2.13. Электронный сторож для садово-огородного участка
Садово-огородные участки
и приусадебные территории, расположенные вдали от централизованных пунктов охранной
сигнализации и ЦПУ, удаленные от городов и городских поселков, где, как правило,
находятся мощные и постоянно действующие подразделения охраны, а также отдельные
садовые участки в больших массивах различных овощеводсв и садоводств, занимающих
общую площадь в несколько десятков и сотен гектаров, требуют специальных мер
защиты. Этот вопрос охраны особенно актуален в период созревания плодово-ягодных
и овощных культур, когда хищения созревшего урожая становятся иногда массовым
явлением.
Некоторые садоводства,
объединенные в крупные товарищества, организуют совместную охрану территории
с привлечением сотрудников милиции и других охранных структур. Однако их сторожевые
посты находятся далеко не только друг от друга, но и от охраняемых участков,
и в этом случае без специальных охранных устройств очень трудно осуществлять
эффективную защиту в первую очередь жилых домов и хозпостроек.
Для решения этой проблемы
все приведенные в справочнике электронные устройства достаточно надежны и долговечны,
но сложны в изготовлении и эксплуатации. Рассматриваемые ниже электронные и
релейные автоматы позволяют создавать системы, защищающие сады и огороды, так
как могут быть установлены не только по периметрам участков, но и локально в
одном или нескольких наиболее уязвимых местах. Например, вокруг плодовых деревьев
(яблонь, груш, слив), грядок с клубникой, около кустов черной смородины и т.
д. В этом случае в качестве основного охранного элемента схемы используется
шлейф, изготавливаемый из тонкого обмоточного провода, который при обрыве дает
сигнал на электронный блок охранного устройства.
Принципиальная электрическая
схема электронного охранного устройства для охраны садов и огородов, собранного
на ППП, приведена на рис. 2. 16. Схема включает в свой состав сетевой понижающий
трансформатор питания Т1 унифицированной конструкции, выпрямительное устройство,
стабилизатор напряжения регулируемого типа,
триггер Шмитта, входные и выходные цени и шлейф. В конструкции охранного устройства
можно выделить также самостоятельные сборочные единицы: БП, БЭ и устройство
сигнализации.
Блок питания представляет
собой законченную конструкцию, функции которой в радиолюбительской практике
могут быть значительно расширены за счет его универсального выходного стабилизированного
напряжения 12 В. Но следует заметить, что выходное напряжение можно регулировать
переменным резистором R5 в достаточно широких пределах. БП можно использовать
для электропитания различной радиолюбительской аппаратуры, радиоэлектронных
устройств и приборов промышленного изготовления.
На входе устройства собран
емкостный фильтр на конденсаторах С1 и С2, которые защищают устройство от низкочастотных
помех, проникающих в сеть электропитания переменного тока. Конденсаторы фильтра
соединены последовательно, с заземлением средней точки. Здесь же на входе установлен
плавкий предохранитель F1, защищающий входные цепи устройства от перегрузок
и коротких замыканий, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже, при сборке
из непроверенных комплектующих элементов, из-за случайных замыканий в токопроводящих
частях. Плавкий предохранитель рассчитан на максимальный ток до 1 А. В номинальном
режиме работы используется предохранитель на ток срабатывания 0, 5 А.
Неоновая лампочка HI
тлеющего разряда сигнализирует о подаче переменного напряжения на сетевой трансформатор
после включения питания переключателем S1. Гасящее сопротивление резистора
R1 обеспечивает равномерное свечение лампы H1 и предохраняет от
бросков напряжения.
В сторожевом устройстве
применен сетевой унифицированный трансформатор питания Т1 серии ТН. Трансформатор
имеет пять обмоток: две первичные и три вторичные. Первичные обмотки рассчитаны
на подключение к сети переменного тока напряжением 110, 127, 220 и 237 В частотой
50 Гц. На рис. 2. 14 показано включение первичных обмоток на напряжение 220
В. Для включения трансформатора в сеть переменного напряжения 127 В необходимо
соединить выводы 1 и 4, 3 и 6, а напряжение подать на выводы 1 и 3
или 4 и 6.
Сетевой трансформатор питания
необходим не только для трансформации напряжения до низких значений, но и для
полной гальванической развязки первичной сети высокого напряжения переменного
тока от вторичных цепей БЭ,а это значительно повышает электробезопасность эксплуатации
и позволяет производить наладочные работы при включенном в сеть устройистве.
Конечно, при этом должны строго соблюдаться все меры предосторожности и выполняться
все правила безопасности. Вместо покупного трансформатора в сторожевом устройстве
можно применить самодельный трансформатор, собранный в домашней мастерской.
Такой трансформатор изготавливается на броневом или стержневом магнитопроводе
типа Ш или ШЛ и реже ПЛ.
.
Самодельный трансформатор
питания можно выполнить по данным, приведенным в табл. 2.16. При этом можно
изготовить простой двухобмоточный трансформа тор с одной первичной и одной вторичной
обмотками Первичная обмотка рассчитана на подключение к сети переменного тока
напряжением 220 В, а на вторичной обмотке в этом случае действует переменное
напряжение 15 В при холостом ходе.
