ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

П. Юрьев "Незримый хранитель" -         вашему дому!

     Пока японские специалисты проектируют разумные дома, вы можете уже сейчас приступить к переоснащению собственного.
     Например, если вы склонны, выходя из дому, забывать ключ, вам достаточно пристроить к штоку защелки замка пару замыкающихся контактов, и лампочка высветит вам силуэт ключа. А когда необходимо напомнить о предварительных мерах безопасности, касающихся нескольких бытовых объектов, тут не обойтись без помощи электронной автоматики.

     Все многообразие встречающихся задач можно объединить в две группы. Первая связана с контролем физических параметров окружающей среды; для них устанавливаются пороговые значения, по достижении которых автоматика должна "принять меры" сама или напомнить вам о необходимости вмешаться. Вторая группа связана с обобщением или селекцией факторов, требующих определенной реакции. Начнем со второй группы, как наиболее простой, не требующей регулировок, экспериментальной доводки.
      Обратимся к упомянутому случаю: вы покидаете квартиру. Автоматика должна "разрешить" это при выполнении, к примеру, суммы требований в виде выключения газа, воды, света. Распознать факт выключения могут микропереключатели, механически связанные с кранами и выключателем на соответствующих вводах в квартиру или загородный дом. При отключенном положении этих органов контакты микровыключателей должны замыкаться. "Приемником" таких сигналов может служить логическая ячейка типа "ЗИ-НЕ" микросхемы К561ЛА9 популярной сети К561 (ее близкий аналог - К176), рисунок 1. Ячейки микросхемы DD1 имеют три входа и один выход; напряжение на последнем равно высокому уровню, близкому к напряжению источника питания ("логическая единица"), если на входах ячейки DD1.1 нет сигналов того же уровня или они присутствуют лишь на одном-двух входах.

Рис. 1

     Появление сигналов на всех входах скачком переключает ячейку, и на выходе возникает логический нуль. Для удобства согласования с исполнительным узлом фазу этого сигнала изменяют на обратную, соответственно входным сигналам присоединяя вторую ячейку DD1.2. Сигнал на нее можно подать на один из ее входов, соединив остальные с "плюсом" источника, или сразу на все - так надежнее. Как видим, выходы и входы ячеек соединяются напрямую, что упрощает конструкцию узлов.
      Иная задача у логической части автоматики, если, например, нужно привести в действие тревожный извещатель при недружественных попытках проникнуть в дом через дверь, окна. Тут уж автоматика должна дать сигнал тревоги независимо от адресов и последовательности сигналов.
     Простейшими датчиками могут служить проволочные нити, разрываемые при открывании оконной рамы, двери (рис. 2). Тут должна использоваться иная микросхема, наподобие К561ЛЕ6. Ее логические ячейки типа "4 ИЛИ - НЕ" имеют по четыре входа и одному выходу. В исходном состоянии все входы ячейки DD1.1 имеют нулевой потенциал благодаря связи с общим проводом устройства через проволочные нити; "нуль" будет и на выходе ячейки DD1.2. Достаточно разорвать любую нить (аналогия с размыканием контактов выключателя), и на соответствующем входе DD1.1 появится сигнал высокого уровня от источника питания - логическая единица на выходе DD1.2 включит тревожный сигнал. Ячейки микросхемы, не используемые в данном узле, могут служить для образования нового узла, в том числе с ячейками другой микросхемы. У "бесхозных" ячеек все входы следует соединить с "массой" либо с "плюсом" источника, а выход оставить свободным.

Рис. 2

     На рисунке показано, как легко получается генератор последовательности электрических импульсов - мультивибратор - на микросхеме, например, К176ЛА7 (рис. 3). Его можно использовать как типовой узел для всех упоминавшихся выше устройств, когда необходим сигнал в виде световой "мигалки" либо "пения" звукоизлучателя. Частота переключений задается величиной емкости конденсатора в цепи обратной связи; в нашем примере генератор на ячейках (типа "2И-НЕ") DD1.1, DD1.2 включает с частотой около 1 Гц генератор на ячейках DD1.3, DD1.4, работающий со звуковой частотой на пьезоизлучатель BQ1. Звуковой сигнал может дублироваться оптическим (светодиодом HL1), управление которым берется с выхода первого мультивибратора через усилительный каскад на транзисторе VT1.

Рис. 3

     В устройствах охранной сигнализации будет полезен моновибратор (рис. 4), автоматически ограничивающий длительность звучания сирены, когда вас нет дома. Для этого сигнал с выхода ячейки DD1.2 подается на вход 2 ячейки DD1.1 (рис. 3).

Рис. 4

     Все рассмотренные узлы автоматики весьма экономичны и могут питаться даже от батарейки типа "Кроны"; чтобы сигнал был слышен соседям, вместо пьезоизлучателя понадобится мощная динамическая головка с усилителем, имеющим входное сопротивление порядка 10 кОм. Подобные усилители, собираемые на аналоговой микросхеме серии К174, часто встречаются в литературе для радиолюбителей. Конечно, источник питания тут понадобится помощнее. А для автоматического реагирования на изменение температуры, освещенности, влажности (почвы и т.п.) можно использовать триггер Шмитта, собранный на транзисторах (рис. 5).

Рис. 5

     Настройка на пороговые уровни производится переменным резистором, стоящим в делителе напряжения при входе триггера. Чтобы решить, включать ли датчик в верхнее плечо делителя или в нижнее, будем учитывать, во-первых, что сопротивления терморезистора, фоторезистора и почвы (или иной среды) уменьшаются, соответственно, при росте температуры, освещенности и влажности. Если ожидаются нежелательные повышения параметра, датчик с начальным сопротивлением порядка 50...100 кОм ставится в верхнее плечо делителя, при понижении - в нижнем плече. Здесь "холодное" сопротивление датчика берется порядка 5...10 килоом. Во всех рассмотренных схемах резисторы постоянные могут быть типа МЛТ-0,125...0,25, переменные - СП-0,4, конденсаторы КЛС и оксидные К50-6. Щупы для контроля влажности можно сделать из толстой медной проволоки, защищенной хлорвиниловой трубкой; рабочие концы оставляются без изоляции и залуживаются на длине около 10 мм.