Lasersko signaliziranje na enem tranzistorskem vezju. Preprost DIY laserski alarm za raztezanje

Ideja o izdelavi laserskega alarmnega sistema ni bila nova, a preprosto nisem našel časa, da bi ga sestavil. In zdaj je končno prišel vikend. Pripravljen, preprost avtomobilski alarm je bil kupljen v trgovini za 3 $. Kompaktna piezoelektrična glava, znotraj katere je sestavljeno električno alarmno vezje.

Ko je priključen na vir napajanja, alarm oddaja zelo visok zvok, ki spominja na policijski avto.

Torej, naloga je bila narediti senzor za alarm. Oddajnik je laserska dioda. V trgovini je bil kupljen tudi preprost rdeči laserski kazalec (1 USD), nato pa je bila dioda z optiko odstranjena iz tovarniškega ohišja naprave.

Laserski gumb je bil odspajkan.

Minus laserske diode je povezan neposredno z virom napajanja, plus pa je povezan z virom napajanja prek omejevalnega upora 30 ohmov. Vir napajanja je stikalni napajalnik iz DVD predvajalnika, saj enota proizvede potrebno napetost 6 voltov.

Fotodioda je uporabljena iz fotoaparata KODAK. Vezje je zasnovano tako, da ob prisotnosti svetlobe fotodioda ne dovoli odpiranja tranzistorjev, saj je njen upor večji od upora 100K upora, zato bo tok tekel skozi fotodetektor. Oglejte si sliko električnega tokokroga preprostega alarma (kliknite za povečavo).

Takoj ko osvetlitev oslabi ali popolnoma izgine, se upor fotodiode poveča in tok začne teči skozi upor 100K do baze prvega tranzistorja in se odpre spoj, nakar se drugi tranzistor odpre na kolektor, katerega alarm je povezan. Po sprožitvi alarma rele takoj izklopi lasersko diodo, to se naredi tako, da se po prisotni osvetlitvi alarm ne izklopi, dokler ga sami ne izklopite.

Vsak rele bo zadostoval, uporabil sem rele iz uvoženega stabilizatorja napetosti brez kakršnih koli sprememb.

Upoštevati je treba, da morata biti fotodioda in laserska dioda v isti višini, da laserski žarek osvetli fotodiodo, slednja mora biti v temnem ohišju, saj sončna svetloba moti pravilno delovanje naprave. Občutljivost na svetlobo je odvisna od vrednosti upora 100K; ko se njegov upor zmanjša, bo senzor bolj občutljiv.

Razdalja med lasersko diodo in fotodetektorjem lahko doseže več metrov. Ko gre predmet skozi območje aktivacije senzorja, laserski žarek za trenutek pade na njegovo telo in ne osvetli fotodiode, v tem trenutku se sproži alarm in laser se istočasno izklopi, da kasneje ne osvetli fotoupora. . Ta senzor se lahko uporablja kot senzor za prižig dvoriščne luči, le namestiti morate drugi rele namesto alarma, ki bo prižgal luč.

Razpravljajte o članku ELEKTRIČNI DIAGRAM ALARMOV

Potrošniški trg varnostnih sistemov je prepoln različnih naprav, s katerimi je mogoče učinkovito zaščititi premoženje in preprečiti »nepovabljenim« vstop v vaš dom, stanovanje ali garažo. Med številnimi varnostnimi sistemi imajo posebno mesto laserski alarmni sistemi, ki jih je težko vdreti in obiti. Prisotnost takšnih naprav zagotavlja visoko stopnjo varnosti varovanega objekta, pri čemer se v ta namen uporabljajo inovativne zmogljivosti naprav, zgrajenih na osnovi laserjev. Tovrstni sistemi so precej kompleksni, kar se odraža v njihovi ceni, ki je včasih nekajkrat višja od klasičnih sistemov. Vendar ne smete zavrniti namestitve laserskega varnostnega sistema, če nimate potrebnih sredstev za nakup. Za vsakega uporabnika, ki ima vsaj malo znanja o elektroniki, obstaja alternativna možnost - to je laserski alarm "naredi sam". Izkazalo se je, da lahko z uporabo več naprav in komponent, ki jih kupite po nominalni ceni, ustvarite učinkovit laserski alarm.

