В прошлых материалах мы рассмотрели множество способов изготовления различных сигнализаций, но пока не рассказали об изготовлении самого эффективного вида подобных систем безопасности – о лазерной. Спешим исправить ошибку и представляем обзор видеоролика по изготовлению самодельной лазерной сигнализации.
Что же нам понадобится:
- тиристор BT169;
- конденсатор;
- резисторы 47k;
- фоторезистор или LDR;
- светодиодная лампочка;
- лазер.
Первым делом представляем схему лазерной сигнализации, по которой будем собирать ее на Breadboard-е.
Сборку начнем с тиристора, который подключаем на breadboard. На тиристоре слева расположен катод, справа анод, а по центру управляющий электрод. По схеме видно, что плюс никак не идет напрямую в тиристор, а обязательно проходит через то, что мы хотим, чтобы включалось. В данном случае через светодиодную лампочку.
Поэтому следующим шагом берем плюс и подаем его куда-нибудь возле тиристора.
Потом этот плюс через светодиод подаем на анод.
Посмотрим на схему. Катод сразу подключается на минус. Катод находиться слева, поэтому подключаем левую ножку тиристора на минус.
Также на минус нужно подключить фоторезистор и конденсатор. Автор подключает конденсатор на минус и на линию 45 на breadboard-е.
Фоторезистор подключаем на минус и на ту же самую линию.
Теперь на ту же линию, но с плюса подключаем резистор.
Теперь эти три нужно подать на управляющий электрод тиристора. Для этого подключаем один контакт провода к линии 45, а второй проводим к центральному контакту тиристора.
Протестируем сигнализацию. Для этого нужно включить лазер и навести его на фоторезистор. Включив после этого питание на breadboard-е, можно увидеть, что светодиод не горит. Стоит провести пальцем между лазером и фоторезистором, как светодиодная лампочка сразу загорится. После этого сигнализация выключится лишь при отключении питания.
Работает сигнализация по следующему принципу. Как только свет, идущий от лазера, блокируется, фоторезистор активирует всю схему. Тиристор в свою очередь включает пищалку или светодиод, который мы использовали в данном случае, и сигнализация срабатывает. Отметим, что даже при использовании пищалки, не стоит убирать светодиодную лампочку, поскольку в этом случае сигнализация будет включается, когда блокирующий лазер предмет будет убран, и лазер начнет светить на фоторезистор.
Предлагаемая конструкция может пригодиться для охраны некапитальных проемов — окон, дверей проходов — или установлена по периметру открытого объекта. Принцип работы – срабатывание по прерыванию луча лазера нарушителем. Несмотря на свою простоту, система получилась достаточно надежной и экономичной, а красный лазер, работающий в режиме коротких импульсов практически незаметен нарушителю.
Рисунок 1. Схема передатчика лазерной охранной системы
Передатчик, схема которого изображена выше, состоит из генератора коротких импульсов и усилителя тока, нагруженного на лазерную указку, которую несложно найти практически в любом ларьке. Генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2 и при указанных на схеме номиналах частотозадающей цепи работает на частоте около 5 Гц. Далее сигнал поступает на дифференцирующую цепь С2R3, которая формирует короткие импульсы длительностью около 10 мкс. Это не только делает устройство экономичным (одной шестивольтовой батареи типа 476 хватает более чем на год непрерывной работы передатчика), но и незаметным для нарушителя.
Далее импульсы выравниваются по форме и амплитуде элементами DD1.3, DD1.4 и поступают на усилитель, собранный на транзисторе VT1. Усилитель нагружен на лазерную указку, которую дорабатывают – исключают батареи и снимают конусообразный наконечник. Резистор R7, включенный последовательно с резистором, «впечатанным» в саму плату лазерного фонарика (его номинал порядка 50 Ом), является токоограничивающим для лазерного светодиода, тумблер SA1 включает непрерывный режим работы излучателя, необходимый для юстировки системы «передатчик-приемник».
