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.

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).

Принципиальная схема простых охранных устройств с сигнализацией. выполненных на микросхемах К561ЛА7. Эта сигнализация может охранять легковой автомобиль или помещение, разница в схеме при этом совсем незначительная.

В первом случае в качестведатчиков используются автомобильные контактные датчики дверей, а так же датчик капота и багажника, а во втором случае - стандартный герконовый датчик положения двери.

В обоих случаях «ключом» для блокировки сигнализации служит брелок с магнитом внутри, который нужно поднести к скрыто расположенному геркону. В автомобиле геркон можно закрепить за стеклом изнутри салона, а в случае с помещением, например, где-то за не металлической декоративной обивкой двери. Индикатором состояния служит двухцветный светодиод. Если он горит зеленым цветом, значит, сигнализация блокирована и можно входить. Если красным - сигнализация активна.

Выключателем служит обычный выключатель, выключающий питание. Он должен быть скрытно расположен внутри охраняемого объекта, потому что после того как светодиод загорелся зеленым цветом есть не более одной минуты на отключение сигнализации этим выключателем. То есть, нужно сначала заблокировать сигнализацию, затем войти и выключить её совсем.

Включение происходит в обратном порядке, сначала включаем питание, светодиод горит зеленым, и есть одна минута чтобы выйти и закрыть дверь. После срабатывания датчика сигнализация начинается сразу же, и звучит около одной минуты. Затем схема возвращается в исходное состояние.

На выходе сигнализации включена 12-вольтовая автомобильная электронная сирена. Но, вместо неё можно подключить и обмотку реле, контактами которого включать какое-то другое сигнальное устройство.

Автомобильное охранное устройство

Схема автомобильного варианта показана на рисунке 1. Контактные датчики автомобиля устроены так, что при срабатывании они замыкаются на «массу». Они подключены к схеме через диоды VD1-VD3.

При срабатывании они подают логический ноль на вывод 8 D1.3. Одновибратор D1.3-D1.4 запускается и на его выходе (вывод 11 D1.4) появляется логический ноль на время около одной минуты (зависит от цепи C3-R1). Ключ VТ1-VТ2 открывается и включает на это время.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного охранного устройства на микросхеме К561ЛА7.

При включении питания выключателем S1 начинается зарядка С1 через R2. Пока он заряжается на выводе 13 D1.4 - ноль, а на выходе - единица. Одновибратор заблокирован.

Ключ VТ1-VТ2 закрыт. При этом на выходе D1.2 - единица, и светодиод HL1 горит зеленым цветом. После того как С1 зарядится (на это уходит около минуты) на выводе 13 D1.4 устанавливается единица и одновибратор разблокируется. А светодиод HL1 загорается красным цветом. Ключом блокировки служит геркон SG1. Если к нему поднести магнит, он замкнется и разрядит С1.

Охранное устройство для помещения

На рисунке 2 приведена принципиальная схема устройства для охраны помещения.

Рис. 2. Схема охранного устройства для помещения на микросхеме К561ЛА7.

Отличие в том, что здесь датчик SG2 - герконовый датчик положения двери, работающий на размыкание.

Несложное охранное устройство, извещающее о намерении кого-нибудь своровать ваши вещи, можно собрать всего на одной логической микросхеме (рис. 20.6). В устройстве используется шлейфовый датчик, при обрыве которого начинает работать генератор прямоугольных импульсов, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7. Генератор выдает импульсы с частотой 2…3 Гц.

Частота импульсов тонального генератора составляет 1 кГц (ft = 1/2R6 . СЗ). Импульсы тонального генератора поступают на пьезокерамический излучатель НА1, который преобразует их в звук. В качестве источника питания GB1 можно использовать литиевую батарею 2БЛИК-1 или 4 элемента типа 316, что приведет к увеличению габаритов устройства. В устройстве нет выключателя, так как в дежурном режиме устройство потребляет ток всего 2 мкА. В режиме тревожной сигнализации, когда шлейф оборван и звуко-излучатель издает мощный сигнал, ток составляет 0,5…1 мА. Для увеличения мощности звука, следует подобрать сопротивление резистора R6.