Obseg laserske signalizacije

Zaradi visoke učinkovitosti ima laserska signalizacija precej široko praktično uporabo. Lahko se namesti tako v zaprtih prostorih kot vzdolž oboda varovanega objekta. Ta vrsta varnostnega kompleksa je nameščena:

v zasebnih hišah in kočah;
v apartmajih;
v pisarnah podjetij in podjetij;
v bančnih ustanovah.

To vrsto alarma je zaradi visokih stroškov treba namestiti v tistih prostorih, kjer so shranjene dragocenosti, nakit ali velika finančna sredstva. V takih primerih je uporaba laserskih varnostnih sistemov upravičena in stroškovno učinkovita.

Kako deluje laserski alarm?

Glavna elementa varnostne naprave sta vir laserskega sevanja in fotodetektor, ki to sevanje sprejme. Ko laserski žarek zadene občutljivo fotocelico, je njen električni upor nekaj ohmov. Ob prekinitvi laserskega žarka se močno poveča upor fotocelice, ki prek releja povzroči učinek na zunanje aktuatorje, ki sprožijo alarm.

Prednosti

Laserski varnostni sistem je zelo mobilen - njegove module je mogoče premikati iz kraja v kraj in postaviti na različna mesta;
laserje je mogoče zlahka skriti v zaščiteni predmet - zahvaljujoč temu kriminalec morda sploh ne sumi, da se je sprožil alarm, dokler ne pridejo varnostniki;
elementi laserskega varnostnega sistema ne pokvarijo videza predmeta in se enostavno prilegajo v katero koli notranjost;
alarmni sistem lahko deluje z zvočnimi sirenami, brez njih, z obveščanjem na centralno nadzorno ploščo varnostnega podjetja;
Lasersko signalizacijo z lastnimi rokami lahko preprosto ustvarite iz improviziranih sredstev.

Napake

Slabosti te vrste varnostnih sistemov vključujejo:

visoka cena kompleta;
kompleksnost namestitve in konfiguracije.

Potrebne komponente za DIY lasersko signalizacijo

Če razmišljate o tem, kako narediti laserski alarm doma, potem morate kupiti več komponent, s pomočjo katerih boste ustvarili svoj varnostni sistem. Za preprost laserski alarm boste potrebovali:

laserski kazalec - bo igral vlogo generatorja laserskega žarka;
fotocelica - naprava z zamenljivim uporom, ki se spreminja, ko je izpostavljen svetlobi;
rele - uporabljal se bo za preklapljanje zunanjih aktuatorjev v obliki zvočnih siren itd.;
pribor za namestitev;
deli telesa;
stikalni vodniki;
orodja in materiali za spajkanje.

Vse naštete dele lahko kupite v kateri koli radijski tržnici in trgovini, nekateri pa lahko ostanejo doma kot sestavni deli za različne gospodinjske aparate.

Različica preprostega laserskega signalnega vezja

Spodaj je alarm na laserskem kazalcu, vezje, ki ga je mogoče zgraditi z uporabo laserskega oddajnika in časovnika NE555, ki bo nadzoroval delovanje alarma.

To vezje uporablja fotoupor kot sprejemnik-detektor laserskega žarka, ki ima ob obsevanju z laserjem majhen upor, in ko žarek izgine, se njegov električni upor močno poveča. Ko se upor poveča, mikrovezje vklopi zunanjo napravo v obliki zvočne sirene.

Postopek zbiranja

Pri izdelavi laserskega alarma z lastnimi rokami ima lahko vezje običajni laserski kazalec ali laser za otroške igrače kot oddajnik. Takšne oddajnike napajajo tri majhne baterije, ki pa ne zadoščajo za dolgotrajno delovanje. Zato mora biti delovna napetost za laser napajana iz napajalnika ustrezne nazivne vrednosti. Če tega ni pri roki, lahko katero koli nizkonapetostno enoto nadgradite tako, da v njeno vezje dodate upor, ki vam omogoča zmanjšanje izhodne napetosti na zahtevano vrednost.

