к выходу XI
такого генератора непосредственно.
На рис.46 приведена принципиальная схема двухтональной “сирены”,
способной обратить внимание на происходящие события и посторонних, —
мощность, подводимая таким выходным каскадом к динамической головке
(Rh=4...6 Ом), почти учетверяется и может достигать 8... 10 Вт.
Здесь DD1.2, DD3.2, R6, С2 и DD1.3, DD2.1, R4, СЗ — два тональных
генератора с разнесенными частотами, выставить которые можно по свое-
му желанию: fl=l/2R4C3=600 Гц и f2=l/2R5C2=l,2 кГц. Генератор на
элементах DD1.1 и DD3.1 — коммутирующий, переключающий с частотой
Fsl/2R2C1=1 Гц тональные генераторы.
Рис. 46. Двухтональная “сирена”
44
Если ОС имеет электронные часы, то схемотехника сирены существенно
упрощается (рис.47).
При S=0 все генераторы сирены
заторможены, транзисторы заперты и
потребляемый ею ток составляет лишь
несколько микроампер. Ток-, потреб-
ляемый сиреной в режиме излучения
(S=l): I(A)=[Un(B)-2]/RH(OM).
Хотя транзисторы генератора ра-
ботают в ключевом режиме и, соответ-
ственно, на них рассеивается неболь-
шая мощность, все же в тяжелых тем-
пературных условиях, возможно, по-
требуется снабдить их теплоотводами.
Поскольку переходные процессы в
Рис. 47. Двухтональная сирена в
ОС с электронными часами
двухтактных ключевых каскадах крат-
ковременны, конденсатор фильтра С5
(см. рис. 46) может иметь относитель-
но небольшую емкость.
На рис.48 приведена схема элек-
тронного ключа, позволяющего управ-
лять еще более мощным акустическим
излучателем — сиреной ACT-10. Ее ос-
новные параметры: напряжение пита-
ния 12 В, потребляемый ток 0,25...0,35
А, уровень звукового давления 110 дб.
Все описанные здесь акустические
Рис. 48. Управление сиреной
АСТ-10
излучатели питаются от низковольтно-
го источника охранной системы, но
могут быть продублированы излучате-
лями, питающимися от электросети
переменного тока, например, колоко-
лами громкого боя или мощными си-
ренами. Для этого (и не только для
этого) в ОС вводят релейные ключи*.
Основное требование к такому ре-
лейному ключу — безусловная элект-
рическая развязка системы питания
ОС и электрической сети. Реле не толь-
ко должно быть рассчитано на комму-
тацию цепей в сети 220 В, но его кон-
FU1
Рис. 49. Релейный ключ
тактная группа должна быть самым
тщательным образом изолирована от магнитопровода и обмотки реле. Со-
противление изоляции не должно зависеть от погоды, повышенной влаж-
*) Используют в таких случаях и тиристорные ключи, гальванически “отвязы-
вая” их от ОС оптронами.
45
ности и т.п. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют гермети-
зированные реле.
Релейный ключ, коммутирующий нагрузку в сети 220 В, показан на рис.49.
Максимальный ток в обмотке — 0,3...0,5 А. Вход S такого ключа может
быть соединен с выходом любого КМОП-элемента. Если R1 уменьшить до 3 кОм
и использовать для “раскачки” ключа инвертор из К561ЛН2, то ток в обмотке
реле может быть доведен (если в этом есть необходимость) до 2,5...3 А.
В ключах с индуктивной нагрузкой демпфирующая цепочка — диод
VD1, резистор R2 — обязательна. Если она будет отсутствовать,
то при выключении транзистора на нагрузке возникнет так называе-
мое экстранапряжение — напряжение обратной полярности, которое
в сумме с напряжением питания Un может оказаться значительно
выше предельно допустимого для коллекторного перехода транзисто-
ра VT1.
Выбирая элементы демпфирующей цепочки, следует иметь в виду,
что при R2=Rh, где Rh — активное сопротивление коллекторной на-
грузки, амплитуда экстранапряжения будет близка к напряжению пи-
тания и, соответственно, напряжение на коллекторе транзистора уд-
воится. Амплитуда тока в демпферной цепочке составит ~Un/R2. И
хотя длительность его невелика, демпферный диод обязан “держать"
этот ток.
Уменьшение сопротивления R2 ведет, с одной стороны, к уменьше-
нию амплитуды экстранапряжения, сводя его при R2=0 почти к нулю,
но с другой — затягивает процесс демпфирования, увеличивает время
восстановления ключа, что в ряде случаев (например, при высокой час-
тоте включения-выключения) тоже может быть нежелательным.
Демпфируюгцая цепочка может оказаться не лишней и в однотакпг-
ных ключевых тональных генераторах с динамической головкой (ин-
дуктивность!) в нагрузке.
В релейных ключах, коммутирующих нагрузки в сети 220 В, можно
использовать реле типа: РЭН34 ХП4.500.030-01, РП21-УХЛ4(=12В),
МКУ48-С РА4.500.413ПЗ, РЭС45 РС4.569.301, РЭС46 РС4.569.353 и мно-
гие другие.
В случае, если подходящего по конструкции реле с низковольтной об-
моткой найти не удается, можно перемотать обмотку высоковольтного. Здесь
важно лишь сохранить прежними ее ампервитки. Так, например, достаточ-
но уменьшить вдвое число витков в 27-вольтовом реле, намотав новую его
обмотку проводом, диаметр которого в фэ Раз больше прежнего, чтобы это
реле нормально работало от источника 13,5 В.
Предохранители FU1, FU2 и др. (их должно быть столько, сколько
сетевых вводов будет иметь релейный ключ) рассчитаны на свой рабочий
ток. Пережог предохранителя при пробое реле обеспечивается системой за-
щиты питания ОС (см. 7.1). При этом прекратит нормальное функциониро-
вание лишь этот ее фрагмент.
В качестве источника питания транзисторного ключа с реле, коммутиру-
ющим нагрузки в сети 220 В, естественно использовать выпрямитель сетево-
го блока с его ивып=+(13...17) В (см. 6.2).
46
3.	РЕГИСТРАТОРЫ
Регистрация событий, связанных с преступлением, пусть и никак не
препятствующая ему, может иметь важное, нередко — решающее значение
для выяснения обстоятельств происходившего, выявления его участников.
3.1.	Фиксатор времени
На рис. 50 приведена принципиальная схема электронных часов, от-
считывающих текущее время и останавливающихся по сигналу охранной
системы.
Здесь DD2, DD3 — счетчик минут; DD4, DD5 — счетчик часов; DD6 —
счетчик суток; DD1 — генератор, частота которого стабилизирована квар-
цевым резонатором ZQ1; DD7.2, DD7.3 — стоп-триггер; HG1 — жидко-
кристалльное табло.
Кнопкой SB3 часы устанавливают в исходное состояние: на табло вы-
свечивается “0 0 0 0 “, децимальные точки не “горят” (пустые места в этой
записи — для них).
Кнопками SB2 — ’’быстро” и SB1 — ’’медленно” устанавливают на ча-
сах текущее время.
Часы прекращают свой ход с появлением сигнала 1 на входе S. Отсчет
числа суток, прошедших с момента старта, производится по децимальным
точкам, которые выполняют функцию табло двоичного счетчика DD6 (сле-
ва — старший разряд, справа — младший). Так, запись “2 3.1 5” означает,
что часы были остановлены на пятые сутки с момента старта и произошло
это в 23 часа 15 минут. Таким образом, временная “емкость” часов — 16
суток. Отсчет времени — с точностю до минуты.
Потребляемый такими электронными часами ток — менее 0,1 мА.
3.2.	Управление фототехникой
Успехи современной видеотехники, в частности записи изображений на
магнитной ленте, делают, казалось бы, анахронизмом использование для
регистрации изображений фотоаппаратов и кинокамер недавнего прошло-
го. Это можно было бы принять, если бы не высокая стоимость этой аппа-
ратуры, мешающая рекомендовать ее безальтернативно. И ее привлека-
тельность, уже как дорогого ширпотреба, для похитителей.
На рис. 51 приведена кинематическая схема управления фотоаппара-
том, имеющим кнопочный спуск. Здесь: 1 — рычаг, качающийся на оси в
опоре 2; 3 — пружина, усилие и ход которой должны быть достаточны для
нажатия кнопки “Спуск” 5 фотоаппарата; 4 — УПТ — узел пережигаемой
тяги (см. 4.5).
Кинематика управления фотоаппаратом, имеющим спуск на централь-
ном затворе, еще проще (рис. 52).
Управление пленочными кинокамерами, например, кинокамерой “Спорт”,
имеющей электромоторный привод, может быть выполнено так, как показа-
но на рис. 53. Здесь 1 — электромагнитный привод реле (контактная группа
снята), усилие и ход которого должны быть достаточны для включения
47
HG1 ИЖЦ5-4/8
К16 DD1
K14DD2-DD9
-J— С5 —L± С647мкх16В
0,15 мк
Г *ODD7
K7DD2-DD9
DD1 К176ИЕ12
DD2, DD4 К1 76ЦЕ4
DD3, ОО5К176ИЕЗ
DD6 К1 76ИЕ1
DD7 К561ЛЕ5
DD8K561J1A7
ОО9К176ЛП2
Рис. 50. Часы, фиксирующие время криминального события
48
4-6473
49
4
3
Рис. 51. Кинематика управления
фотоаппаратом с кнопочным спуском
Рис. 52. Кинематика управления
фотоаппаратом со спуском на
центральном затворе
Рис. 53. Управление кинокаме-
рой: 1 — привод ^электромагнит
ного реле; 2 — кинокамера; 3 —
кнопка “пуск” кинокамеры
кинокамеры. Для управления электромагнитным приводом может быть ис-
пользован транзисторный ключ, например, изображенный на рис.49. (Со-
блазнительный, казалось бы, способ — зафиксировав пусковую кнопку
“Спорта” в нажатом состоянии, лишь включать-выключать ее электромотор
имеет серьезный недостаток: после очередного выключения камеры ее за-
твор может остаться открытым.)
50
4.	ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Охранная система может и не ограничиваться одними лишь “криками о
помощи”. Но для принятия тех или иных контрмер, для активного проти-
водействия криминальному вторжению ей потребуются исполнительные ме-
ханизмы.
Здесь нас будут интересовать прежде всего электромеханические устрой-
ства, позволяющие включить в автоматически функционирующую систему
средства, рассчитанные на “ручное” управление: обычные газовые баллон-
чики, шумовые патроны, сигнальные ракеты и т.п. Поярившиеся в послед-
нее время те же средства, но с собственным “электроприводом” (например,
аэрозольные баллончики, срабатывающие при их подключении к 12-вольт-
ной батарее), для управления которыми потребуется лишь соответствую-
щий электронный ключ, в значительной мере снимают проблему исполни-
тельных механизмов кай электромеханических устройств.
4.1.	Электропривод
Почти обязательным элементом исполнительного механизма до самых
недавних пор являлся моторный электропривод — низковольтный двига-
тель постоянного тока, конструктивно объединенный с шестереночным или
червячным редуктором нужного замедления. Отечественная промышленность
выпускает самые разные электроприводы такого рода (один из основных их
потребителей — авиация). Но электропривод можно сделать и самому. Так,
например, как показано на рис.54.
Здесь 1 — двигатель постоянного тока с малой шестерней 2 на валу; 3 —
большая шестерня редуктора, выступающий из основания 4 вал 5 которой
имеет на конце резьбу; 6 — лепестковая пружина, выталкивающая вал 5
наружу.
Вращая за край шестерню 3, вал
5 ввинчивают в отверстие фиксируе-
мой детали (на рисунке не показана),
имеющее резьбу под вал редуктора.
Такое механическое соединение — не-
чувствительное к толчкам, тряске и
даже сильным ударам — легко расцеп-
ляется после нескольких оборотов боль-
шой шестерни. Форсированный двига-
тель обычно затрачивает на это лишь не-
сколько десятых долей секунды.
Вывинчиваясь из фиксируемой
детали, вал 5 уходит в основание 4.
Чтобы при таком перемещении не на-
рушилась сцепка большой шестерни
с малой, последняя должна быть до-
статочно длинной.
Так как нередко фиксируемая де-
таль оказывает на вал 5 боковое дав-
Рис. 54. Электропривод: 1 — электро-
двигатель постоянного тока; 2 — ма-
лая шестерня редуктора; 3 — боль-
шая шестерня редуктора; 4 -основа-
ние; 5 — ось редуктора с резьбой на
конце; 6 — выталкивающая пружина.
51
ление, отверстие под него в основа-
нии 4 должно быть выполнено под
скользящую посадку. Если матери-
ал основания не позволяет это сде-
лать, в него запрессовывают бронзо-
вый или латунный подшипник.
Ключ управления электродвига-
телем, способный коммутировать
токи до 3...4 А и более, показан на
рис.55. Здесь Ы,С2 помехозащитное
звено, уменьшающее коммутацион-
ные броски напряжения на коллек-
торе транзистора VT1. Дроссель L1
— 50... 100 витков провода ПЭВШО
0,2...0,3 мм —наматывают на фер-
ритовом кольце (р=1000), диаметром
10... 15 мм. Контактный датчик КД
(обычно микровыключатель типа
МП9-Р1) устанавливают так, чтобы
Рис. 55. Ключ электропривода
он был замкнут лишь во взведенном,
стартовом состоянии механизма и немедленно, сразу же после механическо-
го расцепления системы, размыкал и цепь питания двигателя Ml.
4.2.	Нажимной Механизм
На рис.56 приведена кинематическая схема устройства нажимного дей-
ствия, способного, например, включить газовый или краскораспыляющий
баллончик.
