Текст книги "Занимательная электроника. Нешаблонная энциклопедия полезных схем"

Автор книги: Андрей Кашкаров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 12 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

1.5.3. Третий вариант: устройство, срабатывающее на заслон света

Хоть это устройство сделано с применением микросхемы и должно быть рассмотрено в главе 2, здесь его публикация представляется тематически верной.

На рисунке 1.22 представлена электрическая схема сигнализатора, срабатывающего при смещении предмета относительно датчков-фоторезисторов с обозначениями (на схеме) RF1 и RF2.

Рис. 1.6. Электрическая схема стабилизатора

О деталях и монтаже для вариантов 2 и 3

Все постоянные резисторы – типа МЛТ-0,25. Тринистор VS1 – типа КУ101(А-Г).

Транзистор VT1 – типа КТ3102 или аналогичный, с любым буквенным индексом. Стабилитрон VD1 можно заменить на КС447А, КС147А, Д815А или другой с напряжением стабилизации 4–6 В и током 10 мА. Кнопка на размыкание SF1 – любая малогабаритная. Ее необходимо тщательно замаскировать.

Рис. 1.23. Внешний вид бесконтактной идентификационной карты стандарта EM-Marine

Источник питания стабилизированный, трансформаторный, рассчитанный на ток не менее 0,5 А. Напряжение питания устройства может находиться в диапазоне 8-15 В.

1.6. Делаем самый плоский в мире аккумулятор толщиной 1 мм и напряжением 12 В

В практической работе радиолюбителю и специалисту нередко требуется источник постоянного напряжения 12–20 В небольших объемов, отличающийся компактным плоским корпусом и легкий по весу. Изготовить такой источник вполне можно самостоятельно, используя дисковые элементы питания – батареи типа CR и корпус от… бесконтактной смарт-карты. Как – об этом поговорим далее.

Рис. 1.24. Содержимое бесконтактной идентификационной карты стандарта EM-Marine

Смарт-карты давно и прочно вошли в нашу жизнь; с их помощью проводятся идентификация владельца, пропускной режим на объектах и даже оплата проезда (прохода). Стоимость одной такой карты (внешний вид представлен на рис. 1.23) не превышает 50 рублей.

Физические размеры смарт-карт, изготовленных по типу ID-1, определяются в ИСО 7810. Размеры– 85,6 на 54 мм с округлением углов радиусом 3,18 мм. Толщина бесконтактных идентификационных карт стандарта EM-Магте (на основе пластика) 1,6 мм. После «скрытия» карты путем зацепа и снятия тонкой накладки вид содержимого ее представлен на рисунке 1.24.

Такой бокс отлично подходит для «аккумулирования» в нем плоских дисковых батарей типа CR.

Чтобы из такой смарт-карты сделать именно плоский бокс для батарей с эквивалентным напряжением питания, корпус смарт-карты потребуется разобрать, вынуть катушку и чип и на освободившееся место вставить дисковые элементы питания.

Перед установкой дисковых элементов надо определиться, какое напряжение потребуется.

Литиевая батарея, обозначаемая по МЭК CR2032 (другое название по ANSI/NEDA, которое может встретиться пользователю, – 5004LC) имеет тепловую энергоемкость 225 мА/ч, а ток разряда от номинального до максимального – от 0,2 до 3 мА. Габаритные размеры предлагаемой в данном случае батареи: при высоте 2,5 мм диаметр составляет 20 мм.

Импульсный выходной ток разряда может достигать и 15 мА.

Что нам потребуется? Батареи плоского форм-фактора типа CR2032 и сама разобранная пластиковая карта, отвертка для ее вскрытия, моментальный клей, тонкая фольга – все это представлено на рисунке 1.25.

Рис. 1.25. Необходимые детали

К сведению, МЭК – международная электротехническая комиссия (МЭК; англ. International Electrotechnical Commission, IEC; фр. Commission electrotechnique internationale, CEI) [1] – международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий. ANSI (англ. American National Standards Institute) – Американский национальный институт стандартов (США).

