Ця проста конструкція дає змогу відстежувати зміни атмосферного заряду. Наприклад, фіксуючи збільшення атмосферного розряду можна спрогнозувати наближення грозового фронту. Величина атмосферного заряду в сонячний день становить близько 100 мВ, але при накопиченні грозових хмар і перед дощем величина електричного заряду збільшується у багато разів.
У разі грози, напруга може збільшитись до декількох тисяч вольт незадовго до удару блискавки. Тут описується схема монітора атмосферної електрики, зміна якого відображається на світлодіодній шкалі.
Опис роботи детектора атмосферної електрики
Вхідний ланцюг складається з антени, сигнал з якої надходить на операційний підсилювач DA1 (TL071), що використовується в ролі компаратора. Даний тип операційного підсилювача має JFET-вхід та посилення до 100 дБ. Його неінвертуючий вхід підключений до дільника напруги, утвореного з резисторів R3 і R4, а вхід, що не інвертує, підключений до антени.
Резистор R2 захищає DA1 від надмірно-небезпечної вхідної напруги, у той час як резистор R1 утримує неінвертуючий вхід стабільним. Оскільки операційний підсилювач TL071 має дуже високий коефіцієнт посилення, то до схеми доданий резистор R5 утворює зворотний зв'язок з відповідними обмеженнями.
Залежно від величини вхідної напруги, на виході 6 DA1 буде напруга в діапазоні від 2,5 до 5, який подається на вхід 5 мікросхеми LM3914 (DD1) через змінний резистор R6. Резистор R7 обмежує максимальну чутливість.
Матеріал: АБС+метал+акрилові лінзи. Світлодіодна підсвітка...
Мікросхема - інтегральна схема, яка здатна вимірювати (лінійно) вхідну напругу та виводити значення на лінійку світлодіодів. По суті виходить класичний аналоговий дисплей на світлодіодах. Струм, що протікає через світлодіоди, обмежується мікросхемою LM3914, тому відпадає необхідність у зовнішніх резисторах. У цій схемі вхідна напруга від 1,7 до 4,2 розподілено на п'ять світлодіодів.
Налаштування пристрою
Перед першим увімкненням поверніть ручку змінного резистора R3 повністю проти годинникової стрілки, а змінний резистор R6 приблизно до середини діапазону. Подайте живлення та поворотом двигуна резистора R6 протестуйте пристрій. Зазвичай спалахує світлодіод VD2 і навіть на короткий час VD1, це говорить про правильну роботу обладнання та зміни атмосферного заряду.
Остаточні налаштування повинні бути зроблені в сонячний день з ясним небом, необхідно обертанням R4 досягти свічення тільки VD5, яке свідчить про нормальну атмосферну електрику. Схема, незважаючи на свою простоту, дуже добре працює та дозволяє попередити про наближення грози задовго до її початку.
Як антена можна використовувати ізольований провід довжиною близько 3 метрів, а загальний провід схеми заземлити, наприклад, приєднати до батареї центрального опалення.
Увага! Щоб уникнути поразки блискавкою під час настання грози, необхідно відключити антену від пристрою.
Даний пристрій відмінно підійде для тих, хто займається туризмом, походами, і не тільки. Він дозволяє реєструвати грозу в радіусі приблизно 80 км, що дозволить вчасно знайти укриття, сховатися, вимкнути електроустаткування. Зібрати реєстратор грози не так вже й складно, оскільки він не містить дефіцитних деталей та особливого налаштування, треба лише налаштувати R4 – це поріг чутливості детектора.
Схема:
Подовжуюча котушка L1 підвищує її ефективність. Вхідний контур L2 C2 налаштований на частоту близько 330 кГц. L2-мотається на будь-якому контурі від старого радіоприймача, діаметр каркаса 5мм, 360витків дроту 0.2мм, висота намотування 10мм. Контур L1 теж параметри тільки 58 витків дроту 0.2мм в моєму варіанті цієї котушки немає, я її замінив на іншу - з нею можна поексперементувати.
Про деталі саморобного реєстратора наближення грози. Транзистори VT1-VT4 можуть бути будь-які, від КТ315/КТ361 до КТ3102/КТ3107. Діод VD1 – будь-який імпульсний.
