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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de segurança com chave resistor. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Segurança e proteção Recentemente, a procura por vários tipos de sistemas de segurança aumentou. Este artigo descreve um dispositivo que usa um resistor de determinado valor como chave. O dispositivo pode ser usado para proteger instalações. O dispositivo descrito usa uma “chave” analógica - um resistor. Quando um resistor com uma resistência especificada é conectado aos contatos de “trava”, o modo de segurança é desabilitado. Se a porta for aberta sem essa “chave” por um intruso, o dispositivo emite imediatamente um alarme. Deve-se notar que a “chave” analógica apresenta algumas desvantagens. Por exemplo, em caso de alta umidade, quando pode aparecer umidade nos elementos da unidade, um alarme pode ser acionado ao utilizar sua “chave”. Esta desvantagem, no entanto, não permitirá que um invasor entre nas instalações protegidas sem ser notado. Uma cabeça dinâmica é usada como emissor de som de sirene. O dispositivo é alimentado pela bateria GB1. Quando a tensão de alimentação cai abaixo do nível permitido, uma campainha soa. O diagrama do dispositivo é mostrado na figura. Imediatamente antes de sair das instalações, o proprietário deve colocar a chave seletora SA1 na posição “Segurança”. O dispositivo entra no modo de segurança após 25 s. Antes de entrar na sala, você deve inserir a parte correspondente do conector - a chave - nos soquetes X1, X2 e removê-la no máximo após 2 s. Depois disso, você tem mais 20 segundos para entrar e colocar o SA1 na posição “Desligado”. Se abrir a porta sem inserir a “chave”, a sirene será ligada imediatamente. Para desligá-lo antecipadamente, você deve mover o SA1 para a posição “Desligado” e pressionar o botão SB1.
A peculiaridade do sistema é a necessidade de segurar a “chave” na tomada por pelo menos 2 segundos. Devido a isso, sua resistência não pode ser ajustada simplesmente girando um resistor variável. Isto é explicado pelo fato de que o intervalo de reconhecimento da “chave” pelo sistema está na faixa de 6...7 kOhm. Ao usar um resistor variável, por exemplo 100 kOhm, ele deve ser girado a uma velocidade de 0,5 kOhm/s para que o sistema reconheça a “chave”. Nesse caso, todo o resistor girará em 200 s, enquanto apenas 20 s são alocados para entrar na sala com a “chave” e desligar o aparelho. Bloco A1 - fechadura eletrônica. Os amplificadores operacionais (OA) DA1.1 e DA1.2 são conectados de acordo com o circuito comparador de tensão. O chip DD1 é usado para enviar um sinal de alarme ao bloco A2. O divisor de tensão nos resistores R4-R6 define a tensão nos pinos 3 e 6 do chip DA1 para 4,4 e 3,5 V, respectivamente. Se a “chave” não for inserida (o resistor R1 está desligado), o divisor R2R3 fornece uma tensão de 2 V nos pinos 5 e 5,3. Com o amplificador operacional ligado desta forma, se a tensão no terminal não inversor a entrada for maior que na entrada inversora, então a tensão de saída estará próxima da tensão de alimentação, se, ao contrário, a tensão de saída estiver próxima de zero. No modo de segurança (não há resistor R1), a saída do amplificador operacional DA1.1 é 9 V e a saída do DA1.2 é 0. Como resultado, o resistor R7 tem um nível alto. Os diodos VD3 e VD4 desacoplam as saídas dos amplificadores operacionais DA1.1 e DA1.2. O capacitor C1 é necessário para proteger contra ruídos nos pinos 2 e 5, uma vez que estão conectados ao conector de entrada. A resistência do resistor R1 é selecionada de modo que, quando conectado à fechadura, a tensão no resistor R3 esteja entre 3,5...4,4 V. Nesse caso, a tensão nos terminais de ambos os amplificadores operacionais será próxima de zero. O microcircuito DD1 consiste em quatro interruptores idênticos capazes de comutar tensão contínua e alternada. A chave está aberta quando a entrada de controle V está alta e DD1 está fechada e conectada em paralelo. O interruptor Reed SF1 deve ser conectado de forma que quando as portas das instalações protegidas estiverem fechadas, seus contatos estejam abertos. Se o proprietário estiver presente no objeto protegido, a chave seletora SA1 está na posição “Desligada”. - existe um nível baixo nas entradas de controle da tecla V - e mesmo quando a porta está aberta e o reed switch está fechado, o nível alto do conector X4 não passa para o X6 “Alarme”. O resistor R8 limita a corrente de carga dos capacitores C5 e C6, o que pode danificar o chip DD1. Antes de sair das instalações, o proprietário coloca SA1 na posição “Segurança”. Neste caso, o capacitor C9 começa a carregar através do resistor R3, após 25 s a tensão nele atingirá um nível suficiente para abrir as chaves DD1. O dispositivo entra no modo de segurança. Se você abrir a porta agora, então através do resistor R8 e do microcircuito DD1 o nível alto atingirá o contato do conector X6 “Alarme” e a sirene será ligada. Antes de entrar na sala, o proprietário deve inserir a “chave” R1 nos soquetes X2, X1, enquanto as saídas do amplificador operacional DA1.1 e DA1.2 estarão baixas. O capacitor C3 através do diodo VD5 e do resistor R7 será descarregado em 2 s enquanto a “chave” estiver inserida. Neste caso, nas entradas V dos elementos DD1.1-DD1.4, um nível baixo fechará as chaves do microcircuito DD1 e será possível abrir a porta. Depois de entrar na sala, você precisa colocar SA25 na posição “Desligado” dentro de 3 segundos (até que C1 seja carregado novamente). Um estabilizador de tensão de 2 V é montado no chip DA9. Os chips DD2-DD4 formam os intervalos de tempo necessários para o funcionamento da sirene. Os multivibradores sirene são feitos no chip DD5. Um gatilho RS é montado nos elementos lógicos DD3.1, DD3.2. O circuito R11C7 coloca-o no estado zero (a saída do elemento DD3.1 está baixa) quando a energia é ligada. Se for recebido um sinal de “Alarme”, um nível alto aparecerá na entrada do elemento DD2.1 e um nível baixo aparecerá na saída. Neste caso, o alto nível que aparece no pino 9 do DD3.3 permitirá o funcionamento do multivibrador montado nos elementos DD3.3, DD3.4. Um nível baixo na entrada R do DD4 permitirá que este contador opere. As entradas dos elementos DD5.1 e DD5.4 receberão um nível alto, o que permitirá o funcionamento da sirene. Após 4 pulsos chegarem ao contador DD210, um nível alto aparecerá em sua saída 15 e um nível baixo aparecerá na saída DD2.2. Isto irá redefinir o gatilho RS para o seu estado inicial e a sirene será desligada. Você pode desligar a sirene antecipadamente usando o botão SB1. Ressalta-se que ambas as opções desligam a sirene caso não haja nível alto no pino do conector X6. Os valores de ajuste de frequência do multivibrador R12, C8 garantem seu funcionamento a uma frequência de aproximadamente 1,2 Hz, enquanto a sirene funciona por cerca de 20 minutos. Este tempo pode ser alterado dentro de uma ampla faixa selecionando R12 e C8 ou conectando o elemento DD2.2 a outra saída DD4. A cadeia VD6, R15, R18, C10 dá à sirene um uivo característico. É possível alterar o tom da sirene selecionando os capacitores C11 e C12. Um amplificador de potência é montado usando transistores VT1-VT4. O pino de alimentação 14 do chip DD5 é conectado diretamente ao terminal positivo da bateria GB1. Isso é necessário para que os transistores do amplificador de potência estejam bem fechados. O fusível FU2 protege a bateria contra curtos-circuitos nos circuitos do dispositivo. O chip DD6 contém um alarme sonoro que é acionado quando a tensão de alimentação cai para 10,2 V (de -25°C a 176 V). Foi descrito no artigo de I. Alexandrov “Dois dispositivos para uma bateria” (Rádio, 10, nº 1989). A junção do emissor com polarização reversa do transistor VT5 desempenha o papel de um diodo zener econômico. Sua tensão de estabilização de 5 V é quase constante quando a tensão de alimentação muda de 7,3 para 16 V. O divisor R20R21 gera uma tensão de 2 V no pino 6.1 do elemento DD4,3. Se uma tensão de 1 V for fornecida ao pino 6.1 do DD6 e ao pino de alimentação do microcircuito DD12, então a tensão de 4,3 V no pino 2 é percebido como um nível baixo. Quando a tensão de alimentação do microcircuito diminui para um determinado valor limite, o potencial no pino 2 (4,3 V) começa a ser percebido como um nível alto. Um nível baixo aparece na saída do elemento DD6.1, um nível alto aparece na saída do DD6.2 e a campainha começa a funcionar nos elementos DD6.3, DD6.4. Ao selecionar o resistor R22 entre 1 MOhm...5 kOhm, o som mais alto do emissor piezoelétrico é alcançado. O dispositivo não é crítico para a escolha dos elementos. Alguns microcircuitos digitais possuem análogos da série K176 e podem ser usados. O chip DA2 pode ser substituído pelo KR142EN8G. Transistores VT1-VT4 - das séries KT972, KT973, KT825, KT827, KT829, KT853, com qualquer