Для большей экономии и стабильности частоты микросхема DD1 питается пониженным до 3-4 В напряжением, излишек гасится резистором R6. Средний ток потребления передатчиком не превышает 10 мкА, в импульсе светодиод потребляет около 20 мА, поэтому выключатель питания не предусмотрен. Передатчик сохраняет работоспособность (конечно, при снижении дальности) при снижении питающего напряжения до 4.5 В.
Приемник, схема которого изображена на рисунке 2, собран на интегральной микросхеме DA1, чувствительным элементом служит фотодиод ФД263-01. При его замене нужно учитывать длину импульсов засветки – время реакции светодиода на засветку должно быть в 5-10 раз ниже длительности импульса лазера.
На его месте смогут работать, к примеру, ФД320, ФД-11К, ФД-К-142, КОФ122 (А, Б) и многие другие. В ответ на каждую вспышку передатчика приемник формирует на выходе импульс высокого уровня амплитудой КМОП. Его можно использовать для дальнейшей обработки. Для исключения внешней засветки фотодиод нужно установить в непрозрачную трубку, выполняющую роль бленды.
Настройка системы сводится к ее юстировке. Делают это визуально, наводя луч лазера на фотоприемник как можно точнее. Для этого переключателем SA1 включают передатчик на непрерывное излучение. После окончания юстировки и приемник, и передатчик должны быть прочно закреплены. В принципе, «микронной» юстировки такая система не требует. Во время экспериментов она надежно работала, когда фотоприемник, отнесенный от передатчика на 50 м, находился в круге разброса излучения диаметром 30 см.
По материалам «Радио» №7, 2002 г.
Под периметром понимается длина границ замкнутой фигуры или, применительно к системам безопасности, территория и граница охраняемого объекта. Если сравнивать системы электронной безопасности, устанавливаемые внутри помещения и наружные системы, то периметральная охранная сигнализация считается более сложной и затратной. Датчики такой сигнализации находятся на улице, поэтому подвергаются действию перепадов температур и различным осадкам. Кроме того, на работу датчиков охраны периметра оказывают действие следующие негативные факторы:
- Туман и другие погодные явления;
- Дикие или домашние животные;
- Птицы;
- Ветки деревьев и прочая растительность.
Из-за достаточно частых ложных срабатываний многие охранные предприятия избегают подключать к своим пультам централизованного наблюдения охранную сигнализацию территории или периметра. Вместе с тем такая сигнализация является первым рубежом охраны объекта и выполняет важнейшую функцию по обеспечению безопасности.
Содержание:
Что представляет собой сигнализация для охраны периметра?
Периметральная сигнализация представляет собой совокупность датчиков различных типов, соединительных линий и блоков обработки информации. Периметр может состоять из участков большой протяжённости, поэтому вместо обычных датчиков, используемых внутри помещений, на периметре применяются специальные системы. Кроме надёжной защиты от климатических условий такие устройства должны блокировать участки длиной 40-100 метров и более. Для работы в периметральной сигнализации используются следующие типы датчиков:
- Инфракрасные оптические системы;
- Кабельные вибрационные датчики;
- Радиоволновые системы;
- Микроволновые устройства.
Оптические датчики
состоят из двух компактных блоков, один из которых является передатчиком, а другой приёмником инфракрасного излучения. В передатчике находится инфракрасный лазер, луч которого попадает на фотодиод приёмника. При пересечении луча происходит срабатывание датчика и формируется сигнал тревоги.
Расстояние между блоками может достигать до 80-100 метров. Обычно они устанавливаются на кронштейнах над оградой и защищают от попыток перелаза. С помощью таких датчиков можно блокировать подходы к зданию или сооружению. В этом случае система включается только в ночное время. Инфракрасный луч совершенно незаметен, но передатчик и приёмник скрыть практически невозможно.
Вибрационные датчики применяются только на лёгких ограждениях, выполненных из металлической сетки, колючей проволоки или профлиста. Такая охранная система представляет собой специальный кабель, который с помощью стяжек крепится на ограждении. Обычно, на сетчатое ограждение монтируются две линии, которые подключаются к контроллеру.