Здесь: 1 — кнопка баллона; 2 — рычаг, качающийся на оси 3; 4 —
силовая пружина, усилие и ход кото-
рой должны быть достаточны для вклю-
чения баллона; 5 — отверстие с резь-
бой М3 для вала электропривода (сам
электропривод не показан); 6 — осно-
вание (дюраль 4...5 мм); 7 — механи-
ческий движок-предохранитель (во из-
бежание преждевременного срабатыва-
ния системы его выводят из зацепле-
ния с рычагом 2 лишь после включе-
ния ОС, убедившись предварительно в
полной ее готовности). Если большая
шестерня редуктора‘недоступна, то вал
электропривода может иметь шлиц под
отвертку, которой его ввинчивают (вра-
щением против часовой стрелки) в от-
верстие 5 на рычаге 2.
Замкнутый во взведенном устройст-
ве контактный датчик 8 выключит дви-
гатель сразу же после освобождения
рычага.
Рис. 56. Кинематика механизма на-
жимного действия: 1 — кнопка аэро-
зольного баллончика; 2 — рычаг; 3
— шарнир рычага; 4 — силовая пру-
жина; 5 — винтовой фиксатор (ось
редуктора электропривода); 6 —
основание; 7 — движок-предохрани-
тель; 8 — микровыключатель
52
Это механизм, очевидно, одноразового действия — включив баллончик,
он разрядит его полностью. Поэтому следует предварительно оценить воз-
можные последствия: они не должны быть чрезмерными, не должны приво-
дить без крайней на то необходимости к необратимым последствиям для
нападающего. Баллончик слишком большого объема, способный создать в
охраняемом помещении'запредельную концентрацию активного вещества,
нужно частично разрядить перед его установкой в аппарат.
В охранной системе может быть задействовано несколько таких меха-
низмов, причем каждый со своей “начинкой” и алгоритмом активизации.
4.3.	Ударный механизм
Возможности охранной системы вовсе не обязательно должны быть ог-
раничены лишь Энергоресурсом ее электропитания или заводных механиз-
мов. На рис. 57 приведена кинематическая схема устройства, способного
произвести холостой выстрел или за-
пустить сигнальную ракету. Здесь 1 —
казенник с блоком бойка, с гнездом,
имеющим резьбу под сигнальную ра-
кету или патронный переходник; 2 —
курок (сталь 5 мм); 3 — ударная пру-
жина; 4 — ось курка; 5 — отверстие с
резьбой М3 под вал электропривода
(электропривод не показан); 6 — мик-
ровыключатель типа МП9-Р1; 7 — ос-
нование (дюраль 5...6 мм); 8 — меха-
нический движок-предохранитель.
В зависимости от типа патрона боек
располагают либо по центру капсюля,
либо смещают на его край.
Хотя высокая надежность электро-
приводного винтового фиксатора здесь,
очевидно, особенно к месту, этот меха-
низм может быть рекомендован-прежде
всего людям, имеющим опыт обращения
с огнестрельным оружием — прошед-
шим армейскую службу, охотникам и
Рис. 57. Кинематика механизма
ударного действия: 1 — блок бойка;
2 — курок; 3 — пружина; 4 — шар-
нир курка; 5 — винтовой фиксатор
(ось редуктора электропривода); 6
— микропереключатель; 7 — осно-
вание; 8 — движок-предохранитель
т.п.
Холостые выстрелы и ракеты могут вполне отрезвляюще подействовать
и ца преступников, уже уверовавших в свою безнаказанность. Напомнить
им, что в выборе средств защищающийся может оказаться столь же законо-
послушным, йак и они...
4.4.	Управляемый фиксатор
(“электроболт”)
На рис. 58 приведена кинематическая схема “электроболта” — устройст-
ва, скрепляющего болтовым соединением контролируемый проем, например,
дверь с дверной коробкой. Здесь 1 — дверь; 2 — дверная коробка; 3 —
53
металлическая накладка на дверь
(сталь 5...6 мм) с отверстием 8, имею-
щим резьбу М8; 4 — металлическая
накладка на вырез в дверной коробке
(сталь 5...6 мм); 5 — подпружиненный
(по Р) двигатель постоянного тока с ре-
дуктором; 6 — тихоходный вал редук-
тора с резьбой М8; 7 — опорное уши-
рение вала редуктора (головка “электро-
болта”).
За секунду-другую работы двигате-
ля низкроборотный вал редуктора
ввинчивается в накладку 3 до упора
(контактный датчик, фиксирующий это
положение и дающий команду на вы-
ключение двигателя, здесь не показан).
Выполненный из достаточно прочных
материалов и с применением мер, за-
трудняющих его демонтаж, “электро-
болт” может не только затруднить про-
никновение в охраняемое помещение, но
и заблокировать выход из него. Запер-
тому таким образом тайному посетите-
Рис. 58. “Электроболт”: 1 — дверь;
2 дверная коробка; 3 — накладка
дверная; 4 — накладка дверной ко-
робки; 5 — электродвигатель посто-
янного тока с редуктором; 6 — стер-
жень электроболта; 7 — головка
электроболта; 8 — ’’гайка” электро-
болта
лю останется лишь ломать дверь, а ох-
ранной системе — показать, на что она способна в этом случае...
На рис.59 приведена принципиальная схема управления “электробол-
том” с низковольтным приводом, а на рис. 60 — с электроприводом на
Рис. 59. Электронный ключ управления электроболтом
(электропривод 6... 12 В)
Рис. 60. Электронный ключ управления электроболтом
(электропривод 24...27 В)
24...27 В. Дроссели Др1 и Др2 могут иметь такие же параметры, как L1 в
ключе, показанном на рис.55. Конденсаторы С2, С4, С5 (рис. 59) и СЗ...С5
(рис. 60) — по 0,1...0,5 мкФ. Сигнал безусловного рассоединения Y=0 по-
дают снаружи тайной кнопкой или кодовым генератором.
4.5.	Управляемая тяга
В ряде случаев значительная механическая работа может быть выполне-
на и без применения электропривода — достаточно лишь перерезать тягу,
удерживающую ту или иную конструкцию во взведенном состоянии.
Если речь идет о малых усилиях, то такой тягой может быть тонкая,
пережигаемая электротоком проволока. В
тока плавления 1пл медной проволоки и
предельной ее нагрузки Рпр от диаметра
провода*. На рис. 61,а показана двухниточ-
ная конструкция узла пережигаемой тяги
(УПТ), выдерживающая, соответственно,
двойную нагрузку.
Здесь 1 —тяга, обмоточный медный про-
вод типа ПЭВ или ПЭЛ; 2 —фрагмент пе-
чатной платы, к контактным площадкам
табл. 10 показана зависимость
Таблица 10
Диаметр, мм	Inn, А	Рпр, кГ
0,2	5,7	0,8
0,15	4,3	0,45
0,1	2,8	0,2
0,07	1,9	0,1
*) Для расчета величины тока, расплавляющего топкий (d<0,2 мм) медный про-
вод, можно воспользоваться эмпирической формулой 1пл(А)=[с1(мм)-0,005]/0,034.
Предельное усилие на медной проволоке диаметром d можно определить из соотноше-
ния Рпр=20 d2, где Рпр — в кГ, d — в мм.
55
Рис. 61. Узел пережигаемой тяги УПТ (а), ключ УПТ (б,в)
которой припаяны концы тяги 1; 3 —серьга из стеклотекстолита, нагружаю-
щая тягу. Длина тяги должна быть не меньше 10-15 мм, в противном случае
из-за теплоотвода на концах ток ее обрыва несколько увеличится.
Тяга 1 может быть оборвана, сожжена так, как показано на рис.61,б.
Длительность сигнала S=l, достаточную для пережога тяги, определяют
экспериментально. Но если этот ключ дополнить фрагментом, показанным
на рисунке штриховой, то сформировать в электронном анализаторе ОС
сигнал S=0 можно по сигналу Р=1, возникающему при обрыве тяги.
Ток 1пт пережога тяги в этом ключе может достигать 8... 10 А. Но если
1пт<4 А, то ключ может быть таким, как показано на рис. 61,в. Правда, в
отличие от двухтранзисторного ключа, вход которого может быть подклю-
чен к выходу любого КМОП-элемента, для управления этим ключом по-
требуется буферный элемент — инвертор из К561ЛН2, выходной ток кото-
рого может достигать нескольких миллиампер. Сигнал Р здесь может быть
сформирован так же, как и в случае “б”.
Тяга из тонкого провода, имеющая очень малую теплоемкость, может
быть разрушена — сожжена, расплавлена — за очень короткое время. А
потому вовсе не обязательно иметь в ОС источник питания, способный отда-
вать указанные выше токи: электролитический конденсатор большой емкос-
ти — 15000... 100000 мкФ (показан штриховой) — может иметь вполне доста-
точный запас энергии, чтобы сжечь такую тягу без посторонней помощи.
Узел пережигаемой (здесь будет точнее — переплавляемой) тяги может
быть выполнен и иначе (рис. 62,а).
56
Рис. 62. Узел переплавляемой тяги УПТ (а), ключ УПТ (б),
УПТ с контактным датчиком (в,г,д)
Здесь 1 — тяга из легкоплавкого синтетического материала (капрон,
нейлон, полиамид и т.п.) диаметром d; 2 — пройолока высокого сопротив-
ления (нихром, манганин, константан и т.п.), в средней своей части сверну-
тая в 2...5-витковую спираль, имеющую внутренний диаметр 1,2.... 1,5 d; 3
— корпус из стеклотекстолита толщиной 3...4 d.
Тяга, продетая в спираль, слегка (на 1 .„1,5 d) оттягивается ею в сторог
ну, обеспечивая тем самым достаточно плотный их тепловой контакт.
Спираль изготавливают из провода типа ПЭВНХ-1, ПЭНХ (нихром),
ПЭВКМ-1, ПЭК (константан), ПЭВММ-1, ПЭММ (манганин) и др. диа-
метром 0,15...0,35 мм. Ее сопротивление Кнагр при длине отрезка провода
1=5 см должно быть в пределах 1...3 Ом (см. табл.И).
На рис.62,б показана принципиальная схема ключа, управляющего та-
Таблица 11
d, мм	йнагр, Ом (1=5 см)		
	Нихром	Константан	Манганин
0,15	3	1,35	1,27
0,2	1,8 ,	0,76	0,71
0,25	1,Т	0,49	0,46
0,3	0,76	0,34	0,32
0,35	0,56	0,25	0,23
57
ким УПТ. Если в него ввести разомкнутый при напряженной тяге контакт-
ный датчик КД, то при ее обрыве питание нагревателя прекратится автома-
тически. Кинематика УПТ с таким КД показана на рис.62,в. Здесь 4 —
винты под пломбировку (с поперечным отверстием в головке); 5 — микро-
выключатель типа МП9-Р1. Электронные элементы ключа размещают на
этой же плате.
Автоматическое выключение УПТ может быть организовано и так, как
показано на рис.62,г,д. Здесь КД — короткий шлейф из тонкого провода,
включенный в эмиттер транзистора VT1. Его обрыв, следующий за обрывом
силовой тяги, также отключит нагреватель.
Поскольку длительность пережога тяги обычно не превышает 0,3?..0,5 с,
транзистор VT2 устанавливают без теплоотвода.
Ток пережога (несколько ампер) может отдать никель-кадмиевый акку-
лятор емкостью 2...3,5 Ач (см. 6.1).
Но если переплавляемая тяга не слишком толста, то такой УПТ также
может быть выполнен в варианте с разрядным.конденсатором: при Un=9...1O
В и Сн=100000 мкФ может быть оборвана, например, капроновая тяга диа-
метром до 0,5...0,6 мм. Источником питания такого УПТ может быть даже
батарея “Корунд”.
Высокая прочность нитей из современных синтетических материалов,
выдерживающих нагрузки в десятки килограмм — с одной стороны, и их
низкая температура плавления (15О...2ОО°С) — с другой, позволяют таким
УПТ с очень небольшими энергозатратами рвать сильно нагруженные тяги,
быть стартерами подчас очень значительной механической работы.
Активная защита, немедленная реакция на криминальное посягательст-
во является, по существу, единственной альтернативой беззащитности. Даже
самые резвые правохранительные службы приходят на помощь пострадав-
шему с опозданием — большим или меньшим. Если приходят...
В лучшем случае они смогут лишь потом найти и привлечь к ответствен-
ности преступника*, уже сделавшего свое дело. Надо ли говорить, что далеко
не все из им содеянного может быть исправлено, компенсировано “потом”?
И еще. Как всякое сильнодействующее средство, средства активной за-
щиты могут быть опасны и для самого их владельца. Построить охранную
систему так, чтобы она была минимально опасна для защищающегося и
максимально (в рамках закона, разумеется, по-прежнему настойчиво огра-
ничивающего это “максимально” средствами, для жулика и насильника почти
безвредными) для нападающего, является основной, центральной задачей
конструктора охранной системы. Но в поисках совершенно безопасных
средств защиты следует помнить и то, что совершенно безвредным может
быть лишь совершенно бесполезное...
*) Это — с точки зрения пострадавшего; “нс пойман — не вор” — другая,
законная точка зрения. Охранная техника несомненно способна выявить значитель-
ную часть преступников, легко уходящих сегодня от столь лояльного к ним законо-
дательства. Способна, в частности, поставить “непойманного вора” и правоохрани-
тельные службы лицом к лицу. Со всеми вытекающими отсюда последствиями. В том
числе и неожиданными на первый взгляд — жесткими запретами па владение средст-
вами, помогающими человеку сохранить свою жизнь и имущество при криминальных
посягательствах. По,чти без изменений эти запреты существуют у нас и сегодня.
58
5.	РАДИОКАНАЛ
Обнаружив криминальное вторжение и приняв те или иные контрмеры,
охранная система обычно ставит об этом в известность и кого-то вне охра-
няемого объекта — отсутствующего владельца, внешнюю охрану и др.