Kot rele se lahko uporablja tripolni relejni sistem, ki izklopi laser in vklopi zunanjo sireno. Rele lahko kupite že pripravljen ali ga naredite sami, tako da predelate sklop releja neke nepotrebne naprave.

Na kontakte releja je priključen žični komunikacijski vod, ki povezuje zvočno sireno s fotocelico, ki ob povečanju njenega upora zagotavlja delovanje releja. Poleg sirene se prek releja vklopi tudi napajalni vod samega laserja. To se naredi tako, da se alarm, če se sproži ob prekinitvi laserskega žarka, ne izklopi znova, ko predmet, ki ga blokira, ne zapusti območja prekrivanja. V tem primeru se bo sirena oglasila, dokler alarm ne izklopite s posebnim gumbom.

Montaža na domu

Opomba!
Namestitev laserskih alarmnih sistemov doma je treba izvesti na mestih, ki so najbolj nevarna za prodor. Na primer vhodna vrata ali balkonska vrata - če je hiša enonadstropna ali se stanovanje nahaja v pritličju.

Pri namestitvi se morate držati pravil, da mora imeti lasersko signalno vezje pravilno geometrijo. V tem primeru bo varnostni kompleks deloval pravilno in zagotavljal potrebno varnost.

Oddajnik laserskega žarka in fotodetektor morata biti nameščena drug nasproti drugega na isti liniji, tako da žarek zadene sredino fotocelice. Svetlobno občutljiv element je treba namestiti v črno cev, da preprečite, da bi bil izpostavljen zunanji svetlobi.

Gumb za vklop/izklop alarma in napeljava do njega naj bo nameščena in speljana skrito, da ga napadalec ne more sam izklopiti.

Če med oddajnikom in fotodetektorjem postavite vrsto zrcal v določeni geometriji, lahko dobite odlično varnostno napravo - tovrstni laserski raztezalnik bo pokrival precej veliko površino. Če je laserski žarek kjerkoli prekinjen, se sproži alarm.

Zaključek

Uporaba poceni elementov, ki jih je mogoče kupiti po nominalni ceni, vam omogoča ustvarjanje zelo učinkovitih varnostnih sistemov, ki se lahko odzovejo na vsako gibanje v varovanem območju. Zato ni vedno treba porabiti veliko denarja, da bi lahko uporabljali sodobne varnostne tehnologije, bolje je malo razmisliti o tem, kako sami narediti laserski alarm in to nalogo izvesti z improviziranimi sredstvi.

Lasersko sevanje je našlo široko uporabo v profesionalnih varnostnih sistemih. Toda z radioamaterskega vidika nas najbolj zanimajo rdeči laserski kazalci. Ker ima kazalec nizko moč sevanja, je varen za ljudi in živali, vendar laserskega sevanja ne smete usmerjati neposredno v oči, saj lahko povzroči nevarno očesno bolezen.

Načelo delovanja laserske signalizacije je naslednje: ko predmet vstopi v območje delovanja žarka, laser preneha osvetljevati fotodetektor. Odpornost slednjega se močno poveča in rele se izklopi. Relejski kontakti tudi izklopijo laser. To je različica najpreprostejše sheme.

Ko laserski žarek deluje na fotoupor, se njegov upor nagiba k ničli, ko je laser izklopljen, pa se njegov upor močno in občutno poveča. Fotorezistor mora biti v zaprtem ohišju.

Kot laser se uporablja že pripravljen modul z rdečim oddajnikom iz poceni kitajskega kazalca. Laserska glava je povezana z virom napajanja prek upora 5 ohmov. Območje aktivnega žarka od 10 do 100 metrov.

V obravnavo predlagam lasersko signalno vezje, katerega osnova je primerjalnik na osnovi operacijskega ojačevalnika TL072. Referenčno napetost tvori delilnik napetosti preko uporov R2 in R3 in se napaja na tretji zatič mikrovezja TL072, primerjana napetost pa se pošlje na drugi zatič iz delilnika R1 in VD1.