В случае попытки проникновения на территорию объекта или разрушения ограждения, в кабеле при его малейшей деформации возникают электрические заряды на сенсорных проводниках, которые подаются на контроллер и активируют выдачу устройством сигнала тревоги. Чувствительность вибрационной системы можно легко изменять, чтобы блокировать ложные срабатывания.
Радиоволновые системы представляют собой два отрезка кабеля проложенные параллельно. Между двумя разнесёнными проводниками создаётся электромагнитное поле. Любой посторонний предмет вызовет искажение поля, которое фиксируется блоком обработки сигнала. Радиоволновую сигнализацию можно устанавливать на любых оградах выполненных из немагнитного материала – кирпич, дерево и бетонные плиты.
С помощью сигнализации такого типа можно охранять территорию совсем без заграждения. Для этого достаточно проложить параллельные линии неглубоко под землёй. Пересечение нарушителем этого участка вызовет срабатывание охранной сигнализации. Один линейный датчик обеспечивает защиту участка ограждения длиной до 120 метров.
Микроволновые охранные системы периметра состоят из приёмника и передатчика. Будучи разнесены на расстояние до 60 метров, они создают между собой объёмную зону. Как только нарушитель попытается пересечь заблокированный участок, формируется сигнал тревоги. Датчики устанавливаются на расстоянии 1,5 метра от земли и на 40-50 см от плоскости ограждения.
Преимущества и недостатки
Система охраны периметра имеет свои достоинства и недостатки. Прежде всего такая система сигнализации способна предупредить охрану и подать сигнал тревоги задолго до того, как нарушитель проникнет на территорию объекта. Датчики зафиксируют нарушение периметра ещё на дальних подступах и позволят охране принять соответствующие меры.
В периметральную сигнализацию достаточно часто интегрируется система видеонаблюдения, что делает охранную систему исключительно эффективной. Периметральная система охранной сигнализации может быть организована с дублированием важных участков периметра различными типами датчиков. Основные недостатки такой сигнализации, следующие:
- Сложность монтажа и настройки;
- Высокая стоимость работ;
- Низкая помехозащищённость;
- Большой процент ложных срабатываний.
Установка подобной сигнализации требует определённых подготовительных работ, часто связанных с вырубкой деревьев и кустов. При выборе типов охранных датчиков следует обращать внимание на линии электропередач, трубопроводы и промышленные источники электромагнитного излучения. Достаточно сложно настроить чувствительность устройств охранной периметральной сигнализации, особенно там, где высока вероятность появления животных.
Актуальные модели
Самыми распространенными системами периметральной сигнализации являются
Такой вид сигнализации является одним из составляющих современных охранных систем. Их достоинство в надежности – они практически не взламываются, их невозможно обойти. Благодаря лазерной сигнализации уровень защищенности любого объекта, в сравнении с традиционными способами и устройствами, повышается.
У лазерных охранных систем много преимуществ:
- Мобильность: модули легко переносятся с места на место, их можно располагать в различных местах;
- Лазеры легко спрятать так, что о их присутствии преступник не узнает до появления сотрудников охраны;
- Элементы, которые входят в систему охраны, легко сочетаются с любым интерьером, не портят его своим присутствием;
- Возможность работать с сиренами, с выводом сигнала на пульт.
К их недостаткам относится большая стоимость; их сложно устанавливать и настраивать.
Основой сигнализации является лазер, который включается в систему охраны. Последние обладают достаточно высокой сложностью, потому дорогие. Отказываться от них не стоит – нужно попытаться сделать лазерную сигнализацию своими руками. Как показывают разработки умельцев, это требует нескольких устройств и комплектующих, которые можно приобрести довольно дешево. В итоге получается эффективная сигнализация на основе лазера.
В самодельной сигнализации применяют лазер и фотоприемник. Из лазера выходит луч, который принимается фотоприемником. При этом сопротивление последнего близко к нулю. Если луч чем-то перекрывается, то сопротивление фотоэлемента резво возрастает. Это приводит к разбалансировке электронной схемы, к которой подключены оба прибора, к включению исполнительных устройств и срабатыванию сигнализации.