В последние годы у конструкторов охранных систем появилась воз-
можность использовать для этого радйо: ГИЭ выделен радиоканал с часто-
той'несущей 26945 кГц для передачи сигналов тревоги от автомобильных
ОС и другой — 26960 кГц для охранных систем иного назначения (дачи,
квартиры и др.).
Пользоваться столь малым числом общих для всех* каналов связи можно
лишь, предельно сжав передаваемое в плотно упакованные во времени па-
кеты, следующие друг за другом с большими паузами чистого эфира.
5.1.	Радиопередатчик с шифратором
На рис.63 приведена принципиальная схема радиопередатчика охран-
ной системы. Его задающий генератор, собранный на транзисторе VT2,
работает на частоте “дачного” радиоканала — 26960 кГц. На эту частоту
настроен контур L1C1, она же является основной или третьей гармоникой
кварцевого резонатора ZQ1. Связь задающего генератора с усилителем
мощности на VT3 — трансформаторная.
Контур L4,C6...C8 согласует выход передатчика с антенной системой.
Манипуляция — включение-выключение несущей передатчика — происхо-
дит в усилителе мощности (в цепи эмиттера VT3), который входит в рабо-
чий режйм лишь при открытом до насыщения транзисторе VT4 (манипуля-
цию в цепи задающего генератора, имеющего кварцевую стабилизацию час-
Рис. 63. Принципиальная схема радиопередатчика
*) Дадим себе отчет в том,что дискриминация охранной техники (предельно
малое число разрешенных радиоканалов — лишь одна из ее форм), какими бы сооб-
ражениями ни руководствовалить авторы этих ограничений, является реальной по-
мощью ворам соответствующих “специальностей”.
59
тоты, в быстродействующих системах не применяют из-за высокой доброт-
ности кварцевого резонатора — такой генератор слишком медленно выхо-
дит на рабочий режим).
Транзистор VT1 — электронный ключ в цепи питания передатчика —
будет заперт (передатчик выключен), если 1р=0, и открыт до насыщения,
если 1р^0,2 мА.
Контурные катушки L1 и L4 содержат пЬ 18 витков провода ПЭВ-2
0,33; намотка — виток к витку на полистироловых каркасах типа “кобыл-
ка” диаметром 5 мм, имеющих отверстия с резьбой М3 под карбонильные
сердечники (рис.64). Катушку связи L2 — 3 витка провода ПЭВШО 0,25 —
наматывают поверх катушки L1 у “холодного” (по высокой частоте) ее кон-
ца. Катушки L1L2 и L4 располагают на плате так, чтобы их оси были взаим-
но перпендикулярны.
Дроссель L3 — типа ДПМ-0,1.или ДМ-0,1, его индуктивность — 20...30мкГн.
Конденсаторы С1...С4, С6...С8 — любые керамические, лучше с выво-
дами под печатный монтаж; С5 -К53-1, К53-1А или К53-18. Все резисторы
- МЛТ-0,125.
В качестве VT1 можно использовать
также транзисторы КТ31О7 (Б, Г-Е, И-
Л), КТ685В(Г).или любой из КТ686; в
качестве VT4 любой из КТ3102 или
КТ3117А, КТ342Б(В), КТ66ОА(Б). Ин-
дикатором включения передатчика
может служить светодиод HL1 (см.
фрагмент, показанный на рис.63 штри-
ховой).
Для настройки передатчика к его
выходу (гнездо XI) подключают лам- Рис. 64. Конструкция катушки
пу накаливания типа МН1-0,068 (на-	ВЧ контура
пряжение — 1 В, ток — 0,068 А) или
МН2,5-0,068. Установив переключателем SA1 (см. рис.65) режим непре-
рывной генерации, вращением подстроечных сердечников в L1 и L4 добива-
ются возможно более яркого ее свечения. Если при настройке выходного
контура максимум яркости совпадет с минимумом потребляемого передат-
чиком тока и этот режим будет повторяться при каждом включении передат-
чика при осутствии каких-либо признаков внеканальной генерации (пере-
датчик в таком случае может работать без кварцевого резонатора и даже при
отключенном питании задающего генератора), то можно считать, что в пер-
вом приближении он настроен.
С помощью вольтметра, имеющего высокочастотную головку, напри-
мер А4-М2, можно не только настроить передатчик, но и оценить его вы-
ходную мощность. ’Для этого к гнезду XI подключают 50-омный резистор*
(два параллельно включенных резистора типа МЛТ-2 по 100 Ом), и, вра-
щая подстроечные сердечники, добиваются максимальных показаний вольт-
метра. Мощность Р (Вт), отдаваемую передатчиком в антенный эквива-
*) Активная составляющая реальной антенны может отличаться от 50 Ом, что
потребуется учесть при согласовании такой антенны с 50-омной техникой (см. 5.3).
60
лент Ra (Ом), вычисляют как P=U2/Ra, где U — измеренное напряжение
(В, эффективное значение).
При прочих равных условиях эта мощность зависит от напряжения
питания передатчика (см. табл. 12). В таблице указаны также значения
потребляемого передатчиком тока в режиме непрерывного излучения — 1потр
непр и в режиме кодированной передачи — InoTp код.
Обязательным узлом радиопередатчика в охранной системе является
шифратор, формирующий особый шифросигнал (шифропакет, шифросо-
общение), появление которого в эфире означало бы, что излучает его впол-
не определенный радиопередатчик. Вероятность появления точно такого
же сигнала, но из другого источника, должна быть пренебрежимо малой.
Один из возможных принципов построения шифросигнала, обладаю-
щего большой комбинаторной “емкостью”, состоит в том, что время, отве-
денное на его передачу, разбивают на равные интервалы — знакоместа,
каждому из которых будет со-
ответствовать 0 или 1. Если	Таблица 12
за 1 принять наличие высо-
кочастотного излучения в ан-
тенне передатчика, а за 0 —
его отсутствие, то такой шиф-
росигнал будет иметь вид ко-
роткого радиотелеграфного
сообщения.
Un, В	1потр непр, мА	1потр код, мА	Р, мВт
6	29	7	30
9	48	11,5	100
12	66	17	190
В двоичной последовательности, состоящей из п знакомест, может быть
размещено 2П различных шифросообщений. Правда, кроме собственно ин-
формационной части, оно обычно содержит и вспомогательные биты (на-
пример, стартовый), упрощающие его дешифрацию.
На рис.65 приведена принципиальная схема шифратора, реализующе-
го этот принцип.
Шифратор содержит тактовый генератор, стабилизированный кварце-
вым резонатором (DD5.4, DD5.3, ZQ1), счетчик DD1, управляющий ра-
ботой коммутаторов DD2 и DD3, и триггер — DD4.3, DD4.4.
Ту или иную шифрокомбинацию набирают соединением информацион-
ных входов коммутаторов Х0,...,Х7 или с шиной +Un, если в этой части
шифрокомбинации должна быть 1, или с нулевой шиной, если должен
быть 0. Начальное (нулевое) знакоместо шифрокомбинации всегда зани-
мают единицей — стартовым битом (на выв. 14 DD2 — +Un). Знакоместа
1,2,...,14 (по номерам выводов “косы”) следуют во времени именно в таком
порядке. Шифратор управляет работой радиопередатчика сигналами с вы-
ходов элементов DD5.2 (включение питания) и DD6.4 (манипуляция).
Если переключатель SA1 находится в положении “код”, S=0 и R=0, то
при включении питания шифратор самостоятельно установится в исходное
положение (на выходах счетчика DD1 — нули, триггер запрещает работу
тактового генератора, передатчик обесточен). В это положение радиопере-
датчик может быть приведен и принудительно — сигналом R=l.
Передатчик включается по сигналу S=l. Триггер, изменив свое состоя-
ние, включает питание передатчика и разрешает работу тактового генератора,
который, изменяя состояния DD1 и, соответственно, адреса на коммутаторах,
формирует заданную кодовую комбинацию на манипуляторе'передатчика.
61
bj
+ Un
Рис. 65. Принципиальная схема шифратора
С1
0,15 мк
K16DD1-DD3
K14DD4-DD6 ы , л
Набор кода
S
R
6
_______14_
_1____15_
2____12_
3______1_
4______5_
_5_____2_
4
11
10
9
6 ,
2
3
R9 120 к
1
DD2
DD3
ХО
Х1
Х2
ХЗ
Х4
Х5
Х6
Г 1
- 2
- 4
MS
3
14
1
7 13
_8___14_
_9___15
10 12
11___1_
12___L.
13___2_
4
_____11_
2____10_
3____9_
6 .
ХО
MS
Х1
Х2
ХЗ
Х4
Х5
Х6
1
2
4
S
3
С5 620 .
R10
120 К
DD6.2
K8DD1-DD3
K7DD4-DB6
DD1К561ИЕ16
DD2, DD3K561KFI2
' DD4K561J1E5
DD5,DD6K561J1A7
В шифраторе с “часовым” кварцевым резонатором длительность знако-
места в тактовом генераторе равна -1,95 мс, соответственно длительность
всего шифропакета составит ~30 мс, а паузы между шифропакетами — ~470
мс. Длительность паузы зависит от времени существования сигнала 1 на
выходе диодно-резисторной сборки VD1...VD4,R9. Без нижнего диода,
например, она сократится до 220 мс, без двух нижних — до 95 мс.
Ток, потребляемый радиопередатчиком с шифратором в режиме ожида-
ния, н,е превышает 1...2 мкА (при Un=9 В).
Общее число возможных шифрокомбинаций при п=14 составляет 214 =16384.
Свой вклад в разнообразие кодировок может внести и кварцевый резонатор,
так как ничто не мешает использовать в качестве ZQ1 кварцевый резонатор
на другую частоту, в том числе и более высокую. Пр'авда, значительное
сокращение длительности знакоместа, как и любое другое расширение спектра
модулирующих частот, потребует увеличения полосы пропускания радио-
приемника.
Элементы радиочастотной части передатчика могут быть размещены на
печатной плате так, как это показано в [Л. 10, с. 38].
5.2.	Радиоприемник с дешифратором
Принципиальная схема радиоприемника ОС приведена на рис. 66. Уси-
литель РЧ сигнала, выделенного входным контуром L2C2, выполнен на
полевых транзисторах VT1 и VT2 в каскодном включении. Контуры L2C2
и L3C3 настроены на несущую “дачного” радиоканала — 26960 кГц. Преоб-
разователь РЧ сигнала в сигнал ПЧ собран на микросхеме.DA1.
Частота гетеродина fr, заданная кварцевым резонатором ZQ1, может,
быть ниже или выше частоты радиоканала на 465 кГц. При fr=26495 кГц
канал зеркального приема (f3=26030 кГц) окажется ниже сетки А, а при
fr=27425 кГц (£з=27890 кГц) — в “дыре” между каналами 3 и 4 сетки Е
диапазона гражданской связи. Вероятность появления “зеркальной” поме-
хи в обоих случаях пока слишком мала, чтобы принимать дополнительные
меры по ее ослаблению (например, вводить режекторные фильтры).
Сигнал ПЧ, выделенный пьезофильтром ZQ2, поступает на вход много-
функциональной микросхемы DA2, содержащей усилитель сигнала ПЧ,
AM детектор и усилитель 34. Далее сигнал поступает на вход компаратора
DA3, который преобразует его в форму, пригодную для оценки поступаю-
щей информации дешифратором.
Контурные катушки приемника наматывают на такйе же полистироло-
вые каркасы, как и катушки передатчика (см. рис.64). Катушки L2 и L3
содержат по 18 витков провода ПЭВ-2 0,33, намотка виток к витку. Катуш-
ки связи L1 и L4 содержат по 3 витка провода ПЭВШО 0,2, их наматыва-
ют поверх контурных со стороны “холодных” (по в/ч) концов. Если ка-
тушки L2 и L3 развернуты под 90°, их можно не экранировать.
Пьезофильтр ФП1П-60.01 (ZQ2) можно заменить любым из серий
ФП1П-60, ФП1П-61. Годятся и другие фильтры на эту частоту, имеющие
полосу пропускания не менее 3 кГц (в том числе и электромеханические),
но при этом, возможно, потребуется изменить номиналы резисторов R5 и
R6.
Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены одним двухзатворным,
63
R7100
С16
С15 0,15 мк 100 мк х 16В
R12100
+ Un
110 к
СЗ
24
VT1
DA1 К174ПС1 ,
5
L4 3
13
С711
12
С627
10
С511
Рис. 66. Принципиальная схема радиоприемника
VD1.VD2
2Д926А	11
R2
110 к
С1
1000
R3
390
VT2
ZQ1 26,495 МГц
С4
0,01 мк
R4 Усиление
33 к поРЧ
Д, R5
И 3,3 к
ZQ2
3
С9 5600
II
R6 И ;
3,3 кт
СЮ
0,033 мк
DA2 К157ХА2
13
11
9
6
12
14
5
С13
С11
33 мкх
2
,R9
С12
R10
5,6 к
10
+ С14
3,3 мк
__Х16В
С20
0,015 мк
VT1, УТ2КП303Б
ZQ2 ФП1П - 60.01
Изм
R13 24 к
Усиление
поПЧ
R11
47 к
DA3 К554САЗ
R14 24 к
R16
16 к
С17
33 мкх 16В
220 мкх 16В
К дешифратору
Рис. 67. Фрагмент шифросигнала
в шумах радиоканала (на
входе компаратора)
например, КП350Б, но это может привести к некоторому снижению усиле-
ния по РЧ при низком напряжении питания.
Разместить на печатной плате высокочастотные элёменты радиоприем-
ника можно так, как показано в [Л.И, с. 48, 49].
Для настройки приемника на его вход подают сигнал от собственного
передатчика, работающего в режиме непрерывного излучения на антенный
эквивалент (вполне достаточно лишь приблизить его к приемнику), и на-
ходят такое положение подстроечных сердечников в L2 и L3, при которых
напряжение АРУ (выв. 13 DA2) достигнет минимума. По ходу настройки
передатчик отодвигают, чтобы не перегрузить ПЧ тракт приемника.
