Общие сведения об электронных и электромеханических сторожевых устройств
В настоящее время некоторые промышленные производства занимаются изготовлением и установкой всевозможных сторожевых устройств различного назначения и конструктивного исполнения. Количество таких устройств сравнительно невелико, хотя и они часто повторяют друг друга по конструктивно-техническим решениям и электронным схемам. Многие сторожевые устройства, к сожалению, отличаются невысокими показателями качества и надежности и легко поддаются дешифрованию. Применяемые в подобных устройствах электронные схемы характеризуются сравнительной простотой и небольшим набором комплектующих ЭРЭ. Следует заметить, что погоня за максимальным, часто неоправданным снижением себестоимости этих изделий и получением наибольшей прибыли, которую извлекают малые, плохо оснащенные предприятия, кооперативы и т. д., делают сторожевые устройства малопригодными для выполнения своих функций. Сегодня можно встретить устройства с одним и тем же наименованием, но предназначенные для выполнения разных функций.
Много специальных устройств создано для охраны подвижных средств. Они устанавливаются на автомобили обычно частными кооперативами и мелкими акционерными обществами, которые, как правило, не несут полной ответственности за надежность и долговечность их эксплуатации. Злоумышленники легко овладевают автомашинами, оснащенными противоугонными системами низкого качества. Необходимо знать, что большинство этих изделий очень чувствительны к качеству изготовления источников питания, перепадам напряжения питающей сети, частоте и стабилизации тока.
В торговой сети в последнее время появляется все больше и больше разнообразных автономных источников питания, которые используются в качестве резервного электропитания сторожевых устройств. Некоторые фирмы рекламируют компактные и простые в эксплуатации источники питания с широким диапазоном выходной мощности от 0, 1 до 500 Вт и более и повышенным сроком службы. Например, время автономной работы аккумуляторов типа UPS PS20 при различной нагрузке и номинальной температуре окружающей среды 25 °С приведено в табл 3. 1.
Сегодня рынок насыщен новыми сторожевыми устройствами как отечественного, гак и зарубежного производства, обеспечивающими необходимое сервисное обеспечение на основе микропроцессорного управления. Но эти системы, как правило, очень дорогие и не могут быть повторены даже в хорошо оснащенных радиолюбительских лабораториях. К новым сторожевым системам можно отнести электронные устройства, датчики которых устанавливаются в охраняемых помещениях, а сигнал о несанкционированном вторжении передается от электронного блока через обычную электрическую сеть на ЦПУ, где постоянно высвечивается информация о состоянии объекта. В случае проникновения на любой из охраняемых объектов на центральном пульте возникают световой и звуковой сигналы тревоги с указанием номера помещения.
Промышленные сторожевые устройства, предназначенные для охраны банков, квартир, территорий вокруг зданий, автостоянок, оснащаются радиоэлектронными передатчиками, бесконтактными детекторами разбивания стекла, магнитными контактами, активными инфракрасными детекторами, источниками бесперебойного питания и противопожарными системами большой емкости, в том числе и адресными.
Рассматривая некоторые конкретные типы сторожевых устройств, предлагаемых к использованию, по приведенным в рекламных проспектах сведениям, можно сделать неправильные выводы и принять неточные решения, так как ни одно из этих изделий не подтверждается схемами электронных устройств и на них нет необходимой КД. Как правило, в рекламных проспектах и паспортах сторожевых устройств кратко указывается их назначение, но подробно расписываются второстепенные преимущества и даются общие сведения по установке и обслуживанию. Например, при установке противоугонной системы типа «Викинг-604» со всех выводных и монтажных проводников снимаются и уничтожаются все маркировочные знаки и обозначения, не указываются технические характеристики ни на основных, ни на вспомогательных блоках и устройствах системы, чем обеспечивается невозможность демонтажа, ремонта и регулировки этого изделия вне мастерской, где оно было смонтировано. Подобный «сервис» делает хозяина автотранспорта полностью зависимым от фирмы, в которую он обратился.