Принцип дії:посилений транзистором VT1 сигнал надходить на реєструючий каскад (VT2-VT4). ВЧ імпульс відкриває транзистори VT2 та VT3 і розряджає конденсатор С4. Струм його зарядки, проходячи через діод VD1 та резистор R6, призводить до більш тривалого відкривання транзистора VT4 і запалення індикаторної лампочки VL1. Можна застосувати світлодіод або звуковий індикатор із вбудованим генератором – що вам зручніше. Перевірити реєстратор можна за допомогою п'єзозапальнички - клацаючи запальничкою на відстані півметра від антени. Рекомендується заземлити пристрій, так буде більша чутливість.
Завантажити друковану плату у форматі LAY:
У вас немає доступу до скачування файлів з нашого сервера
Якщо Ви цікавитеся спостереженням за рівнем статичної напруги в штормову погоду, грозу, то схема монітора допоможе Вам почати. Я був молодий, цікавий і завжди цікавився такими явищами як радіочастотний шум Землі, так само як радіочастотний спектр під час бурхливого шторму (бурі, грози). Я також вважав, що якщо вже маю встановлені антени, то якщо я розпізнаю вчасно сильне статичне поле, що утворюється навколо мене, то зможу вчасно зреагувати на можливий удар блискавки (наприклад, заземлити антени). В одній із розроблених мною схем я застосував компаратор, що включає звуковий сигнал тривоги, якщо напруженість статичного поля (В/м) досягала встановленого значення.
Я побудував багато пристроїв, починаючи від лампових і закінчуючи конструкціями на польових транзисторах (ПТ) з ізольованим затвором, але пропонована конструкція перевершила все за надійністю і може надати неоціненну допомогу у випадках, згаданих вище. Якщо Ви не знайдете вимірювач з нульовою позначкою посередині, я впевнений, що Ви пристосуєте й інші - з нулем на краю шкали, також як підбором значень деталей схеми зможете адаптувати до пропонованої схеми будь-який відповідний вимірювач, згідно з імпедансом і струмом повного відхилення стрілки. Також, Ви можете застосувати інші типи польових транзисторів, я застосував польовий транзистор з переходом, з каналом р-типу (JFET).
Одновихідна схема може бути утворена шляхом приєднання вимірювача для вимірювання струму польового транзистора безпосередньо, тільки не забудьте підключити резистор витоку/зміщення до позитивного полюса джерела живлення з р-канальними ПТ і до негативного - з n-канальними.
У цьому ракурсі однією з моїх найкращих схем за всі роки є та, в якій використовується n-канальний двозатворний ПТ із ізольованими затворами (MOSFET), наприклад, такий як 40673 з обома затворами, з'єднаними разом.
Схема
У наведеній схемі, затвор ПТ з р-каналом з'єднаний із загальним проводом, оскільки використовується двополярне живлення через дуже високий опір, - я використав у першій версії 11 Мом. Пам'ятайте, що такі резистори не тільки важко дістати, але це місце є каменем спотикання, якщо в схемі є великий витік. У цьому аспекті, найкраще, залишити затвор у спокої та використовувати високоякісний новий коаксіальний кабель, підвівши його до зовнішньої антени, як правило, - з ємнісним навантаженням. Вам необхідно зайнятися і пристроєм захисту від опадів точок конструкції антени, де можливий витік енергії на землю, інакше Ви виявите, що Ваш вимірювач втратить чутливість при перших краплях дощу.
Я використовував 22-дюймовий штир від антени (Wilson) з її звичайними вузлами кріплення з двома гайками на кінці для кріплення ємнісного навантаження та з пластиковою парасолькою для захисту конструкції антени в потрібних місцях від вологи.
Подібним чином, коаксіальне з'єднання має бути захищене від вологи – тут я застосував з'єднувачі N-типу на антені і на шасі для вимірювача всередині приміщення. Що стосується високоомного резистивного навантаження, я впевнений, що, при необхідності, Ви можете виготовити і Вам необхідні. Для великої напруженості поля я використовував як навантаження потенціометр опором 10 Мом, який я міг, за необхідності, виключати зі схеми. Для цієї мети я використовував вимикач з керамічним ізолятором, призначений для високовольтних ланцюгів, щоб знизити витоку, але і дешевші типи вимикачів у цьому ланцюзі працюють непогано. Тип застосовуваного ПТ некритичний, - я використав J176 від All Electronics, також від цієї фірми "прийшли" до мене потенціометр в 10 Мом та вимірювач.
