Схема простой сигнализации на к561ла7. Охранная сигнализация на микросхеме CD4023. Вкратце о принципе работы сигнализации

Вариант 060. «Простая сигнализация на К561ЛА7» в коробке

Ниже вашему вниманию представлена схема простой и надёжной сигнализации на одной микросхеме К561ЛА7. Из четырёх логических элементов «2И-НЕ» собрано два генератора. Генератор низкой частоты на элементах DD1.1 и DD1.2 управляет генератором звуковой частоты на элементах DD1.3 и DD1.4, формируя тревожный сигнал. Пьезоизлучатель можно подключить между 11 и 12 выводами микросхемы, тем самым упростив устройство, но в этом случае сигнал, издаваемый пьезоизлучателем QZ1 был бы слабым. Поэтому в схему добавлен усилитель на транзисторах VT1 и VT2, соединённых по двухтактной схеме эмиттерного повторителя образующих комплементарную пару. Но и в этом случае тревожный сигнал был бы недостаточной силы, т.к. для работы пьезоизлучателя в полную силу требуется относительно высокое напряжение на его пластинах. Этого результата можно добиться подключив к выходу эмиттерного повторителя повышающий автотрансформатор Тр1, исполненный на ферритовом кольце. С помощью этого автотрансформатора напряжение на входе пьезоизлучателя увеличивается в 10 раз и сигнал тревоги становится достаточно громким, чтобы его услышать с большого расстояния. Количество витков трансформатора около 900. Количество витков меньшей обмотки (выводы 1 и2) 80 витков. После её намотки делается отвод сдвоенным проводом и вторая обмотка (выводы 2 и 3) доматывается до израсходования оставшегося провода. Рассмотрим работу схемы. После подачи питания на схему (напряжение питания может находиться в диапазоне 6 – 15 вольт) устройство переходит в дежурный режим. На вывод 2 через нормально замкнутые контакты кнопки SA1 поступает логический ноль, дающий запрет на работу первого генератора. Соответственно на выводе 4 будет тоже логический ноль, не позволяющий работать второму генератору. Устройство в таком режиме потребляет очень незначительный ток в пределах нескольких микроампер. Как только контакты размыкаются, через резисторы R1, R2 на 2 вывод подаётся логическая единица, что приводит к запуску первого генератора, работающего с частотой около 2Гц. В тот момент, когда на выводе 4 появляется логическая единица, поступающая на 8 вывод, включается второй звуковой генератор. Звуковая частота с вывода 11 поступает на вход повторителя на VT1, VT2. Далее усиленный сигнал через конденсатор С4 поступает на обмотку (1,2) автотрансформатора Тр1. Ток, проходящий через эту часть обмотки трансформатора создаёт переменный магнитный поток в сердечнике (кольце), который в свою очередь индуцирует во всей обмотке электродвижущую силу, пропорциональную количеству витков. В результате на пьезоизлучатель поступает сигнал звуковой частоты с повышенным, относительно напряжения источника питания, напряжением. В зависимости от задач, кнопку можно заменить на нормально разомкнутую, замкнув её в положение охраны или заменив кнопку тонким проводом по принципу растяжки на разрыв.

Пролог

На элементах DD1.3 и DD1.4 собран ещё один мультивибратор, частота работы которого около 1кГц. Времязадающая цепь – С3, R3. Эпюра снята с 11-ой ножки микросхемы, когда мультивибратор работал постоянно.

Когда на 4-ой ножке появляются импульсы с частотой следования 3 Герца, на выходе DD1.4 (11-ая ножка), соответственно, появляется прерывистый сигнал частотой 1 килогерц. Эпюра снята с 11-ой ножки во время срабатывания тревоги.

Выход DD1.4 подключен к транзисторному ключу VT1, который управляет работой динамика Ba1. Здесь используется составной транзистор с большим коэффициентом усиления по току. Если под рукой не окажется такого транзистора, то можно его заменить самодельным составным транзистором.

Потенциометр R4 позволяет установить оптимальный уровень громкости сирены.

Резисторы R5, R6 ограничивают выходной ток микросхемы. Желательно выбирать сопротивление этих резисторов не менее 1-го килоома на каждый Вольт питания.

Резисторы R7 и R8 ограничивают ток светодиодов. А от сопротивления резистора R8 ещё и зависит основной ток потребления в дежурном режиме.