При желании сделать лазерную сигнализацию своими руками, следует приобрести: лазерную указку, которая будет генерировать лазерный луч; фотоэлемент, у которого под воздействием светового потока меняется сопротивление; реле, которым будет подключаться, к примеру, звуковая сирена. Не делается система без инструментов и материалов для пайки, проводов, корпусных деталей, монтажных принадлежностей.
Схему лазерной сигнализации можно построить на основе таймера NE555, которым будет управляться ее работа.
«Плюсовая» цепь от источника питания подается на «плюс» звуковой сирены; «минусовая» – на 1-й выход таймера. Между ними устроена перемычка через резистор R2 и фоторезистор R3. От перемычки между последними элементами есть отвод к 6-му выходу таймера.
Далее по ходу «плюсовой» цепи устроены отводы: через резистор R1 на 2-й выход таймера и от него, через прерыватель, к «минусу» сирены; к 4-му, затем к 8-му выходам таймера. Кроме того, 3-й выход таймера подключен к переключателю прерывателя.
Когда на фоторезистор падает луч лазерной указки его сопротивление незначительное, потому электроток протекает по первой перемычке схемы через резистор R2 и фоторезисторR3. Когда луч возрастает, сопротивление фоторезистора сильно возрастает и протекание тока по указанной перемычке прекращается – он пойдет на таймер и от него на сирену, которая своим звуком известит о том, что кто-то пересек луч указки.
Сложные покупные системы безопасности и серьёзные сигнализации нужны не всегда да и не каждому по карману. Их стоимость, монтаж и обслуживание оправдано в случае охраны дорогих объектов. Если же необходимо установить систему безопасности на даче или в гараже, да и в квартире или доме, то затраты на готовую хорошую покупную сигнализацию зачастую не совместимы с Вашим бюджетом. От предлагаемых на рынке дешевых охранных сигнализаций лучше отказаться (особенно с радио управлением - их давно научились сканировать и отключать без каких либо проблем). В этом случае проще и однозначно в разы дешевле сделать простую самодельную сигнализацию , например, как один из вариантов, лазерную охранную сигнализацию.
На сегодняшний день существует много разнообразных схем лазерной сигнализации, но, как правило, такие устройства имеют достаточно сложную конструкцию. Ни одна самодельная схема такого устройства не обходится без микросхем и не совсем простой обвязки. Потом еще предстоит настройка и запуск, подбор конденсаторов, резисторов и т.д. Микросхемы тоже надо уметь паять. Можно вывести из строя перегревом или статикой и долго разбираться почему лазер не работает. Поэтому предлагаем упростить этот самый муторный кусок схемы и взять уже готовый китайский лазер (в любом магазине игрушек - стоит он не дорого - все готово и корпус и линзы и схема). Собрать же остальную схему под силу любому начинающему радиолюбителю.
Схема в этой постой лазерной охранной системе, реагирует на прерывание луча и состоит из излучателя (собственно лазерной указки) и приемника, можно использовать промежуточные зеркала, необходимые для переотражения луча и устройства оповещения - отпугивателя (сирена, свет). Возможно подключить и другие устройства оповещения, например, мобилку для передачи СМС или просто звонка (Под этим номером у Вас будет клиент - "Сработала сигнализация"). Испытания данной системы прошли успешно и эксплуатируется по сей день.
Работает сигнализация следующим образом - когда зону луча пересекает человек, лазер перестает освещать фотоэлемент его сопротивление увеличивается и происходит отключение реле. С отключением реле выключается и лазер (это сделано для того, чтобы после того как человек выйдет из зоны активации лазер не продолжал освещать фотоэлемент потому, что в таком случае сигнализация сработает на секунду и замолчит). Это простейшая схема.
