3. Схема електрична.

Схема, рис.1, реалізована на основі інтегральної мікросхеми КР561ЛН2 (СD4049) і містить:

1. схему придушення «шереху контактів» - діод VD1, резистори R1, R2, конденсатор С1, инверторDD1:1;

2. формувач часу звучання сигналу – інвертор DD1:2;

3. формувач часу підходу – ланцюжок R3,C2, інвертори DD1:3, DD1:4;

4. формувач часу відходу – ланцюжок R5,C4;

5. схема «монтажне ЧИ» - діоди VD2, VD4;

6. мультивібратор – діоди VD3, VD5, інвертори DD1:5, DD1:6, RC-ланцюжокR4,C3;

7. ключовий каскад – транзистор VT1;

8. сирена – BF1

9. датчик – геркон S1:1.

Тип діодів і резисторів істотного значення не має. Наприклад, діоди можуть бути типу КД521, КД522, КД223 і їм подібні.

Процес виникнення коливань в генераторі, виконаному на інверторах DD1:5, DD1:6 підпадає під правило балансу фаз та балансу амплітуд за рахунок того, що інвертор DD1:5 охоплений негативним зворотним зв’язком – резистор R4, внутрішній опір VD5. Тому інвертор на час зародження коливань переходить в лінійний режим, через нього протікає значний струм (так званий “наскрізний” струм), на його вході та виході встановлюється напруга, що дорівнює приблизно половині напруги живлення. Така ж напруга виводить в робочу точку і другий інвертор генератора - DD1:6. А для лініаризованої схеми можливе застосування правила балансу фаз та амплітуд.

Баланс фаз для даної схеми виконується за рахунок того, що флуктуація, яка виникає на виводі 11, проходить через два інвертори, набирає зсуву 360є і повертається через конденсатор С3 на вивід 11.

Баланс амплітуд в схемі виконується за рахунок того, що флуктуація, яка виникає на виводі 11, проходить через два інвертори, набирає підсилення М², в той час, коли негативний зворотний зв’язок замикається через один інвертор з підсиленням М. Зазвичай для одного інвертора вказаної серії М можна вважати близьким до 100. Тому, усталена амплітуда коливань обмежується лише рівнем живлення, а коливання набувають прямокутної форми.

У схемі можна розглядати наступні режими роботи: «Охорона», «Тривога», «Закриття», «Відкриття».

Для розрахунку функціональної частини схеми використовується еквівалентна схема, рис.2. Роботу схеми пояснюють часові діаграми, наведені на рис.3. . Роботу схеми пояснюють часові діаграми, наведені на рис.3. Номера графіків відповідають нумерації вузлів на схемі, рис.2.

На схемі, рис.2, функції геркона імітує генератор V2 та ключ S1. Час спрацювання позначається нульовим рівнем сигналу генератора V2.

У режимі «Охорона» система споживає близько 6ма від джерела живлення 12В.

4. Робота схеми

У режимі «Охорона» конденсатори С1 і С2 розряджені, конденсатор С3 заряджений до напруги живлення. У вихідному стані геркон нормально замкнутий. Через резистор R1 протікає струм 6ма. Через резистор R6 протікає струм 0,6ма, який

Рис.2. Еквівалентна схема в системі ORCAD функціональної частини охоронної системи

повертає схему в початковій стан при відключенні живлення. Інші струми споживання ще менші. Зі зменшенням струму через геркон збільшується вплив «шереху контактів». При відчиненні і закритті дверей на восьмій секунді формуються: короткий імпульс V(1), експоненційний імпульс V(2), відформовані імпульси “1” та “0” V(3), V(4), які не мають наслідків, бо рівень потенціалу у вузлі 8, графік V(R5:2), ще недостатній, аби закрити діод VD4, після чого міг би спрацювати мультивібратор - генератор імпульсів тривоги.

Рис.3. Часові діаграми роботи охоронної системи

У режим «Тривога» схема переходить при розмиканні геркону на 120-й секунді, коли знову спрацьовує геркон. При короткочасному відкриванні дверей навіть протягом 0.2...0.5с. у вузлі 1 виникає відносно короткочасний імпульс, графік V(1). Завдяки цьому імпульсу через діод VD1 заряджається конденсатор С1, з наступним повільним розрядом через резистор R2, графік V(2). На виході другого і третього інвертора вузол 3 і 4, формуються прямокутні імпульси, графіки V(3) і V(4). Тривалість цього імпульсу при зазначених на схемі номіналах дорівнює приблизно 40...50 секунд, що визначає тривалість звучання сирени. Ланцюжок R3C2 затримує цей імпульс приблизно на 10 секунд, після чого він з'являється виході четвертого інвертора, графік V(6). Тому що у вузлі 8 установлена напруга, що майже дорівнює потенціалу живлення, графік V(R5:2), то цей рівень вже достатній, аби закрити діод VD4, тому спрацьовує мультивібратор - генератор імпульсів тривоги. На виході шостого інвертора протягом 40-50 секунд видається пачка прямокутних імпульсів, графік V(9), Під впливом цих імпульсів, що надходять у базу, транзистор VT1 входить у квазі-насичення, періодично підключаючи нижній електрод сирени BF1 до потенціалу землі, що викликає переривчасте звучання сигналу тривоги.

Якщо двері залишаються відкритими, то відповідно продовжується і звучання сирени. Якщо ж двері відкрити-закрити, то після видачі сигналу тривоги, система переходить у режим «Охорона». Радіатор на транзисторі VT1 не потрібен, тому що він при включенні знаходиться в квазі-насиченні при відносно малому струмі споживання сирени. Цей транзистор (конструктивно це пари транзисторів, включених за схемою Дарлінгтона) обраний через високий коефіцієнт підсилення і може бути узятий з будь-якої групи.

Режим «Закриття» починається з включенням живлення тумблером «KV:1».

При розряджених конденсаторах і зазначених на схемі номінальних значеннях R6=1Мом, C4=200мкф система близько 45 секунд не чуттєва до відкритих дверей: низький потенціал на катоді діода VD3 блокує включення мультивібратора. Діод VD5 запобігає прискореному заряду конденсатора С4 інвертором DD1:5 через резистор R4 у режимі «Закриття». Керування по входу цим інвертором при генерації імпульсів здійснюється через опір витоку діода VD5.

Режим «Відкриття» майже нічим не відрізняється від режиму «Тривога». Необхідно за відведений час приходу 10 секунд закрити вхідні двері, і непомітно виключити живлення тумблером, встановлений у секретному місці. Конденсатор С4 почне розряджатися через резистори R5, R6, а С1 – через резистор R2. Система приблизно через 5 хвилин повернеться у вихідний стан.