Конденсатор С1 защищает входные цепи микросхемы от помех, которые могут быть наведены на контур электромагнитным излучением.

Защитные диоды VD1 и VD2 защищают схему от мощного электрического импульса, который может быть вызван молнией. В этом случае, предохранитель FU1 может защитить шлейф от обрыва, хотя и не всегда.

Конденсаторы С4 и C5 – фильтр питания.

Напряжение питания этого охранного устройства можно выбрать в диапазоне 6… 12 Вольт. Можно применить несколько соединённых последовательно элементов АА, ААА или 9-ти Вольтовую батарею типа «Крона».

Потребление энергии во время срабатывания сирены, зависит от уровня громкости, установленного потенциометром R4, а при максимальной громкости, от сопротивления динамической головки Ba1. Потребление в дежурном режиме в основном определяется сопротивлением резисторов R1 и R8.

Но, если, для экономии энергии батареи, резистор R8 можно вообще исключить вместе со светодиодом VD4, то значительно увеличивать сопротивление резистора R1 нежелательно, особенно, если длина провода составляет 100 и более метров.

Схема этой охранной сигнализации, рассчитана на работу с датчиком обрывного типа. В качестве датчика используют тонкий медный эмалированный провод типа ПЭВ, ПЭЛ и им подобный. Диаметр провода выбирают исходя из следующих соображений. Чем тоньше провод, тем вероятнее ложное срабатывания, но и тем менее вероятно, что нарушитель заметит его или почувствует при соприкосновении. Так что, выбирать следует в диапазоне диаметров 0,05… 0,1мм. Спокойно идущий человек может не почувствовать обрыв провода диаметром 0,05мм даже открытой частью тела. Но, не порвать такой провод ещё при прокладке будет сложно. Для прокладки тонкого провода можно использовать лёгкую катушку, вращающейся в подшипниках.

На этом макете была опробована работа охранной системы.

Чертёж печатной платы на основе одного из широко распространённых типов макетных плат.

Как это работает? Откройте на весть экран и выберите разрешение 1280х720px.

Особенность этой сигнализации в том, что её практически не меняя схемы можно установить на автомобиль, входную дверь помещения, сейф, и даже на шкаф. Разница только в том. что за нагрузка будет на выходе и какой источник питания. А модификация производится переключением миниатюрной перемычки в разъеме, установленном на плате сигнализации. Нагрузкой сигнализации может служить 12-вольтовая автомобильная сирена, промежуточное реле или миниатюрная покупная или самодельная сирена.

А функции датчика может выполнять пара геркон-магнит, замыкающий или размыкающий выключатель, автомобильные контактные датчики, разрывной шлейф, контактная закладка.

Принципиальная схема базового варианта показана на рисунке 1. Такая сигнализация может работать с одной группой замыкающих датчиков (SD2) или одной группой размыкающих датчиков (SD1). Выбор типа датчиков осуществляется перестановкой перемычки N1 (на схеме она показана в положении работы с замыкающим датчиком SD2, а пунктиром, - для работы с размыкающим SD1).

Если на охраняемом объекте несколько замыкающих датчиков, то их нужно включить параллельно друг другу, а если датчики размыкающие, - последовательно.

Включают сигнализацию выключателем S1, через который подается питание. Индицирует факт включения светодиод HL1 постоянного свечения После включения отрабатывается выдержка в несколько секунд, в течение которой сигнализация реагирует на срабатывание датчика коротким звуковым сигналом. Величина этой выдержки определяется параметрами RC-цепи R3-C2.

Выдержка нужна для выхода из объекта охраны, закрывания дверей и проверки работоспособности датчиков. По завершению выдержки сигнализация переходит в режим охраны, что индицируется включением мигающего светодиода HL2 Диод VD4 и резистор R5 перестают шунтировать R6 и продолжительность сигнализации. зависящая от быстроты разрядки С3, увеличивается.

Теперь, при срабатывании датчика на выходе D1.1 появляется положительный импульс, длительность которого зависит от параметров цепи R2-C1. Этот импульс через диод VD3 и токоограничивающее сопротивление R4 заряжает конденсатор С3 до напряжения логической единицы. На выходе D1.2 формируется отрицательный импульс, продолжительность которого зависит от быстроты разрядки конденсатора С3.

