Это электронное УС широко используется в виде БЭ в различных промышленных охранных устройствах, рекламируемых разными фирмами и акционерными обществами. Как правило, в охранных и предупредительных устройствах, устанавливаемых на объектах, этот БЭ не раскрывается и не сопровождается принципиальной электрической схемой. А отсутствие информации о применяемых комплектующих ЭРЭ не позволяет владельцам охранных устройств устранять неполадки в схеме своими силами.
Электронное УС типа «Сигма», работающее по принципу включения на замыкание контактов конечных выключателей, предназначено для охраны жилых и производственных помещений, хозяйственных построек на садово-огородных участках, а также автомобилей, мотоциклов, катеров и т. п. Срабатывает устройство при несанкционированном открывании дверей, окон, форточек, крышек, капотов и т. п., замыкая контакты переключателей. Работает УС или от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, или от аккумуляторной батареи напряжением от 9 до 12 В постоянного тока. Аккумуляторная батарея отключается при эксплуатации УС от сети переменного тока. При установке УС в автомобиле, катере или яхте электропитание осуществляется от бортовой сети.
Принципиальная электрическая схема УС со звуковой сигнализацией типа «Сигма» приведена на рис. 2. 2. УС включает в свой состав цепи входного устройства, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство с емкостным фильтром, стабилизатор напряжения компенсационного тина, сигнальную систему управления со схемой электронной сирены.
Входное устройство УС. обеспечивает подключение к сети переменного тока напряжением 220 В, защиту исходных цепей от коротких замыканий и перегрузок, которые могут возникнуть при ошибках в монтаже или из-за неисправных комплектующих элементов, сигнализацию о готовности УС к эксплуатации и подключение аварийного питания от аккумуляторной батареи GBI с контролем тока нагрузки, включение и выключение электропитания УС осуществляется с помощью двух переключателей S1 (от автономного источника питания) и S2 (от сети переменного тока).
В устройстве применен сетевой понижающий трансформатор питания Т1, который изготавливается на унифицированном магнитопроводе типа УШ броневой конструкции и имеет одну катушку, устанавливаемую на центральном стержне. Активная площадь поперечного сечения стали магнитопровода должна быть не менее 4 см2.
При изготовлении самодельного трансформатора в домашней мастерской следует обратить особое внимание на качество изоляции между слоями обмоточных проводов и между обмотками. Особенно тщательно надо изолировать экранную обмотку как от первичной, так и от вторичных обмоток. Вместо самодельного трансформатора питания в устройстве может быть использован унифицированный серии «Габарит», например трансформатор, имеющий повышенную степень надежности и долговечности типа ТПП 287-127/220-50, что крайне необходимо при длительной, иногда круглосуточной работе системы в ждущем режиме. Кроме этого сетевой понижающий трансформатор 77 обеспечивает заданные значения выпрямленного напряжения постоянного тока, гальваническую развязку вторичных цепей УС от высокого напряжения сети переменного тока, а также дополнительную электробезопасность при эксплуатации. На вторичных обмотках сетевого трансформатора действуют напряжения 5 и 15 В.
Выпрямитель УС собран по однофазной двухполупериодной мостовой схеме Греца на четырех выпрямительных диодах средней мощности VD2 — VD5. Выбор схемы этого выпрямителя обусловлен тем, что она обеспечивает повышенную частоту пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя, низкое значение обратного напряжения на комплекте диодов, полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора, оптимальный уровень кпд, возможность подключения выпрямителя к сети переменного тока без понижающего трансформатора. Но по сравнению с другими выпрямителями рассматриваемая схема имеет повышенную стоимость изготовления и невозможность установки выпрямительных диодов на радиаторы охлаждения без изоляционных прокладок. Выпрямитель УС работает на емкостный фильтр, собранный на конденсаторе С1, который сглаживает пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. На выходе выпрямительного устройства собран также индикатор перегрузки, в состав которого входят индикаторная лампа Н2 и проволочный резистор R1.
Выпрямленное и сглаженное фильтром напряжение постоянного тока подается на компенсационный стабилизатор напряжения последовательного действия, собранный на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. Резистор R3 позволяет плавно регулировать выходное напряжение на стабилизаторе в пределах от 2 до 12 В. Ток нагрузки при постоянном выходном напряжении обеспечивается в пределах от 250 до 300 мА. Регулирующим элементом в стабилизаторе напряжения является транзистор VT2, управляющим элементом — VT1, который включен как эмиттерный повторитель.
