Автомобильная охранная сигнализация

За последние 20 лет в радиолюбительской литературе опубликовано немало схем охранных сигнализаций (ОС) для автомобиля. И хотя в настоящее время имеется широкий выбор фирменных ОС, но их стоимость устраивает далеко не всех желающих, поэтому собственные ОС по-прежнему остаются актуальными. Вниманию читателей предлагается еще один вариант охранной сигнализации для автомобиля.

В приведенной ОС используется цифровой способ формирования временных задержек (подсчет импульсов), имеющий преимущества перед аналоговым (заряд - разряд конденсатора) в термоустойчивости, стабильности выдержек времени, наработке на отказ, настройке схемы и пр. Во времязадающих узлах ОС исключено применение оксидных конденсаторов как наименее надежных радиоэлементов и электромагнитных реле, повышающих вероятность сбоев.

На практике ОС показала надежность в работе и высокую устойчивость к электромагнитным помехам и наводкам (искрящие контакты, грозовые разряды и т.п.). Приведенную ОС можно также использовать и в других областях, в быту и на производстве.

Основные технические параметры

Время задержки при постановке на охрану 12 с

Длительность сигналов подтверждения постановки на охрану 0,5 с

Время задержки подачи сигналов тревоги 12 с

Время подачи сигналов тревоги 168 с

Напряжение питания 9...15 В (12 В ном.)

Средний ток потребления: в режиме охраны при подаче сигналов тревоги 6 мА 2,5

Режим подачи звукового сигнала тревоги - периодический, 4 цикла: в одном цикле 24 с - подача звукового сигнала, 24 с -пауза. В середине каждой паузы - короткий сигнал 0,5 с. Режим подачи светового сигнала тревоги аналогичен и синхронен звуковому режиму тревоги. Сигнал прерывистый, частотой 1Гц.

Возможности охранной сигнализации

ОС подает звуковой (электронная многотональная сирена) и световой (мигающие габаритные огни) сигналы тревоги при открывании дверей, капота, багажника и при качании (или наклоне) автомобиля. При этом звуковой сигнал при открытии капота подается немедленно, а при открывании дверей, багажника и качании автомобиля - с задержкой (возможна реализация любого из этих действий также и с мгновенной подачей звукового сигнала). Световой сигнал тревоги включается всегда с задержкой. При незначительном качании автомобиля подаются короткие звуковые сигналы, предупреждающие, что автомобиль охраняется.

При установлении охранного режима ОС вырабатывает кратковременные звуковой и световой сигналы подтверждения взятия автомобиля на охрану. Предусмотрена установка автомобиля на охрану без короткого звукового подтверждения (бесшумная постановка на охрану - БПО). В режиме охраны в салоне мигает светодиод, указывая, что автомобиль охраняется.

Перед включением ОС в работу имеется возможность проверки функционирования датчиков охраны и сирены.

Принципиальная схема ОС (рис.1) состоит из следующих основных узлов: тактовый генератор выполнен на элементах DD1.1, DD1.2, счетчики-формирователи основных временных интервалов (DD2.1, DD2.2), узел фиксации и блокировки (VT1, VS1), генератор охранного режима (DD1.4, VT2), звуковой узел (VT4, VT5, В1), световой узел (DD3.1, DD3.2, VT6, VT7, HL1).

Датчиками охраны служат штатные дверные кнопки освещения салона SF3-SF6, дополнительные кнопки капота SF1 и багажника SF7, а также контактный двухуровневый датчик качания SF2 (SF2.1 - сигнальный, SF2.2 - предупредительный). Перед включением ОС периодически при необходимости проверяют все основные датчики охраны SF1, SF2.1, SF3 - SF7 с помощью светодиода VD3: в охранном (разомкнутом, т.е. когда все двери, капот, багажник закрыты и автомобиль неподвижен) положении датчиков светодиод не должен светиться. Вспомогательный датчик предупреждения SF2.2 проверяют совместно с сиреной В1 при включенной на время менее 24 с ОС: при незначительном качании автомобиля сирена В1 подает короткие звуковые сигналы.