По фронту этого импульса, цепью C6-R8 формируется короткий импульс, который приводит к кратковременному появлению логической единицы на выходе D1 3. А это приводит к кратковременному включению сирены BF1. Раздается короткий предупредительный сигнал, после которого у вас есть несколько секунд на отключение сигнализации выключателем S1, который должен быть размещен внутри охраняемого объекта скрытно.

Продолжительность этой задержки зависит от параметров цепи R7-C4. Если сигнализация не будет выключена в течение этой задержки, то включается продолжительный режим сигнализации (сирена звучит примерно 50 секунд).

Затем схема возвращается в охранный режим. Конденсатор С1 необходим для исключения зацикливания схемы в том случае, когда после вторжения на объект датчик остается в сработавшем положении

При установке на автомобиле в качестве устройства оповещения BF1 используется стандартная блок-сирена для автомобильных сигнализации промышленного производства. В этом случае питание от автомобильного аккумулятора, а датчик удобнее выбрать замыкающий, потому что именно такие дверные выключатели освещения, а так же, автоматические выключатели света под капотом и в багажнике.

Если эти датчики не допустимо включать параллельно, их можно развязать между собой диодами типа КД522. Подключив эти диоды анодами к аноду VD2, а их катоды соединить с датчиками.

При охране помещения удобнее применить размыкающий датчик, потому что, именно такие стандартные герконовые датчики, устанавливаемые на двери. Если же датчик самодельный, то выбор типа зависит от его конструкции. Тип сирены так же зависит от многих факторов. Можно использовать такую же автомобильную сирену, или через промежуточное реле подключить более мощную сирену, питающуюся от электросети, либо кнопку вызова охраны.

Впрочем, можно дополнительно сирене подключить реле для включения кнопки вызова охраны. В таком случае, обмотку реле подключают параллельно сирене. Чтобы не повредить транзисторы выходного ключа (VT2 и VT3) выбросом самоиндукции необходимо параллельно обмотке реле включить любой диод в обратном направлении. Тип реле зависит от нагрузки, но обмотка должна быть рассчитана на напряжение 8-14V. В таких же пределах должно быть и напряжение питания сигнализации.

Рис.2
Детали размещены на печатной плате с односторонним расположением дорожек. Схема разводки и схема расположения деталей даны на рисунке 2.

Способ изготовления платы, - любой доступный. Монтаж неплотный, поэтому печать можно нарисовать даже при помощи заточенной спички, по мере надобности макаемой в битумный лак или нитроэмаль.

Впрочем, монтаж можно выполнить и на макетной печатной плате или вообще без платы, приклеив микросхемы «вверх ногами» на какую-то основу, и выполнив соединения монтажными проводниками и выводами деталей.

Микросхему К561ТЛ1 можно заменить аналогом серии К1561 или импортной CD4093. Микросхема К561ТЛ1 содержит четыре элемента «2И-НЕ», с входами, выполненными по схеме триггера Шмитта Цоколевка и логика работы почти как у К561ЛА7, поэтому можно попробовать использовать вместо К561ТЛ1 микросхему К561ЛА7, но только в крайнем случае, потому что у элементов К561ЛА7 нет на входах триггеров Шмитта, и схема, скорее всего, будет работать менее устойчиво и выдержки будут отрабатываться не так четко.

Транзисторы КТ315 и КТ815 заменимы любыми другими транзисторами общего применения анапогичной мощности. Диоды так же можно заменить любыми аналогами. Светодиод НИ - любой индикаторный с постоянным свечением, a HL2 - мигающий. Схема, показанная на рисунке 1 является базовой. В ней используется только одна микросхема малой степени интеграции, отсюда и ограниченные функции.

Усложнив ее добавлением еще одной такой же микросхемы (рис. 3) можно сделать более универсальную сигнализацию. В схеме, показанной на рисунке 3, есть два входных канала (дополнительный канал выполнен на D2.1). Это позволяет работать одновременно с двумя типами датчиков, - на одном канале может быть система замыкающих датчиков, а на втором, - размыкающих

Охранная сигнализация. Схема

Сигнализация сделана на простой и доступной микросхеме CD4023 (или любой другой...4023), в которой есть три логических элемента «3И-НЕ». Несмотря на простоту, сигнализация обладает вполне неплохим набором функций, и может поспорить с аналогичными устройствами, собранными на специализированных микросхемах или микроконтроллерах. К тому же, применение простой «жесткой» логики делает и изготовление сигнализации очень простым и доступным, поскольку не требуется никакого программирования или поиска дорогих или редких микросхем.