Когда лазер освещает фотоэлемент, последний в цепочке работает в качестве провода, а когда лазер отключен, он превращается в резистор с большим сопротивлением. Фотоэлемент (фоторезистор) нужно установить закрытом со всех сторон корпусе, а трубка сделана из корпуса ручки и обклеена черной изоляционной лентой во избежания проникновения и попадания света на фотоэлемент.
Как уже сказали, в качестве лазера используется готовый модуль - игрушечный лазер с красным излучателем, питается от 3-x батареек с напряжением 1,4 каждая. На лазер припаяны провода,поскольку он будет питаться от блока питания с напряжением 4-4,5 вольт, так как батарейки для нас не выход. Лазер подключен к источнику питания не впрямую, а через резистор с сопротивлением 5 ом. Мощность сопротивления 1 ватт. Зона активации может достигать до 10 метров в длину.
Реле имеет три контакта которые отключают лазер и включают сирену. Реле можно сделать самому или же подобрать готовое. У меня использовалось готовое реле но с перемотанной обмоткой, поскольку реле изначально работало от 12 вольт. Обмотка реле содержит 60 витков провода диаметром 0,4 мм.
Остальную часть конструкции - устройство оповещения - отпугивания можно применить готовое или тоже сделать самостоятельно. Один из вариантов.
Усилитель мощности выполнен на очень распространенной интегральной микросхеме TDA2005. Усилитель собран по мостовому варианту включения, этим обеспечивается достаточно большая выходная мощность в 20 ватт! Модуль с усилителем не устанавливают на радиатор как это обычно делают, поскольку усилитель работает от пониженного источника питания в 4 - 4,5 вольт, к тому же он почти все время выключен.
Емкость входного конденсатор можно изменять в большом диапазоне. Чем меньше емкость конденсатора, тем выше и стервознее становится звук сирены. Также можно использовать усилитель на микросхеме TDA2003, но результат чуть xуже (громкость воя сирены будет в два раза меньше). Динамическая головка типа 25 гдн или аналогичная. Возможно применения пьезоголовок (с пьезоголовкой результат намного лучше). Генератор звука (имитатор сирены, собран на логичном элементе К155ЛАЗ.)
Схема такого генератора во многом сходна со схемой транзисторного симметричного мультивибратора. Импульсы, генерируемые элементами микросхемы, преобразуются динамической головкой в звуковые колебания. Длительность импульсов определяется емкостями С1, С2 и сопротивлениями R1 и R2. Устройство состоит из двух генераторов: тактовых импульсов и звуковой частоты. Первый выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2, а второй - на DD1.3 и DD1.4. Каждый из генераторов собран по несимметричной схеме. Имитация звука сирены достигается за счет того, что тактовый генератор управляет работой генератора звуковой частоты. Динамическая головка BА1 звучит в те промежутки времени, когда на входе 13 элемента DD1.3 появляется логическая "1". С выхода 6 элемента DD1.2 следуют прямоугольные импульсы, управляющие звуковым генератором, частота которых зависит от номиналов С1 и R1. Привожу вам два варианта имитаторов звука сирены, какой собрать решайте сами. Динамическую головку нужно убрать из схемы имитатора и подключить к вxоду усилителя мощности звуковой частоты.
Блоком питания служит обыкновенный сетевой трансформатор на 20 ватт. Поскольку вся сигнализация питается от напряжении 4 - 4,5 вольт, нужно взять сетевой трансформатор с напряжением 12 или 6 вольт и чуть переделать вторичную обмотку. Первичная обмотка содержит 40 витков провода с диаметром 0,7 мм (с числом витков нужно поэкспериментировать, главное иметь рабочее напряжение 4 - 4,5 вольт. После завершения отдельных устройств (имитатор, датчик, усилитель мощности) приступаем к сборке устройства. Самое сложное - датчик. Лазер нужно поставить так, чтобы его луч был направлен прямо в трубку с фотоэлементом и обеспечивал его работу.