V trenutku, ko je laserski žarek prekinjen, se napetost na drugem terminalu primerjalnika močno zmanjša glede na tretji terminal, zaradi česar se na izhodu operacijskega ojačevalnika pojavi signal, ki lahko krmili sireno ali drug aktuator. .

Upor R4 je potreben za zaščito pred spontanim delovanjem, če imata oba vhoda operacijskega ojačevalnika enako napetost. Kapacitivnost C1 ščiti delovanje naprave pred kratkotrajno prekinitvijo žarka, na primer pred insekti.

Ohišje laserske glave mora biti odporno na svetlobo. Lahko se zlepi iz črnega polistirena. Da bi se izognili stranski osvetlitvi, je priporočljivo, da na "okno" fotodiode prilepite pokrov. Lahko je izdelan v obliki kvadratnega "vodnjaka" iz istega polistirena. Fotocelico lahko prekrijete s filtrom rdeče svetlobe, ki bo nekoliko oslabil lasersko sevanje. Za zaščito pred močnimi električnimi motnjami je glava nameščena v kovinski ščit.

Ta shema je bila podrobno opisana v reviji Radio številka 7 za leto 2002, članek si lahko prenesete in preberete s klikom na zeleno puščico.

To vezje deluje kot varnostni sistem in je senzor za napadalca, da prečka laserski žarek. Vezje je sestavljeno iz dveh glavnih delov: foto releja (VT1, VT2) in časovnega releja (VT3, VT4).

Če laserski žarek zadene fotorezistor, se rele KV1 izklopi, in če je žarek prekinjen, bo rele deloval, njegov kontakt KV1.1 bo vklopil časovni rele in se vrnil v začetno stanje. Časovni rele deluje po naslednjem algoritmu. V začetnem trenutku, ko je kontakt KV1.1 odprt, se napetost na kondenzatorju C1 nagiba k nič, tranzistorja VT3 in VT4 pa sta zaprta, tok ne teče skozi navitje releja KV2 in njegovi kontakti so odprti. Ko se sproži rele KV1, se kondenzator C1 napolni in takoj začne prazniti skozi oddajni spoj tretjega tranzistorja in upora R8, medtem ko se tranzistorja VT3 in VT4 odpreta, rele KV2 se vklopi in poveže aktuator s svojimi kontakti. Ob koncu procesa praznjenja kondenzatorja se vezje vrne v začetno stanje. Upor R6 lahko uporabite za nastavitev časovne zakasnitve.

To vezje svetlobnega alarma se aktivira, ko raven svetlobe senzorja nenadoma pade, kar sproži zvočni alarm. Naprava ne deluje, ko se svetlost gladko spreminja. Za podaljšanje življenjske dobe baterije se zvočni alarm oglaša od ene do desetih sekund, čas zvoka je mogoče prilagoditi z gradbenim uporom R5.

Priporočljivo je, da kot vir svetlobe uporabite lasersko sevanje, v skrajnih primerih pa bo zadostovala navadna razsvetljava, vendar bo vezje delovalo veliko slabše. Občutljivost vezja lahko spremenite z uporom R1. Svetlobni senzor je navaden fotoupor, katerega upor je minimalen pri osvetlitvi in največji pri temi. Ker ima časovnik 555 nizko porabo energije, alarmno vezje porabi približno 0,5 mA v stanju pripravljenosti.

Ta praktično najpreprostejša možnost je sestavljena iz dveh krogov: sevalnega kroga in sprejemnega žarka. Sprejemno vezje vključuje elektromagnetni rele za povezavo zunanjega alarma.

Vezje laserskega oddajnika je sestavljeno iz rdeče laserske LED z valovno dolžino 650 nm in močjo 5 mW. LD1 se napaja iz vira 5 V. Z njim sta zaporedno povezana dva pomožna elementa: polprevodniška dioda D1 (1N4007) in upor R1 z nazivno vrednostjo 62 Ohmov. LD1 si lahko izposodite pri laserskih kazalcih.

Sprejemno vezje je sestavljeno iz fotoupora, ki poganja rele s pomočjo tiristorja T1 (BT169). D2 (1N4007) ščiti vezje pred povratnim EMF impulzom tuljave releja, ko se tiristor T1 izklopi.