И еще необходимо отметить, что в названной и других противоугонных системах указывается: сторожевое устройство управляется автоматически по программе специальным ключом с встроенной в него микросхемой и должно обеспечивать: блокировку двигателя по трем шлейфам, автоматическое включение, выключение кодовым ключом, динамическое изменение кода в пределах до миллиарда комбинаций, невозможность сканирования, блокировку стартера и топливного насоса, использование сторожевого устройства с любыми типами сигнальных устройств.
Очевидно, что такая информация для специалистов и радиолюбителей не представляет какой-либо интерес даже для предварительной оценки, если нет сведений о составе функциональных узлов и блоков, их монтажных и принципиальных схем.
Некоторые сторожевые устройства промышленного производства, а также выпускаемые отдельными фирмами заслуживают нашего внимания, потому что имеют повышенные технические характеристики и улучшенные электрические параметры, но и они не свободны от указанных выше недостатков.
Например, универсальная тревожная система «Микрон» позволяет осуществлять радиоохрану магазинов, офисов, квартир, гаражей и т. д. на расстоянии до 1,5 км от ЦПУ в зависимости от условий расположения охраняемых объектов.
Основные электрические параметры и технические характеристики универсальной тревожной системы
Номинальная рабочая частота радиоканала, кГц ... 26 960 Чувствительность принимающего устройства, мкВ,
не менее............................ 10
Номинальное напряжение питающей сети
переменного тока, В.................... 220
Таблица 3.1, Время работы автономных источников питания постоянного тока типа PS20
Окончание табл. 3. 1
Номинальное напряжение автономного источника
питания постоянного тока, В............... 12
Номинальнаяя частота питающей сети переменного тока, Гц ..................... 50
Пределы изменения напряжении питающей сети
переменного тока, при которых сохраняется
работоспособнось системы, В .............. 198...240
Пределы изменения напряжения питающей сети
постоянною тока, В..................... 10... 14
Количество номеров абонентов, шт............ 1000
Мощносгь, потребляемая системой в период работы
при полной нагрузке, Вт.................. 500
Пределы изменения выходной мощности
сигнала тревоги, Bт ................... 1,2...2
Задержка подачи сигнала после cpaбатывания
системы, с ........................... 60...100
Количество охраняемых шлейфов, шт .......... .2
Продолжительность работы передатчика
после срабатывания системы, с ............. 10
Номинальный ток при полной нагрузке, А ....... 0,6
Номинальная емкость резервных источников
питания, А-ч .......................... 1,5
Вероятность безотказной работы системы
при риске заказчика в=0, 95, не менее........ 0, 93
Количество кодированных сигналов, шт......... 10 000
кпд, %, не менее........................ 90
Универсальная система сторожевой сигнализации «Роса» предназначена для установки как на стационарных, гак и на подвижных объектах. Эта система характеризуется значительным радиусом действия, мгновенной передачей информации или сигнала тревоги на ЦПУ, возможностью передачи информации на персональный приемник, возможностью охраны нескольких объектов одновременно, наличием резервного электропитания, электронным доступом к охраняемым объектам, возможностью контроля за состоянием охраняемого объекта, возможностью программирования сигналов контроля.
Рассматриваемая система включает в свой состав пульт централизованного наблюдения, абонентские комплекты для автомобилей, стационарных объектов и групповых объектов охраны. В свою очередь, в состав этих изделий входят персональный компьютер, БП, приемное устройство, антенный усилитель, антенна, программное обеспечение, электронные ключи, персональный приемник с зарядным устройством, блок передатчика с антенной, концентратор с системой доступа к электронным блокам.