Включаем устройство так - сначала включаем выключатель, затем нажимаем на кнопку которая активирует лазер и быстро опускаем кнопку (кнопка без фиксации). В моем устройстве применены два усилителя мощности для получении более громкого звука. Датчик с реле собран в корпусе от китайского фонаря. Дальше после установки и включения идем к зоне активации и проходим через нее. Мгновенно сработает реле и сигнализация заработает.
Приведем еще одну схему приемника лазерной охранной сигнализации на транзисторах
Данная схема охранной сигнализации представляет собой датчик пересечения кем то не было лазерного луча. Схема состоит из двух основных блоков:
1. фотореле (VT1, VT2);
2. реле времени (VT3, VT4).
Работает схема следующим образом.
Датчиком фотореле выступает фоторезистор R1, включенный в цепь базы транзистора VT1 последовательно с ограничивающим резистором R2. Темновое сопротивление фоторезистора достаточно велико. Коллекторный ток транзистора VT1 в это время мал и транзистор VT2 находится в открытом состоянии. Его коллекторный ток протекает через обмотку реле KV1 тем самым удерживая контакты в замкнутом положении. При освещении фоторезистора его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению тока базовой цепи транзистора VT1, а следовательно и к увеличению его коллекторного тока. Падение напряжения на резисторе R4, созданное протеканием коллекторного тока транзистора VT1 закрывает транзистор VT2 и реле KV1 отключается. Таким образом при освещении лазерным лучем фоторезистора реле KV1 отключено, а при пересечении луча злоумышленником оно сработает, своим контактом KV1.1 запустит реле времени и снова вернется в исходное состояние.
Реле времени работает следующим образом. В исходном состоянии, когда контакт KV1.1 разомкнут напряжение на конденсаторе C1 равно нулю. В это время транзисторы VT3 и VT4 закрыты, ток через обмотку реле KV2 не течет и его контакты, включающие исполнительный механизм разомкнуты (контакты на схеме не указаны). При кратковременном срабатывании реле KV1 конденсатор C1 заряжается и тут же начинает разряжаться через эмиттерный переход транзистора VT3 и резистор R8, при этом транзисторы VT3 и VT4 откроются, реле KV2 сработает и своими контактами включит исполнительный механизм.
После разряда конденсатора схема возвращается в исходное состояние. Резистором R6 можно регулировать выдержку времени.
В рабочем состоянии, при пересечении злоумышленником лазерного луча сработает схема и запустится система оповещения (например звуковая или световая сигнализация), через некоторое время отключится и снова будет ждать нарушителя, то есть вернется в исходное состояние без вмешательства. Это особенно важно для охраны удаленных объектов, например гаража или дачи.
Луч лазера имеет очень маленький процент расходимости, поэтому с его помощью можно контролировать довольно большие расстояния периметров. Применив систему зеркал можно контролировать любые сложные помещения, только стоит учитывать, что зеркала должны быть качественными и чистыми.
Итак, для охраны какого-либо объекта на нем необходимо закрепить зеркало-отражатель (достаточно кусочка размером 1 х 1 см) и установить приемник и излучатель так, чтобы луч попадал на фоточувствительный элемент, отразившись от зеркала.
Однако в этом случае даже при незначительном смещении (или колебании) охраняемого объекта луч выходит из окна приемника и система срабатывает.
С целью несколько снизить чувствительность системы, чтобы она не срабатывала при колебаниях почвы, например, из-за проезжающего тяжелого транспорта, необходимо немного изменить оптическую схему, сделав вход фотоприемника таким, как на рисунке.
Приемник для лазерной системы охраны
1-линза, 2-бленда-тубус, 3-фотоприемник, 4-корпус
Для этого надо вставить в бленду-тубус собирающую линзу с фокусным расстоянием F. Диаметр этой линзы и будет определять чувствительность системы (здесь имеется в виду не электрическая чувствительность фотоприемника, а чувствительность, относящаяся к интенсивности воздействия на охраняемый объект).
Если при колебаниях зеркала отраженный от последнего луч лазера не выходит за пределы линзы, то датчик не срабатывает. Следовательно, меняя диаметр линзы, можно регулировать чувствительность системы охраны.