Таблица
2.16. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1,
примененного в электронном стороже для приусадебного участка
Примечание: вместо самодельного
трансформатора могут быть использованы унифицированные трансформаторы типов
ТН4-127/220-50,ТНЗ 1-127/220-50, ТН34-127/220-50. ТПП-127/220-50, ТПП224-127/220-50.
Особое внимание при изготовлении
самодельного трансформатора необходимо обратить на повышение со противления
изоляции не только обмоточных проводов, но и на сопротивление изоляции между
витками, обмотками и рядами. Как правило, при изготовлении трансформаторов используется
рядовая укладка проводов, и крайне редко — универсальная, поэтому необходимо
изолировать друг от друга каждый ряд обмоточного провода. Хорошие результаты
можно получить при пропитке катушки трансформатора изоляционными лаками.
Между обмотками трансформатора
укладывается один ряд обмоточного провода, один конец которого заземляется на
магнитопровод. При укладке этого ряда, являющегося экраном, необходимо усилить
изоляцию между обмотками.
На выводах унифицированного
трансформатора в режиме номинальной нагрузки действует переменное напряжение:
6,3 В (выводы 7 и 8, обмотка II), 5/6,3 В (выводы 9, 10 и 11,
обмотка ///), 6,3 В (выводы 12, 13 и 14, обмотка IV). Для
получения на выходе трансформатора переменного напряжения 16,3В выводы обмоток
соединены между собой последовательно, с соблюдением правила намотки. Начала
намотки на схеме обозначены точками.
На выходе трансформаторных
обмоток собрано выпрямительное устройство, выполненное на четырех диодах и двух
оксидных конденсаторах. Выпрямитель выполнен по однофазной двухполупериодной
мостовой схеме на диодах VD1—VD4 и имеет как положительные, так и негативные
свойства. К положительным относятся: повышенная частота пульсации выпрямленного
напряжения постоянного тока, пониженные значения обратного напряжения на выпрямительных
диодах, хорошее использование габаритной мощности сетевого трансформатора питания
Т1. К негативным: более высокие потери, пониженный кпд, невозможность установки
диодов на металлическом радиаторе охлаждения без изоляционных прокладок, повышенная
стоимость изготовления и повышенный расход выпрямительных диодов.
Работает выпрямитель на
емкостную нагрузку, составленную из электролитических конденсаторов большой
емкости С1 и С2.
Выпрямленное напряжение
постоянного тока подается на стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах
VT1, VT2 и стабилитроне VD5. Стабилизированное напряжение 12 В
устанавливается подстроечным резистором R5. Стабилизатор напряжения состоит
из РЭ па транзисторе VT1, УПТ на транзисторе VT2, источника опорного
напряжения на стабилитроне VD5, резисторов R2—R6, обеспечивающих
режимы работы транзисторов, и выходного электролитического конденсатора С4.
Следует заметить, что УПТ в стабилизаторе может питаться от дополнительного
источника (например, ПСН).
Стабилизированное напряжение
питания подается на БЭ сторожевого устройства в точках А и Б.
В этих точках действует напряжение постоянного тока 12В. Если домашний мастер
захочет сдублировать электропитание или подключить резервный источник в виде
ХИТ, то конструктивно точки А и Б необходимо выполнить как приборные
разъемные соединения.
Универсальное напряжение
постоянного тока 12В позволяет питать сторожевое устройство от бортовой сети
автомобиля, и применение его в этом случае может стать надежным дублирующим
устройством для охраны любого транспортного средства. Вместо светового индикатора
можно легко приспособить любой другой ИМ, срабатывающий при напряжении 12В и
потребляющий ток нагрузки до 1 А.
Электронный блок сторожевого
устройства представляет собой триггер Шмитта, вход которого соединен со шлейфом
с помощью электрических соединителей Х2 и ХЗ. В соответствии с
классификацией электронных устройств триггер является переключающим устройством,
которое может любое время сохранять одно из двух своих состояний устойчивого
равновесия и скачкообразно переключается по электрическому сигналу из одного
состояния в другое.
Электронный блок собран
на четырех транзисторах, одном диоде, одном конденсаторе С5 и резисторах,
обеспечивающих необходимые режимы работы этих транзисторов как в режиме ожидания,
так и в режиме подачи тревожных сигналов. Шлейф, прокладываемый по периметру
охраняемой территории, изготавливается из тонкого обмоточного провода с медной
жилой диаметром до 0,15 мм. Можно применить провод марки ПЭЛ, ПЭВ-1, ПЭВ-2.
Срабатывает устройство при обрыве провода шлейфа, при этом транзистор VT6
открывается.
В исходном состоянии транзисторы
БЭ закрыты и сигнальная лампа Н2 не светится. После открывания
транзистора VT6 импульс
тока переключает триггер Шмитта в состояние, при котором открывается транзистор
VT3 и лампа Н2 загорается.