Основной алгоритм работы ОС следующий. При включении питания ОС потайным выключателем SA1 "Охрана" счетчики-формирователи DD2.1, DD2.2 с помощью цепочки С2, R4 устанавливаются в состояние лог. "0". Светится светодиод VD4, указывая, что ОС включена и находится в исходном положении. Одновременно с этим начинает работать тактовый генератор DD1.1, DD1.2, так как на его управляющем входе 2 (DD1.1) присутствует разрешающий высокий уровень лог.Т. Тактовый генератор вырабатывает импульсы с периодом Т=1,5 с, которые поступают на счетный вход С счетчика DD2.1. В течение 12 с происходит выдержка времени перехода ОС в режим охраны. В указанном промежутке времени ОС не фиксирует замкнутое положение (срабатывание) датчиков охраны, и водитель может спокойно покинуть салон и закрыть дверь. По истечении 12 с на выходе 6 счетчика DD2.1 появится лог.Т, и при этом, так как на управляющем входе 2 тактового генератора DD1.1 появляется лог. "0", узел фиксации и блокировки vT1, VS1 устанавливается в режим "готовность" (ожидание срабатывания датчиков охраны). Звуковой узел VT4, VT5, В1 с помощью цепочки С7, R18 вырабатывает короткий (0,5 с) звуковой сигнал подтверждения взятия автомобиля на охрану. Исполнительная часть VT6, VT7, HL1 светового узла DD3.1, DD3.2, VT6, VT7, HL1 с помощью цепочки С10, R24 вырабатывает синхронно со звуковым узлом короткий световой сигнал подтверждения (0,5 с). Начинает работать генератор охранного режима DD1.4, VT2, так как на его управляющем входе 12 (DD1.4) появляется разрешающая лог. "1", и светодиод VD4 переходит с постоянного свечения в прерывистое (с периодом Т = 0,6 с), указывая, что автомобиль охраняется.

При необходимости, установив выключатель SА2 (БПО) в разомкнутое положение, можно поставить автомобиль на охрану без звукового подтверждения, т.е. задействовать режим БПО.

Таким образом, ОС установлена в режим охраны.

При незначительном раскачивании автомобиля периодически срабатывает вспомогательный, предупредительный датчик качания SF2.2, который с помощью транзистора VT5 звукового узла включает сирену В1, звуковые сигналы которой предупреждают, что автомобиль охраняется. При срабатывании (даже кратковременном) любого из основных датчиков охраны SF1, SF2.1, SF3 - SF7, например, датчика SF3 (при открывании двери водителя), задействуется узел фиксации и блокировки VT1, VS1. Открывается транзистор VT1 и подает лог. "1" с выхода 6 счетчика DD2.1 на управляющий электрод тиристора VS1. При включении тиристора, о чем свидетельствует загоревшийся светодиод VD1, ОС блокируется и не реагирует на последующие размыкания-замыкания датчика SF3. При этом на входе 8 элемента совпадения DD1.3 появляется лог. "О", переключающий DD1.3 в лог.'Т'. Пришедшая на вход 2 DD1.1 лог. "1" снова разрешает работу тактового генератора DD1.1, DD1.2. Счетчик DD2.1 продолжает счет приходящих от генератора DD1.1, DD1.2 импульсов. Происходит выдержка времени на переход ОС в тревожный режим, равная также 12 с. Этого времени вполне достаточно, чтобы водитель отключил ОС потайным выключателем SA1. В противном случае, по истечении указанного интервала времени, на выходе 11 счетчика DD2.2 (включенного последовательно со счетчиком DD2.1) появится лог.'Т, которая переводит ОС в тревожный режим, разрешив одновременную работу звукового и светового узлов. В звуковом узле включаются последовательно транзисторы VT4, VT5, и сирена В1 вырабатывает звуковой сигнал тревоги по указанному в технических данных режиму.

В световом узле начинает работать генератор DD3.1, DD3.2, вырабатывающий импульсы с частотой 1 Гц, которые управляют габаритными огнями HL1 с помощью мощного ключа VT6, VT7. Габаритные огни будут периодически мигать в режиме, аналогично режиму звукового узла.

На 84-й секунде тревожного режима появившаяся лог.Т на выходе 13 счетчика DD2.2 откроет транзистор VT3, который выключит тиристор VS1. Подключение ключа VT3 к выходу 13 вместо выхода 14 счетчика DD2.2 объясняется меньшим быстродействием тиристора VS1 по сравнению со счетчиком DD2.2 (из справочных данных), а так как на 14 выводе счетчика DD2.2 при завершении тревожного режима лог.Т появится на очень короткое время, то тиристор VS1 может не успеть закрыться, и работа ОС зациклится (при практических экспериментах тиристор VS1 нормально закрывался и от короткого импульса лог. "1" с 14 вывода счетчика DD2.2). На 13 выводе DD2.2 лог. "1" будет присутствовать длительное время, и тиристор VS1 надежно закроется ключом VТ3, который до завершения тревожного режима будет замещать функции закрытого тиристора VS1, и алгоритм работы ОС сохранится прежним.