Очевидное отличие приемника ОС от обычного вещательного или связ-
ного — наличие компаратора на месте
У34, что связано с дискретностью при-
нимаемого сигнала, с необходимостью
предварительно — до предъявления их
дешифратору — разделить поступающие
из эфира сигналы на единичные и нуле-
вые. Осциллограмма фрагмента.. .010... —
шифропакета на инверсном входе DA3
(рис. 67) дает представление о том, как
это происходит*. Здесь Unop — смеще-
ние напряжения на “прямом” входе ВАЗ
(выв.З) по отношению к инверсному
(выв.4), достаточное для того, чтобы в
режиме ожидания на выходе компарато-
ра установилось ивыхе[Ш]. Оно зави-
сит, очевидно, от Un и номиналов резис-
торов R13 и R15: Unop=Un-R13/2R15.
Так, при Un=10 В и указанных на схеме
номиналах R13 и R15 имеем Unop=10-0,024/2-3=40 мВ. Сигнал, представ-
ляющий на инверсном входе DA3 логическую 1, должен быть таким, чтобы
при почти всех его шумовых флуктуациях он оставался выше Unop, а шум
свободного канала (логический 0) не достигал Unop.
К особенностям шифросигнала в этой системе относится его компакт-
ность — вся информация уложена в пакет длительностью -0,03 с. Такой
пакет способен дойти до адресата даже в условиях значительных помех. Но
повышенная “проникающая способность” шифропакета может быть реали-
зована лишь в радиоприемнике, имеющем специфичную АРУ.
Обычная, т.е. глубокая и инерционная АРУ, охватывающая РЧи ПЧ
тракты высокочувствительного приемника, здесь, очевидно, окажется мало-
подходящей. Устанавливая усиление приемника “по помехе”, пусть и имею-
щей достаточные для прохождения пакета “окна”, она из-за своей инерци-
онности просто не позволит ими воспользоваться — усиление приемника
останется низким.
*) Интервал AU=Un/Ku, где Ku — коэффициент усиления компаратора, соот-
ветствует линейному режиму его работы. В данном случае AU=10/15 104=0,07 мВ —
достаточно мал по сравнению с Unop, чтобы принимать его в расчет.
65
5-6473
KL2C2 .. С1 100'
С2100" . К затвору VT2
R1 г1
зм •'
VD1
сз =Ь
0,01 мк
R2 Г] R3
i : z! ЗМ И 47 к
VD1, VD2 2Д926А
R4
47 к R5200K
ип
Рис. 68. Регулируемый диодный
ограничитель
Поставленной задаче лучше всего отвечала бы система мгновенного ог-
раничения поступающего сигнала, “срезающая” с него все, что превышает
установленный верхний предел. Это обычно делают, включая параллельно
катушке контура (чаще — входного) диоды так, как показано на рис.66. Но
нужный эффект достигается здесь, очевидно, лишь по отношению к поме-
хам, уровень которых сопоставим с напряжением отсечки диода (0,2...0,3
В — у германиевого и 0,5...0,6 В — у кремниевого), т.е. многократно пре-
вышающих нормальные сигналы. Тем не менее такими ограничителями не
пренебрегают.
Порог срабатывания диодного ограничителя Можно существенно пони-
зить, если включить его диоды так, как показано на рис. 68. Если/обрат-
ные сопротивления диодов VD1 и VD2 заметно различаются, то рекомен-
дуется ввести резисторы R1 и R2 (по-
казаны штриховой), выравнивающие
напряжения на этих диодах. Порог
выставляют резистором R4.
Основное требование к диодам та-
кого рода ограничителей — малая ем-
кость при Uo6p=0. Лучшие диоды —
арсенидо-галливые, например, ЗА529А
(0,25 пФ), а из кремниевых —
2Д926А (0,35 пФ), КД417А (0,4 пФ),
КД413А (0,7 пФ), КД514А (0,9 пФ).
Но независимо от тех или иных
защитных мер очень важно правиль-
но выставить общее усиление прием-
ника, его чувствительность. Она
должна быть лишь достаточной для надежной фиксации “своего” сигнала.
Нужное усиление приемника выставляют резистором R4 (усиление РЧ)
и, если этого недостаточно, регулировкой R11 (усиление ПЧ). На чувстви-
тельность приемника к паразитным сигналам влияет и выставленное на
компараторе пороговое напряжение Unop, которое увеличивается с умень-
шением R15.
Инерционность АРУ в тракте ПЧ (тракт УРЧ не имеет АРУ) зависит
прежде всего от емкости конденсатора Cl 1. Ее можно уточнить (может быть,
существенно уменьшить) при опытной опытной эксплуатации канала.
Ток, потребляемый приемным блоком (приемником и дешифратором),
не превышает 5,5 мА (Un=6 В), но он может быть существенно уменьшен,
так как характер передаваемой информации позволяет включать приемник
лишь на время (вкл, достаточное для надежного обнаружения шифропаке-
та. Обычно 1вкл=(3...4)(:п, где tn — период следования шифропакетов. Зна-
чительные паузы между такими включениями (1выкл) могут существенно
уменьшить общее энергопотребление радиоприемного тракта. Конечно, 1выкл
должно быть значительно меньше того времени, которое потребуется пре-
ступнику для блокировки работающего радиопередатчика. Пауза не может
быть слишком продолжительной (или 1вкл слишком малым) и в условиях
сильных эфирных помех.
Энергоэкономичный режим “пульсирующего” приема может быть осо-
бенно привлекателен, если радиоканал входит в состав охранной системы
66
обоими своими “концами” — в качестве своего рода “удлинителя”, подклю-
чающего к ОС удаленный объект, например ИК датчик, контролирующий
дорогу к полю или на ферму.
Выделение “своего” шифросигнала на фоне разного рода помех в кана-
ле связи возложено на дешифратор (рис. 69). Он состоит из тактового гене-
ратора DD5.3, DD5.4, стабилизированного кварцевым резонатором ZQ1,
имеющим ту же частоту, что и кварцевый резонатор шифратора; триггера
DD4.1, DD4.3, переключаемого фронтом эфирного сигнала, и счетчика
DD1, управляющего работой коммутаторов DD2 и DD3. Кроме того, в
дешифратор входит узел сравнения принятой из эфира шифрокомбинации
с образцовой (DD7.3, DD5.2, DD7.1, DD 7.2).
Дешифратор устанавливается в исходное состояние сигналом “сброс”,
подаваемым на его вход RR (полярность сигнала указана на схеме). На
всех выходах счетчика DD1 и на выходе DD4.1 устанавливается сигнал О,
не допускающий поступления импульсов тактового генератора на счетный
вход DD1. В этом состоянии дешифратор находится до появления импуль-
са (безразлично — стартового бита шифрокомбинации или помехи) на вы-
ходе DD4.4, изменяющего состояние триггера. После чего на счетный вход
DD1 поступают импульсы тактового генератора и коммутаторы DD2, DD3
начинают вырабатывать образцовую, закоммутированную на их Х-входах
шифрокомбинацию, — точную копию шифрокомбинации, передаваемой “сво-
им” радиопередатчиком.
Эфирная и образцовая шифрокомбинации сравниваются на элементе
DD7.3. Сравнение идет поразрядно, начиная со стартового,бита, и лишь во
время прохождения строб-импульса, занимающего вторую четверть каждо-
го знакоместа. Стробирование операции сравнения позволяет пренебречь
некоторым запаздыванием образцовой шифрокомбинации по отношению к
эфирной и расхождением частот тактовых генераторов в шифраторе и де-
шифраторе.
Первое же несовпадение содержимого знакомест переводит дешифра-
тор в исходное состояние. Если же шифрокомбинации совпали, то’на выв. 15
счетчика DD1 появится 1 — сигнал тревоги; заблокировав (через DD4.2)
дальнейший счет, он включит узел тревожной сигнализации (выделен штри-
ховой) и пьезоэлемент BF1 начнет излучать периодически повторяющиеся
тональные посылки.
5.3.	Антенны
Антенны, используемые для передачи и приема сигналов охранной сиг-
нализации, в принципе ничем не отличаются от антенн 10... И-метрового
диапазона какого-либо другого назначения [Л.12; Л.13, с. 119-155]. Почти
каждая из них является той или иной разновидностью полуволнового виб-
ратора — проводника, геометрическая длина которого близка к половине длины
волны Х/2 (точнее — 0,474Х). Но сначала — немного об антеннах вообще.
Входное сопротивление антенны представляется обычно векторной сум-
мой Za=Ra+Xa, где Ra — активная составляющая входного сопротивления
антенны, а Ха — реактивная, имеющая индуктивный или емкостной ха-
рактер.
В свою очередь Ва=Визл+Впот, где Виз л — сопротивление излучения,
67
00
Un
К16 DD1 - DD3
K14DD4-DD8
С1
—^68 мкх 16В
DD4.4
К 9 DA3 рис.66
DD7.3
9
=1 10
Рис. 69. Принципиальная схема дешифратора
ZQ1 32768 Гц '
DD1 К561ИЕ16
DD2, DD3K561KH2
DD4K561flE5
DD5, DD6, ОО8К561ПА7
ОО7К561ЛП2
006.3
DD6.4
Набор кода
10
11
12
13
DD6.2
- □ Я* t2M
DD5 3 Ы DD5.4
DD52 DD7.2
DD4.2
DD7.1
DD1
3
10
=1 I]
С
2
2
2‘
СТ2 2
2
DD5.1
7
___13
1 14
2 15
3 12
4 1
5 5
6 2
4
DD2
DD3
ХО
Х1
Х2
ХЗ
ХА
Х5
Х6
MS
14
_8___13_
_9___14
10 15
11 12
12___1_
13___5_
2
ХО
Х1
Х2
ХЗ
Х4
Х5
Х6
MS
С2 0,15мк
DD8.2
13
12
14
15
DD43 DD4.1
О-Норма
1 - Тревога
3
q "Сброс
BF1
□ ЗП1
RR
- + Un
DD8.3
0,01 МК±-£ Т7
DD8.1
13
12
R5
51 к С3
DD8.4
11
10
9
6 ,
г
- 2
- 4
2
3
1
DD7.4
12
13
=1
11
3
1
______11_
2 10
3-----9~
%. 6.
'-1
- 4
3
DD6.1
9
8
K8DD1-DD3
K7DD4-DD8
полезная нагрузка, a Rnoi — сопротивление потерь, к которому сводятся
все потери в проводниках и изоляторах антенной системы.
Антенну считают настроенной и согласованной с радиоаппаратом — пере-
датчиком или приемником, если на рабочей частоте Xa=0, a Ra так или иначе
трансформировано в Ra’= 50 Ом — обычный в технике связи стандарт.
Длина волны, соответствующая частоте канала охранной сигнализации,
равна -11,13 м и, соответственно, длина полуволнового вибратора составит
-5,3 м. Но это лишь ориентировочная величина, так как некоторое влияние
на резонансную частоту антенны окажут окружающие ее предметы, высота
подвеса, толщина антенного канатика, особенности конструкции, исполне-
ния и др.
Очень распространен в этом диапазоне частот дипольный излучатель —
полуволновый вибратор, запитываемый в пучности тока (рис.70,а). Диа-
грамма направленности диполя, расположенного горизонтально (антенны
с такой ориентацией вибратора называют антеннами горизонтальной поля-
ризации), имеет вид, показанный на рис.70,6 (вид сверху). Ферритовые
кольца на коаксиальном кабеле (их может быть и больше, чем показано на
рисунке) исправляют искажения в диаграмме направленности антенны,
возникающие из-за нарушения симметрии диполя коаксиальным (несим-
метричным по отношению к диполю) фидером.
max
Рис. 70. Горизонтальный диполь (а),
его диаграмма направленности (б)
max
Настраивают диполь (приводят Ха к нулю), изменяя длину его “плеч”.
В жестких, трубчатых конструкциях это делают, в двигая-выдвигая конце-
вые их фрагменты, выполненные подобно телескопическим антеннам в
переносных радиоприемниках, в проволочных диполях — понемногу отку-
сывая лишнее.
Поскольку активное сопротивление настроенного диполя довольно близ-
ко к 50-омному стандарту (Ra=60-70 Ом), его нередко связывают с антен-
ным входом радиоприемника или выходом передатчика 50-омным коакси-
альным кабелем напрямую, без какого-либо согласующего устройства.
На рис.71,а показана еще одна очень распространенная антенна, т.н.
“полволны” или “1/2”. Это все тот же полуволновый вибратор, но постав-
ленный вертикально (“1/2” — антенна вертикальной поляризации) и воз-
буждаемый в пучности напряжения. Настраивают “полволны” также изме-
нением длины вибратора. Это одна из самых “высокоомных” антенн — ее
Rasl кОм. Поэтому, во избежание очень значительных потерь, “полволны”
69
л
-5,3 м
С1
150
С2
620
L = 0,3 мкГ
а>	б)
Рис. 71. Антенна “полволны” (а),
ее диаграмма направленности (б)
связывают с низкоомной линией передачи — тем же 50-омным коаксиаль-
ным кабелем — через трансформатор сопротивлений. Здесь эту функцию
выполняет т.н. П-контур, который, например, при указанных номиналах
С1 и С2 понизит Ra=900 Ом до RH=Ra(Cl/C2)2 = 900(150/620)2 = 53 Ом.