Що стосується джерела живлення, то його напруга в 12 В для ЗЧ секції - некритично, але двополярне має бути добре стабілізованим і надходити переважно від іншого трансформатора або іншої обмотки при мережному живленні, оскільки пік струмів від ЗЧ ІМС розбалансують схему вимірювача. В результаті експерименту, я виявив, що зміна напруги зміщення ОУ дає дуже чутливий спосіб управління балансуванням вимірювача, більш прийнятний, ніж зсув показань вимірювача іншими способами (наприклад, ручним, механічним, при стрілочному індикаторі або електронним балансуванням (установкою нуля) - на самому вимірнику ). Повинен помітити, якщо Вам не вдасться дістати вимірника з нулем посередині, то Ви можете заземлити один його висновок або з'єднати його з висновком підстроювального резистора, де висновки цього потенціометра з'єднані з плюсом і мінусом джерела живлення, наприклад, потенціометра опором 5 або 10 кО. Я це випробував і все працювало ОК, але мені найбільше сподобалася робота вимірювача 250-0-250 мкА. Я ще досі не розробив добротної схеми автоустановки нуля вимірювача, як правило, балансування порушується при зміні полярності, яку можна спостерігати при розрядах блискавок, так само як і в навколишньому "мирному" статичному полі. У режимі максимального посилення (чутливості) Ви можете помічати зміни градієнтів поля в ясну погоду протягом доби, також як і відзначати грози на відстані за штат (США) від Вас. Однією з проблем, на яку страждає ця схема грозовідмітника, є необхідність частотою коригування нуля вимірювача, особливо в положенні максимального посилення, пов'язана зі зміною полярності напруги під час грози.
Аналоговий вимірювач може бути замінений цифровим мультиметром із комп'ютерним інтерфейсом. На малюнку наведено ескіз цифрового мультиметра Velleman DVM345, що використовується як передавач записуючого пристрою. (Transient recorder). Програмне забезпечення дозволяє спостерігати графічне зображення величин та зберігає отримані значення у файлі ".dat".
MasView – програмний матеріал для Windows, що надається Velleman (http://www.velleman.be/)
Цифровий мультиметр DVM 345 Velleman із комп'ютерним інтерфейсом.
Чим вище посилення ОУ, або вище вхідний імпеданс ланцюга затвора ПТ, тим ясніше проступає проблема, через яку я раджу знижувати імпеданс ланцюга затвора і посилення ОУ в сильних статичних полях. Я також забезпечив ЗЧ доступ від ОУ і змішав цей сигнал із різними рівнями для статичних та РЧ сигналів, вбудувавши регулювання гучності (рівня).
ЗЧ частина
Сигнал ЗЧ надходить із простої ІМС типу LM380, Ви помітите взаємодію регуляторів, якщо побудуєте все, як показано тут. Буферний підсилювач та схема змішувача були б корисні, але я намагався обійтися тут мінімум деталей. Хорошим доповненням до вихідної схеми ЗЧ був би еквалайзер (грубо: регулятор тембру), за допомогою якого можна було б сформувати вихідну АЧХ пристрою та зменшити рівень перешкод, наприклад, як фон мережі змінного струму.
На зображенні наведено приклад вихідного сигналу 0...22 кГц, отриманого за допомогою програмного матеріалу Spectrum Lab Software, розробленого DL4YHF). Починаючи знизу-вгору: шум, сигнали типу spherics, сигнали станцій проекту Alpha, один сигнал CW і безліч сигналів RTTY-станцій.