Детали

В охранном устройстве используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы С1…СЗ — КМ6, С4 — оксидный К50-35. Шлейфный датчик представляет собой сложенный вдвое обмоточный провод ПЭВ-2 или ПЭВ-3 00,07…0,1 мм длиной 0,5…1 м. Концы такого куска провода присоединяют к двухконтактному разъему, который необходим для подключения к гнездам устройства XI. Необходимо сделать несколько таких проводных датчиков, так как оборванные шлейфы не имеет смысла ремонтировать. Для хранения датчиков желательно использовать челнок-мотальце подобно тем, что используют рыбаки для хранения лески. Детали устройства монтируют на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. На одной стороне платы фольга используется как общий минусовой провод источника питания. В связи с чем вокруг отверстий, через которые проходят выводы деталей, не связанные с общим проводом, необходимо снять фольгу, сделав выборки сверлом 01…2 мм. Рисунок печатной платы и распайка деталей на ней показаны на рис. 20.7. Места припайки деталей к общему проводу платы показаны квадратами. Примерный монтаж деталей на двухсторонней плате показан на рис. 20.8. После распайки всех деталей на плате припаивают проводники к излучателю и батарее. Все детали устройства помещают в пластмассовый корпус размерами 48x32x17 мм. Собранный из исправных деталей и без ошибок «сторож» налаживания не требует и сразу может быть использован по назначению. Для этой цели вещи, которые требуют охраны, прошивают или обвязывают шлейфом. Шлейф подключают к гнездам X1 устройства и охрана вещей обеспечена.

Принцип и алгоритм работы этого устройства очень похож на работу промышленных стандартных охранных систем, для охраны помещений. Предлагаемая простая охранная сигнализация срабатывает, от размыкания контактов датчика с нормально замкнутыми контактами в режиме охраны. В качестве, которого может быть:

Проволочный шлейф, рассчитанный на обрыв провода при нарушении периметра;

Герконовый датчик, реагирующий на перемещение куска магнита над его контактами, при открывании двери, например, или пассивный инфракрасный датчик заводского изготовления, реагирующий на изменение положения объекта с инфракрасным излучением, (коим является тело человека - нарушителя, в зоне охраняемого объекта).

Зарегистрировав перемещение контакты этого датчика разомкнутся и сигнал поступает на исполнительное устройство, (называемое нами охранной сигнализацией) которое должно отреагировать, выдав сигнал тревоги.

Устройство питается от аккумуляторной батареи напряжением 12В, (можно так же запитать его от внешнего источника постоянного тока, адаптером, рассчитанным на ток порядка 300ма и более. Автором, данная сигнализация использовалась для охраны загородной дачи, где нет электроснабжения, и для питания использовалась стандартная аккумуляторная батарея на напряжение 12 в и ёмкостью 7 А/час (такие применяются в устройствах бесперебойного источника питания компьютеров). Недорогие устройства заводского изготовления, типа Астра-712 не подходили для данной задачи, поскольку ток потребления в дежурном режиме у них составляет минимум 110 мА, а на даче предполагалось появляться не чаще чем раза в месяц. При таком потреблении тока, за этот период времени, аккумулятор разрядился бы очень быстро.

И, как вариант, была сделана простая помехоустойчивая (при длинных проводах идущих от внешних устройств расположенных в разных местах помещения) охранная система, с потребляемым током в ждущем режиме около 2 мА, которая, в принципе, может быть использована в гараже, сарае, на даче, в квартире, в машине и т.д.