Хотя П-контур сильно шунтирован (активным сопротивлением антен-
ны, с одной стороны, и выходным сопротивлением радиоаппарата, с дру-
гой) и поэтому обладает значительной широкополосностью, его настройку
на частоту радиоканала полезно уточнить. Резонансная частота П-контура
f=l/271^/lC' ’> где С’=С1С2/(С1+С2). В рассмотренном примере С’=150х
х620/( 150+620)=120 пФ, и для f=26,960 МГц резонансная индуктивность
Ls0,3 мкГ. Примерно такую индуктивность будет иметь катушка с внутрен-
ним диаметром 6 мм, длиной намотки 12 мм, содержащая 9 витков провода
ПЭВ-2 0,8.
Обычно настройку П-контура уточняют, сдвигая-раздвигая витки его
катушки. В маломощных передачиках в катушку П-контура (вообще — в
катушки индкутивности антенного контура) нередко вводят подстроечные
сердечники из латуни или карбонильного железа.
В П-контуре передающей “по л волны” необходимо обратить особое вни-
мание на конденсатор С1 — при выходной мощности передатчика Р=2 Вт
(максимум разрешенного ГИЭ), амплитуда высокочастотного напряжения
на С1 достигает 60...65 В (U=^2RaP )• Рабочее его напряжение должно
быть, конечно, никак не меньше.
Если антенна выносится на улицу целиком, то элементы ее П-контура
размещают в хорошо герметизированном боксе.
На рис. 71,6 показана диаграмма направленности такой антенны — ника-
ких преимущественных направлений она не имеет, но у нее нет и провалов.
70
2,65 м
///////////// I /////////////
^Ra<= 30 Ом
Рис. 72. Четветьволновый штырь над проводяшей поверхностью(а),
укороченный штырь с согласующим устройством (б)
Полуволновый диполь, в котором одна половина заменена проводящей
поверхностью, например металлической крышей дома или- автомобиля,
становится четвертьволновым (X/4) излучателем (рис.72,а). Его активное
сопротивление составляет примерно половину активного сопротивления
полуволнового диполя (это зависит от размеров, геометрии и качества про-
водящей поверхности).
Среди полноразмерных антенн X/4-излучатель имеет минимальные га-
бариты. Но и такая антенна может оказаться слишком большой, не вписы-
вающейся в отведенное ей пространство. В таки случаях антенну укорачи-
вают, а возникающую емкостную составляющую расстроенного антенного
контура компенсируют вводимой в него “удлиняющей” катушкой индук-
тивности Ьудл* (рис. 72, б).
Однако лишь настройкой укороченной антенны ограничиться не уда-
ется — сопротивление излучения антенны по мере ее укорочения бы-
стро убывает. Для коротких штырей, например, эта зависимость имеет
вид: Ёизл(0м)^400(^/Х)2 , где I — длина штыря, а X — длина волны. Так,
при ^=0,45 м (антенна радиостанции “Урал-Р”) Еизл=0,7 Ом.
Но это — при идеальной “подстилающей” поверхности, чего, конечно
же, не бывает. Сопротивление излучения противовеса (в портативных ра-
диостанциях им служит сам оператор) и значительные общие потери увели-
чивают Ra таких антенн до 10... 15 Ом, на которое и рассчитывают при
согласовании их с линией передачи или непосредственно с самим радиоап-
паратом (антенный контур портативной радиостанции нередко изначально
рассчитан на такую низкоомную ее нагрузку).
Настривают укороченную антенну, изменяя Ьудл, длину вибратора, а
если в антенной системе есть противовесы, то и их длину.
Сопротивление короткой; антенны так же может быть приведено к 50-
омному стандарту П-контурбм, но с иным, нежели у “полволны”, соотноше-
*) Иногда Ьудл “врезают” в середину вибратора.
71
\ ,
нием С1/С2. Так, например, для антенны с Ra=12 Ом П-контур с L=0,3 мкГ
и С’=120 пФ должен иметь С1=360 пФ и С2=180 пФ. Тогда RH=Ra(Cl/C2)2=
=12(360/180)2 = 48 Ом.
В последние годы широкое распространение получили спирально-шты-
ревые и спиральные антенны, в которых вытянутая удлиняющая катушка
сочетает в себе обе функции — и излучателя, и индуктивного компенсатора.
Спиральные антенны — их длина редко превышает 15...20 см — могут быть
отнесены к самым малогабаритным антеннам этого диапазона.
Разговор о габаритах антенн здесь не случаен — охранную технику обычно
не демонстрируют (в тех случаях, когда это считают нужным делать, вы-
ставляют ложные антенны-датчики, контролируемые охранной системой).
По этой же причине описанные выше антенны — диполь, “полврлны”,
Х/4-штырь и др. — в ОС внешне отличаются от тех же радиолюбительских,
изготавливаемых, как правило, из труб большого (10...30 мм) диаметра*.
Вынесенные из охраняемой зоны (на крышу многоквартирного дома, на-
пример) они оказываются весьма уязвимыми.
Антенны в охранных системах изготавливают чаще всего из обычного
монтажного провода. Замаскировать такую антенну, конечно, куда проще:
проволочный диполь может быть, например, натянут на чердаке дачи вдоль
конька крыши (шиферной или черепичной); тонкий четвертьволновый (а
тем более — укороченный) излучатель над металлической крышей практи-
чески незаметен. Не слишком бросается в глаза даже “полволны”, изготов-
ленная из монтажного провода подходящей расцветки и натянутая вдоль
ствола стоящего рядом с домом дерева (здесь же размещают и герметизцро-
ванный П-контур). Фидером антенны может служить тонкий коаксиальный
кабель, например, РК50-2-16 (внешний диаметр 3,5мм) или даже РК50-1-22
(2мм). В местах крепления антенны, особенно ее концов, важно сохранить
неповрежденным изоляционное покрытие провода — его металлическая жила
не должна входить в контакт ни с чем посторонним. В наружных антеннах
необходимо позаботиться, конечно, о влагозащите их изоляторов.
Не совсем простая задача — создание эффективной антенны в квартире,
находящейся в железобетонном доме.
Одна из таких антенн показана на рис.73. Ее вибратор “вписан” в дере-
вянную раму двустворчатого окна. В том случае, если нет нужды уж очень
тщательно маскировать антенну (на приемном конце радиоканала, напри-
мер), ее изготавливают из монтажного провода в белой (для белой рамы)
пластиковой изоляции, например, тефлоновой. Сечецие провода —
0,75... 1мм2. Антенну натягивают на внутренней стороне рамы, вплотную к
ней. Основные размеры “оконной” антенны приведены на рисунке.
Вибратор можно уложить и в саму раму, выбрав в ней специальным
резаком узкую канавку. Предварительную настройку антенны, которая мо-
жет потребовать изменения длины тех или иных .частей вибратора, проводят
*) Уширение вибратора увеличивает широкополоспость антенны — сохраняет
относительно неизменными ее параметры в широкой полосе частот. “Толстые” антен-
ны, не требующие перенастройки, удобны в многоканальных линиях связи и не име-
ют ощутимых преимуществ в одноканальных.
72
Рис. 73. “Оконная” антенна
до окончательной его заделки. После
шпаклевки и общей маскирующей ок-
раски настройку антенной системы за-
вершают уточнением длины противове-
сов.
Вибратор и противовесы должны
иметь прочную высокочастотную изо-
ляцию по всей длине, и особенно — на
концах. Противовесы могут быть раз-
мещены по внешнему контуру рамы,
как это показано на рис. 73, и замаски-
рованы под обоями. Активное сопро-
тивление такой антенны Ra=25 Ом.
Как показывает опыт, “оконная”
антенна, обращенная в сторону охра-
няемого объекта, нередко обеспечива-
ет значительно лучшее соотношение сигнал/шум, нежели полноразмерная
антенна, установленная на крыше дома.
Подобные антенны очень далеки, очевидно, от классических форм. Но в
охранной технике такое скорее н'орма, нежели исключение: условия работы
в ОС, внешние обстоятельства нередко деформируют антенные системы до
неузнаваемости. Что, к сожалению, затрудняет даже приблизительный их
расчет. Теоретические исследования антенн классических форм могут здесь
лишь помочь, подсказать характер зависимостей, но, как правило, не позво-
Крадиоаппарату
Т1 К антенне
РА1
Рис. 74. Индикатор антенного тока
ляют определить, вычислить интересующие нар величины: размеры того или
иного фрагмента вибратора, противовеса, ожидаемое Ra и др. Не говоря
уже о конфигурации поля излучения,
на которую сильнейшее влияние будут
оказывать окружающие предметы, в
том числе и отдаленные. Отсюда ясна
роль эксперимента в настройке и со-
гласовании такого рода антенн,
На рис. 74 приведена принципиаль-
ная схема индикатора антенного тока.
Здесь Т1 — высокочастотный транс-
форматор, первичной обмоткой кото-
рого служит продетый сквозь его сер-
дечник (ферритовое кольцо М50ВЧ2-
24 12x5x4 мм) антенный провод. Об-
мотка II трансформатора содержит 20
витков тонкого монтажного провода,
уложенного по всему сердечнику. РА1
— любой микроамперметр со шкалой
50-100 мкА. Параллельно обмотке И
может быть включен резистор R3 от
0,3 до 2 кОм (показан штриховой), ко-
торый уменьшает чувствительность ин-
дикатора и вносимое им сопротивление
в
цепь антенного тока.
73
Лучшей настройке аптецны, лучшему ее согласованию с радиопередат-
чиком, большей излучаемой мощности будет соответствовать и больший антен-
ный ток, что видно из соотношения Ризл=1а2 Кизл (но заметим, что сравни-
вать эффективность разных антенн лишь антенному току нельзя, так как
мощность, излучаемая антенной с большим Иизл и, соответственно, малым
антенным током может оказаться больше, нежели мощность, излучаемая
“низкоомной” антенной).
На рис. 75 показано согласующее устройство, позволяющее привести к
50-омному стандарту антенны, довольно сильно различающиеся по своему
Ra. Здесь L — катушка, имеющая длину 18 мм, внутренний диаметр 6 мм,
содержащая 12 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,8; SA1 — 12-пОзици-
онпый переключатель типа ПГ2-5-
12П1НВ, позволяющий подключить
антенну (антенный фидер) к любо-
му витку катушки L (каждый ее
виток соединен короткой перемыч-
кой с соответствующей ламелью
переключателя: первый — с первой,
второй — со второй и т.д.). Отвод
к радиоаппарату — от 7-го витка
(отсчет снизу).
Важный элемент антенной сис-
темы — коаксиальный кабель, связывающий собственно антенну с антен-
ным контуром радиоприемника или передатчика.
Лишь в кабеле, подключенном к генератору, имеющему RBbix=W, где W
— волновое сопротивление кабеля, с нагрузкой Rh=W на другом его конце,
устанавливается режим бегущей волны, не накладывающий никаких осо-
бых (фазовых) ограничений па его длину. В противном случае отрезок ка-
беля будет вести себя как своего рода трансформатор сопротивлений, пара-
метры которого будут зависеть от длины этого отрезка.
В том случае, если его длина будет кратна Х/2>/Ё , где с — диэлектри-
ческая постоянная изоляции кабеля, он поведет себя как трансформатор
сопротивлений 1:1 и прп не слишком большой общей длине практически
никак не скажется на согласовании антенны с радиоаппаратом. Поскольку
для полиэтилена без посторонних включений (обычный в коаксиальных ка-
белях диэлектрик) -Уё=1,52, длина такой кабельной вставки должна быть
кратной 11,13/21,52=3,66 м, т.е. она может иметь длину: 3,66, 7,32, 10,98,
14,64,... м.
Совсем другая картина возникает в тех случаях, когда длина кабеля
кратна нечетным четвертям длины волны: Х( 1 /4 Те), Х(3/4<УЁ), Х(5/4 Те)
и т.д., т.е., если кабальная вставка имеет длину 1,83, 5,49, 9,15, 12,81,... м.
В этих случаях Ra антенны преобразуется в Ra’=W2/Ra. Так, например, из
Ra=20 Ом 50-омный кабель такой длины “сделает” Ra’=125 Ом, а 75-омный
— Ra’= 280 Ом.
Отсюда — еще один способ приведения неизвестного Ra к желанным 50
Ом: нужный коэффициент трансформации получают, отрезая от взятого с
запасом кабеля кусочек за кусочком (вблизи оптимума — сантиметрами),
каждый раз проверяя по индикатору антенного тока или КСВ-метру полу-
ченный результат. Стараясь, разумеется, не отрезать лишнего — качествен-
74
но восстановить потеренное уже не удастся. В рассмотренном примере, уко-
рачивая таким образом 75-омный кабель, можно полуйить любое значение
Ra’ в пределах 20...280 Ом*.
В настройке и согласовании антенны важно эти два этапа различать и
выполнять по-возможности порознь, хотя совершенно разделить их не уда-
ется. Наилучший результат достигается здесь методом последовательного
приближения: настройка-согласование, подстройка-согласование и т.д. Если
исходно параметры антенны не слишком далеки от нужных, такая итера-
ция может быть очень короткой.
5.4.	Настройка радиоканала
Это завершающая часть работы, в которой все компоненты радиокана-
ла — приемник, передатчик, антенны, антенные фидеры и др. — должны
занять свои места. Передатчик ставят в режим непрерывного излучения.
Контроль ведут по напряжению АРУ (выв. 13 DA2, рис.66) радиоприемни-
ка. Эта “чувствительная точка” будет реагировать на все — на повороты и
перемещение антенн, их настройку, согласование, на режимы высокочастот-
ных узлов передатчика, приемника и др.
Помощь в окончательной “шлифовке” радиоканала могут оказать и
владельцы СВ-радиостанций (частоте автомобильной ОС — 26945 кГц —
соответствует канал 39ВЕ, а “дачной” — 26960 кГц канал 1СР в СВ)**.
Максимуму излучения в эфир передатчика ОС (в режиме непрерывного
излучения) будет соответствовать наибольшее показание S-метра (лучше —
стрелочного) на принимающей СВ радиостанции. А по излучаемой в эфир
несущей без модуляции (об этом надо попросить корреспондента) можно
уточнить настройку своего радиоприемного тракта.