Батарея CR2032 довольно популярна в народе, используется в компьютерах для питания энергозависимой памяти CMOS и часов. Хотя вместо нее можно установить и другие плоские элементы питания, к примеру Li-Mn CR2430, CR2450, диаметр которых будет больше, но и выходной ток прибавится.

Разумеется, кроме соединения батарей в последовательную цепь для увеличения эквивалентного напряжения можно их соединять и параллельно – для увеличения выходного тока. Но все же первый случай мне представляется наиболее популярным, по крайней мере, в собственных экспериментах.

Итак, после разборки (расслоения) корпуса смарт-карты размечаем места установки дисковых элементов-батарей, нарезаем полоски фольги (я применил пищевую фольгу для кулинарных изысков, для чего совершил хищение из хозяйства моей любимой жены) и прислоняем фольгу к пластику. Клеить не потребуется, поскольку на пластиковые части корпуса смарт-карты уже нанесен клей, при соприкосновении с ним фольга легко и надежно фиксируется. В самом крайнем случае понадобится добавить каплю моментального клея, чтобы приклеить крышку корпуса за счет того, что сама смарт-карта теперь стала толще аж на… 2 мм. Но если на подложке ее корпуса провести дополнительную работу – срезать слой пластика, создав ниши для помещения в них дисковых элементов питания, то внешний вид нового источника почти не будет отличаться (ни по каким параметрам, включая толщину) от внешнего вида обычной бесконтактной карты формата EM-Marine.

Предварительную разметку иллюстрирует рисунок 1.26.

Рис. 1.26. Иллюстрация предварительной разметки перед установкой элементов питания в корпус смарт-карты

Опытным путем проверены варианты сборки бокса, состоящего из 4,6 и 8 батарей CR2016 и однотипных по форм-фактору (типоразмерам) CR2032. Каждый из этих элементов питания имеет номинальное напряжение 3 В, соответственно, суммарное напряжение такой батареи зависит от количества элементов, подключенных в последовательную электрическую цепь. К примеру, 4 батареи CR2032 дадут суммарное (эквивалентное) напряжение 12 В, 6 однотипных рассматриваемых элементов – 18 В, а 8 – 24 В.

На рисунке 1.27 представлен вид соединенных в последовательную цепь 4 элементов CR2032 с выводом контактов за пределы корпуса смарт-карты.

Рис. 1.27. Вид соединенных в последовательную цепь 4 элементов CR2032 с выводом контактов за пределы корпуса смарт-карты

Затем корпус готового источника питания собирается, переворачивается и проверяется с помощью универсального вольтметра (рис. 1.28).

Рис. 1.28. Проверка после сборки нового источника питания с помощью мультиметра М830

Мультиметр показывает эквивалентное постоянное напряжение 12,82 В от 4 новых батарей типа CR2032.

Устройство готово. Теперь к вынесенным на усовершенствованный корпус фольгированным дорожкам (их полюса надо пометить как «+» и «-») нужно только подключить питание любым удобным способом.

1.6.1. Практическая польза

Практическая польза данной разработки несомненна: плоский бокс небольших размеров, имеющий выходное напряжение до 24 В, может пригодиться везде, даже для проверки/временного питания электронных устройств в автомобиле с напряжением бортовой сети 24 В.

Готовый бокс удобно хранить в том же блистере, от восьми дисковых элементов питания типа CR2032; блистер защищает фольгированные контакты усовершенствованной смарт-карты от замыкания при соприкосновении с различными металлическими частями при переноске/перевозке самодельного источника питания.

1.6.2. Перспективы применения

Когда энергия батарей закончится бокс можно оснастить новыми – взамен старых. Он также легко разбирается и собирается; за счет клеевой основы, нанесенной производителем на подложку и пластину (две части пластикового корпуса смарт-карты), применять дополнительное склеивание пока нет необходимости.

Таким же образом можно вместо батарей установить в корпус смарт-карты дисковые аккумуляторы соответствующего форм фактора и иметь в наличии перезаряжаемый источник питания.

Дополнительный источник питания особенно пригодится на природе – как резервный аккумулятор для сотового телефона, аудио устройств, портативного фонаря, и может как добавить комфорта его владельцу, так и в буквальном смысле – спасти жизнь в критической ситуации. Миниатюрные размеры корпуса и незначительный вес делают такое устройство очень удобным для переноски даже в длительных турпоходах, когда, как известно, любой «грамм» имеет значение.

