Сторожевое устройство на трех триггерах

Сторожевое устройство, выполненное на ППП, предназначено для автоматического открывания механического замка, имеющего пружинную защелку. Замок устанавливается на входных дверях охраняемых объектов и срабатывает при правильном наборе установленного кода. Открывание дверей осуществляется после набора закодированного числа, состоящего из трех цифр от 1 до 10. Срабатывание устройства обеспечивается в строго определенной последовательности, так же, как срабатывают триггеры.

Принципиальная электрическая схема сторожевого устройства приведена на рис. 3.18, которая включает в себя следующие функциональные узлы, блоки и электрические цепи: входное устройство, сетевой понижающий трансформатор питания Т1, выпрямительное устройство, ИМ, кодирующее устройство и дешифратор, электронный автомат, собранный на ППП, выходные цепи, соединяющие устройство с механическим замком и дешифратором.

Подключение сторожевого устройства к сети переменного тока производится с помощью электрического соединителя X1 типа «вилка», смонтированного с электрическим кабелем. Работает сторожевое устройство от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Плавкие предохранители F1 и F2, установленные на входе, защищают устройство от коротких замыканий и перегрузок, возникающих иногда из-за допущенных при монтаже ошибок или из-за неисправных комплектующих элементов. Предохранители рассчитаны на ток срабатывания 1 А.

Во входной цепи установлен емкостный фильтр, собранный на конденсаторах С1 и С2 и защищающий устройство от низкочастотных помех, которые проникают в электрическую сеть от работы различных электротехнических устройств и механизмов. Включение и выключение

электропитания осуществляется с помощью двухпозиционного переключателя S1, о чем сигнализирует неоновая лампа H1.

В качестве сетевого понижающего трансформатора питания Т1 выбран унифицированный трансформатор ТПП, все типоразмеры которого применяются для питания ycройств на ППП. Особенностью трансформаторов типа ППП является низкие напряжение, действующее на вторичных обмотках. Конструкция трансформатора способна противостоять механическим и климатическим воздействиям, указанным в первой главе справочника. Она способна сохранять работоспособность при повышенной влажности и во всех случаях температурных воздействий обеспечивать необходимый запас электрической прочности изоляции обмоток с учетом категорий размещения трансформатора. Изготавливается трансформатор на ленточном магнитопроводе типономинала ШЛМ25Х25, который рассчитан на уменьшенный расход медного обмоточного провода.

Вместо покупного трансформатора можно применить самодельный, изготовленный на магнитопроводе типа Ш25Х25 или УШ25Х32 по данным, которые приведены в табл. 3.16. На выводах вторичных обмоток покупного трансформатора действует переменное напряжение при подключенной нагрузке следующих значений: 11 и 12 — 4,98 В; 13 и 14 — 4,98 В; 15 и 16 — 20 В; 17 и 18 — 20 В;

19 и 20 — 1,34 В; 21 и 22 — 1,34 В. Мощность трансформатора равна 57 Вт.

Сетевой понижающий трансформатор выполняет функции трансформации напряжения, гальванической развязки вторичных цепей от сети электропитания, обеспечения расчетного значения выпрямленного напряжения постоянного тока и безопасной эксплуатации сторожевого устройства.

При изготовлении самодельного трансформатора необходимо особое внимание обратить на качество обмоточного провода, при этом сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм.

При намотке провода на катушку используется рядовая укладка с изоляцией каждого слоя друг от друга. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага или тонкая лакоткань. Наиболее прочная изоляция должна быть выполнена между первичной обмоткой, экраном и вторичной обмоткой. Самодельный транс-

Таблица 3. 16. Моточные данные сетевою понижающего трансформатора питания Т1, примененного в сторожевом устройстве на трех триггерах

форматор можно изготовить по упрощенной схеме, выполнить одну первичную обмотку с выводами 2 и 9, рассчитанную на подключение к сети переменного тока напряжением 220 В. Затем намотать один слой экранного провода с изоляцией между слоями и намотать одну вторичную обмотку, на которой при холостом ходе должно действовать переменное напряжение 26 В. Сопротивление изоляции между всеми токоведущими элементами и магнитопроводом должно быть не менее 10 МОм при относительной влажности воздуха до 90% при температуре 25 °С.

Выпрямительное устройство собрано на четырех диодах VD1-VD4 и конденсаторе СЗ, который является фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения постоянного тока. Выпрямитель выполнен по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая характеризуется как положительными, так и отрицательными параметрами. К положительным относятся: повышенная частота пульсации на выходе выпрямителя постоянного тока, достаточно низкое обратное напряжение на комплекте выпрямительных диодов, полное использование габаритной мощности сетевого трансформатора. Котрицательным — повышенные потери и более низкий кпд по сравнению с другими выпрямительными схемами, невозможность установки диодов на одном металлическом теплоотводе без изоляционных прокладок, повышенный расход комплектующих ЭРЭ и более высокая стоимость изготовления. На выходе выпрямителя в точках А и Б под нагрузкой действует постоянное напряжение 24 В.

Далее по схеме в устройстве собран электронный блок на девяти транзисторах биполярного типа. Все транзисторы устанавливаются на печатную плату, за исключением транзистора VT1. В устройстве использованы транзисторы малой мощности, которые относятся к ППП третьего поколения, являются наиболее дешевыми по стоимости комплектующими ЭРЭ данного типа.

В составе электронного блока сторожевого устройства работают три транзисторных триггера и один усилитель тока. Первый триггер выполнен на транзисторах VT8 и VT9, второй — на транзисторах VT5 и VT6, третий — на транзисторах VT3 и VT4. Двухкаскадный усилитель тока собран на транзисторах VT1 и VT2.