Детали:

Все детали не дефицитны, дёшевы и доступны для приобретения:
-сирена на 12 вольт от любой автомобильной охранной системы, можно купить (рублей 150)
Применял я микросхему 561ЛН1 (были они у меня под рукой ещё со времён СССР)
(561 ЛН 1 при этом выводы (4 и 12). надо соединить с общим проводом. и распиновка другая

А в Протеусе схему отлаживал, взяв в библиотеке модель CD4069. Там же и схему рисовал, поэтому номера ножек на схеме совпадают с 561ЛН2 - 6 инверторов КМОП структуры, (рабочее напряжение питания от 3 до 16В)
CD4069 (Отечественный аналог 561 ЛН2) или, в принципе, подойдут любые микросхемы если набрать их из нескольких корпусов имеющихся под рукой такие как 561ЛА7, 561ЛЕ5, и пр. логики. Путём включения и элементов, как инверторы, набрав их в количестве равном 6-ти, для данной схемы, при этом назначение и номера выводов придётся изменить соответственно технической документации применяемых микросхем.
Но теряется смысл по причине - вместо одного корпуса появится два, что усложнит конструкцию. А уж с двумя то корпусами можно сделать нечто более серьёзное, а хотелось максимально упростить конструкцию, убрать лишнее с максимумом функций от устройства для поставленной задачи.

Опто-изолятор (от блоков питания в обратной связи) типа PC123 или какой другой из доступных, на крайний случай, за неимением можно применить реле с нормально разомкнутыми контактами, эта цепь сделана с целью защиты от наводок длинных проводов идущих от кнопки «сброса», снятия с охраны.
Полевой транзистор мощный N-канальный, любой, (можно использовать от неисправных материнских плат, с током коммутации не менее 1 А). Биполярный транзистор для коммутации светодиодов любой NPN средней мощности типа КТ315, диоды, импульсные кремниевые любые.

Схема охранной сигнализаци с номиналами элементов:

Работа устройства:

Постановка устройства на охрану сводится к простой операции, включения тумблера питания «Вкл». Включаете питание и Вы выходите наружу, и замыкаете дверь, для того чтобы система не отреагировала на ваши собственные перемещения,система, как бы «заглушается» на время, не реагируя на размыкание контактов охранных датчиков в течение минуты.
Задержка на выход - 1 минута (обычно этого времени достаточно) в этот период светодиод-индикатор горит постоянно, по истечении времени задержки, схема переходит в дежурный режим,- светодиод начинает мигать импульсами. С частотой 1 Гц и скважностью равной 4. При срабатывании охранного датчика сирена звучит продолжительностью около 40 секунд. Заставить замолчать сирену может только отключение питания, пока она «оторёт» положенное. Блокировать сигнализацию бесполезно, и лишь после этого, сли охранный датчик приводит состояние своих контактов в исходное Н.З. положение, схема переходит снова в режим ожидания в дежурном режиме (что можно определить визуально со стороны по миганию светодиодов, один из которых располагается на корпусе устройства D6, другой, светодиод D7 выведен под навес крыши наружу, чтобы можно наблюдать на расстоянии от дома, встала ли на охрану сигнализация или нет.

Если прошло время задержки и сирена самопроизвольно сработала (это лишь означает, что у вас разорвана цепь охранного «шлейфа» (возможно неисправен датчик и контакты не стали в нормальное замкнутое положение, своего рода «тест» на целостность шлейфа при постановке на охрану,- пока Вы не уехали далеко от дома можете вернуться и всё проверить.)

На модели в Протеусе Вы можете такую ситуацию промоделировать. После запуска при изначально замкнутых (SENSOR_NC) нажмите кратковременно и отпустите кнопку (BLOCK_ALARM) зажгутся индикаторы D6, D7. это имитация задержки времени на выход и блокировки охранного датчика на этот период, после чего разомкните контакты (SENSOR_NC) и оставьте в разомкнутом состоянии, дождитесь погасания светодиодов D6, D7. Увидите сами, как отреагирует схема, (должна сработать сирена) всё наглядно. В этом плане Протеус очень удобная программа..эээх её бы, лет эдак … назад .