1.7. Делаем «тревожную кнопку» для инвалидов, беременных женщин и пожилых людей

В разделе приведены варианты практической доработки популярной сигнализации по каналу сотовой связи и рассмотрены результаты ее тестирования в различных условиях.

Устройство сигнализации MT9000 (далее – сигнализация) многофункционально представляет собой информационную систему, состоящую из базового блока (рис. 1.29) и универсальных датчиков.

В базовый блок необходимо вставить sim-карту любого сотового оператора и позвонить на нее с вашего мобильного телефона (на который потом сигнализация будет присылать sms).

Рис. 1.29. Внешний вид базового блока

Выносные датчики располагают в потенциально опасных местах – в ванной, на окне, над входной дверью, в других удобных местах – с учетом реальной ограниченной зоны уверенной связи между ними и базовым блоком – 10 м.

Внешний вид выносного датчика представлен на рисунке 1.30.

Рис. 1.30. Внешний вид выносного датчика к системе MT900

В комплекте сигнализация имеет 2 таких датчика. Дополнительные (наименование МТ9002) можно прикупить отдельно по цене 900-1200 руб.

Как и что работает

На частоте 2,4 ГГц универсальный датчик обменивается с базовым блоком информацией о своем состоянии: передает для анализа основного блока цифровой системы данные о температуре окружающей среды и влажности, напряжении источника питания – элемента CR2430 (3 В), а также состоянии контактов геркона (что позволяет контролировать открывание дверей посредством данного универсального датчика). Внешний вид открытого корпуса датчика представлен на рисунках 1.31 и 1.32.

Рис. 1.31. Вид на внутренности универсального датчика с открытой крышкой корпуса

Рис. 1.32. Вид на печатную плату универсального датчика

Таким образом, достигается такая организация работы системы, что в случае изменения состояния контактов геркона, повышения температуры воздуха и влажности (при затоплении в районе расположения датчика) вы будете получать sms на свой сотовый телефон непосредственно с места установки системы – из дома. В экстренных случаях (включается программно, командой sms с сотового телефона) помимо отправки sms система включит сирену и привлечет внимание соседей, которые, возможно, успеют принять срочные меры по локализации аварии или вызвать помощь.

Базовый блок также посылает sms при утечке газа. В этом случае сирена (в базовом блоке) включается всегда, а на охрану дверей сирену можно программно отключить.

Беспроводное подключение выносных датчиков

Универсальный датчик регистрируется на базовом блоке МТ9000 за пару минут.

Изделие является стандартным многофункциональным беспроводным датчиком для МТ9000 и обеспечивает следующий функционал:

• определение протечки воды;

• определение открытия двери или ящика стола (геркон);

• определение высокой температуры.

Чтобы зарегистрировать новый датчик:

1. На базовом блоке нажмите и удерживайте более 2 с кнопку «УПР». Первый свободный (не горящий) индикатор начнет быстро мигать «Красный-Желтый-Зеленый». Если свободных мест для регистрации новых датчиков нет, то все индикаторы (1, 2, 3, 4) мигнут красным и ничего не произойдет.

2. Выньте изолятор (нарушающий контакт между платой и вставленным элементом питания) из нового датчика.

3. В течение 2 минут датчик зарегистрируется на базовом блоке, и соответствующий номеру датчика индикатор загорится «Зеленым» цветом.

После вынимания изолятора датчик производит поиск базового блока. В это время датчик потребляет относительно большое количество энергии. Если датчик оставить незарегистрированным на базовом блоке, то время работы от батареи CR2430 быстро (в течение нескольких дней) закончится. Результаты тестов по времени работы выносного датчика от одного комплекта батареи представлены ниже.

Варианты размещения датчика на объекте

1. Если закрепить датчик на двери, а на косяке двери – входящий в комплект магнит, то датчик будет срабатывать на открывание и закрывание двери (рис. 1.33 и 1.34).