РЧ частина
Для РЧ частини я використовував стару низькочастотну котушку Tesla, яку я намотав на пластмасовій трубі довжиною 4 фути і діаметром 6 дюймів, де я розташував 3000 витків дроту. Ви можете заперечити, адже і пряма "мотузкова" антена працює тут непогано, також прийнятно застосування вкорочуючих елементів, так що котушка - монстр тут зовсім не обов'язкова, але я хотів прийняти максимум сигналів на низьких частотах, за рахунок високої добротності котушки, щоб знизити загальне посилення схеми, щоб, у свою чергу, мінімізувати фон мережі живлення частотою 60 Гц (у США, у нас - 50 Гц). У цьому сенсі довгі штирі, і, особливо, дроти є тут небажаними. Сигнал посилюється вхідним ОУ, що має у своєму складі ПТ (JFET), вибірковість по входу забезпечується завдяки малій величині конденсатора, яка дозволяє досягти високої чутливості з мінімумом фону 60 Гц. ОУ типу 741 забезпечує посилення ЗЧ, а інший ОУ 741 використовується для живлення вимірювальної головки зі струмом повного відхилення стрілки 500 мкА (з нулем з краю шкали) для індикації рівнів сигналів РЧ. Я вважав корисним увімкнути послідовно з вимірювачем регулятор, щоб встановити його на панелі разом з регулятором посилення ОУ 741, що живить вимірювач, це забезпечує найбільшу гнучкість приладу за різних погодних умов. Цей вимірювач дуже корисний для визначення кількості грозових розрядів в одиницю часу в негоду.
Висновок
Я помітив, що в грозу, звільнення великої кількості енергії всередині хмар, сприяє появі несподіваних зливових потоків, що показує, що поля всередині хмар утримують великі маси води і коли вони, після розряду, слабшають і не можуть утримувати воду, вона проливається, після ударів потужних блискавок, як із відра. Багато в чому, це вже загальновідома істина, яку я збагнув багато років тому, читаючи безсмертні праці Миколи Тесла з цієї проблеми і зацікавився нею, вважав, що, все-таки, цікаво спостерігати за збиранням і накопиченням енергії і дивитися на результат, що з'являється в наявності. що ж вийде незабаром із цього.
Загалом схема дуже проста, може бути виконана в багатьох варіаціях, і, сподіваюся, Ви знайдете її цікавим доповненням до Вашої низькочастотної (наддовгохвильової) апаратури спостереження. Мені було б цікаво побачити втілення в життя ідей з автоматичного регулювання функції встановлення нуля вимірювача статичної електрики, особливо якщо реальна схема не порушує значущої інформації про зміну полярності, і в цьому світлі, я сподіваюся почути розумні ідеї від усіх читачів. Ви знайдете мою електронну адресу на моєму сайті: http://www.shipleysystems.com/~drvel/ , або http://www.bbsnets.com/public/users/russell.clift/index.htm , можливо, Ви що-небудь захочете надіслати на цей сайт для загального огляду. Сподіваюся на нові ідеї від усіх читачів, які знаходять проекти, подібні до згаданих вище, цікавими.
Russell E. Clift, AB7IF
Вільний переклад з англійської: Віктор Бесєдін (UA9LAQ)
Для цього розпилювачі води, встановлені на кінцях патрубків – крапельниць, закріплюють зверху решітки кімнатного вентилятора (бажано застосовувати підлоговий вентилятор з високою штангою). Один раз на годину (або в іншому алгоритмі, «запрограмованому» радіоаматором під конкретні завдання) нагнітач води і бачка розпорошить вологу дрібними краплями на лопаті вентилятора, що обертаються. При цьому (з огляду на те, що вентилятор обертається в одній горизонтальній площині, але має кут вільного обертання до 90°) досягається зволоження великої території кімнати.
Завдяки застосуванню акваріумних розпилювачів волога розпилюється дозовано, дрібними краплями, тому витоку води (і калюжі під вентилятором) не відбувається. Пристрій практично випробуваний автором спекотного літа 2007 року.
Увага!
Електронний таймер, описаний вище, можна замінити аналогічним за призначенням промисловим варіантом (і навпаки), докладно описаним у розділі 4.2. У цьому випадку немає необхідності самостійно збирати електронний пристрій, а, наприклад, взяти готовий електронний блок.
1.2. Індикатор грозових розрядів
Віддалені грози створюють перешкоди радіозв'язку та навігації, а ті, що близько проходять, можуть наведеним блискавкою сигналом вивести з ладу апаратуру зв'язку.