Транзисторные триггеры относятся к классу полупроводниковых автоматических устройств, которые характеризуются тем, что могут сохранять длительное время одно из двух своих крайних состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключаться по электрическому сигналу из одного крайнего состояния в другое. В исходном состоянии сторожевого устройства транзисторы VT9, VT6 и VT4 триггеров открыты и потенциал на их коллекторах равен нулю. При включении электропитания это положение транзисторов достигается за счет заряда конденсатора С4 через резистор R17.

Порядок срабатывания сторожевого устройства при дешифровке установленного кода определяется подачей сигналов на триггеры. В данном случае первый триггер всегда срабатывает первым при замыкании контактов соответствующего кнопочного переключателя. Второй триггер срабатывает после первого триггера также после замыкания контактов кнопочного переключателя и зависит от установленного шифра. Третий триггер срабатывает вслед за вторым триггером.

На принципиальной схеме (рис. 3.18) показан установленный шифр 492. Первая цифра кода 4 определена номером кнопочного переключателя S4, контакты которого соединены через перемычку между соединителями Х8 и Х9 с базой транзистора VT8 первою триггера. Таким образом, первый триггер (транзисторы VT8 и VT9), перемычка между электрическими соединителями Х8 и Х9 и переключатель S4 определяют первую цифру будущего кода. Если установить перемычку между соединителями Х8 и любым другим соедини гелем, например с Х15, то первая цифра кода будет 7. Вторая цифра кода определяется цепочкой S9, Х19, Х18, база транзистора VT5. Третья цифра кода зависит от соединений элементов база транзистора VT7, резистор R9, база транзистора VT3, электрические соединители Х4, Х5 и перемычка между ними, переключатель кнопочный S2. Итак, рабочими контактами соединителей являются Х8, Х18 и Х4, остальные контакты соединителей Х2, Х6,Х10,Х12, Х14, Х16, Х20 — холостые, они соединены между собой параллельно. При монтаже сторожевого устройства возможны другие варианты соединений указанных контактов соединителей.

В составе устройства предусмотрен электромагнит, включенный в коллекторную цепь транзистора VT1 и рассчитанный на работу от постоянного тока напряжением 24 В. Срабатывает электромагнит ЭМ1 только после правильного набора трехзначного кода. При нажатии на кнопку S4, соответствующую первой цифре установленного кода, на базу транзистора VT8 подается отрицательный потенциал рабочего напряжения, который приводит к отпиранию этого транзистора. В это же время транзистор VT7 и выпрямительный диод VD6 закрываются. Следовательно, первый триггер после нажатия на кнопку S4 переключился в другое состояние. Теперь, если будет правильно нажата вторая кнопка S9, второй триггер также перейдет во второе устойчивое состояние. При нажатии на кнопку S2 переключится и третий триггер, то есть транзистор VT4 закроется, сработает усилитель тока, так как транзисторы VT2 и VT1 откроются. Это состояние триггеров и усилителя тока позволит в автоматическом режиме подать напряжение на электромагнит, который сработает и откроет замок входной двери. Для того чтобы вернуть сторожевое устройство в исходное состояние, необходимо разорвать цепь электропитания или переключателем S1 или дополнительным переключателем, устанавливаемым на входной двери (на схеме не указан).

При изготовлении устройства использованы следующие комплектующие ЭРИ и ЭРЭ: транзисторы VT1 типа П214, VT2 — МП25, VT3 - VT9 — МП42; сетевой понижающий трансформатор питания Т1 типа ТПП269 127/220-50; электрические соединители X1 типа «вилкам с электрическим кабелем, Х2 Х21 — КМЗ-1 приборные; плавкие предохранители F1 и F2 типа ПМ 1-1 А; индикаторная лампа Н1 типа ТН-0,2; выпрямительные диоды VD1-VD4 типа Д226Б, VD5-Д9Б, VD6-Д9Б; конденсаторы С1 типа МБМ-II-750В-0,01 мкФ,С2 МБМ-11-750В-0,01 мкФ, СЗ К50-6-50В-200 мкФ, С4 — К53-1А-6В-0.5 мкФ;

резисторы R1 типа МЛТ-2-390 кОм, R2 — МЛТ-0,25-91 кОм, КЗ - МЛТ-0,25-300 Ом, R4 — МЛТ-0,25-1 кОм, R5 — МЛТ-0,25 6,8 кОм, R7 — МЛТ-0,25-10 кОм, R8 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R9 — МЛТ-0,25-750 Ом, R10 — МЛТ-0,25-10 кОм, R11 — МЛТ-0,25 3,9 кОм, R 12 - МЛТ-0,25-10 кОм, R13 — МЛТ-0,25-3,9 к0м,R14 — МЛТ-0,25-10 кОм,R15 — МЛТ-0,25-3,9 к0м,R16— МЛТ-0,25-10 кОм, R17 — МЛТ-0,25-3,9 кОм, R18 — МЛТ-0,25-10 кОм; переключатели S11 типа П2Т-1-1, S2—S10 — КМ1-1;

электромагнит ЭМ1 или соленоид самодельной конструкции.

При сборке и регулировке сторожевого устройства можно произвести замену некоторых ЭРЭ. Например, электрические переключатели типа КМ1-1 можно заменить на переключатели типа КП-1, КП-2, ТВ2-1; резисторы типа МЛТ — на ВС, ВСа, МТ, БЛП, С2-10, С2-ЗЗН, Р1-4; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16, К50-20. О замене транзисторов рассказано в первой главе.

Основные электрические параметры и технические характеристики сторожевого устройства на трех триггерах

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В .................... .220

-Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ................... .50

Номинальное напряжение постоянного тока

на выходе выпрямителя под нагрузкой, В ....... 24

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более .............. 12

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В ..................... 187...242

Пределы изменения частоты питающей сети