По истечении 168 с на выходе 14 счетчика DD2.2 появится лог. "1", а на 13 выходе - лог. "0". При этом одновременно счетчики DD2.1, DD2.2 сбрасываются в "0" и закрывается ключ VT3. Прекращается подача звукового и светового тревожных сигналов, и гаснет светодиод VD1, указывая на окончание режима тревоги и на установку ОС в исходное положение.

С помощью диодов VD7 и VD8, подключенных к датчику капота SF1, создается режим быстрого реагирования ОС на открытие капота и неконтролируемый доступ в подкапотное пространство. При открытии капота датчик SF1, сработав, подает разрешающий лог. "0" через диод VD8 на узел фиксации и блокировки VI1, VS1 и через диод VD7 на ключ VТ5 звукового узла. При этом 12-секундная задержка подачи сигналов тревоги при переходе ОС в тревожный режим заполняется звуковыми сигналами тревоги включенной транзистором VT5 сирены В1. Если по окончании задержки капот остался открытым (датчик SF1 замкнут), то сирена В1 звучит непрерывно до отключения ОС. Если же капот окажется закрытым (датчик SF1 разомкнут), то звуковой и световой сигналы тревоги подаются согласно основному алгоритму работы ОС. Диод VD7 также препятствует подаче лог. "0" от предупредительного датчика качания SF2.2 на узел фиксации и блокировки VT1 и VS1.

При необходимости можно создать режим быстрого реагирования для любого другого датчика охраны, отсоединив левый по схеме (рис.1) вывод нужного датчика от катода диода VD2 и подключив этот вывод к катоду диода VD8 (на схеме эти изменения показаны пунктиром для датчика багажника SF7).

Высокая помехоустойчивость ОС обеспечивается дополнительными пассивными RC-элементами в узле фиксации и блокировки (R6, С3, R9, С4), а также в звуковом (С8, R19, R21) и световом (С11, R25, R27) узлах. Помехозащитный конденсатор С12 (обозначенный пунктиром) нужен, когда схема питается от сетевого (~220 В) блока питания при использовании ОС в быту и т.п. Диоды VD2, VD5 - VD12 выполняют функции развязывающих элементов.

Наладка

Собранная без ошибок и на исправных элементах схема ОС в наладке не нуждается. При необходимости можно только подобрать временные параметры ОС (по желанию владельца Ос) с помощью задающих RC-элемен-тов генераторов и формирующих конденсаторов С7, С10.

Период импульсов тактового генератора DD1.1, DD1.2 выбран равным 1,5 с. Это связано с тем, что цикл работы сирены В1 для всех шести ее мелодий равен 24 с, и, чтобы сирена прозвучала практически полностью, нужен период тактового генератора Т = 1,5 с. Исходя из этого, время задержек постановки на охрану и перехода ОС в тревожный режим составит по 12 с, а время подачи периодических сигналов тревоги 168 с, что вполне приемлемо.

Детали. В схеме ОС применены КМОП-микросхемы, благодаря чему ток потребления в режиме охраны незначительный. Тиристор VS1 (КУ112А) можно заменить на любой из КУ101, подкорректировав резисторы R8, R9, но тиристор КУ101 сильнее нагружает по управляющему электроду выход 6 счетчика DD2.1. В качестве тревожного звукового излучателя В1 применена шеститональная сирена, применяемая в фирменных автосигнализациях. Световым излучателем тревоги HL1 служат габаритные лампы автомобиля. В схеме ОС используются резисторы типа МЛТ (можно и других типов), конденсатор С5 оксидный типа К50-35, остальные конденсаторы типа КМ, К73 или другие не оксидные. Диоды и транзисторы могут быть и других типов, не уступающие по основным параметрам, указанным на схеме. Мощные транзисторы VT5, VT7 крепят на небольшие алюминиевые плас-тинки-теплоотводы, хотя в принципе их можно использовать и без радиаторов, так как они работают в прерывистом режиме, непродолжительное время и во включенном состоянии находятся в режиме насыщения. Выключатель SA1 - любой закрытого типа и удобный в работе, с рабочим током Н4А. Выключатель SA2 - любой малогабаритный закрытого типа.