Электрическая цепочка, составленная из стабилитрона VD6 и резистора R2, стабилизирует напряжение на резисторе R4. Устройство сигнализации, являющееся нагрузкой, включено в эмиттерную цепь транзистора VT2, и потребляемый им ток течет через участок эмиттер — коллектор этого транзистора. В случае перегрузки или короткого замыкания в цепи электронной сирены ток возрастает, увеличивая падение напряжения на индикаторной лампе Н2 и резисторе R1. Сопротивление резистора R1 рассчитано таким образом, что при токе нагрузки до 200... 300 мА нить накала лампы Н2 начинает накаливаться, а при токе более 300 мА — ярко светиться. Конденсатор СЗ дополнительно сглаживает пульсации выпрямленного напряжения и является вторым емкостным фильтром. Резистор R5 установлен для того, чтобы и при отключенном устройстве охраны регулирующий транзистор работал бы как усилитель тока.
Собственно электронное УС включает в свой состав два таймера, собранных на ИМС DA1 и DA2, которые включены по схеме генераторов автоколебаний. Первый таймер работает на частоте примерно 3 Гц. Второй таймер-генератор работает на частоте до 1 кГц. ИМС DA2 вырабатывает выходные сигналы двух типов. С первого выхода ИМС ДА2 (вывод 3} снимается сигнал прямоугольной формы, а с двух других выходов (выводы 2 и б) — сигналы пилообразной формы, которые обеспечивают частотную модуляцию звукового сигнала на выходе УС.
Составной транзистор, образованный двумя транзисторами VT7 и VT8, а также резистор R14 обеспечивают заранее заданное и необходимое напряжение на конденсаторе Сб.
Выходной сигнал второго генератора, собранного на ИМС DA1, обеспечивается в виде последовательных импульсов длительностью от 90 до 100 мкс. Уровень и частота звукового сигнала на выходе можно изменять путем регулирования питающего напряжения. Пониженное напряжение дает возможность получить более высокий тон звучания.
Микропереключатели S3 — S6 устанавливаются скрытно на окнах, дверях, крышках, капотах охраняемых объектов, они должны включаться и замыкать сигнальную цепь независимо от их расположения на объектах. Все микропереключатели соединяются параллельно друг другу, что приводит к срабатыванию СОС при замыкании любого переключателя.
Изменение сопротивления резистора R15 дает возможность управлять частотой модуляции выходных сигналов, а изменение сопротивления резистора R12 позволяет управлять высотой тона звучания сирены. Значение сопротивления резистора R11 влияет на глубину модуляции сигнала. Транзистор VT5, стабилитрон VD7 резистор R6 обеспечивают установку необходимого питающего напряжения ИМС. С первого выхода ИМС DA2 (вывод 3) снимается напряжение в виде отрицательных импульсов, которое поступает на транзистор VT6, инвертируется и поступает на вход составного транзистора, собранного на VT3 и VT4. Этот составной транзистор обеспечивает усиление по мощности, необходимое для включения громкоговорителя ВА1 (или автомобильной сирены) при высоком уровне звукового сигнала. Все основные детали и комплектующие изделия УС типа «Сигма» смонтированы на плате, выполненной под печатный монтаж и изготовленной из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной до 2 мм. Токонесущие проводники и контактные площадки на печатной плате выполнены прорезями в фольге и имеют ширину не менее 1,5 мм. Печатная плата с помощью четырех винтов с гайками и монтажных стоек высотой до 25 мм закрепляется на шасси в пластмассовом корпусе, который имеет крышку с вентиляционными отверстиями и лицевую панель. На этой панели монтируются выключатель питания S1, держатель сетевого плавкого предохранителя FI, сигнальные лампы H1 и Н2, ручки управления переменных резисторов и стрелочный ИП.
На боковую стенку корпуса выведены приборные малогабаритные контактные зажимы, переключатель S1 и сетевой шнур с электрическим соединителем X1.
