Электронный сторож для скутера или мотоцикла

  В радиолюбительской литературе есть немало описаний устройств охранной сигнализации для автомобилей. Однако большинство этих устройств нельзя использовать для охраны другого популярного средства передвижения - мотоцикла, скутера. Автор публикуемой ниже статьи разрабатывал свою конструкцию специально для "двухколесного друга" и полагает, что она вполне отвечает поставленной цели.

В период сбора лесных даров природы мотоциклы, одиноко стоящие вдоль дорог и просек, становятся легкой добычей злоумышленников. Правда, угоняют мотоциклы редко, а вот разбирают их, воруют горючее, пока хозяева собирают ягоды или грибы, довольно часто.

Предлагаемый сторож реагирует даже на слабый удар по корпусу мотоцикла и немедленно подает сигнал тревоги. Причем сигнал - музыкальный и, естественно, отличается от традиционных тревожных сигналов. Владелец легко узнает его среди прочих.

При разработке охранного устройства пришлось сразу отказаться от использования звукового сигнала, установленного на мотоцикле, так как он потребляет от аккумуляторной батареи слишком большой ток. Описываемый же сторож в дежурном режиме потребляет не более 1,5 мА, а в режиме тревоги - до 400 мА.

В устройстве применен датчик, подобный описанному в [1]. Основой его служит пьезоизлучатель ЗП-22, устанавливаемый на плату без доработки. Датчик можно расположить в любом месте мотоцикла, на эффективность работы сторожа это существенного влияния не оказывает.

Электрическая принципиальная схема охранного устройства изображена на рис. 1. При ударе по корпусу мотоцикла в датчике BQ1 возникает сигнал переменного тока, который поступает на вход компаратора, собранного на ОУ DA1. Порог срабатывания компаратора устанавливают подстроечным резистором R2. Верхнее по схеме положение движка резистора R2 соответствует минимальной чувствительности устройства.

Если амплитуда отрицательных полуволн сигнала датчика меньше напряжения на резисторе R2, транзистор VT1, работающий в режиме переключения, остается закрытым, а выходное напряжение на его коллекторе имеет низкий уровень. Как только амплитуда полуволн превысит напряжение на резисторе R2, выходное напряжение транзистора VT1 будет представлять собой последовательность прямоугольных импульсов. Диод VD1 увеличивает зону нечувствительности транзистора VT1.

Операционный усилитель DA1 работает в режиме максимального усиления. Ток, потребляемый ОУ, зависит от тока, протекающего через вывод 8; резистор R5 нормирует этот ток. Если он находится в пределах 1,5...15 мкА, тогда ток, потребляемый ОУ DA1, равен 36...170 мкА. Сопротивление резистора R5 (в мегаомах) рассчитывают по формуле [2]: R5 = (Uпит-0,7В)/I8, где Uпит - напряжение питания ОУ, В; I8 - ток через вывод 8, мкА.

Прямоугольные импульсы с коллектора транзистора VT1 поступают на вход S триггера DD1.1, что приводит к переключению его в единичное состояние. На прямом выходе триггера устанавливается высокий уровень. Последующие импульсы, поступающие с коллектора VT1 на вход S триггера, уже не изменяют его состояние.

Напряжение высокого уровня с выхода триггера DD1.1 через резистор R9 начинает сравнительно медленно заряжать конденсатор С1. Время его зарядки около 40 с. Как только напряжение на конденсаторе С1, а значит, и на входе R триггера достигнет порога переключения триггера в нулевое состояние, триггер переключится и на прямом выходе установится низкий уровень, если к этому моменту закрылся транзистор VT1 и на вход S триггера перестали поступать импульсы.

ОУ DA1 и триггер DD1.1 питаются от параметрического стабилизатора напряжения VD2R10.

Напряжение высокого уровня на прямом выходе триггера DD1.1 открывает транзистор VT2, и срабатывает реле К1. Через замкнувшиеся контакты К1.1, К1.2 поступает питание на сигнальное устройство, собранное на музыкальном синтезаторе DD2.

Кроме музыкального синтезатора, оно включает в себя усилитель звукового сигнала DA2 и динамическую головку ВА1. Музыкальный синтезатор DD2 питается от отдельного параметрического стабилизатора VD4R12. Синтезатор подключен так, что звучит только одна мелодия. Если необходимо менять мелодию, то схему его включения нужно изменить, как это показано в [3].

Усилитель сигнала ЗЧ DA2 питается непосредственно от аккумуляторной батареи мотоцикла. Резистор R13 предотвращает самовозбуждение усилителя. Цепь ОС образована элементами С5, R14, R15. Резистор R15 необходимо при налаживании подобрать так, чтобы достигнуть максимального коэффициента усиления [4]. Динамическая головка ВА1 подключена к усилителю DA2 через разделительный конденсатор С6. Свободные выводы 3-6, 9, 11 микросхемы DD1 cоединены с общим проводом.