Primer namestitve laserskega sprožilnega alarma je prikazan v levem kotu zgornje slike.

Zasnova temelji tudi na ideji uporabe rdeče laserske glave iz laserskega kazalca kot vira svetlobe.

Za odpravo možnosti lažnega sproženja ima vezje časovni zamik. Če ga je treba povečati, je treba dodati kapacitivnost C1 ali povečati vrednost spremenljivih uporov R2 in R3. Namesto časovnika NE555 lahko vzamete njegov domači analog KR1006VI1. Za preprečitev neposrednega vdora sončne svetlobe v fototranzistor je priporočljivo, da ga položimo v cev ustreznega premera glede na telo fotocelice in dolžine vsaj 25 cm.Konec prekrijemo s prozornim steklom, da ga zaščitimo pred raznimi živa bitja. Notranjo površino cevi lahko pobarvate temno.

Predlagana zasnova je lahko uporabna za zaščito nestalnih odprtin - oken, prehodnih vrat - ali nameščena vzdolž oboda odprtega objekta. Princip delovanja se sproži, ko laserski žarek prekine vsiljivec. Sistem se je kljub preprostosti izkazal za precej zanesljivega in ekonomičnega, rdeči laser, ki deluje v načinu kratkega impulza, pa je vsiljivcu praktično neviden.

Slika 1. Diagram oddajnika laserskega varnostnega sistema

Oddajnik, katerega diagram je prikazan zgoraj, je sestavljen iz generatorja kratkih impulzov in tokovnega ojačevalnika, naloženega na laserski kazalec, ki ga je enostavno najti v skoraj vsaki stojnici. Generator je sestavljen z elementi DD1.1, DD1.2 in z vrednostmi vezja za nastavitev frekvence, prikazanimi na diagramu, deluje pri frekvenci približno 5 Hz. Nato gre signal v diferencialno vezje C2R3, ki generira kratke impulze s trajanjem približno 10 μs. S tem naprava ni le varčna (ena šestvoltna baterija tipa 476 zadošča za več kot eno leto neprekinjenega delovanja oddajnika), ampak tudi nevidna za vsiljivca.

Nato se impulzi izenačijo po obliki in amplitudi z elementi DD1.3, DD1.4 in se pošljejo v ojačevalnik, sestavljen na tranzistorju VT1. Ojačevalec se naloži na laserski kazalec, ki je predelan - odstranijo se baterije in odstrani stožčasta konica. Upor R7, zaporedno povezan z uporom, ki je "vtisnjen" v samo ploščo laserske svetilke (njegova nazivna vrednost je približno 50 ohmov), je tokovno omejujoč za lasersko LED, preklopno stikalo SA1 vklopi neprekinjen način delovanja oddajnika, potrebno za prilagoditev sistema oddajnik-sprejemnik.

Za večjo ekonomičnost in stabilnost frekvence se mikrovezje DD1 napaja z napetostjo, zmanjšano na 3-4 V, presežek pa zaduši upor R6. Povprečna poraba toka oddajnika ne presega 10 μA, LED porabi približno 20 mA na impulz, zato ni stikala za vklop. Oddajnik ostane delujoč (seveda z zmanjšanjem dometa), ko se napajalna napetost zmanjša na 4,5 V.

Sprejemnik, katerega vezje je prikazano na sliki 2, je sestavljen na integriranem vezju DA1, občutljivi element je fotodioda FD263-01. Pri zamenjavi morate upoštevati dolžino svetlobnih impulzov - odzivni čas LED na osvetlitev mora biti 5-10 krat nižji od trajanja laserskega impulza.

Na njegovem mestu bodo lahko delovali na primer FD320, FD-11K, FD-K-142, KOF122 (A, B) in številni drugi. Kot odziv na vsak utrip oddajnika sprejemnik na izhodu ustvari visokonivojski amplitudni impulz CMOS. Lahko se uporablja za nadaljnjo predelavo. Za izključitev zunanje osvetlitve je treba fotodiodo namestiti v neprozorno cev, ki deluje kot pokrov.