Радиопередатчик с Рвых=0,1 Вт и приемник, имеющий чувствитель-
ность 1...2 мкВ (далеко не рекордную в радиолюбительской практике),
могут составить радиоканал, способный в не слишком плохих условиях
обеспечить связь на расстоянии 1 км и более (до 5...6 км в благоприятных
условиях). При Рвых=2 Вт (напомним, это максимум разрешенного сегод-
ня для охранных передатчиков) и ночном уровне помех (для Москвы)
“дальнобойность” радиоканала с “оконной” антенной на передающем кон-
це достигает 25...30 км.
“Оконная” антенна может представлять интерес и для обычной СВ-
связи: она достаточно широкополосносна — не менее 90 каналов (КСВ<1,35),
а ее “дальнобойность” при высоте подвеса 8... 10 м достигает 40...45 км (с
4-ваттным передатчиком).
*) Просто трансформатором активного сопротивления коаксиальный кабель яв-
ляется лишь в двух рассмотренных выше случаях. При длинах иной кратности он
привносит в систему и реактивную составляющую, которую потребуется так или
иначе компенсировать, например, некоторой расстройкой антенной системы.
**) 39ВЕ — канал помер 39 в сетке “В" европейской шкалы частот в Citizen
band, 1СР — канал номер 1 в сетке “С” российской шкалы частот этого диапазона.
75
6.	ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Охранная система должна иметь источник электропитания, способный
обеспечить все ее потребности.
6.1.	Аккумулятор^!
В качестве основного источника питания ОС обычно используют ще-
лочные никель-кадмиевые аккумуляторы, отличающиеся большим • сроком
службы (в современных аккумуляторах —до 10 лет и свыше 3000 циклов
заряд-разряд), способные работать при низких температурах (до -40°С и
ниже), имеющие высокий КПД (до 80% по емкости), способные отдать в
коротком разряде значительный ток (в 20...40 раз превышающий номи-
нальный), сохраняющиеся в любой стадии разряженности и др. [Л. 14].
В табл. 13 приведены основные параметры некоторых никель-кадмие-
вых аккумуляторов отечественного производства, а на рис. 76-81 — графи-
ки, позволяющие судить об их особенностях и учесть их в реальной эксплу-
атации [Л. 15].
Обычно в источник питания ОС входит от трех до восьми аккумулятор-
ных банок. Их числом (из расчета: одна банка — 1,2 В) и определяется
номинальное напряжение Un источника питания ОС — 3,6; 4,8; 6; 7,2; 8,4
или 9,6 В.
Следует иметь в виду, что 1,2 В — это усредненная величина напряже-
ний, выдерживая которые, никель-кадмиевый аккумулятор отдает большую
часть своей емкости. Напряжение непосредственно после зарядки аккуму-
лятора выше — около 1,35 В. Но оно довольно быстро снижается до 1,25... 1,2
В. Разряжать щелочной аккумулятор до напряжения ниже 1 В/банка не
рекомендуется.
Таблица 13
Тип аккумулятора	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ЦНК-0,45	0,45	45	1,0	45	15	—	14	50	23
ЦНК-0,85	0,85	85	1,0	85	15	—	14	96	41
КНГ-0,7	0,7	70	1,о	70	15	25	12	41	38
КНГ-3.5Д	3,5	350	1,0	350	15	45	20	70	200
КНГ-7,5	7,5	750	1,0	750	15	45	42	70	500
КНГ-1ОД	10 .	1000	1,0	1000	15	45	30	146	550
2КНБН-1.5	1,5*	150	1,8	500	6	35	35	60	150
ЗКНБН-1,5	1,5*	150	2,7	500	6	55	35	60	220
1 — тип аккумулятора (батареи); 2 — емкость, А-ч; 3 — ток разряда, мА; 4 —
напряжение в конце разряда, В; 5 — ток заряда, мА; 6 — время заряда, ч; 7 —
длина, мм; 8 — ширина (диаметр), мм; 9 — высота, мм; 10 — вес, г.
*) 0,8 А-ч при -40°С
76
Время,ч
. Время,ч
Рис. 79. Характеристики заряда и
разряда аккумулятора КНГ
при температуре +20°С
Рис. 77.’ Зависимость емкости аккуму-
лятора ЦНК-0,45 от разрядного тока
(температура +20°С, конечное напряже-
ние 1,0 В)
Рис. 80. Зависимость емкости,
отдаваемой при разряде акку
мулятором КНГ, от тока разряда
Рис. 78. Зависимость емкости аккуму-
лятора ЦНК-0,45 от температуры при
10-часовом разряде до 0,7 В
Температура, °C
Рис. 81. Зависимость емкости,
отдаваемой аккумулятором
КНГ, от температуры
77
В принципе напряжение питания в охранной системе могло бы быть и
более высоким (например, для микросхем серии К561 Un max=15 В), но это
обязательно увеличит ток, потребляемый ОС в дежурном режиме, и ухуд-
шит тем самым важнейший ее параметр — продолжительность автономного
функционирования.
Емкость аккумуляторной батареи в ОС зависит, конечно, от ее назначе-
ния, от возлагаемых на нее обязанностей. Она может быть и очень неболь-
шой — 0,1...0,5 Ач, если ОС ограничивается лишь контролем обстановки и
передачей тревожных сообщений, и значительно большей — до 10 Ач и
более, если система включает в себя и энергоемкие исполнительные» меха-
низмы.
Выбирая аккумуляторы для ОС, необходимо обращать внимание на их
выводы: банки, не имеющие винтовых выводов или пригодных для пайки
лепестковых, в ОС не используют, так как надежность аккумуляторных
батарей, в которых соединение банок осуществляется лишь их прижимом
(обычный в бытовой аппаратуре прием), очень невелика. Такого рода со-
единения в ОС нетерпимы и должны быть исключены изначально.
 В связи с тем, что процесс зарядки аккумулятора в ОС далек от норма-
тивного, полезно иметь запасную аккумуляторную батарею (и, возможно,
не одну), с тем, чтобы время от времени заряжать их в стационарных усло-
виях. .	.	'
Простейшая процедура нормальной зарядки аккумуляторной батареи
состоит в том, что предварительно каждую ее банку “доразряжают” до 1 В
— предельного низкого конечного напряжения, и лишь затем, нередко со-
брав батарею заново из банок, близких по электрической емкости, заряжа-
ют ее обычным образом: 15 часов током 0,1 Q А, где Q — емкость аккуму-
лятора в ампер-часах.
Аккумуляторная батарея в ОС может быть не одна (о дублировании — в
7.1). Может потребоваться батарея и на более высокое напряжение, напри-
мер, для питания задействованных в ОС 24-вольтных электроприводов
промышленного изготовления.
6.2.	Сетевой блок питания
Наличие в охраняемом помещении сети переменного тока, силовой или
осветительной, для охранной системы не может быть сколько-нибудь важ-
ным фактором. Во всяком случае наличие или отсутствие напряжения в
сети не должно существенно сказываться на ее возможностях*. Но и совер-
шенно отказываться от такого энергоисточника нет необходимости.
На рис. 82 приведена принципиальная схема стабилизированного вы-
прямителя, автоматически берущего на себя функцию основного источни-
ка питания ОС при появлении напряжения'в сети и подзаряжающего в
этом режиме ее аккумуляторы.
*) Исчезновение напряжения в электросети может предшествовать криминально-
му событию. Для охранной системы это должно служить прежде всего насторажива-
ющим признаком.
78
Рис. 82. Сетевой блок питания охранной системы
Здесь диодный мост VD1...VD4 (если потребляемый ОС ток не превы-
шает 1 А, это может быть КЦ402А или КЦ405А) и конденсатор С1 составля-
ют выпрямитель, напряжение холостого хода на выходе которого ивып может
достигать 17... 18 В (соответственно рабочее напряжение конденсатора С1
должно быть не менее 25 В).
В качестве источника переменного напряжения 12,6 .В рекомендуется
использовать влагозащищенные трансформаторы типа TH, имеющие не-
сколько независимых 6,3-вольтных обмоток, допускающих не только пос-
ледовательное, но и параллельное их соединение [Л.2, с.336-343]. Годят-
ся, например, трансформаторы ТН8 и ТН46 (ток нагрузки до 4,6 А), ТН10
(6 А), ТН11 (7,8 А) или при меньших
нагрузках — ТН4 (1,65 А), ТН36 (2,4
А), ТН7 (3,3 А), ряд других. Возмож-
ная коммутация обмоток в ТН36
(ТН46) показана на рис. 83.	1 \
Проходной транзистор VT1 стаби-	5
лизатора напряжения и управляющий	~220В	1
им транзистор VT2 имеют высокое	>
усиление по току, что позволяет сде-
лать напряжение Uct на выходе ста-
билизатора почти не зависящим от ко-
лебаний напряжения в сети и тока — Рис- 83. Коммутация обмоток в
в нагрузке	трансформаторах ТН-36, ТН-46
Напряжение на выходе стабилиза-
тора устанавливают резистором R5 так, чтобы UcT=(l,15...1,2)Un. В таком
случае при появлении-исчезновении напряжения в сети ОС переходит с
питания от аккумуляторов ца сетевое и обратно без какого-либо существен-
ного изменения напряжения питания своих узлов. Это безобрывное пере-
ключение питания обеспечивают диоды VD6 и VD7. При появлении напря-
жения на выходе стабилизатора диод VD7 оказывается запертым и в охран-
ной системе устанавливается напряжение питания, близкое к Uct {разница
— лишь за счет падения напряжения на диоде VD6)ya через резистор R7,
79
шунтирующий VD6, подзаряжается аккумуляторная батарея GB1. Заряд-
ный ток достигает максимума, если напряжение Оак на аккумуляторе мини-
мально. По мере его повышения зарядный ток уменьшается, снижаясь поч-
ти до нуля при UaK=Un. Максимальный ток подзарядки зависит от номина-
ла резистора R7 и устанавливается по режиму работы ОС в зависимости от
типа аккумулятора, но, как правило, не более 0,02-Q'A, где Q — емкость
аккумулятора в ампер-часах.	.ft
К диодам VD6 и VD7 предъявляются специфические требования: VD6
должен иметь возможно меньший обратный ток (в режиме автономной ра-
боты ОС он, наряду с током утечки конденсатора СЗ, составит паразитную
нагрузку GB1), a VD7 — возможно меньшее прямое падение напряжения.
Но если при выборе VD6 особых проблем не возникает — здесь годится
практически любой мощный высоковольтный кремниевый диод, то для VD7
выбор невелик: годится также ДЗО5 и, при меньших нагрузках, Д302 (1 А)
и ДЗОЗ (3 А).
Особое внимание следует уделить выбору конденсатора СЗ, некоторому
предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, он должен
иметь возможно большую емкость, поскольку это позволит снять с GB1
импульсные нагрузки и использовать в качестве источника питания ОС
аккумулятор малой емкости, с другой — энергопотери в самом СЗ, обуслов-
ленные его утечками, растущими с увеличением емкости, должны оста-
ваться достаточно малыми по сравнению с энергопотреблением основных
узлов ОС в дежурном режиме.
В качестве СЗ могут быть рекомендованы электролитические конденса-
торы типа,КЕА-11-10 25/28 В, ток утечки в которых 1ут=20...25 мкА (при
Un=8 3)- Заметно уступают им в этом отношении конденсаторы типа К50-
18-25 В (1ут=40...70 мкА) и, особенно, К50-18-16 В (1ут=150...350 мкА).
Строго говоря, конденсаторы типа К50-18 вообще не следовало бы здесь
использовать, так как нормативами допускается в них 1ут>30 мА (!). Во
всяком случае, не следует их ставить в блок питания ОС без предваритель-
ной, проверки.
Конденсатор СЗ можно составить из нескольких конденсаторов мень-
шей емкости, например, из трех-четырех К50-31 или десяти-пятнадцати
К52-7А, суммарная утечка которых, при нужной общей емкости, может
оказаться значительно меньше. Ток утечки зависит и от номинального ра-
бочего напряжения Upa6 ном конденсатора. Так что еще один путь умень-
шения Тут конденсатора СЗ — увеличение его ираб ном, например, до 50 В.
Основные параметры сетевого блока ОС: напряжение на выходе вы-
прямителя ивып=+13... 17 В, напряжение на выходе стабилизатора
Uct=+6...12 В, максимальный ток нагрузки — 5 А.
Поскольку значительные токи возникают в ОС лишь на короткое вре-
мя, например, при “срабатывании электропривода или УПТ, то даже силь-
ноточные элементы стабилизатора — диодный мост, проходной транзистор
и др. — могут быть смонтированы без теплоотводов. Но для надежной его
работы в условиях высокой внешней температуры самый термонапряжен-
ный элемент стабилизатора — транзистор VT1 — лучше установить на теп-
лоотвод-радиатор площадью 50... 100 см2.
80
\	6.3. Солнечные батареи
I
Малое энергопотребление охранной системы, выполненной в КМОП-
технике (ток дежурного режима — 0,05...5 мА), позволяет в значительной
мере, то и полностью, компенсировать ее энергозатраты солнечными бата-
реями.1!
На рис. 84 показана схема соединения произвольного числа солнечных
батарей (СБ) с аккумуляторным источником питания ОС, также состав-
ленный из нескольких независимых аккумуляторных батарей (о дублиро-
вании источников питания — в 7.1). Штриховой линией здесь показаны
стабилитроны (напряжение стабилизации каждого иЗ них должно превы-
шать напряжение “своей” аккумуляторной батареи в 1,1... 1,15 раза), огра-
ничивающие избыточный заряд аккумуляторов в тех редких для средней
полосы случаях, когда такое оказывается возможным. От номиналов резис-
торов Rl,...,Rm зависят зарядные токи соответствующих аккумуляторных
батарей.
