ИК линия связи в охранной сигнализации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

Когда прокладка проводных линий оказывается невозможной, а использование радио по тем или иным причинам затруднено, при создании охранных систем нередко обращаются к инфракрасной (ИК) технике. В предлагаемой статье описан ИК передатчик, который сможет изготовить радиолюбитель, не имеющий большого опыта в конструировании подобного рода устройств.

Большие помехи в радиоканалах, разрешенных в России для охранных систем (26 945 кГц и 26 960 кГц), легкость их блокировки, различные административно-финансовые препятствия, возникающие при использовании радио в устройствах охранной сигнализации, заставляют искать иные средства беспроволочной связи. С появлением полупроводниковых излучателей, способных генерировать мощные ИК вспышки, такая возможность стала реальностью.

На рис. 1 показана схема ИК передатчика. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран тактовый генератор, работающий на частоте 32 768 Гц. DD3 - счетчик, на выходе 11 которого присутствуют импульсы с частотой 16 Гц, а на выходе 14 - 2 Гц. Элементы DD2.1-DD2.4 образуют переключатель. На его выходе (DD2.4) появляются импульсы с частотой 2 или 16 Гц в зависимости от уровня напряжения на выводе 5 элемента DD2.1.

В дежурном режиме петля охраны замкнута и на выводе 5 DD2.1 - низкий уровень. Высокий уровень с выхода элемента DD2.2 разрешает прохождение импульсов частотой 2 Гц через элемент DD2.3. На выходе DD2.1 также высокий уровень, поэтому импульсы следуют и через элемент DD2.4. При обрыве петли охраны на выводе 5 DD2.1 возникает высокий уровень и импульсы с частотой 16 Гц проходят через этот элемент. На выходе элемента DD2.2 - низкий уровень, поэтому прохождение импульсов через DD2.3 запрещено. На выходе DD2.3 - высокий уровень, и импульсы частотой 16 Гц проходят через элемент DD2.4. Цепь Р1С1 устраняет влияние наводок на петлю охраны.

Дифференцирующая цепь Р5C3 и элементы DD1.4-DD1.6 формируют из поступающего с выхода DD2.4 меандра короткие импульсы длительностью 10 мкс. Возникающий в коллекторной цепи транзистора VT1 ток возбуждает ИК диод ВI1, и в пространство излучаются короткие ИК вспышки. Итак, передатчик всегда что-то излучает: либо редкие импульсы, если оснований для тревоги нет, либо частые в режиме тревоги.

Важнейшим параметром ИК передатчика, как и любого элемента охранной техники, является его экономичность в дежурном режиме. В табл. 1 показана зависимость тока, потребляемого передатчиком, Iпотр от напряжения источника питания Uпит. В режиме передачи тревожного сигнала Iпотр возрастает примерно на 10%.

Небольшое энергопотребление позволяет ввести резервный источник питания непосредственно в корпус передатчика без увеличения его габаритов. Это могут быть, например, шестивольтные батареи GР11А, Е11А (диаметром 10,3 и высотой 16 мм) или GР476А, КS28, К28L. (диаметром 13 и высотой 25 мм) и др. Продолжительность непрерывной работы с таким источником составит несколько сотен часов. Показанная в табл. 1 зависимость тока через ИК диод Iимп от напряжения питания позволяет судить о мощности ИК вспышек, излучаемых передатчиком, и соответственно о его "дальнобойности".

Печатную плату передатчика изготавливают из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 2,а показана конфигурация проводников, а на рис. 2,б дано размещение деталей. Фольга со стороны деталей (она показана синим цветом) использована только в качестве общего провода. Места подпайки к ней выводов резисторов, конденсаторов и др. показаны зачерненными квадратами, а соединения "заземляемых" выводов микросхем или позиции проволочных перемычек - квадратами со светлыми точками в центре.

В центре платы сверлят отверстие под ИК диод, его выводы припаивают к соответствующим уширениям на печатных проводниках внакладку.

Конденсаторы С1,С2,С5 - типа КМ-6 (выводы в одну сторону), а C3 - КМ-5а (выводы в разные стороны). Электролитические конденсаторы С4 и С6 - любых типов, однако диаметр конденсатора С6 должен быть не более 10 мм. Все резисторы -МЛТ-0,125.