Все датчики охраны работают на замыкание. Дверные кнопки освещения салона (датчики дверей) желательно отсоединить от выключателей освещения салона, расположенных на стойках дверей. Тем самым уменьшается разветвление сигнального провода (провод, соединяющий катод диода VD2 с датчиками охраны SF1, SF2.1, SF3-SF7), что еще больше повышает помехоустойчивость ОС.

Для более надежной работы ОС кнопки-датчики капота и багажника лучше применить закрытого типа или использовать герконы. Датчики устанавливают таким образом, чтобы их контакты замыкались при незначительном поднятии крышек капота и багажника.

В ОС применяется немного измененный в конструкции контактный датчик качания (ДК), подробное описание которого (конструкция, изготовление, настройка, работа) приведено в [4]. При изготовлении датчика качания возможны вариации как в его конструкции, так и в комплектующих. Новый ДК SF2 изображен на рис.2, что достаточно для краткого пояснения принципа работы датчика. Изменение конструкции ДК [4] заключается в добавлении к нему шарового шарнира 7, с помощью которого можно быстро установить ДК в нейтральное (вертикальное) положение при разных уклонах автомобиля перед постановкой его на охрану (влияние рельефа местности).

В датчике качания SF2 применяются два независимых в работе и одинаковых по конструкции (аналогичных [4]) датчика SF2.1 и SF2.2, настроенных на разный уровень чувствительности к качанию или наклону автомобиля. Суть работы датчика SF2.1 (SF2.2) состоит в том, что при раскачивании (или наклоне) автомобиля подвижной контакт 3 (металлический шарик, укрепленный на пружине 1) замыкается с неподвижным контактом 2 (конус, навитый из проволоки и укрепленный на регулировочном винте 4). Замыкание этих контактов является управляющим сигналом для схемы ОС.

Настройка датчика SF2.1 (SF2.2) на требуемый уровень качания автомобиля, определяемый экспериментально, производится регулировочным винтом 4, который, перемещая неподвижный контакт 2 в вертикальном направлении (указано стрелками), изменяет зазор между контактами 2 и 3 датчика SF2.1 (SF2.2). Нейтральное положение ДК SF2 устанавливают поворотом датчика в нужном направлении с помощью шарового шарнира 7, металлического корпуса 5 относительно основания 8. Нижняя крышка 6 корпуса датчика SF2 изготовлена из изоляционного материала.

Конструкция ОС произвольная, исходя из вкусов и возможностей ее владельца. Главное, чтобы монтаж элементов конструкции ОС был стойким к вибрациям и защищен от влаги и сырости. Готовый электронный блок ОС размещают в салоне автомобиля или в подкапотном пространстве. Для удобства в эксплуатации охранной сигнализации провода, приходящие от датчиков охраны, индикаторных светодиодов, тревожных излучателей и питания ОС, подсоединяют к блоку ОС с помощью разъема. Электронную сирену размещают в подкапотном пространстве. Индикаторные светодиоды монтируют на панели приборов (или возле нее), светодиод VD4 должен быть хорошо заметен снаружи автомобиля. Выключатель SA1 устанавливают в скрытном и удобном для владельца автомобиля месте салона. Датчик качания лучше разместить на панели приборов или недалеко от нее, чтобы быстро установить его в нейтральное положение.

При использовании этой ОС совместно даже с простыми противоугонными блокировками (блокировки стартера и системы зажигания) и надежно закрытым капотом (дополнительный механический или электромеханический замок и заблокированный доступ к штатному рычагу открытия капота) получается в итоге собственная, эффективная и недорогая охранно-противоугонная система сигнализации, не уступающая во многих случаях фирменным охранным системам.

Автор: Л.В. Белова, г. Новая Одесса, Николаевская обл.

Литература:

1. Радио. - М.: Изд-во ДОСААФ, 1980-1993.

2. Радюаматор. - Киев: Изд-во "Радюаматор", 1993-2001.

3. В помощь радиолюбителю. - М.: Изд-во ДОСААФ. Вып. № 60, № 113.

4. Зеленский В.А., Хромой Б.П. Бытовые электронные автоматы. - М.: Радио и связь, 1989. - С. 72.