Основные электрические параметры и технические характеристики электронного сторожевого устройства «Роса»
Диапазон рабочих частот, МГц, в пределах которых
устанавливается одна частота для конкретного
объекта охраны .................. 140...210
Чувствительность приемника у абонента, мкВ,
не более ...................... 0,5
Избирательность, дБ ................ 65. .70
Излучение гетеродина в антенне, нВт, не более .... 2
Мощность несущей частоты излучателя,Вт ...... . 4...6
Девиация частоты, кГц .................... 10,8...15,6
Номинальное напряжение питающей сети
переменного тока, В ................... 220
Номинальная частота питающей сети
переменного тока, Гц .................... 50
Номинальное напряжение автономного источника
питания постоянного тока, В ............... 12
Пределы изменения напряжения питающей сети
переменного тока, В ..................... 187...242
Пределы изменения частоты питающей сети
неременного тока, Гц ................... . 49,5...50,5
Пределы изменения напряжения автономного
источника питания постоянного тока, В ........ 10,8...15
Напряжение питания персонального переносного
приемника, В ........................ . 6,6...8,5
Непрерывное время работы персонального приемника
без подзарядки аккумулятора, ч ............. 12
Время работы резервного источника питания
при нормальной температуре, ч ............. 4
Общее число шлейфов, шт .................. 8
Время передачи тревожной сигнализации, с ...... 10
Время передачи одной радиопосылки, мс ........ 16
Срок службы устройства, ч, не менее .......... 5000
Вероятность безотказной работы системы при риске
заказчика в=0,9, не менее ............... .0,92
Ток, потребляемый устройством в ждущем режиме
работы, А, не более .................... .0,07
Сопротивление изоляции токоведущих частей
отдельных блоков системы относительно
металлического корпуса, МОм, не менее ....... 10
Помехозащищенность системы при воздействии
внешнего электромагнитного поля, дБ ......... 120
кпд, %, не менее ........................ 75
Условия эксплуатации:
температура окружающей среды, С ........ —10...+40
относительная влажность воздуха
при температуре 25 °С, % ............. . 90±3
Климатическое исполнение .................. УХЛ
Сторожевая автономная система «Оса» (изготавливается в Санкт-Петербурге фирмой «Аквасвязь») устанавливается для охраны квартир, офисов, сейфов, различных средств передвижения: автомобилей, яхт и др. Работает сторожевое устройство как в автономном, так и в режиме выдачи сообщений на ЦПУ.
Основные электрические параметры и технические характеристики сторожевой автономной системы «Оса»
Номинальное напряжение питающий сети
переменного тока в стационарном режиме
работы, В ......................... 220
Номинальная частота питающей сети
неременного тока, Гц ................... 50
Номинальное напряжение автономною источника
электропитания постоянного тока, В ......... 12
Пределы изменения напряжения питающей сети
неременного тока, В .................... 187...242
Пределы изменения частоты питающей сети
переменного тока, Гц ................... 49,5...50,5
Пределы изменения напряжения автономного
источника питания постоянного тока, В ....... 10...15
Коэффициент нелинейных искажений питающей сети
переменного тока, %, не более ............. 12
Количество одновременно охраняемых объектов
при работе в автономном режиме, шт ........ 1
Количество охраняемых точек на одном объекте, шт . . 1...5 Сопротивление шлейфа, кОм, при нормальных
климатических условиях работы ............ 0,6...2,4
Время задержки срабатывания сторожевого
устройства, с, не менее .................. 15
Максимальный ток, потребляемый от сети
переменного тока в режиме передачи сигнала. А,
не более ............................ 2
Период подтверждения работоспособности
устройства, мин, не более ................ 1
Источник резервного электропитания устройства —
аккумулятор ......................... бСГ-1,6
Мощность, потребляемая системой от сети в режиме
вызова и передачи сигнала, Вт ............. 100
Ток, потребляемый внешней сиреной, мА ........ 350
Суммарный ток, потребляемый при полной
нагрузке. А, не более ................... 1
Время непрерывного звучания сирены, мин, не менее . 3 Срок службы, ч, не менее .................. 1000
Срок гарантии, мес ...................... 12
Вероятность безотказной работы устройства
при риске заказчика в= 0,9, не менее ........ 0,95
Сопротивление изоляции токоведущих частей
устройства, МОм, не менее ............... 15
кпд, %,не менее ....................... 80
Условия эксплуатации:
температура окружающей среды, °С ........ —10...+40
относительная влажность воздуха
при температуре 25 °С, % ............. 90±3
Электропитание электронных сторожевых устройств осуществляется, как правило, стабилизированном напряжением постоянного тока, которое вырабатывается вторичными БП или ХИТ. При этом к напряжению электропитания предъявляются достаточно жесткие технические требования. В каждом отдельном случае необходимо обеспечить оптимальные параметры выходного и входного напряжений, максимального тока нагрузки, коэффициентов;
стабилизации и пульсации, внутреннего сопротивления и некоторых других характеристик. Точный инженерный расчет таких стабилизаторов достаточно сложен и не всегда может быть квалифицированно выполнен домашним мастером. Поэтому в электронных схемах сторожевых ус тройств всегда предлагаются готовые решения, которых могут быть улучшены методом упрощенного анализа. Это касается в первую очередь выбора стабилизаторов на ОУ с различными выходными характеристиками.