Имеющиеся в продаже ИК диоды предназначены для работы в устройствах дистанционного управления бытовыми радиоаппаратами и имеют довольно широкую диаграмму направленности - до 25...300. Для увеличения "дальнобойности" такого излучателя нужно применить линзу-конденсор (рис. 3). Здесь: 1 - печатная плата; 2 - ИК диод; 3 - корпус передатчика (ударопрочный полистирол толщиной 2...2.5 мм); 4 - обойма стандартной пятикратной часовой лупы (на ней должен быть значок "х5"); 5 -линза. Лупу приклеивают к передней стенке корпуса, в которой сделано отверстие диаметром 30...35 мм. Клей - растворенные в растворителе 647 кусочки полистирола. Им же клеют и сам корпус. При указанном на чертеже расстоянии между основанием лупы и печатной платой ИК диод оказывается примерно в фокусе линзы и излучение передатчика сжимается в узкий пучок. Это многократно увеличивает мощность ИК сигнала на другом конце линии связи.

Размещая передатчик, нужно помнить об очень узкой диаграмме направленности его излучения - узел крепления должен позволить точную наводку передатчика и жесткую его фиксацию в лучшем положении. Можно воспользоваться, например, шарнирной головкой от фотоаппарата или кинокамеры, установив ее на стене, раме окна и т.п. А можно выполнить этот узел так, как показано на рис. 4. Узел крепления состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1,5..2,5 мм с припаянными на концах латунными кружками (это могут быть, например, старые пятикопеечные монеты). Один из них крепят винтами к боковой стенке излучателя (резьба - в стенке), другой - к опоре. Проволоку сгибают так, чтобы излучатель занял нужное положение. Во избежание значительных вибраций проволока должна быть более короткой.

Испытания показали, что при напряжении питания 6 В передатчик способен обеспечить связь на расстоянии 70 м. Но это не предел. Зависимость расстояния г от тока Iимп при прочих равных условиях имеет вид: r=KVIимп где К - коэффициент, учитывающий "прочие условия". Таким образом, при Uпит=10 В r=100 м. Ток в ИК диоде может быть увеличен и подбором резистора R7: Iимп=(Uпит-4)/R7. Но делать это нужно с осторожностью: в любом сочетании Uпит и R7 амплитуда тока в ИК диоде не должна превышать 2 А во избежание его повреждения. К сожалению, максимально допустимое значение импульсного тока в ИК диодах приходится устанавливать экспериментально -как правило, в справочной литературе эта информация отсутствует.

Значительного увеличения мощности ИК импульсов можно достигнуть, применив ИК диод типа АЛ123А и перестроив "сильноточную" часть усилителя так, как показано на рис. 5.

В этом случае может быть получен ток в импульсе Iимп=10 А - допустимый для ИК диода типа АЛ123А. Резистор R4 - самодельный, намотанный из провода с высоким удельным сопротивлением. Длину провода определяют по цифровому омметру или в соответствии с табл. 2.

Амплитуду и форму тока, возбуждающего ИК диод, контролируют, подключив осциллограф к резистору R4. Излучающую головку можно изготовить в виде отдельного блока. Печатная плата мощного усилителя показана на рис. 6.

Все остальные элементы ИК излучателя могут войти в электронную часть охранной системы в качестве фрагмента, связанного с ИК головкой трехпроводным кабелем.

Принципиальная схема ИК приемника показана на рис. 7. Микросхема DА1 преобразует импульсы тока, возникающие в фотодиоде ВL-1 под действием ИК вспышек, в импульсы напряжение. Одновибратор, выполненный на элементах DD1.1 и DD2.1, расширяет этот импульс до tф1 = 5 мс (tф1 - R2С5). Одновибратор DD1.3, DD2.3 формирует импульс длительностью tф2= 1.5 с ( tф2~ R4С6), разрешающий беспрепятственный подсчет импульсов счетчиком DD3 лишь на этом временном интервале. На элементах DD2.5 и DD2.6 собран звуковой генератор.

(нажмите для увеличения)

Приемник активизируется фронтом первой же ИК вспышки. Запускаются одновибратор DD1.1,DD2.1, а также одновибратор DD1.3, DD2.3. Одновременно цепь DD2.2С7R6 формирует на входе R счетчика DD3 импульс (его длительность tR = 7 мкс, tR - R6С7). устанавливающий счетчик в нулевое состояние Как только отработает одновибратор DD1.1, DD2.1, на выходе элемента DD1.1 возникнет низкий уровень и на счетчик DD3 поступит первый счетный импульс.