В УС типа «Сигма» применяются следующие покупные комплектующие ЭРЭ и изделия: сетевой понижающий трансформатор питания 77 типа Ш броневой конструкции; ИМС DA1 типа КР1006ВИ1, DA2 — КР1006ВИ1; транзисторы VTI типа МП42Б, VT2 — П213, VT3 — КТ817В, VT4 — КТ630Д, VT5 — КТ3102Д, VT6 — КТ3107Б, VT7 — КТ3107Б, VT8 — КТ3102Д; выпрямительные диоды VD1 типа КД220Г, VD2 — VD5 — Д226; стабилитроны VD6 типа Д814Д, VD7 — Д814А;
конденсаторы С1 типа К50-3-25В-2000 мкФ, С2 — К50-3-25В-500 мкФ, СЗ — К50-3-25В-1000 мкФ, С4 — К10-7В-25В-Н90-0,01 мкФ, С5 — К50-3-25В-470 мкФ, С6 — К73-5-0.22 мкФ; резисторы R1 типа С5-35-ЗВТ-7 Ом, R2 — ВСа-0,5-360 Ом, R3 — СП4-2Ма-1Вт-10 кОм, R4 — ВСа-0,5-1 кОм, R5 — ВСа-0,5-1 кОм, R6 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R7 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R8 — ВСа-0,125-680 Ом, R9 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R10 — ВСа-0,125-10 кОм, R11 — ВСа-0,125-2,2 кОм, R12 — ВСа-0,125-150 кОм, R13 — ВСа-0,125-18 кОм, R14 — ВСа-0,125-3,3 кОм, R15 — ВСа-0,125-1 МОм; громкоговоритель ВА1 типа 6ГД-6; аккумуляторная батарея GB1 с выходным напряжением 12 В (например, автомобильный аккумулятор или 10НКГ-10Д); предохранитель F1 типа ПМ-1-0,5 А; электрический соединитель X1 типа «вилка» с электрическим кабелем в двойной изоляции длиной 1,5 м; ИП РА1 типа 4200 постоянного тока, с точностью отсчета не ниже класса 1,5; переключатели S1 типа ТВ2-1-2, S2 — П1Т-1-1, S3 — S6 типа МП-7; индикаторные лампы HI типа МН-6,3-0,22 А, Н2 — МН-12В-0.26 А.
При монтаже, сборке, регулировке и ремонте электронного УС могут быть применены другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие его основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. В частности, выпрямительные диоды тина Д226 можно заменить на диоды типов Д229, Д237А или на диодную сборку тина КЦ402Е; оксидные электролитические конденсаторы типа К50-3 — на К50-6, К50-12, К50-16, К50-20; резисторы тина ВСа — на МЛТ, ОМЛТ, МТ, С1-4, УЛИ, С2-8;
сигнальную лампу HI типа МН6, 3-0, 22 А — на лампы типов КИ-6-60, МН-6,3—0, 3 А; стабилитрон типа Д814Д — на Д813. В устройстве может быть применен любой звукоизлучатель с сопротивлением катушки 8 Ом.
Моточные данные сетевого самодельного трансформатора питания Т1 приведены в табл. 2. 5.
Здесь, видимо, целесообразно еще раз напомнить о необходимости соблюдать требования техники электро- и пожарной безопасности. Большинство элементов схемы устройства, и особенно подключенные к промышленной сети переменного тока, могут находиться под напряжением. Поэтому запрещается касаться схемы руками или инструментом с неизолированной рукояткой до тех пор, пока устройство не будет отключено от электрической сети.
Таблица 2. 5. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания Т1, примененного в устройстве сигнализации типа «Сигма»
Основные технические характеристики устройства сигнализации типа «Сигма»
Номинальное напряжение питающей сети
переменного тока, В.................... 220
Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц.............................50
Номинальное напряжение питания автономного
источника ХИТ, В..................... 12
Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, при которых сохраняется устойчивая работоспособность УС, В......... 180... 240
Пределы изменения частоты питающей сети
переменного тока, Гц................... 49, 5... 50.5
Выходное стабилизированное напряжение БП (максимальное значение), В............... 15
Пределы регулирования выходного напряжения на стабилизаторе, В.................... 3... 15
Максимальный ток нагрузки, мА............. 300
Ток срабатывания защитного устройства, мА..... 400
Ток, потребляемый устройством в ждущем режиме холостого хода, мА, не более.......... 6
Коэффициент стабилизации напряжения постоянного тока, не менее..................... 200
Коэффициент нелинейных искажений питающей сети переменного тока, %, не более......... 12
Амплитуда пульсации стабилизированного напряжения постоянного тока, мВ, не более........ 8
Номинальная мощность УС, Вт, не менее....... 30
Выходная мощность звуковой сирены, Вт, не менее............................ 5
Максимальное количество контролируемых объектов охраны одновременно, шт.............. 20
Частота звуковых сигналов, Гц.............. 10... 20 000
Сопротивление изоляции токоведущих частей устройства между собой и между металлическим корпусом, МОм, не менее................ 10
Готовность устройства к эксплуатации после
включения электропитания, с.............. 1
Время срабатывания устройства после замыкания контактов переключателей, мс.......... 0, 2
Электрическая прочность изоляции токоведущих частей при нормальных условиях эксплуатации УС, В, не менее....................... 500
Вероятность безотказной работы УС при риске заказчика в =0, 92, не менее............... 0, 96
Срок службы устройства, ч, не менее.......... 5000
Помехозащищенность устройства, выполненною в металлическом корпусе при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ........ 100
кпд, %, не менее........................ 95
Рис. 2.
2. Принципиальная схема устройства сигнализации типа "Сигма".