Особливо небезпечні прямі влучення блискавки, що призводять до знищення апаратури, пожеж та людських жертв.
Грозові розряди наводять потужні імпульсні сигнали на лінії електропередачі та зв'язку, і навіть короткі кидки напруги в них можуть викликати збої в роботі та вихід з ладу дорогих електронних приладів, комп'ютерів. Особливо велика ймовірність грозової небезпеки у сільській місцевості з протяжними відкритими лініями, з високими щоглами антен приймальної та радіопередавальної апаратури, які місцеві радіоаматори намагаються ставити вище (на пагорбі), на жердинах або металевих щоглах.
Радіоапаратуру бажано відключати при наближенні грози.
Близька гроза видно і чутно, але як отримати попередження про неї наперед? Адже це потрібно всім: туристам та рибалкам, яхтсменам та радіоаматорам, які проводять в ефірі багато годин. Раннє попередження про грозову небезпеку дуже важливе і іншим людям, які працюють або відпочивають далеко від укриттів.
1.2.1. Методи вимірювання грозової активності у цифрах
Відомі два методи реєстрації грозової активності. Обидва вони винайдені та досліджені наприкінці XIX – на початку XX століття.
Статичний - фіксація відбувається за зростанням напруженості електричного поля в атмосфері від 100 В/м (у звичайному стані) до 1-40 кВ/м перед грозою (трапляються розряди блискавок і при ясному небі). Цей метод широко відомий багатьом із курсу фізики.
Прилад, яким можна зафіксувати напруженість поля, називають електрометром.
Сучасні електрометри не вимагають складних антен, реєструють електричне поле атмосфери, навіть якщо встановити прилад контролю на підвіконня, а електричне поле попередньо наелектризованої гребінця із суміші пластмас – на відстані в 1–2 м (попередньо наелектризовану (натерту) ебонітову паличку) .
Другий метод - електромагнітний, у ньому фіксація напруженості поля відбувається за спектральним складом та інтенсивністю імпульсів радіохвиль з частотою 7-100 кГц, випромінюваних блискавками (розрядами).
Недарма однією з ознак грози, що наближається, є підвищений рівень шелестів (трісків), що сприймаються людським вухом при прослуховуванні сигналів радіостанцій у різних діапазонах довгих і середніх хвиль.
Вважається, що це метод винайшов А. З. Попов.
За цим принципом створено влаштування індикатора грозових розрядів, електрична схема якого представлена на рис. 1.5.
Мал. 1.5. Електрична схема індикатора грозових розрядів
1.2.2. Принцип роботи пристрою
Подовжуюча котушка L1, верхній (за схемою) вивід якої підключений до антени WA1 - штирю 45-60 см, підвищує ефективність вхідного контуру L2C1 пристрою. Вхідний контур налаштований на частоту 330 кГц (вище максимуму спектральної щільності імпульсів радіохвиль, що випромінюються грозовими електричними розрядами).
Налаштування вхідного контуру пристрою визначає також і ту відстань, з якої можна «засікти» грозу, що наближається. При зазначених на схемі елементах пристрій зафіксує грозу, що наближається, з відстані 130–150 км (експеримент з готовим пристроєм проводився в с. Єрахтур, Рязанській обл, Шилівського району влітку 2007 р).
Посилений транзистором VT1 сигнал надходить на каскад (VT2-VT4). Високочастотний (ВЧ) імпульс (посилений VT1) амплітудою напруги 1-3 сприяє тому, що транзистори VT2 і VT3 відкриваються, і розряджається оксидний конденсатор С4. Струм зарядки конденсатора С4 проходить через високочастотний діод VD1 та резистор R5, що призводить до затримки закривання транзистора VT4 та запалення індикаторного світлодіода НL1.
1.2.3. Про деталі
Котушки L1 і L2 дроселі типу ДПМ-1, ДПМ2, ДМ, Д179-0,01 із зазначеними на електричній схемі відповідними значеннями індуктивності.
Замість світлодіоду HL1 можна застосувати інший індикаторний світлодіод (зі струмом до 12 мА, щоб пристрій не втратив в економічній) або звуковий індикатор (наприклад, KPI-4332-12 із вбудованим генератором звукової частоти). Звуковий індикатор замість світлодіода HL1 включають згідно з вказаними на його корпусі полюсами.