Если на фотоприемник поступают импульсы, следующие с частотой 2 Гц (с такой частотой, напомним, следуют ИК вспышки в дежурном режиме), то на выходе 4 счетчика DD3 сохраняется низкий уровень, так как фронтом четвертого импульса (он появится через 0,5x4 = 2 с - по окончании разрешающего счет интервала tф2= 1.5 с) DD3 будет возвращен в предстартовое состояние (диаграмма 4 на рис. 8).

По-иному ведет себя приемник, если на него приходят ИК импульсы, период следования которых равен 62,5 мс, т. е. сигнал тревоги Поскольку четыре периода по 62,5 мс -это 250 мс, что значительно меньше интервала tф2= 1,5 с, то четвертый импульс переведет счетчик DD3 в состояние "4" (высокий уровень на выводе 5). Счетчик в этом состоянии заблокируется (из-за низкого уровня на выходе DD1.2), включится светодиод НL1 и звуковой генератор будет издавать прерывистый сигнал. Это будет продолжаться примерно 1,25 с, после чего возникнет 0,25-секундная пауза и тревожная сигнализация повторится.

При обрыве связи приемник ведет себя иначе. Если в течение примерно 1,5 с приемник не обнаруживает ИК вспышки, конденсатор С8 разряжается по цепи VD6R11DD2.3. Транзистор VТ1 входит в насыщение, напряжение на резисторе R8 возрастает до напряжения питания, на выходе DD1.4 устанавливается низкий уровень, и звуковой генератор излучает тональный сигнал частотой 1 кГц. С появлением первой же ИК вспышки конденсатор С8 быстро зарядится по цепи R10VD5, тональный сигнал прекратится и приемник приступит к анализу поступающих сигналов.

Печатную плату приемника (рис. 9) изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Фотоголовку ИК приемника (фотодиод ВL1, микросхема DА1 и др.), обладающую высокой чувствительностью к электрическим наводкам в широком спектре частот, необходимо экранировать Экран изготавливают из жести, его раскрой показан на рис. 10.

Места сгибов показаны штриховыми линиями. Согнутый экран пропаивают в углах и, установив в нужном положении на плату, припаивают к ней в двух-трех точках.

Внешний вид ИК приемника показан на рис. 11.

Конструктивно приемник может быть выполнен так, как показано на рис. 12.

Здесь: 1 - корпус приемника (черный полистирол толщиной 2...215 мм): 2 - обойма семикратной ручной лупы (ручка срезана); 3 - ее линза; 4 - печатная плата; 5 - фотодиод. Обойму лупы приклеивают к передней стенке корпуса, имеющей отверстие диаметром около 35 мм (клейрастворенные в растворителе 647 кусочки полистирола) Расстояние между стоящими соосно фотодиодом и линзой должно быть близко к фокусному расстоянию линзы. Это сконцентрирует поступающий световой поток на фотодиоде и значительно увеличит чувствительность фотоприемника к слабым сигналам.

В корпусе нужно предусмотреть место для размещения пьезоизлучателя ВF1 и светодиода НL1. К узлу крепления приемника предъявляются те же требования, что и к креплению передатчика: должна быть обеспечена удобная наводка и надежная фиксация в лучшем положении.

Если по условиям связи ИК приемник должен быть вынесен на улицу (для связи, например, с автомобилем, стоящим у торца дома), то во избежание боковых засветок от посторонних источников, способных уменьшить чувствительность, на линзу-объектив нужно надвинуть бленду. Это может быть, например, зачерненный внутри отрезок пластиковой или металлической тубы длиной 100...150 мм, имеющей подходящий внутренний диаметр. Должны быть приняты в таком случае и меры по влагозащите всей конструкции.

Устройства оповещения (пьезоизлучатель, светодиод) и источник питания оставляют, конечно, в помещении. Но во "всепогодном" исполнении лучше составить ИК приемник из двух частей: внешней, во влагозащищенный корпус-бленду которой помещают лишь объектив и фотоголовку, и внутренней - со всем остальным. Эти части связывают тонким трехпроводным кабелем.