Сигнализация рассчитана на работу с пятью контактными датчиками, сделанных из концевых переключателей. Один датчик -SD5 специализированный, он устанавливается на входную дверь. Четыре остальных могут быть установлены на окна, ставни, другие двери, люки, лазы и т.д. В закрытом состоянии контакты датчиков разомкнуты, и замыкаются при открывании соответствующей двери, окна, ставни, люка, лаза и т.д. То есть, когда закрыто, шток концевого переключателя нажат, значит, подключать надо его размыкающие контакты.

Алгоритм работы сигнализации следующий. Включение осуществляется выключателем питания. О факте включения индицирует один светодиод. После включения сигнализация примерно 15 секунд не реагирует на датчики. Однако, в течение первых 2-3 секунд после включения питания схема проверяет все датчики кроме основного дверного. Если какой-то из датчиков замкнут (например, окно не закрыли), то раздается звуковой сигнал длительностью 2-3 секунды и загорается светодиод, который показывает на конкретный датчик, находящийся в замкнутом состоянии. Если замкнуто несколько датчиков, соответственно, будут гореть несколько светодиодов.

После устранения неполадки нужно снова включить питание сигнализации. Далее, если все датчики в норме, будет гореть только светодиод, индицирующий включение питания. Через примерно 15 секунд после включения питания сигнализация переходит в режим охраны. Теперь, если любой из датчиков будет замкнут (или несколько из них) включится электронная блок-сирена, которая будет звучать около 15 секунд. Затем, система вернется в режим охраны и будет ожидать срабатывания очередного датчика.

Отключение сигнализации происходит в два этапа. Сначала посредством клавиатуры набирается код, после чего схема блокируется на 15 секунд, в течение которых, можно войти внутрь помещения и отключить сигнализацию выключателем питания. Если же, войти в помещение и не выключить питание сигнализации, то через 15 секунд она войдет в режим охраны, и сработает когда вы откроете дверь или окно, или еще что-то, что находится под охраной, даже если вы внутри помещения.

Для задания и набора кода используется простая электромеханическая цепь из последовательно включенных кнопок-переключателей. Такие кодовые замки неоднократно описывались в этом журнале, и несмотря на такие неудобства, как необходимость одновременного нажатия кнопок кодового числа, и невозможность изменить код без разбора и перепайки, они весьма эффективны, дешевы и
просты, что тоже немаловажно.

Сигнальным устройством служит электронная сирена для автомобильных сигнализаций, - на сегодня это наиболее доступное сигнальное устройство.

Теперь о схеме. Основу схемы составляет трехвходовый RS-триггер на двух элементах микросхемы D1 типа 4023.
Датчики двух типов. Дверной датчик основной двери - SD5, он подключен непосредственно к выводу 2 D1.1. Он не проверяется светодиодом и звуковым сигналом при включении питания, потому что он расположен на основной двери, служащей для выхода из помещения, а проверка датчиков начинается сразу после включения питания, то есть, пока человек, включивший питание, еще находится внутри помещения.
Остальные датчики SD1-SD4 снабжены светодиодами для контроля состояния и RC-цепями, формирующими при замыкании датчика импульс длительностью 2-3 секунды.

Через развязывающие диоды VD1-VD4 они подключены к выводу 1 D1.1.
При включении питания выключателем S10 начинается зарядка конденсатора С6 через резистор R11. При емкости 10 мкФ и сопротивлении 1 М, у меня получилось до единицы около 15 секунд, хотя здесь играет роль и точность емкости конденсатора, и величина утечки, так что результат может быть и другим. Ну так вот, в течение этого времени, пока С6 заряжается через R11, на выводе 4 D1.2 присутствует напряжение низкого логического уровня. Поэтому, RS-триггер D1.1-D1.2 находится в зафиксированном положении, и на выходе D1.2 логическая единица независимо от того, что на входах элемента D1.1. Поэтому, в течение этого времени триггер не реагирует на датчики.