Все детали устройства, кроме выключателя SA1 и динамической головки ВА1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2.

Выключатель SA1 следует установить в месте, известном только владельцу машины. Динамическая головка должна быть защищена от умышленного повреждения. Диффузор ее желательно пропитать водостойким лаком.

Плату также нужно защитить от брызг и пыли прочной коробкой, а монтаж покрыть эпоксидным лаком.

Датчик колебаний можно изготовить на базе звукоизлучателя ЗП-1 и других. Микросхему К140УД1208M можно заменить на К140УД12, а триггер К176ТМ2 - на К561ТМ2. Синтезатор УМС8 - любой из этой группы; они отличаются лишь записанными в них мелодиями. Кварцевый резонатор ZQ1 годится любой часовой на указанную частоту.

Вместо усилителя К174УН14 подойдет TDA2003. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из указанных серий. Диоды VD1, VD3 - также любые из серий КД521, КД522. Стабилитрон КС512А заменим на КС212Ж, а КС139А - на КС133А или на стабистор КС119А, но с изменением полярности включения. Реле К1 - РЭС60, паспорт РС4.569.435-02. Динамическую головку 3ГДВ-1 можно заменить на 2ГД36, 4ГД56, 6ГДВ-2. Кнопочный выключатель SA1 - П2К.

Безошибочно собранное из исправных деталей устройство обычно начинает работать сразу. Резистором R2 регулируют его чувствительность после размещения на мотоцикле. Слишком высокую чувствительность устанавливать не рекомендуется, иначе сигнализация будет реагировать на вибрацию почвы от проезжающего мимо транспорта, и даже на легкие потрескивания остывающего после остановки мотоцикла.

Чувствительность зависит также от места расположения датчика колебаний - при креплении его к раме или другим металлическим элементам конструкции чувствительность может оказаться чрезмерной.

Для исключения акустической связи между динамической головкой ВА1 и датчиком вибрации BQ1, в результате которой сигнал тревоги будет повторяться беспрерывно без внешних воздействий на датчик, необходимо экспериментально подобрать место установки головки, жесткость ее крепления и чувствительность датчика.

Источником питания сторожа служит аккумуляторная батарея мотоцикла. Если транспортное средство работает без батареи, ее необходимо установить.

В дежурный режим устройство включают замыканием контактов SA1. Если попытаться после этого манипулировать рычагами управления, снять мотоцикл с подножки или сдвинуть его с места, сторож немедленно подаст тревожный сигнал. Он будет звучать около 40 с, за это время мелодия успеет прозвучать полностью. Затем, при условии, что внешние воздействия прекратились, охранная сигнализация перейдет в дежурный режим.

Как известно, на мотоцикле или на скутере не так уж много мест, пригодных для установки динамической головки, поэтому рассчитывать на то, что удастся обеспечить отсутствие паразитной акусто-механической связи между ней и датчиком (при приемлемой его чувствительности), нет оснований.

Тем не менее от этой паразитной связи можно избавиться несложной доработкой сторожа. Во-первых, нужно одну из двух контактных групп реле К1 (см. схему) "перенести" в разрыв плюсового провода в точке В, причем использовать пару замкнутых контактов реле (с выводами 11, 12 или 21, 22). Питать триггер DD1.1 следует с плюсового вывода стабилитрона VD2.

Во-вторых, конденсатор С2, увеличив его емкость в 2...5 раз, необходимо припаять левее точки В по схеме, а на его прежнее место установить керамический емкостью 0,1...0,22 мкФ.

После этой переделки в дежурном режиме ОУ и транзистор VT1 сторожа будут работать так, как указано в статье, но как только сработает реле К1 и зазвучит тревожный сигнал, ОУ и транзистор VT1 окажутся обесточенными. Через некоторое время реле вернется в исходное состояние, но чувствительность сторожа восстановится только через 0,1...0,3 с после того, как зарядится оксидный конденсатор С2.

Литература:

1. Виноградов Ю. Датчик вибрации для охранного устройства. - Радио, 1994, #12, с. 38.

2. Булычев А. Л. и др. Аналоговые интегральные схемы. - Минск, "Беларусь", 1993.

3. Васильев А. На микросхемах серии УМС. - Радио, 1995, #12, с. 40.

4. Новаченко И.В. и др. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. - М.: КУБК-а, 1995.

  Автор: М.Чуруксаев
Источник: журнал "Радио"