Резистором R4 встановлюють поріг спрацьовування (чутливість) пристрою.
Напруга живлення пристрою 3–6 В постійного струму. Як джерело живлення підходять 2–3 пальчикові батареї (акумулятори) типу ААА або АА або стабілізований адаптер обов'язково з трансформаторною розв'язкою від мережі 220 В.
Оскільки пристрій працює на порівняно низьких частотах, то особливих вимог щодо його елементів немає.
Транзистори VT1-VT4 можуть бути будь-які кремнієві малої потужності та відповідної структури. Замість VT1, VT3, VT4 можна застосувати КТ3102 з будь-яким буквеним індексом, 2N4401 або аналогічні за електричними характеристиками.
Транзистор VT2 – р – п-р провідності, наприклад КТ3107 з будь-яким буквеним індексом або 2N4403.
Діод VD1 – будь-який імпульсний (германієвий або кремнієвий), наприклад Д9, Д18, КД503.
1.2.4. Налагодження
Пристрій налагодження не потребує (крім встановлення порога спрацьовування змінним резистором R4).
Як перевірити?
Правильне зібране зі справних деталей пристрій просто перевірити. Піднесіть готовий пристрій із підключеними елементами живлення на 1,5–2 м до газової плити з автозапалюванням. Натискайте короткочасно на кнопку автозапалювання плити. Індикаторний світлодіод повинен реагувати на короткі спалахи. Якщо немає плити з автозапалюванням, пристрій можна перевірити інакше за допомогою запальнички з п'єзоелементом. Світлодіод повинен коротко спалахувати при включенні п'єзоелемента запальнички на відстані до неї 0,5-1 м.
1.2.5. Варіанти практичного застосування
Крім далекого виявлення грозового фронту, що наближається, пристрій добре працює і на близьких дистанціях. Так, можна перевіряти працездатність газових плит з автозапалюванням, п'єзоелектричних запальничок (для газових плит – є такі окремі пристрої у вигляді величезного сірника), а також знаходити джерела поганого контакту в електричних комунікаціях – як у закритому приміщенні, так і на повітрі. Поганий електричний контакт, наприклад, в електропроводці (пристрій радіозв'язку, що є джерелом електромагнітних перешкод), за допомогою індикатора грозових розрядів знаходиться з відстані в кілька метрів навіть у тому випадку, якщо джерело поганого контакту знаходиться глибоко в стіні.
1.2.6. Промислові пристрої аналогічного призначення
Портативні індикатори грозових розрядів (з РКІ) мені вдавалося не раз бачити у вільному продажу. Як правило, ці прилади відображають швидкість наближення грози, час до її приходу, очікувану інтенсивність та інші параметри. Сигналізація – звукова та світлова. Прийом імпульсів радіохвиль ведеться на магнітну антену, аналіз їх інтенсивності, частоти та спектрального складу дозволяє «розумному» електронному пристрою зробити висновок про наближення грози.
1.3. Лінійна індикаторна шкала
Більшість описаних схем компараторів напруги в яких індикаторами служать лінійки зі світлодіодів побудовані за принципом паралельного порівняння вхідної напруги (звідси необхідність у великій кількості пристроїв, що порівнюють – компараторів). Кількість порівнюючих пристроїв відповідає кількості каналів (світлодіодів) у лінійці.
Такої вади позбавлена представлена на рис. 1.6 схема, з послідовним порівнянням вхідної напруги, в якій є тільки один компаратор, що порівнює сигнал постійної напруги на вході з зразковою напругою, що циклічно змінюється.
Мал. 1.6. Електрична схема пристрою індикаторної шкали
Результати порівняння передаються на регістр зсуву на мікросхемі D2, з виходу якого знімаються на індикаторну лінійку паралельним кодом. Таке схемне рішення дозволяє забезпечити більшу точність, наочність та динамічність показань. Поряд з іншими позитивними відмінними якостями цього пристрою перед іншими аналогічними – простотою виготовлення, недорогими деталями, не критичністю до напруги живлення – воно здатне конкурувати за свою популярність серед радіоаматорів і професіоналів. На вхід схеми можна подавати (шляхом маленького доопрацювання) змінну напругу, імпульси - тоді вона може стати універсальним, точним індикатором зі світловою шкалою, що не поступається за динамікою зміни показань і точності стрілочних приладів з класом 2. У лінійці світлодіодів слід враховувати дискрет необхідності проградуювати світлову шкалу.