При необходимости приемник может быть дополнен акустическим излучателем большей мощности, например, динамической головкой, включенной так, как показано на рис. 13, или пьезосиреной АСТ-10 (рис. 14). Пьезосирена сохраняет достаточную мощность и при пониженном напряжении питания (для излучения ею номинальных 110 дБ напряжение питания этого узла должно быть повышено до 12 В).

Как показали предварительные испытания, протяженность ИК линии связи с такими приемником и передатчиком достигает 70 м. Существенное ее увеличение может дать переход на настраиваемую оптику - если вместо неподвижных линз с их приблизительной фокусировкой использовать объективы от старых фотоаппаратов с наводкой на резкость. Угол расхождения лучей в объективе ИК передатчика, его так называемая апертура, должен быть не менее 25...300 по лепестку ИК диода, тогда объектив использует его излучение полностью. В приемнике важнее диаметр объектива - с его увеличением возрастает расстояние, с которого можно зафиксировать ИК вспышку излучателя. "Дальнобойность" передатчика может быть увеличена еще в 1,5...2 раза и более за счет увеличения яркости ИК вспышки.

С другой стороны, в линиях связи, не превышающих 20...25 м (автомобиль или "ракушка" под окнами трех-четырехэтажного дома, дом на другой стороне улицы и т. п.), оптика может не потребоваться вообще, во всяком случае в ИК приемнике.

Автор: Ю.Виноградов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Охрана и безопасность.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива HDMI 2.2: удвоение пропускной способности и поддержка 16K 21.07.2026 Консорциум HDMI готовится к выпуску стандарта HDMI 2.2, который должен существенно расширить возможности передачи данных. Если текущий HDMI 2.1b обеспечивает пропускную способность до 48 Гбит/с, то будущий HDMI 2.2 предложит до 96 Гбит/с. Это позволит поддерживать передачу изображения в разрешении 16K при 60 Гц, 12K при 120 Гц, а также 8K и 4K при 240 Гц. Об этом сообщает SlashGear. Ожидается, что устройства с поддержкой нового интерфейса появятся на рынке не раньше 2027 года. Однако внедрение стандарта сопровождается рисками фрагментации, поскольку HDMI 2.2 будет разделен на три уровня пропускной способности: 64, 80 и 96 Гбит/с. Это создает трудности для потребителей, ведь даже наличие маркировки Ultra96 на кабелях не будет гарантировать поддержание максимальной скорости на самом порту устройства. Максимальная пропускная способность составит 96 Гбит/с, но для ее достижения потребуются новые кабели стандарта Ultra96, а порты на бюджетных и среднебюджетных устройствах могут оказаться ограниченными меньшими показателями скорости в 64 или 80 Гбит/с. На данном этапе стандарт выглядит как технология "на вырост". Современные игровые консоли ограничены показателями 4K при 120 Гц, с чем успешно справляется HDMI 2.1. Учитывая, что рынок 8K-телевизоров остается нишевым, а контент высшего разрешения пока не является массовым, HDMI 2.2 сейчас актуален в первую очередь для владельцев высокопроизводительных ПК, которым необходима передача сигнала 4K при 240 Гц на большие экраны. Удвоение пропускной способности открывает путь к работе с изображениями такого уровня детализации, который еще недавно казался фантастикой. Однако практическая ценность этих возможностей будет зависеть от того, насколько быстро производители начнут выпускать дисплеи и источники сигнала, способные реально использовать весь потенциал нового стандарта. Пока же большинство пользователей продолжат вполне комфортно работать с существующим HDMI 2.1. Риск путаницы с уровнями скорости напоминает ситуацию, уже возникавшую с предыдущими версиями интерфейса, когда маркировка не всегда отражала реальные возможности конкретного порта. Поэтому при выборе будущих устройств владельцам придется внимательнее изучать технические спецификации, а не полагаться только на общее обозначение HDMI 2.2 или Ultra96.

Другие интересные новости:

▪ Сверхчистые алмазные пластины емкостью до 25 Эбайт данных

▪ Голодание повышает качество жизни

▪ Эффективные солнечные элементы из множества полусфер

▪ DC-DC преобразователь SPB05 5 Вт в корпусе SIP

▪ WD создала самый тонкий жесткий диск

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Язык дан дипломату для того, чтобы скрывать свои мысли. Крылатое выражение

▪ статья Откуда родом Санта-Клаус? Подробный ответ

▪ статья Помощник мастера. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель PPI 4240. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Выходной каскад радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026