CHIP-INFO - Статьи - «РАМКА БЕЗОПАСНОСТИ» С ПЕРЕДАЧЕЙ СИГНАЛА ПО РАДИОКАНАЛУ

Увлечение радиолюбителей охранными устройствами с датчиками всевозможного назначения не проходит и сегодня. Во многих случаях «заразительный пример» подают промышленные устройства, выпускаемые серийно. Имея в пользовании такое устройство, радиолюбитель, как правило, ищет пути его усовершенствования, а иногда даже создает на его базе новое электронное устройство, которое может конкурировать с серийными. Одной из разновидностей охранных систем, предупреждающих допуск на охраняемую территорию людей с огнестрельным и холодным оружием (металлическими предметами) являются так называемые «рамки безопасности», которые часто можно увидеть в аэропортах, на вокзалах, в банках и других местах, охраняемых много лучше, чем общественный порядок на улицах.

В частности, в бизнес центрах, расплодившихся как грибы после дождя, уже давно устанавливают эти популярные «рамки».

По своему принципу работы —это металлоискатели, где контур антенны расположен по периметру рамки. Когда вблизи, а тем более, внутри антенны метал-лоискателя ничего нет (рамки устанавливают на удалении от стен помещения) — устройство ведет себя обычно, и ничем не обнаруживает своей активности так, как будто оно выключено. Стоит только появиться внутри рамки-антенны металлическому предмету, как емкость антенны изменяется (ее контур входит в резонанс с генератором колебаний 34) и устройство «оживает» — включается тревожная сигнализация. «Металлоискатель» в виде рамки настроен на определенную чувствительность с тем, чтобы он не срабатывал, например, на горсть мелочи в карманах вошедшего человека. А вот более крупный металлический предмет с помощью такого устройства будет выявлен даже тогда, когда его прячут (заворачивают) в несколько слоев фланелевой ткани. По похожему принципу биений работает обычный металлоискатель, который используют при раскопках археологи и кладоискатели. С той разницей, что кладоискатель реагирует на изменение тональности звука, а «рамка безопасности» переходит в звуковой (тревожный) режим из режима отключенной звуковой сигнализации.

Итак, на примере банков и бизнес-центров проблема ограничения доступа лиц, имеющих относительно крупные металлические предметы, оказывается актуальной. «Рамки безопасности» востребованы и порой помогают выявить лиц с явными темными намерениями и, косвенно,— лиц, с ограниченным интеллектом (зачем же идти в «рамку» с запрещенными предметами?).

Что отличает нас от банкиров или просто олигархов? Неужели в наших жилищах нет ничего ценного, а сама наша жизнь нам недорога?

В многоплановой жизни одного моего знакомого были случаи попытки вноса в его дачный дом опасных предметов, найденных «пионерами» при раскопках мест ведения боев ВОВ. Пользуясь принципом «и незаряженное ружье, бывает, стреляет», он пресек детско-юношеский пыл «черных кладоискателей». С помощью установленной на входе «рамки безопасности» сделать режим доступа в помещения только невооруженных лиц проще простого.

Таким образом, ничто не мешает обычному человеку установить прибор, обнаруживающий при входе в квартиру, в дачный дом или иное помещение, нежелательные опасные предметы. Для повторения рекомендуемой ниже электронной схемы, где само устройство «рамки» состоит из нескольких деталей, достаточно даже небольшого радиолюбительского стажа.

Особенности устройства

Особенность предлагаемого устройства (кроме простоты и надежности — что само собой разумеется и является основной задачей автора при разработке и рекомендации электрических схем) в том, что сигнал от «рамки» передается на приемник не по проводам, а по радиоканалу.

Это и «изюминка» и необходимость. На рис. 13 представлена электрическая схема устройства передатчика «рамки безопасности».

Устройство используется совместно с промышленным УКВ FM приемником. Излучаемый антенной WA1 сигнал передатчика уверенно принимается УКВ приемником в радиусе 15 м.

В связи с этим приемник можно располагать как в доме (помещении, квартире), так и вне ее, например, в соседнем строении (бани, кладовые, когда устройство монтируется на дачном участке).

В качестве приемника удобно использовать «цифровую» магнитолу. Сегодня все больше автовладельцев приобретают для своего «железного коня» CD проигрыватели, конструктивно входящие в магнитолу и оформленные в том же корпусе, поэтому старые «цифровики» с отсеком для магнитофонных кассет, остаются не востребованы. Продать их дорого невозможно, а вот подходящее применение можно найти в качестве приемного узла для рассматриваемого устройства. Для этой цели рекомендую применять магнитолу Sony XR-C113 или аналогичную. Для эффективной работы к ней надо подключить питание (стабилизированное напряжение 12 В 10% с постоянным родом тока), акустические системы (динамические головки мощностью 1-3 Вт с сопротивлением не менее 8 Ом) и антенну в виде отрезка многожильного провода МГТФ-06 или аналогичного) длиной 0,7-1 м. Все подключения выполняют к штатным разъемам, установленным в магнитоле, какой-либо внутренней переделки не требуется.

Приемник (тюнер) магнитолы настраивают на частоту около 97 МГц на свободный от вещания диапазон (более точно частоту устанавливают экспериментально, исследуя диапазон FM приемника с шагом 0,5 МГц).

Благодаря использованию магнитолы в качестве приемника радиосигналов FM диапазона, настройка частоты передатчика практически сведена к нулю, вместо этого приемник подстраивают под частоту радиопередатчика. Главное, чтобы частота передатчика находилась в диапазоне 94-97 МГц, так как этот диапазон пока еще мало занят вещательными передающими радиостанциями.