índice de letras, naturalmente, da estrutura correspondente. Diodos VD1, VD2 - qualquer universal ou pulsado com corrente média direta permitida dentro de 10...20 mA e tensão reversa permitida 10...20 V. Os diodos VD3-VD6 podem ser das séries KD521, KD522, KD503, KD510 com qualquer índice de letras. O emissor piezo BQ1 é aplicável a qualquer uma das séries ZP. Capacitores cerâmicos - K10-43a, K10-47a, K10-50a, KM, óxido - qualquer uma das séries K50, K52, K53. Os resistores podem ser C2-ZZN, MLT, OMLT, VS. Botão SB1 e chave seletora SA1 - qualquer um, pois comutam correntes fracas. Ao operar a sirene por 20 minutos ou mais, deve-se usar um cabeçote dinâmico BA1 com potência de pelo menos 10 W na resistência de 8 Ohms e pelo menos 20 W na resistência de 4 Ohms, pois a bobina fica muito quente e cabeças menos potentes geralmente falham após 3 a 5 minutos de trabalho. Como no modo de alarme o dispositivo consome uma corrente significativa (de 1 a 2,5 A dependendo da cabeça dinâmica utilizada), é melhor usar uma bateria GB1 de carro. Neste caso, não há necessidade de interruptor liga/desliga. O aparelho em modo de segurança com a campainha de bateria fraca ligada consome uma corrente de 14 mA. Teoricamente, essa corrente descarregará a bateria de um carro em 5 meses, mas deve ser recarregada a cada dois meses. O bloco A1 pode ser convenientemente montado na porta, e o bloco A2 deve ser colocado em um local isolado junto com a bateria e de preferência mais próximo do cabeçote dinâmico. Para facilitar a instalação do dispositivo no local, é aconselhável fazer todas as conexões dos blocos através de conectores. Pares de transistores VT1, VT3 e VT2, VT4 devem ser instalados em placas dissipadoras de calor com área mínima de 15 cm2. Se o corpo do bloco A2 for de metal, o chip DA2 e os transistores VT2, VT4 podem ser conectados ao corpo. A configuração do dispositivo se resume a escolher a resistência da chave R1 e definir o limite da campainha para 10,2 V. Ao configurar a unidade de fechadura eletrônica, o resistor R1 é substituído por um variável de 10 kOhm. Ao girar o controle deslizante deste resistor, é obtida uma tensão no resistor R3 igual ao meio do intervalo entre os valores de tensão nos pinos 3 e 6 do microcircuito DA1. Então é aconselhável instalar um resistor constante com a mesma resistência em vez de um resistor variável. Para configurar uma campainha, você deve usar um resistor variável com resistência de 1 MOhm. Ele é conectado usando um circuito de resistor variável em vez dos resistores R20 e R21. A bateria é substituída por uma fonte de tensão ajustável e a tensão é ajustada para 10,2 V. Ao girar o controle deslizante do resistor variável, a campainha é ligada. Depois disso, a exatidão da configuração do limite é verificada alterando a tensão da fonte de alimentação. Se necessário, ajuste ligeiramente o resistor novamente. Então é aconselhável substituir o resistor variável por dois constantes, conforme mostrado no diagrama. Isto aumenta a estabilidade térmica desta unidade. A “fechadura” eletrônica proposta pelo autor pode ser simplificada. É melhor implementá-lo em um pacote, caso em que você pode substituir o microcircuito DD1 e o elemento DD2.1 por um AND-NOT de duas entradas, deixando um dos dois multivibradores operando sincronicamente DD3.3, DD3.4 e DD5.1, DD5.2, eliminando os elementos DD6.1 e DD6.2, removem o regulador de tensão DA2, uma vez que chips CMOS e amplificadores operacionais operam em uma ampla faixa de tensão de alimentação. Se você sair do DA2, não precisará de estabilizador de tensão no transistor VT5, usando a tensão de saída do DA2. Se a chave SA1 for colocada no circuito de alimentação do aparelho, o intervalo entre as recargas da bateria aumentará significativamente e não haverá necessidade do botão SB1. Para proteger o dispositivo contra danos causados pela aplicação de tensão externa através dos contatos X1 e X2, é aconselhável substituir o diodo VD1 por um resistor com resistência de 3,3 kOhm, reduzindo R1 correspondentemente, e conectar um diodo zener de 3...9 V em paralelo com R12. É aconselhável proteger as entradas do microcircuito DD1 com diodos. Para fazer isso, você precisa conectar dois diodos ao conector X4: um com o ânodo em X4 e o cátodo na fonte de alimentação, outro com o cátodo em X4 e o ânodo no fio comum. Autor: A.Rudenko, Kharkov, Ucrânia
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