1.3.1. Принцип роботи пристрою
Схема працює в такий спосіб. Тактовий генератор на популярній КМОП – мікросхемі К561ЛА7 виробляє прямокутні імпульси. Максимальна тактова частота регістра при напрузі живлення 5 – 2 МГц, U п = 12 В, f max = 5 МГц. Вони надходять на тактовий вхід регістра З послідовного наближення D2, здійснюючи потактовий зсув інформації, що завантажується в регістр. Паралельно з цим відбувається процес вимірювання рівня вхідної напруги за допомогою компаратора D3. Результат порівняння (високий чи низький логічний рівень) з виходу компаратора надходить на вхід D даних регістру, визначаючи цим стан його виходів. Після закінчення циклу перетворення вхідного аналогового сигналу серію логічних імпульсів, на виході СС регістра (висновок 3) з'являється активний сигнал логічного «нуля», який діє на вхід логіки D4.1. Елементи D4.1, D1.3 виробляє імпульс зупинки. Тому надходження імпульсів на тактовий вхід З регістром не сприймається і світлодіодна шкала індикатора реєструє досягнутий вхідним сигналом рівень. Низький рівень, що замикає, береться з виходу перерахунку Q1 (другий молодший розряд), так як застосована світлодіодна лінійка з десяти світлодіодів. Якщо послідовно застосувати три лінійки по чотири світлодіоди або лінійку на 12 світлодіодів – їх підключають послідовно до виходів Q11 – Q0 регістра. Тоді елементи логіки D1.3, D4.1 виключаються, а висновок 3 (СС) з'єднується з виведенням 14 (St) регістра, і від цього регістр послідовного наближення працює безперервно, циклічно.
Число рівнів сигналу, що індикуються, може бути збільшено шляхом додавання мікросхем - регістрів і шкальних індикаторів. Широко застосовуються такі пристрої в промисловій автоматиці для наочної індикації динамічних процесів. Я застосовую схему в автомобілі як індикатор обертів двигуна (тахометра).
1.3.2. Варіанти практичного застосування
Світлодіодна шкала може бути встановлена в автомобілі, на щитку приладів, для індикації напруги живлення бортової мережі, рівня пального в баку, температури двигуна, навколишнього середовища тощо. Сфера застосування цієї схеми може бути як завгодно багато.
1.3.3. Про деталі
Світлодіодну лінійку АЛС361А можна замінити на АЛС361Б, АЛС362П, КИПТ03А-10Ж (жовте свічення) – 10Л (зелене світіння), скласти з двох лінійок типу АЛС345А (8 індикаторів) або АЛС345А (8 індикаторів). Або замість світлодіодної лінійки послідовно встановити десять світлодіодів типу АЛ307БМ або аналогічних.
1.4. Пристрої проти крадіжок
Протикрадіжні системи, за твердженням багатьох фахівців, є найбільш надійними серед усіх типів систем охорони, що застосовуються на практиці у великих та малих торгових точках. Пристрої дійсно мають більшу ймовірність визначення протикрадіжної мітки (обумовлено виключно високою потужністю імпульсів, що подаються в антени). Однак, навіть при повному дотриманні акустомагнітної технології (EAR) виробництва пристроїв, ці імпульси негативно впливають на людину (при частому і тривалому впливі) – головним чином через потужність. Про маловивчені особливості акустомагнітних систем розповідається нижче.
1.4.1. Дивовижні особливості протикрадіжних систем
Протикрадіжні системи сьогодні можна побачити майже в кожній торговій точці. Зовні вони виглядають у вигляді двох відкритих стулок воріт, встановлених паралельно. Між цими плоскими «ворітами» людина виходить із магазину (торгової зали).
На рис. 1.7 представлено фото протикрадіжної системи.