При изготовлении стороженого
устройства для приусадебного участка использованы следующие комплектующие покупные
ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы V'T1 типа П213Б, VT2 МП37Б, VT3
- П217А, VT4 МП37, VT5 - MП37, VT6 МП37;
выпрямительные диоды VD1—VD4
типа КД202Р, VD6 - Д220;
стабилитрон VD5
типа Д814А; конденсаторы С1 типа МБМ-11-750В-0,01 мкФ, С2 - МБМ-II-750В-0,01мкФ,
C3 К50-6-25В-1000 мкФ, С4 К50-6-16В-1000 мкФ, С:5 К50-6-16В-68
мкФ; резисторы R1 типа МЛТ-0,5-200 кОм, R2 МЛТ-0,5-4 7 кОм, R3—
МЛТ-0,5-360Ом, R4 — МЛТ-0,5-390 Ом, R5 СП4-2Ма-0,5Вт-1,5 кОм, R6 —
МЛТ-0,5-120 Ом, R7 -МЛТ 05-510 Ом, R8 — МЛТ-0,5-200 Ом, R9
— МЛТ 1 2,2 кОм, R10 — МЛТ-0,5-7,5 кОм, R11 — МЛТ-0,5-910
Ом, R12 — МЛТ-0,5-120 Ом, R13 — МЛТ-0,5-15 кОм, R14 — МЛТ-0,5-6,8
кОм, R15 — МЛТ-0,5-6,8 кОм, R16 — МЛТ-1-13 кОм, R17 — МЛТ-1-10
кОм; индикаторные лампы H1 типа ТН-0,2-1, Н2 — МН-12В-0.5А; электрические
соединители X1 типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м и с
двойной изоляцией;
Х2, ХЗ типа КМЗ-1
приборные; переключатель однополюсный S1 типа П1Т-1-1; плавкий предохранитель
F1 типа ПМ-1-1 А;
контакты приборные А и
Б для подключения автономного источника питания.
При настройке, регулировке
и ремонте сторожевого устройства можно применить другие комплектующие элементы,
предварительно проверенные на соответствие требованиям ТУ. Вместо резисторов
типа МЛТ можно применять резисторы типов ВС, ВСа, МТ, ОМЛТ, УЛИ, БП, С2-14,
БЛП, БЛПа, С2-10 и другие, конденсаторы типа К50-6 можно заменить на конденсаторы
типов К50-3, К50-12, К.50-16, К.50-20 и другие, выпрямительные диоды типа КД202Р
— на диоды типов меньшей мощности, например КД226Г, КД205А, Д237В; стабилитрон
типа Д814А — на Д814Б, Д815Г, КС156А. Транзисторы, указанные на схеме, могут
быть заменены в соответствии с рекомендациями, которые приведены в первой главе
справочника.
Основные
электрические параметры и технические характеристики электронного сторожа для
садово-огородного участка
Номинальное напряжение
питающей сети неременного тока, В ....................... 220 или 127
Номинальная частота питающей
сети неременного тока, Гц .......................... 50
Номинальное напряжение
автономного источника
электропитания постоянного
тока, В ......... 12
Стабилизированное напряжение
постоянною тока на выходе БП и контрольных гочках А и Б, В, не более
................... . ..... 12
Коэффициент нелинейных
искажений питающей
сети переменного тока,
%, не более ....... 12
Коэффициент стабилизации,
не менее . . ..... 150
Пределы изменения напряжения
питающей сети
переменного тока, В .................
187…242 или
110…140
Пределы изменения частоты
питающей сети неременною тока, Гц ..................... 49,5…50,5
Пределы изменения напряжения
автономною источника питания, при которых сохраняется работоспособность устройства
без срывов, В .... 9…14
Напряжение на входе выпрямительного
устройства
в режиме холостого хода,
В ............... 16,3
Количество одновременно
охраняемых объектов, шт . 1
Время срабатывания устройства
при обрыве провода шлейфа, мс, не более ................ 10
Максимально потребляемый
ток, А ........... 1
Номинальный ток нагрузки
в режиме холостого хода, мА, не более ..................... 45
Переменная составляющая
(пульсации) напряжения на выходе в точках А и Б, Вэфф, не более . . 0,14
Изменение напряжения на
выходе стабилизатора при изменении напряжения сети от 187 до 242 В, В, не более
.......................... 0,6
Срок службы, ч, не менее
................. 5000
Вероятность безотказной
работы устройства при
риске заказчика в=0,95,
не менее ......... 0,99
Сопротивление изоляции
токоведущих проводников относительно корпуса БП, МОм, не менее ..... 20
Сопротивление проводника
шлейфа, кОм, не более . 10
кпд, %, не менее .......................
90
Условия эксплуатации:
температура окружающей
среды, °С ....... —25…+45
относительная влажность
воздуха при температуре 22 °С, %, не менее ............... 95
атмосферное давление воздуха,
мм рт. ст. ..... 100…1000
Рис. 2.16.
Принципиальная схема электронного сторожа для садово-огородного участка.