В качестве GUI, GU2 и др. могут быть взяты практически любые 9-
вольтные солнечные батареи: БС-0,5-9П, БСМ-У1.1, Электроника Ml и
др.., напряжение холостого хода в которых достигает 12... 13 В, а ток в
нагрузке — 50...80 мА.
Солнечную батарею нужных параметров можно составить из элементов
типа СБ-9М (1,5 В; 50 мА) конструктивно предназначенных для такого
рода сборок [Л. 16]. Последовательное их соединение позволяет получить
нужное напряжение, параллельное — нужный ток.
Солнечную батарею обычно размещают на кронштейне в верхней части
окна. Если батарея одна, ее ориентируют на солнце в полдень по местному
времени — лучшему ее положению (лучи солнца перпендикулярны плос-
кости СБ) будет соответствовать наибольший ток в нагрузке. Если это про-
делать среди зимы (высота солнца в это время минимальна), то лучшей
Рис. 84. Подзарядка аккумуляторов от солнечных батарей
6-6473
81
орентацией СБ можно хотя бы частично компенсировать минимальный в
это время года световой день.
Если окна охраняемого помещения ориентированы на север или чем-то
прикрыты от прямых лучей солнца, то СБ выносят на солнечную строну
здания. Ее устанавливают в не доступном для посторонних месте, прикрыв
от дождя и снега козырьком. Если СБ составлена из отдельных батарей
или элементов, то часть их следует сориентировать на юго-восток, часть на
юго-запад. Это продлит засветку СБ, сделает зарядку аккумуляторов ОС
менее зависимой от погодных условий в полуденные часы.
7.	ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА
Защита охранной системы имеет свои особенности. Именно защитными
средствами реализуется один из основных принципов построения ОС: ло-
кальные повреждения не должны иметь глобальных последствий. Полнос-
тью прекратить работу охранная система имеет право лишь при почти пол-
, ном уничтожении, оказывая ему при этом всемерное сопротивление. Так
что отреагировать на возникшее где-то, скажем, короткое замыкание обыч-
ным в бытовой технике способом — отключением от источника питания —
ОС позволить себе не может.
7.1.	Защита цепей питания
Прежде всего рассмотрим некоторые меры, позволяющих сохранить ОС
при воздействии на нее внешних источников тока. На рис. 85 показана
схема подключения защитных диодов-ограничителей VD1...VD3 к шинам
питания ОС — к “+Un” и нулевому ее
проводу.
Здесь VD1 и VD2 — полупровод-
никовые ограничители напряжения типа
2С501АС (при U<Unpo6 min=13,5 В,
ток утечки в нем 1ут=5 мкА, при
U>Unpo6 шах=16,5 В, ограничитель
пробивается, ток пробоя 1проб=68 А),
КС511А (Unpo6 min=14,3 В, 1ут=5 мкА,
Ипроб шах=15,8 В, 1проб=71 А) или
2С802А (Unpo6min=15,2 В, 1ут=5 мкА,
Unpo6 тах=16,8 Б, 1проб=222 А) [Л.8,
с.192, 193].
Большие токи пробоя и высокое
Рис. 85. Защита цепей питания ОС
быстродействующими диод
иыми ограничителями
быстродействие таких ограничителей
(пикосекунды на обратной ветви вольтамперной характеристики, наносе-
кунды — на прямой) позволяют довольно надежно защитить ОС от воздей-
ствия внешнего Источника тока: в этом источнике отключаются автоматы,
перегорают предохранители, в крайнем случае — отгорает само место его
подключения (противопожарные средства ОС должны быть готовы к при-
менению при возможном затем росте температуры).
Защита выполнит свое назначение при хорошем, имеющем малое соб-
2\ VD2.n
GBn
+ Un
Рис. 86. Питание ОС от нескольких источников
ственное сопротивление, заземлении. Таким заземлением может служить
забитая в землю (лучше — в сыром месте, у водостока) 1,5-2-метровая тру-
ба с приваренным к ней отводом*.
Диод VD3 поведет себя аналогично при попытке переполюсовать пита-
ние ОС. Здесь годится практически любой кремниевый диод с прямым
током не менее 20 А, например КД2996 (1ут<10 мкА).
Выбирая какие-либо другие средства защиты цепей питания ОС, необ-
ходимо обращать внимание на их энергопотребление в дежурном режиме —
оно должно составлять лишь малую часть энергопотребления основных уз-
лов охранной системы.
Выход из строя аккумуляторной батареи, если она — единственный ис-
точник питания ОС, просто ликвидирует охранную систему как таковую.
Поэтому Источник питания обычно дублируют. Сделать это можно так, как
показано на рис. 86. Через цепочки R1-VD3.1, R2-VD3.2,..., Rn-VD3.n осу-
ществляется независимый подзаряд батарей GB1, GB2,..., GBn. Ток
подзаряда не должен превышать 0,02 Q А, где Q — емкость соответствую-
щей аккумуляторной батареи в ампер-часах. Исходя из этого определяют
нужный номинал и мощность резисторов Rl, R2,..., Rn. Их величины уточ-
няют в процессе реальной эксплуатации ОС.
Составив батарею питания ОС из нескольких маломощных источни-
ков, мы не только решаем проблему достаточного энергообеспечения ох-
ранной системы, но и существенно повышаем надежность ОС.
Питание особо важных узлов ОС может быть резервировано персонально.
К таким узлам естественно отнести: часы электронного анализатора, спо-
собного самостоятельно восстановить все функции ОС при восстановлении
питания (например, с появлением напряжения в электросети); “криминаль-
ные;” часы, зафиксировавшие время преступления; радиопередатчик, кото-
рый будет передавать сигнал тревоги при полном разрушении всего осталь-
ного, и другие узлы такого рода.
Сделать это можно так, как показано на рис. 87. Здесь VD1 и VD2 —
германиевые диоды. Предпочтительнее — типа Д310, если потребляемый
узлом ток составляет десятки миллиампер, или Д9Б — при меньших на-
*) Ни при каких условиях нельзя использовать для заземления электроаппарату-
ры газовые коммуникации.
83
грузках (из германиевых эти диоды
имеют наименьшее напряжение отсеч-
ки). Если “просадка” напряжения на
выходе диодной сборки несуществен-
на для страхуемого узла, то она мо-
жет быть составлена из кремниевых
диодов, пригодных по допустимому
прямому току.
Изменение режима питания ОС,
отключение того или иного из основ-
2^vd2
K+Un
узла ОС
Т GB1 u<Un
х-
Рис. 87. Резервное питание узда
ных или резервных ее источников должно быть зафиксировано соответст-
----Е*
K+Un VD1
вующими аппаратными средствами и представлено электронному анализа-
тору ОС для принятия мер — от отключения второстепенных нагрузок до
немедленной передачи тревожного сообщения.
7.2.	Защита входов ОС
То или иное воздействие на вход охранной системы через линию, свя-
зывающую ее с датчиком — обрыв линии, ее замыкание, подключение к ней
постороннего источника тока и т.п. — не должно повести к чему-то больше-
му, нежели повреждение только этого фрагмента ОС.
В линиях связи с контактными датчиками особых проблем в таких слу-
чаях не возникает — помехозащитный резистор R1 (см. рис. 9... 12) выпол-
нит “по совместительству” и функцию ограничителя входного тока, а защит-
ные диоды микросхемы формирователя (см. рис.2) не позволят создать на
ней напряжения, необратимо повреждающие ее структуру.
Несколько иначе обстоит дело с энергопотребляющими датчиками, вклю-
чающими в себя разного рода усилители, формирователи и др. Усиливаю-
щие и формирующие сигнал элементы вводят непосредственно в датчик,
если есть опасность того, что выходной сигнал датчика “потеряется” в шумах
и наводках в процессе его передачи, т.е. если он мал по амплитуде и,
особенно, если велико выходное сопротивление датчика.
Если к такому датчику подключить сначала линию связи и лишь затем
— усилитель-формирователь, то такая линия станет своего рода “антенной”
на входе усилителя, собирающей электрические и магнитные наводки само-
го разного происхождения.
Однако за ввод усилителя-формирователя непосредственно в датчик
приходиться “платить”: в линии связи с ним появляется еще один провод-
ник с потенциалом ипде[Ш] — напряжением питания датчика, который
может оказаться замкнутым на нулевую шину источника питания с последу-
ющим разрядом по этой цепи аккумуляторов ОС (“хорошее” короткое за-
мыкание может быть и причиной пожара).
Всего этого можно избежать, организовав питание датчика так, как пока-
зано на рис. 88,а. Здесь ограничителем тока короткого замыкания 1кз слу-
жит резистор R1. Очевидно, 1кз max<Un/Rl. Однако слишком большим
это сопротивление быть не может — Е1пд должно оставаться в пределах
[Ш]. Как правило, это не вызывает затруднений, так как легко выполнимо
щ Rl£0,l В. Резистры R1 и R2, кроме того, ограничат входные токи в ОС,
если на линию будут воздействовать какие-то посторонние источники тока.
84
+ Un
Рис. 88. Питание датчиков и защита входов ОС
При малых потребляемых датчиками ОС токах емкость сглаживающе-
го конденсатора С1=1О...ЗЗ мкФ оказывается чаще всего вполне достаточ-
ной. В относительно высокочастотных датчиках параллельно С1 включа-
ют керамический конденсатор емкостью 0,01... 0.15 мкФ.
На рис. 88,6 цепь питания датчика построена иначе: основным ограничите-
лем 1кз является полевой транзистор, автоматически увеличивающий сопро-
тивление канала исток-сток при увеличении в нем тока. Здесь 1кз max оказы-
вается еще меньше.
Возникший ток короткого замыкания, пусть и небольшой, ОС должна
зафиксировать и должным образом, в соответствии с принятым алгорит-
мом, на это отреагировать.
Трехпроводная линия связи с энергопотребляющим датчиком не явля-
ется, вообще говоря, строго обязательной. На рис. 88,в показано, как та-
кой датчик может быть соединен с ОС двухпроводной линией, оказываю-
щейся к тому же и достаточно защищенной от внешних воздействий. Здесь
VT1 — нормально запертый выходной транзистор датчика, VD1 — герма-
85
ниевый диод, через который конденсатор С1 в цепи питания датчика заря-
жается до напряжения ипд=ип-иотс, где Uotc — напряжение отсечки
диода VD1. Емкость С1 должна быть такой, чтобы в интервале tn max
(наибольшая длительность импульса напряжения на коллекторе VT1) 11пд
оставалось в пределах [U1]. Так, при щ=0,1 мА, tn=10 мс и С1=47 мкФ
амплитуда пульсаций питающего напряжения Дипд составит лишь:
Дипд(ВМщ(АХи(с)]/С1(Ф)=[10н-10-2 ]/47-10~6 s 0,02 В.
7.3.	Защита выходов ОС
Основная проблема возникает здесь при защите линий, питающих ис-
полнительные механизмы большой мощности, так как потребляемые токи
не позволяют пользоваться в таких случаях средствами пассивной защиты.
На рис. 89 приведена принципиальная схема автоматического выклю-
чателя, снимающего питание с линии при возникновении в ней чрезмерно-
го тока. Здесь из элементов DD1.2, DD1.3, VD1, R4 и R5 составлен триг-
гер, в дежурном состоянии которого (ему соответствует 1 на выходах DD1.5,
DD1.6) транзистор VT2 заперт.
Триггер переходит в активное состояние по сигналу S=l: на выходах
его инверторов DD1.5, DD1.6 устанавливается 0 (напряжение низкого уров-
ня) и в базе проходного транзистора VT2 возникает ток, достаточный для
того, чтобы открыть его до насыщения — на нагрузке возникает напряже-
ние, близкое к Un.
Если ток 1н в нагрузке достигнет величины, при которой Ih-R1>Uotc,
где Uotc — напряжение отсечки транзистора VT1 (для кремниевых тран-
зисторов, наполним, это 0,5...0,6 В), то нормально запертый транзистор
VT1 откроется и сигнал 1 — высокое напряжение на выходе инвертора
DD1.1 — переведет триггер в исходное состояние, а запертый транзистор
VT2 немедленно отключит нагрузку.
Рис. 89. Автоматический выключатель при перегрузках (защита выходов ОС)
Это состояние сохранится неопределенно долго — до тех пор, пока не
будет произведено повторное включение автомата: S=0,' S=l. Если причина
завышенного тока исчезла, то автомат поставит нагрузку пбд напряжение,
если осталась — то через долю микросекунды она будет вновь отключена.
Пороговое значение тока 1н определяется здесь, очевидно, сопротивле-
нием резистора R1, нужный номинал которого можно подобрать среди ре-
зисторов типа С5-16МВ-1Вт.
Ток, потребляемый автоматическим выключателем в режиме ожидания,
— 20 мкА, в режиме аварийного выключения — 0,3 мА.
Возможности охранной системы ограничены ее периферийными эле-
ментами и узлами —датчиками, исполнительными механизмами и др. Но
поведение ОС, реакция на внешние события формируется в ее “мозговом
центре” — электронном анализаторе ситуаций, который может представ-
лять собой и простую микросхему, лишь “собирающую” сигналы датчиков,
и сложнейший автомат — компьютер с программами фильтрации, распозна-
вания, самообучения и т.п.
Большое разнообразие электронных анализаторов — одна из причин; по
которым мы практически не рассматривали здесь этот узел охранной сис-
темы. Но есть и другая: важно оставить функции ОС ее разработчику,
важно сохранить оригинальность ОС — качество, отличающее такие ОС от
систем тиражируемых, общедоступных (речь, разумеется, не о цене). Сис-
тем, становящихся известными прежде всего криминальному миру, имею-
щему время подобрать к ним даже не отмычки, а ключи...
Самодельные ОС — это множество сюрпризов на пути не только тайных
похитителей, но и откровенных грабителей и бандитов — ведь с техникой
активного противодействия мы здесь едва начали знакомиться...