2. Металлические контакты на датчике являются детектором влаги. Если положить датчик металлическими пластинами вниз, тогда он будет детектировать протечку воды.

Рис. 1.33. Практическое размещение датчика на балконной двери в апартаментах автора

Рис. 1.34. Установка основного блока скрытно на стене лоджии

3. Датчик всегда замеряет температуру окружающего воздуха и при высокой температуре (выше +65 °C) сообщит об этом базовому блоку.

Удобно использовать входящую в комплект специальную липкую застежку, предназначенную для крепления датчика и магнита.

Анонсированная дальность «база-датчик» на открытой местности/в помещении, м – до 100/20.

Анонсированная производителем длительность работы датчиков от батареи CR2430 – до одного года. Однако на практике этот срок зависит от нескольких факторов, в числе которых – сложность условий установки (расстояние и преграды на пути между базовым блоком и выносным датчиком), частый режим поиска датчика, перерегистрации и другие факторы. На основании проведенных автором тестов средняя продолжительность уверенной работы универсального датчика от одной батареи – не более 4 месяцев.

Кроме универсальных многофункциональных беспроводных датчиков, реагирующие на влагу, температуру, открытие двери и разряд источника питания (четыре функции в каждом датчике) устройстве используются:

• встроенный GSM канал (с держателем sim-карты) для передачи sms на сотовый телефон;

• современные беспроводные технологии для связи с датчиками, безопасные для здоровья. Рассматриваемая sms-сигнализация определяет:

• протечку воды (затопление);

• повышение температуры более +65 °C и опасность пожара;

• открытие входной двери, окна, ящика стола, шкафа и т. п.;

• взрывоопасную концентрацию бытового газа;

• отключение электричества в месте установки базового блока.

Рассмотрим, как своими руками сделать из сигнализации МТ9000 «тревожную кнопку». Она может реально принести пользу во многих случаях – как в быту (в городской квартире, офисе), так и в сельской местности, на природе, в путешествия, и т. д.

1.7.1. Как сделать «тревожную кнопку»

В авторском варианте «тревожная кнопка» установлена для эффективного обеспечения двух важнейших задач: вызова помощи престарелым родственникам и беременной жене, а также оперативного оповещения в случае несанкционированного разбойного проникновения в квартиру. Именно поэтому важно выбрать место для установки «тревожной кнопки» (далее – ТК).

На рисунке 1.35. представлена иллюстрация установки ТК рядом с входной дверью

Рис. 1.35. Место рекомендуемой установки ТК

При выборе места важно учитывать такие факторы, как недоступность для детей (чтобы исключить/минимизировать случайные нажатия, ТК поднимают на высоту более 1,2 м от уровня пола) и, наоборот, доступность – для нажатия во время экстренной ситуации, когда дороги не то что секунды, но и миллисекунды имеют решающее значение (разбойное нападение и другие несанкционированные случаи).

В качестве самой «тревожной кнопки» я использую промышленное устройство (кнопку) от пожарной сигнализации – с фиксацией положения и с ключом-блокиратором (см. рис. 1.36), исключающую несанкционированные или ложные срабатывания при механическом блокировании.

Рис. 1.36. Внешний вид механической «тревожной кнопки» с фиксацией состояния и блокиратором

Такая кнопка позволяет контролировать и фиксировать нажатие – знать, что нажатие состоялось. Саму «тревожную кнопку» можно установить на косяк двери, на стене и вообще в помещении в любом подходящем месте.

После вскрытия корпуса кнопки к специальному клеммнику (рис. 1.37-1.39) подсоедините плоский кабель – и «тревожная кнопка» готова.

Рис. 1.37. Вид на внутренности корпуса «тревожной кнопки»

Рис. 1.38. Внешний вид другого корпуса «тревожной кнопки»

Рис. 1.39. Вид на внутренности другого корпуса «тревожной кнопки»

Контактор в «тревожной кнопке» реализован посредством микропереключателя типа МП3-1, в котором имеются три контакта и два положения. Проводники надо подсоединить в соответствии с распиновкой: обозначение на плате ТК (рис. 8) – к контакту COM – главный контакт переключателя, контакт с обозначением NC постоянно замкнут с COM в отжатом (основном, номинальном положении кнопки), и контакт с обозначением NO замыкается с COM при нажатии на ТК (и остается в электрическом контакте до механического расфиксиро-вания ключом блокиратора кнопки).