В то же время, если после включения питания окажется что один из датчиков SD1-SD4 замкнут, то, например, если это был SD1, цепь R2-C1 создаст импульс длительностью около 2-3 секунд, который через диод VD1 поступит на вывод 11 D1.3, и на его выходе на 2-3 секунды появится высокий логический уровень. Транзисторный ключ VT1-VT2 откроется на 2-3 секунды, и прозвучит короткий предупредительный звук. А светодиод HL1 будет гореть, показывая, что замкнут именно датчик SD1.

После зарядки С6 схема переходит в режим охраны. Теперь, при срабатывании любого из датчиков RS-триггер D1.1-D1.2 перекидывется в ноль на выходе D1.2. При этом на выходе D1.3 устанавливается высокий логический уровень, и транзисторы VT1-VT2 открываются, звучит сирена BF1. Но, продолжается это только до тех пор, пока конденсатор С5 заряжается через резистор R12, то есть, тоже около 15 секунд. Хотя, это время зависит так же, от фактической емкости конденсатора С5 и величины его тока утечки.

Для первой стадии отключения сигнализации используется клавиатура из кнопок S0-S9 (кнопки понумерованы согласно надписям возле них на наборной панели). Все кнопки переключающие, без фиксации, включены последовательно, но так, чтобы кнопки кодового числа были подключены замыкающими контактами, а все остальные - размыкающими. И эта цепь включена параллельно С6. Цепь замыкается только в том случае, если одновременно нажать только кнопки кодового числа. При этом, С6 разряжается, и схема переходит в то состояние, в котором она бывает после включения питания. То есть, примерно 15 секунд не реагирует на датчик двери SD5.

Монтаж выполнен на макетной печатной плате промышленного производства.

Время задержки после включения питания можно установить подбором R11 или С6. Время звучания сирены - подбором R12 или С5.
К данной системе можно пристроить и сотовый телефон для дистанционной передачи сигнала (Л.1).

Хотя ее при желании можно без проблем установить и в .
Схема сигнализации предполагает наличие одной цепи охраны (с задержкой на постановку и сработку), но при небольшой доработке, вполне можно добавить сколько угодно цепей мгновенной сработки (подключить датчики на разбитие стекла, датчики движения, и т.д.). Плюсом данной схемы является возможность независимой регулировки таймеров задержки:

• Задержка постановки на охрану — регулировка времени от момента включения системы, до момента, когда хозяин квартиры должен покинуть помещение и закрыть дверь, тем самым замыкая цепь охраны.
• Задержка на включение сирены — регулировка времени от момента открытия двери, до момента включения системой акустического ревуна. То есть время за которое необходимо успеть войти в квартиру и обесточить сигнализацию.

Еще раз подчеркну, таймеры задержек регулируются независимо и не влияют друг на друга , как это, зачастую, встречается в простых охранных системах на логических микросхемах. Принципиальная схема сигнализации изображена на рисунке №1. Схема реализована на 2-х логических микросхемах: К561ЛА7 и К561ЛН2, которые запитаны от 5 Вольтового стабилизатора напряжения. Применение стабилизатора, конечно, сводит на нет преимущества микросхем серии К561 а именно сверх низкий ток потребления, но избавляет от проблемы изменения времени задержек, при снижении . Время задержки постановки на охрану зависит от номинала конденсатора С1, чем больше его емкость, тем длиннее период задержки. Задержка на включение сирены определяется номиналом конденсатора С3, чем больше его емкость, тем больше времени для отключения охранной системы после размыкания контактов охранного шлейфа.

Вкратце о принципе работы сигнализации:

Сначала необходимо рассмотреть участок схемы который непосредственно связан с охранным шлейфом.