Nastavitev sistema se zmanjša na njegovo poravnavo. To naredite vizualno, tako da laserski žarek čim bolj natančno usmerite na fotodetektor. Če želite to narediti, preklopite SA1, da preklopite oddajnik na neprekinjeno sevanje. Po končani nastavitvi morata biti tako sprejemnik kot oddajnik trdno pritrjena. Načeloma tak sistem ne zahteva "mikronske" prilagoditve. Med poskusi je zanesljivo deloval, ko je bil fotodetektor, oddaljen 50 m od oddajnika, v krogu razpršitve sevanja s premerom 30 cm.

Na podlagi materialov iz "Radio" št. 7, 2002.

Ta vrsta alarma je ena od komponent sodobnih varnostnih sistemov. Njihova prednost je zanesljivost - v njih praktično ni mogoče vdreti in jih je nemogoče obiti. Zahvaljujoč laserski signalizaciji se raven varnosti katerega koli predmeta v primerjavi s tradicionalnimi metodami in napravami poveča.

Laserski varnostni sistemi imajo številne prednosti:

Mobilnost: moduli se zlahka prenašajo iz kraja v kraj, lahko se nahajajo na različnih mestih;
Laserje je enostavno skriti, tako da kriminalec ne ve za njihovo prisotnost, dokler se ne pojavijo varnostniki;
Elementi, ki so del varnostnega sistema, se zlahka kombinirajo s katero koli notranjostjo in je ne pokvarijo s svojo prisotnostjo;
Sposobnost dela s sirenami, z izhodom signala na daljinski upravljalnik.

Njihove pomanjkljivosti vključujejo visoke stroške; težko jih je namestiti in konfigurirati.

Osnova alarma je laser, ki je vključen v varnostni sistem. Slednji imajo precej visoko zahtevnost, zato so dragi. Ne smete obupati nad njimi - poskusiti morate narediti laserski alarm z lastnimi rokami. Kot kaže razvoj obrtnikov, to zahteva več naprav in komponent, ki jih je mogoče kupiti precej poceni. Rezultat je učinkovit laserski alarmni sistem.

Doma izdelani alarmi uporabljajo laser in fotodetektor. Iz laserja izhaja žarek, ki ga sprejme fotodetektor. V tem primeru je upor slednjega blizu ničle. Če žarek nekaj blokira, se upor fotocelice hitro poveča. To vodi do neuravnoteženosti elektronskega vezja, na katerega sta povezani obe napravi, do aktivacije aktuatorjev in do aktivacije alarma.

Če želite narediti laserski alarm z lastnimi rokami, morate kupiti: laserski kazalec, ki bo ustvaril laserski žarek; fotocelica, katere upor se spreminja pod vplivom svetlobnega toka; rele, ki bo povezal na primer zvočno sireno. Sistema ni mogoče izdelati brez orodij in materialov za spajkanje, žic, delov ohišja in pribora za vgradnjo.

Lasersko alarmno vezje je mogoče zgraditi na osnovi časovnika NE555, ki bo nadzoroval njegovo delovanje.

"Pozitivno" vezje iz vira napajanja se napaja na "plus" zvočne sirene; “negativno” – na 1. izhod časovnika. Med njimi je mostiček nameščen skozi upor R2 in fotorezistor R3. Od mostička med zadnjima elementoma je pipa do 6. izhoda časovnika.

Nadalje vzdolž "pozitivnega" tokokroga so razporejene pipe: skozi upor R1 do 2. izhoda časovnika in od njega skozi odklopnik do "minusa" sirene; na 4., nato na 8. izhod časovnika. Poleg tega je 3. izhod časovnika povezan z odklopnim stikalom.

Ko žarek laserskega kazalca pade na fotoupor, je njegov upor zanemarljiv, zato električni tok teče skozi prvi mostiček vezja skozi upor R2 in fotoupor R3. Ko se žarek poveča, se upornost fotoupora močno poveča in tok skozi določen mostiček se ustavi - šel bo do časovnika in od njega do sirene, ki bo s svojim zvokom obvestila, da je nekdo prečkal žarek kazalca.