Выходное напряжение, используемое для электропитания сторожевых устройств, укладывается в следующий ряд: 2; 3; 5; 6; 3; 9; 12,6; 15 В постоянного стабилизированного тока, отдельные значения которого могут плавно изменяться в строго определенных пределах. Ток нагрузки условно разделен на три группы с максимальными значениями до 0,025 А; до 0,8 А; до 2 А, при высоких значениях коэффициента стабилизации.
При монтаже простейших СИП применяются в общем случае такие элементы, как РЭ, управляющее устройство, выпрямительное устройство с ДН и фильтры.
Схемы ДН представлены на рис. 3.1.
В данных схемах элементами образцового напряжения служат стабилитроны VD5 и VD6. Для получения необходимых выходных параметров стабилизаторы питаются от двухполупериодного выпрямителя. В качестве емкостных фильтров применяются электролитические конденсаторы С1 и С2 любых типов, которые могут быть включены параллельно друг другу. В стабилизаторах напряжения используются три основные схемы включения РЭ (рис 3.2).
Порядок упрощенного построения СИП предусматривает следующую последовательность:
1. По номинальному току нагрузки, пользуясь схемой. приведенной на рис. 3.2, выбирается РЭ.
2. По заданному выходному напряжению стабилизатора выбирается схема усилительного элемента и схема
Рис. 3. 1. Схема делителя напряжения:
а — с двумя выходными напряжениями разной полярности, б - с одним выходным напряжением постоянного тока.
Рис. 3. 2. Схема включения регулирующего элемента:
а — на одном транзисторе; б — на трех транзисторах с дополнительным питанием; в — на одном составном транзисторе из трех транзисторов.
Рис. 3. 3. Схемы питания операционных усилителей, применяемых в стабилизаторах напряжения.
питания ОУ (рис. 3.3), если этот ОУ применяется в стабилизаторе напряжения.
3. Далее выбирается схема ДН (рис. 3.1) и на оснонании этих данных составляется полная электрическая схема СИП.
4. По данным, приведенным в табл.3.2—3.4, определяются номинальные значения основных параметров ЭРЭ схемы источника питания.
Таблица 3.2. Основные электрические параметры
вторичного источника электропитания, необходимые для выбора
элементов схемы
Таблица 3.3. Основные электрические параметры регулирующего элемента стабилизатора напряжения
Таблица 3. 4. Основные электрические параметры резисторов и конденсаторов, работающих в стабилизаторе напряжения
Примечание: сопротивления резисторов даны в Ом или кОм, которые обозначены буквой «к». Емкости конденсаторов даны в мкф.
На заключительном этапе упрощенного построения СИП выполняется работа по сборке и монтажу этого устройства. Но перед включением схемы в сеть переменного тока и, самое главное, перед подключением микросхемы типа СН необходимо убедиться, что входное напряжение на ней удовлетворяет требованию:
Uвх min<=Uвх<=Uвхmax.