Отдельный разговор — о юридической стороне дела, о внесении ясности
в то, что принято называть “пределами необходимой обороны”. В нынеш-
нем законодательстве, очень мало отличающемся от прошлого, явно про-
сматривается лишь забота о здоровье нападающей стороны. Это, конечно,
вовсе не недоразумение — незваные “визиты” наносили обывателю не толь-
ко воры и грабители...
Отдельный разговор — о взаимотношениях с правоохранительными ор-
ганами, “профессионализм” и возможности которых сегодня стали уж со-
всем очевидными. Но, тем не менее, по-прежнему претендующими на роль
единственных вершителей судеб...
Но это и многое другое — потом. Мы ведь едва коснулись больной темы
— безопасного существования человека в своем собственном доме, в своей
собственной стране. Но, в отличие от привычного властям жанра “жалоб и
обещаний”, мы попробовали посмотреть на нашу безопасность иначе — на-
чав своего рода инвентаризацию средств самозащиты.
87
Приложение 1
------------------------------ 45	-------------------------------►
 - пайка к фольге нулевой шины
а - перемычка
б)
Генератор ИК импульсов.
Печатную плату изготавливают из двустороннего фольгированного стек-
лотекстолита толщиной 1,...1,5 мм. Одна ее сторона используется лишь в
качестве нулевой шины — Соединения с ней показаны черными прямоуголь-
никами, для пропуска проводников шина имеет выборки — кружки диамет-
ром 1,5...2 мм (на рисунке не показаны).
Все резисторы — типа МЛТ-0,125, конденсаторы СЗ — К50-35, С1 и С4
— КМ6, С2 — любой керамический с отклонением от номинала не более
±20%. Ограничения на С5 — лишь габаритные — диаметр не более 8, высо-
та не более 14 мм.
Смонтированную плату крепят в обойму, склеенную из ударопрочного
полистирола (возможная ее конструкция показана в “Радио”, 1996 г., № 7,
с. 43) и устанавливают в гнездо, вырубленное в стене дома, перилах, в
стволе засохшего дерева и т. п. .Если И К излучатель имеет собственный
источник питания, то в гнезде должно быть предусмотрено место и для него.
88
Приложение 2
Печатная плата фотоприемника выполнена подобно плате ИК излучате-
ля (см. приложение 1).
Все резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы С2 — К50-35, С1 и СЗ
— любые керамические. Ограничения на С4 лишь габаритные — диаметр
не более 8, высота не более 14 мм.
Печатную плату крепят в обойме, склеенной из ударопрочного полисти-
рола черного цвета. Ее конструкция должна исключить боковой подсвет
фотодиода.
89
Приложение 3
О СИНТЕЗЕ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Задача, обязательно встречающаяся при конструировании дискретно
функционирующих (цифровых) устройств — синтез логической схемы, ре-
ализующей нужную функцию. Рассмотрим двй- основных способа ее реше-
ния: А — синтез схем в конъюнктивной нормальной форме (КНФ), Б —
синтез в дизъюнктивной .нормальной форме (ДНФ).
Элементарные логические функции, которыми мы будем пользоваться,
содержатся в так называемых логических микросхемах,, обязательно вклю-
чаемых в каждый из микросхемных комплектов. Исторически сложилось
так, что в цифровой электронике и в работах по дискретной математике —
основе всех наших построений — одна и та же функция нередко обозначает-
ся по-разному. Это, в частности, инверсия (отрицание), которая в матема-
тических текстах обозначается черточкой над символом — X (читается “не
X”), где X — переменная или функция, а в графике так, как показано на
рис. 1,а. В электронных схемах элемент, реализующий инверсию, изобра-
жают кружком на границе прямоугольника, представляющего ту или иную
функцию (рис. 1,6). Нет кружка — нет инверсии. В изображение собствен-
но инвертора полагается вводить, кроме того, и символ “1” (рис. 1,в).
Другая функция — ди-
зъюнкция, которую обычно
называют функцией ИЛИ
(бытовое “или” отличается
от логического). Математи-
ческий ее знак — “V”.
Только он входит в тексты
и графику математических
работ (рис. 2,а). В элек-
тронных схемах дизъюнк-
цию обозначают иначе
(рис. 2,6) или, если она до-
полняется инвертором, так,
как показано на рис. 2,в.
Будем пользоваться
здесь языком первоисточ-
ников не только по безусловному праву авторов именовать вещи так, как
они посчитали нужным это сделать (за 100-150 лет до нас), но и потому, что
нам придется обращаться к их наследию еще долгие годы. Если, конечно, не
изобретать все это еще раз...
Будем вести синтез схем в {&,V,-} базисе, т. е. используя лишь логичес-
кие конъюнкцию, дизъюнкцию п отрицание. Известно, что этот набор обла-
дает так называемой функциональной полнотой, т. е. располагая лишь эти-
ми функциями (в достаточном их числе), можно реализовать любую логи-
ческую функцию *).
*) Функциональной полнотой обладают и более простые базисы: {&, -} и {V, -}
90
А. Синтез логических схем в КНФ.
Суть его продемонстрируем на примере — в синтезе логической схемы,
реализующей функцию F (XI, Х2, ХЗ, Х4) (см. таблицу 1).
Выделим наборы переменных, на которых F = 1. Это, очевидно, 0100 и
1000. Для каждого из них построим конъюнкцию (Y1 и Y2 на рис. 3),
заменив на ее входах все Xi=0 их инверсиями. Заметим, что Yl=l лишь на
рходнрм наборе 0100, а на всех остальных — Yl=0. Точно так же, но на
входном наборе 1000, поведет себя
Рис. 4
Y2. Легко видеть, что нужная нам
функция F может быть “собрана” из
этих составляющих как F=Y1VY2
(недаром на профессиональном жар-
гоне дизъюнкцию обычно называют
“сборкой”).
Но в микросхемных комплектах
элементы, реализующие дизъюнк-
ции и конъюнкции (дизъюнкторы и
конъюнкторы) в “чистом” виде, как
правило, не встречаются — они
обычно дополняются встроенными
в них выходными инверторами (про-
стейший усилитель, нужный для
компенсации потерь, инвертирует
сигнал). Но это легко исправить, так
как X = X — дважды инвертиро-
ванная переменная или функция
приобретает первоначальное значе-
ние. Тогда “микросхемное” изобра-
жение той же схемы будет иметь вид
(рис. 4). Но эта структура может
быть существенно упрощена, так как
для фрагмента, выделенного штри-
ховой, есть эквивалент — фрагмент
точно так же функционирующий, но
значительно более простой (рис. 5).
Хотя синтез схем в КНФ возмо-
жен для любой функции, этот спо-
соб предпочтительнее, очевидно, в
случаях, когда синтезируемая функ-
ция принимает значение 1 на отно-
Рис. 5
сительно малом числе входных на-
боров. Ведь для каждого из них тре-
буется персональная конъюнкция, а
у дизъюнкции соответственно уве-
личивается число входов. Если же
синтезируют схему для функции,
принимающей относительно малое
число нулей, то синтез ведут в дру-
гой форме.
91
Б. Синтез логических схем в ДНФ.
Суть его тоже продемонстрируем на примере — в синтезе логической
схемы, реализующей функцию S (XI, Х2, ХЗ, Х4) (см. таблицу 1).
Выделим наборы переменных, на которых S=0. Это, очевидно, 0100 и
1100. Для каждого из них построим дизъюнкцию (VI и V2 на рис. 6),
заменив в ней все Xi=l их инвер-
сиями. Заметим, что Vl=0 лишь на
наборе 0100, во всех остальных
случаях Vl=l. Точно так же, но на
наборе 1100, ведет себя и V2. Лег-
ко видеть, что функция S может
быть получена как S=V1&V2.
В “микросхемном” изображе-
нии эта структура приобретает вид
(рис. 7). Здесь, очевидно, мы так-
же воспользовались простейшим
эквивалентным преобразованием —
двойным отрицанием X н X. И
здесь-фрагмент, выделенный штри-
ховой, можно заменить значитель-
но более простым функциональным
эквивалентом (рис. 8).
Эквивалентными преобразова-
ниями (X = X, X1VX2 = Х1&Х2,
^T&^2=X1VX2, рядом других)
можно привести исходную КНФ-
или ДНФ-структуру к виду, уже
не допускающему дальнейших уп-
рощений. Такую форму называют
тупиковой. В зависимости от пути,
по которому ведут преобразования,
получаются разные тупиковые фор-
мы. Среди них есть и предельно
простые, содержащие минимально
возможное число базисных элемен-
тов. Высший класс в синтезе схе-
Рис. 6
5(XI,XZ,XJ№)
мы, реализующей заданную функ-
цию (группу функций) — постро-
ение структуры минимальной слож-
ности. К сожалению, простых
средств, эффективных алгоритмов,
позволяющих получить нужный ре-
зультат, здесь нет. Синтез мини-
мальных структур относится к ка-	Рис. 8
тегории так называемых перебор-
ных задач, требующих выбора среди множества возможных решений (пред-
варительно полученных). В сколько-нибудь сложных случаях эта задача ока-
зывается непосильной и для самой современной вычислительной техники.
92
Таблица 1
XI	Х2	ХЗ	Х4	F(X1, Х2, ХЗ, Х4)	S<X1, Х2, ХЗ, Х4)
0	0	0	0	0	1
0	0	0	1	0	1
0'	0	1	0	0	!
0	0	1	1	0	1
0	1	0	0	1	0
б	1	0	1	0	1
0	1	1	0	0	1
0	1	1	1	0	1
1	0	0	0	1	1
1	0	0	1	0 	1
1	0	1	0	0	1 ;
1	0 .	1	1	0	1
1	1	0	0	0	0	:
1 .	1	0	1	0	1
1	1	1	0	0	1
1	1	1	1	0	1
93
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Бирюков С. Микросхемы серии КР1554.— Радио, 1995, № 9, с.62.
2.	Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохоренко В.А., Шалимо В.В. Спра-
вочник.— ’’Беларусь", Минск, 1994
3.	Виноградов Ю. RS-триггер из логических элементов. — Радио, 1995,
№ 6, с. 35, 36.
4.	Алексеев С.. Формирователи и генераторы на'микросхемах КМОП. —
Радио, 1985, N8, с.31-35.
5.	Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, п/р Якубовского
С.В. —’’Радио и связь”, М., 1985, с. 311-313.
6.	Нефедов А.В., Савченко А.М., Феоктистов Ю.Ф. Зарубежные интег-
ральные микросхемы (справочник). — Энергоатомиздат, М., 1989, с. 42-45.
7.	Кайдалов С.А. Фоточувствительные приборы и их применение.“Ра-
дио и связь”, М., 1995.
8.	Григорьев О.П., Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Пожидаев С.Л. Диоды
(справочник).— ’’Радио и связь”, М., 1990.
9.	Виноградов Ю. Счетчики Гейгера. — Радио, 1992, № 9, с. 57, 58; №
10, с. 57,58.
10.	Виноградов Ю. Радиоканал охранной сигнализации. Передающий
блок.— Радио, 1995, № 1, с. 38.
И. Виноградов Ю. Радиоканал охранной сигнализации. Приемный
блок, — Радио, 1995, № 4, с. 48,49.
12.	Ротхаммель К. Антенны.— ’’Энергия”, М., 1969.
13.	Никитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.В. 100 и одна конструк-
ция антенн.— ’’Символ-P”, М., 1996, с. 119-155.
14.	Кромптон Т. Вторичные источники тока.— ’’Мир”, М., 1985, с. 25-
165.
15.	Орлов В.А. Малогабаритные источники тока.— Военное Издатель-
ство МО СССР, М., 197.0, с. 83-104.
16.	Зиновьев К., Пантуев В. Солнечно-аккумуляторные батареи для пи-
тания РЭА. — Радио, 1995, № 1, с. 44.
94
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................:..............................  3
1.	ДАТЧИКИ............................................... 8
1.1.	Контактные датчики............................... 8
1.2.	Пьезодатчики.................................... 17
1.3.	Микрофонные датчики............................. 20
1.4.	Термодатчпки.................................... 23
1.5.	Фото датчики.................................... 26
1.6.	Инфракрасные Датчики...............-...........  28
1.7.	Сенсорные датчики............................... 33
1.8.	Датчики ионизирующей радиации................... 35
1.9.	Электронные часы............................... 38
2.	СИГНАЛИЗАТОРЫ ....................................... 42
2.1.	Звуковые пьезоизлучатели........................ 42
2.2.	Мощные акустические излучатели.................. 43
3.	РЕГИСТРАТОРЫ ........................................ 47
3.1.	Фиксатор времени................................ 47
3.2.	Управление фототехникой......................... 47
4.	ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ	МЕХАНИЗМЫ ........................ 50
4.1.	Электропривод................................... 51
4.2.	Нажимной механизм............................... 52
4.3.	Ударный механизм................................ 52
4.4.	Управляемый фиксатор (“электроболт”)............ 53
4.5.	Управляемая тяга................................ 55
5.	РАДИОКАНАЛ .....................................;.... 59
5.1.	Радиопередатчик с шифратором..............'..... 59
5.2.	Радиоприемник с дешифратором................... 63.
5.3.	Антенны..........................................67
5.4.	Настройка радиоканала........................... 75
6.	ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ................................... 76
6.1.	Аккумуляторы.................................... 76
6.2.	Сетевой блок питания............................ 78
6.3.	Солнечные батареи............................... 81
7.	ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА ................................... 82
7.1.	Защита цепей питания............................ 82
7.2.	Защита входов ОС................................ 84
7.3.	Защита выходов ОС............................... 86
Приложение 1. Генератор ИК импульсов.................... 88
Приложение 2. Фотоприемник.............................. 89
Приложение 3 О синтезе логических схем.................. 90
Список литературы ...................................... 94
95