Другая часть двухпроводного кабеля подключается непосредственно к печатной плате выносного датчика описанной выше системы MT9000, параллельно контактам геркона так, как показано на рисунке 1.40.

Рис. 1.40. Подключение тревожной кнопки к универсальному датчику – к контактам геркона

Внимание, важно! В универсальном датчике установлен геркон с контактами на замыкание. Таким образом, его контакты замкнуты при наличии магнитного поля вблизи геркона, т. е. магнита, и разомкнуты – при удалении геркона от магнита. По этому принципу и построена система реагирования на открывание/закрывание входной двери. По этому же принципу будет работать усовершенствованная система «тревожной кнопки».

Общая длина кабеля – для локализации возможных помех – должна быть минимальной, не более 50 см.

Вид на контактор (схема подсоединения проводников) представлен на рисунке 1.41.

Рис. 1.41. Схема подсоединения проводников к клеммнику контактора

Важно заметить, что в момент замыкания контактов геркона (и ТК) система МТ9000 немедленно посылает sms по всем запрограммированным в ее памяти номерам. Причем отправка sms не связана ни с длительностью замыкания контактов, ни с условием их размыкания.

То есть в первый момент времени sms будет послано независимо от того, как долго ТК будет находиться в зафиксированном положении (замкнутое состояние контактов геркона в универсальном выносном датчике).

Sms будет отправлено однократно. Важно и то, что следующее sms система отправит в тот момент, когда ТК будет разблокирована, т. е контакты геркона разомкнуты. Таким образом удобно контролировать (дистанционно, по sms) как время реального срабатывания ТК, так и время разблокировки.

Разумеется, блокировочный ключ для системы ТК должен храниться вдали от «случайных» глаз.

Для уверенной и стабильной работы системы важно выполнить три условия.

1. Обеспечить надежную связь между датчиком – универсальным выносным блоком и базой сигнализации (не более 10 метров – желательно в прямой видимости).

2. Периодически – раз в месяц – контролировать напряжение батареи в датчике путем запроса sms-команды на базовый блок и ответа с него (прописано в инструкции к сигнализации МТ9000).

3. Регулярно, раз в месяц, принудительно проверять исправность системы.

1.7.2. Альтернативный вариант

Как альтернативный вариант переносной «тревожной кнопки» вместо «громоздкой» промышленной кнопки с фиксацией (см. рис. 1.37-1.39) в тот же корпус выносного универсального датчика можно установить микропереключатель (без фиксации), подключив его аналогичным рассмотренному образом – к контактам штатного геркона, и получится портативная переносная «тревожная кнопка», легко умещающаяся в кармане (ибо имеет размеры чуть большие, чем спичечный коробок). Такую кнопку удобно вручить жене, ожидающей роды, и спокойно следовать на работу, по делам.

Устройство сохраняет уверенную работоспособность в диапазоне питающего напряжения (постоянный ток) 3,3–5,2 В.

1.7.3. Другие варианты практического применения

Если буквально приклеить датчик к косяку входной двери и магнит напротив него – на входную дверь, а второй из датчиков, к примеру, на шкаф с одеждой, можно быть спокойным на работе и дистанционно контролировать «движение» внутри дома, в том числе когда нанят наемный персонал (уборка, няни, гувернантки).

По той же аналогии можно контролировать «неофициальные» приходы хозяев недвижимости в ваше отсутствие, если вы снимаете жилье.

Устройство помогает сохранить дорогостоящий ремонт в квартире, обезопасив ее как от аварий газоснабжения, так и протечек (в апартаментах или от соседей).

Для этого один датчик уместно установить в ванной на полу, второй – на кухне, в некоторых семьях это самое опасное место в доме. Охрана автомобиля или загородного дома – еще один способ для комфортной и спокойной жизни в городе. Ведь система пришлет sms не только в случае несанкционированного проникновения, но и при отключении электроэнергии. На рисунке 1.34 представлена установка базового блока на лоджии.