Даже в самом не насыщенном сервисными функциями УКВ FM приемнике (кроме современных магнитол —там она задана изначально и не регулируется) есть система автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ), позволяющая удерживать настройку на принятый сигнал в достаточных пределах. При предварительной настройке на сигнал передатчика происходит «захват» его частоты. В дальнейшем, при самопроизвольной расстройке передатчика (отклонении частоты передатчика) система АПЧГ работает так же, как если бы происходила самопроизвольная расстройка контура гетеродина, т.е. подстраивает гетеродин так, чтобы сохранить прием сигнала передатчика.

Можно применять и иной промышленный или самодельный приемник радиосигналов УКВ FM диапазона. Если он будет малогабаритным (даже некоторые модели сотовых телефонов снабжены FM-приемником с удобно перестраиваемым диапазоном), хозяину еще проще следить за проходом людей через «рамку безопасности», в каком бы помещении дома он не находился.

Схема, представленная на рис. 13, не содержит дефицитных деталей и может быть собрана в течение одного дня.

При подаче питания начинает работать генератор на транзисторе VT1. Как только зарядится конденсатор С1 через резистор R1 от источника питания до напряжения включения однопереходного транзистора VT1, эмиттерный переход этого транзистора открывается. На базах транзисторов VT1 и VT2 появляются короткие импульсы разной полярности. Усиленные транзистором VT2 эти импульсы передаются в эфир. На транзисторе VT2 собран высокочастотный генератор по схеме емкостной трехточки. Этот ВЧ генератор модулируется импульсами звуковой частоты (34), поступающими через ограничительный резистор R4 от транзистора VT1.

В одноконтурном генераторе емкость антенны (зависима) входит в емкость контура. Поэтому, при приближении металлических предметов к катушке L1 происходит изменение частоты генератора, что также посредством радиоволн отражается в приемнике.

Минипередатчик питается от стабилизированного источника питания с напряжением 8-12 В. Для питания минипередатчика может быть использована также батарея 6F22 типа «Крона».

При напряжении питания 9 В ток потребления передатчика оставляет 20 мА.

О деталях

Антенная W1 представляет собой один виток радиотелевизионного коаксиального кабеля РК-75 диаметром 20 см. Из обозначенного кабеля используется его внутренняя жила (проводник) и оплетка (экран) кабеля, которую подсоединяют к главной жиле.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные с допуском номинала 20%. Оксидный конденсатор К50-29. Остальные конденсаторы типа К10, КМ5, К31-10 или аналогичные.

Вместо транзистора КТ117Г используют КТ117 с любым буквенным индексом. Высокочастотный транзистор КТ368А заменяют любым высокочастотным, кремниевым, например, КТ3101А2, КТ372А—КТ372В.

Конструкция рамки

В качестве рамки используют штатную коробку входной двери в помещение (квартиру, комнату). Петлю из коаксиального кабеля монтируют в левой (или правой) по ходу движения человека, входящего в помещение, стойке дверной коробке на уровне пояса. Так, чтобы фронт петли был обращен к другой вертикальной стойке дверной коробки. Расстояние от петли антенны W1 до элементов устройства должно стремиться к минимуму и не превышать 1 м. Провода от антенны изолировать не надо.

Монтаж радиоэлементов

Все детали передатчика размещают на плате размером 36x22 мм, сделанной из фольгированного стеклотекстолита марки СТФ-1, ГФ1-3-ГГ (или аналогичной). На фольгированной поверхности платы скальпелем или ножом делают прорези так, чтобы разбить ее на электрически изолированные друг от друга сектора. К секторам припаивают все элементы устройства «стоя», стремясь максимально укоротить их выводы. Плату размещают в диэлектрическом корпусе из пластмассы подходящего размера.

Налаживание

Приемник включают и перестроением шкалы в диапазоне 94-97 МГц (поиском сигналов радиостанций) настраиваются на сигнал передатчика, при этом в динамиках приемника будет слышен сигнал звуковой частоты 34.

Режим АПЧГ в приемнике (если используется приемник с таким режимом) на время настройки отключают, при этом возрастает чувствительность приемного каскада (в разы).

Сначала налаживают генератор. Частоту генератора на транзисторе VT1 вычисляют по формуле:

F = 1/R*C-Ln[1/(1-n)]

где R — сопротивление резистора R1, Ом; С — емкость конденсатора С1, Ф; п — коэффициент передачи по току однопереходного транзистора.

При исправном транзисторе VT1 и отсутствии ошибок в монтаже, налаживание генератора сводится к подстройке контуров и установлению необходимой девиации (отклонения) частоты колебаний.

Проверяют работу генератора волномером или индикатором высокочастотного напряжения. Изменением диаметра катушки L1 устанавливают частоту генератора примерно равной 94-97 МГц. Девиацию частоту корректируют подбором сопротивления резистора R5 в диапазоне 15-25 кОм.

Особенности включения антенны

Прикосновение к антенне WA1 минипередатчика приводит к изменению в небольших пределах 0,1-0,25 МГц рабочей частоты передатчика. Это свойство всех электрических схем, сконструированных без применения кварцевого резонатора, т.е. без стабилизации частоты генератора. Однако в данном случае, в соответствии с узко специализированными и частными задачами по использованию предложенного устройства, с этим можно согласиться.

Данное замечание важно для общего понимания принципа работы этого устройства. Для уменьшения чувствительности антенны WA1 и каскада на транзисторе VT2 диаметр антенны надо уменьшить или удалить ее от «рамки» дверного косяка, спрятав глубже в стену. При этом потребуется вновь настроить приемник на частоту передатчика. Для экспериментов с устройством можно вместо антенны включить дроссель (типа ДМ-0,4 или аналогичный) с индуктивностью 200-220 мкГн и от точки соединения элементов L1 и С5 подсоединить провод длиной 70-90 см в качестве антенны.