Нас интересует один из логических элементов микросхемы DD1 К561ЛА7 который отвечает за сработку системы, а именно передачу импульса для мгновенной зарядки конденсатора C2 емкостью 2200мкФ (который определяет время работы сирены в случае если дверь после несанкционированного проникновения будет сразу закрыта, но сигнализация останется включена). Рассмотрим процессы происходящие после сработки системы (т.е. после мгновенной зарядки конденсатора С2 2200мкФ) о том в каком случае происходит такая сработка будет сказано позже, что бы не запутаться в происходящем. Итак, из энергии С2 2200мкФ через диод VD2 и резистор R5 620k происходит медленный заряд конденсатора С3 200мкФ. Этот этап является задержкой на включение сирены, как уже говорилось, чем выше емкость С3, тем больше времени пройдет перед включением сирены. Итак, С3 медленно заряжается, и в определенный момент, напряжение на конденсаторе доходит до значения (порядка 3 Вольт), при котором происходит сработка инверторов, выполненных на микросхеме DD2 К561ЛН2. После двухкратной инверсии сигнала, с вывода №4 микросхемы DD2 поступает напряжение питания на токоограничительный резистор ключа, выполненного на биполярном транзисторе КТ819Г. Данный ключ «проключает землю», то есть во включенном состоянии пропускает через себя ток и включает сирену.

Нам осталось разобраться как работает задержка постановки на охрану и при каких обстоятельствах произойдет включение сирены. Итак, при включении охранной системы происходит медленный заряд конденсатора С1, определяющего время задержки постановки на охрану. При достижении напряжения на конденсаторе С1 выше порога сработки (порядка 3 вольт), состояние выхода первого логического элемента микросхемы DD1 К561ЛА7 (ножка 3 микросхемы) поменяет свое состояние: сразу при включении на на этом выводе микросхемы будет напряжение равное напряжению питания, т.е. 5 Вольт, а при заряженном конденсаторе С1 (по окончании времени задержки на постановку) на данной ножке микросхемы напряжение станет равным нолю. Идем дальше по схеме, сигнал поступает на второй логический элемент микросхемы DD1 на котором происходит его инвертирование. Попросту говоря если на входах элемента №6,№5 будет ноль, то на выходе элемента (лапка №4) появится . И на оборот, если на обоих входах (№6,№5) элемента появится полное напряжение питания (5Вольт) , то на выходе элемента напряжение станет равным нолю. Для сброса таймеров (в случае когда, вы по каким-либо причинам не успеваете выйти и запереть за собой дверь) необходимо нажать на несколько секунд строенный переключатель без фиксации положения (кнопку) который произведет разряд всех время-задающих конденсаторов через номиналом в 5 Ом. Производить сброс таймеров также необходимо после каждого выключения охранной сигнализации . Можно объединить кнопку отключения питания и кнопку сброса воедино, если найдете подходящий переключатель с фиксацией положения и возможностью комутации 4 пар контактов. Остается последний непоясненный вопрос.

Мы опять возвращаемся к рассмотрению логического элемента №3 микросхемы DD1 К561ЛА7. Как уже было сказано выше инверсия сигнала произойдет когда на обоих входах логического элемента появится напряжение питания. То есть, если на входе №9 и входе №8 будет +5 Вольт, на выходе данного элемента (ножка №10) напряжение станет равным нолю. С выхода №10 сигнал «ноль» будет подан на точно такой же элемент, который так же инвертирует сигнал и на выходе последнего логического элемента микросхемы DD1 К561ЛА7, то есть на ножке №11 появится напряжение +5 Вольт, которое произведет через диод VD1 мгновенную зарядку конденсатора 2200мкФ. Что происходит далее, было описано выше.

Итак, самый главный фрагмент описания действия сигнализации!

Охранный шлейф является нормально замкнутым , то есть в режиме «под охраной» кнопка замкнута, а в режиме открытия двери цепь размыкается. Что это нам дает, применимо к схеме? Сигнал, на сработку сирены, через заданное количество секунд будет подан лишь в том случае, когда на обоих входах станет напряжение равным 4-5 Вольт. Это может произойти только лишь в случае, когда охранный шлейф разомкнут, (в этом случае на вход №8 через резистор R11 номиналом 100к будет подано напряжение 5 Вольт). И когда на входе №9 появится напряжение 5 Вольт, а это произойдет после окончания времени задержки постановки на охрану. Обязательно еще посмотрите
PS/ Я старался изложить принцип действия самодельной охранной сигнализации максимально лаконично и доступно, для понимания начинающим любителям самоделок. Если улучшите эту модель – пришлите, пожалуйста фото и схему Вашего варианта охранной сигнализации, я буду очень вам признателен и размещу её в этом разделе. Заранее спасибо.

Вы также можете прислать любые свои самодельные кострукции, и я с удовольствием их размещу на этом сайте с указанием Вашего авторства! samodelkainfo{собачка} yandex.ru