При перепаде с 1 в 0 схема не реагирует, только на перепад с 0 в 1. Сделано это на случай, если дверь останется брошенной открытой, злоумышленник убежит, тогда сирена не будет орать до полного разряда аккумулятора, (если бы в схема реагировала или на 0 на контактах или на 1 при размыкании то при разомкнутых контактах орала бы сирена до «посинения» - до полного разряда батарей, что негативно отразится на взаимоотношениях с соседями, если например произойдёт ложное срабатывание), а после закрывания двери снова становится на охрану. Если открыть незапертую дверь снова или пройти мимо инфракрасного датчика, сирена снова сработает.

Ещё хотелось бы обратить внимание на такой момент удобства схемы, если при монтаже случайно закоротится провод или нагрузка, снимаемая с эмиттера транзистора Q2, то это не приведёт к повреждению схемы.

В режиме ожидания средний ток потребления самого устройства, если только геркон в качестве датчика используется на двери, составляет примерно 2 мА. А суммарный ток потребления всей системы зависит в основном от характеристик потребления внешнего охранного ИК-датчика, и в среднем может быть около 15 ма.

Снятие с охраны осуществляется или воздействием на геркон «замурованный» в стене, поднеся магнит к этому месту на секунду (или спрятанной кнопкой, в «секретном месте») при этом у вас 1 минута для отпирания двери. Снялась охрана или нет видно по светодиоду, который в режиме снятия горит постоянно, показывая Вам, что охрана снята и можете смело отпирать дверь не опасаясь, что включится сирена. По истечении 1 минуты, если не успели открыть замок, зайти в помещение и отключить питание сигнализации кнопку «Вкл». Если этого не произойдёт в течение минуты, система становится на самоподхват, переходя снова в режим охраны.(это на случай, если злоумышленник знает как снять с охраны, но замешкается при открывании двери больше минуты.

Система помехоустойчива от ложных срабатываний при длинных проводах протянутых до внешних устройств (кнопок снятия, датчика, наружного светодиода, сирены). Устройство работает на даче около года, где нет электричества. Меняется аккумулятор раз в 2 месяца (может можно и дольше, не проверял).

Моделирование в Proteus:

Работу схемы можно просмотреть в PROTEUS-e. Не совсем точно отображает аналогию работы, (интервалы времени, светодиоды не мерцают в режиме ожидания, погашены) хотя в реальной конструкции всё, как в описании, но в принципе логику работы схемы отображает верно.

Проделать это можно так:
Запускаете в Протеусе модель, кнопку (POWER_ON) включения питания лучше не трогать и оставить во включённом состоянии (иначе ругается). Попробуйте нажать кратковременно и отпустить кнопку (BLOCK_ALARM) и сразу увидите, как зажглись светодиоды, D6, D7. Пока они горят, охранный датчик (SENSOR_NC) заблокирован, его можно размыкать, замыкать, сирена не срабатывает. В качестве сирены эквивалент - модель электромотора, для наглядности. Как только пауза блокировки прошла, светодиоды гаснут. Разомкните и замкните контакты датчика, и вы увидите, как сработала сирена. Отработав промежуток времени, она выключится и станет в режим ожидания. Если во время работы сирены, вы попытаетесь выключить сигнализацию кнопкой блокировки - (BLOCK_ALARM), то светодиоды зажгутся, но сирена отработает положенное время и только после этого выключится.

Небольшая ремарка, которую следует учесть:

В Proteus ISIS в схеме номиналы изменены для того чтобы было наглядно видно работу схемы в режиме эмуляции. Конденсатор С 5 1n, а в реальной схеме это С 1 47nF. А конденсатор С 1 в Протеусе 2,2 мкФ, в реальной же схеме С 5 должен быть 22 мкф. (когда менял номиналы в Протеусе сбились номера обозначений). Резистора R 9 2,2 Мом нет в реальной схеме, это лишь для того чтобы Протеус не «глючил». В остальном печатная плата, разводка, расположение деталей совпадают со схемой на 561ЛН2.

В моделировании печатной платы можно просмотреть, как наша схема выглядеть должна в 3-х мерном изображении. На рисунках это наглядно видно:

Науменко Владимир, г. Калининград