Мал. 1.7. Зовнішній вигляд протикрадіжної системи
Якщо покупець не несе із собою «позначений» спеціальними мікромітками товар, «ворота» пропускають його покірно. Якщо на товарі не знято (не нейтралізовано) мітку, система сигналізації спрацює, і сповістить торговий зал гучними тривожними звуками.
Далі збігуться охоронці, і невдаха «несун» буде спійманий.
Акустомагнітна технологія розроблена фірмою Sensormatic. Пізніше, побачивши успіх цієї технології, концерн Tyco придбав цю фірму. Нині це підрозділ (і торгова марка) компанії ADT (American Dynamics Technology). На самі активні пристрої (антени, блоки електроніки) дія авторських прав не поширюється (закінчився термін дії патентів). Тож з'явився ще один виробник – фірма WG.
1.4.2. Принцип роботи пристрою
Протикрадіжні ворота мають випромінююче - приймаючу антену, що працює на частоті 58 кГц з можливими відхиленнями ±200 Гц. Під час роботи антеною випромінюються імпульси амплітудою 40, тривалістю 1,5-1,7 мс (заповнені частотою 58 кГц). Період повторення імпульсів 650-750 мс.
Навколо антени створюється більша напруженість поля, яка змушує аморфний метал резонувати на частоті опромінення.
Увага!
Цей магнітострикційний ефект дуже небезпечний для власників кардіостимуляторів.
У паузі (650-750 мс) та сама антена працює на прийом. Потужність ініційованого випромінювання мітки експоненційно зменшується згодом за складним законом, який виробники тримають у секреті. Тому імітувати сигнал відповіді досить складно. Але наявність навіть мало - подібних сигналів сильно погіршує роботу системи. З практики відомо, що якщо за 50-100 м від магазину (торгового залу), в якому стоїть акустомагнітна система, знаходиться інший з подібною системою, то вони створюють взаємні перешкоди, що важко усунути. У рекламі виробники стверджують, що їх обладнання ефективне та безпечне (як же інакше?), але мені здається, що за його допомогою (не навмисно) ставлять експерименти щодо вивчення впливу найпотужніших (хоч і короткочасних) імпульсів на здоров'я людини.
Щоб зрозуміти, що таке аморфний метал, у цьому випадку слід докладно розглянути самі мітки, які закладають продавці в упаковки з товаром.
На рис. 1.8 представлена акустомагнітна мітка.
Мал. 1.8 Акустомагнітна мітка протикрадіжної системи
Кожен із нас багато разів бачив і навіть тримав у руках ці смужки. Спробуймо розібратися – як вони влаштовані.
♦ Якщо відірвати від упаковки товару протикрадіжну мітку та розглянути її зі зворотного боку, за напівпрозорою пластмасою можна побачити металеву смужку.
♦ Якщо розрізати мітку, то можна витягти 3 металеві смужки: дві з аморфного металу (вони більш блискучі) та одну із звичайної феромагнітної стрічки.
На рис. 1.9 показано внутрішній пристрій акустомагнітних міток.
Мал. 1.9. Внутрішній пристрій акустомагнітних міток
1.4.3. Про шкоду здоров'ю людини. Практичні рекомендації, щоб прожити трохи довше
Акустомагнітні електронні пристрої серед усіх протикрадіжних систем є найбільш шкідливими для здоров'я людини. Ультразвукові частоти, які випромінюють їх антени, можна порівняти за частотами з деякими біологічно активними частотами. Пікова потужність випромінювання може вимірюватися кіловатами.
Висновки робіть самі.
У будь-якому випадку, при проході через «охоронні ворота» намагайтеся не затримуватися (щоб не отримати дозу випромінювання), і зокрема, якщо система сигналізації спрацювала (чутний сигнал тривоги), намагайтеся вийти із зони безпосередньо впливу антен, а вже потім розбирайтеся з причиною "спрацювання" сигналізації.
На жаль, часто можна побачити зворотну картину. Наприклад, спрацьовує сигналізація при проході жінки похилого віку через «ворота» системи EAR. Покупець, почувши сигнал тривоги, дивуючись про причини такої уваги до неї електроніки, зупиняється у «воротах» і чекає, доки до неї підійдуть охоронці. Весь цей час вона перебуває під опроміненням високої потужності, вплив якого на організм людини фундаментально не вивчений.
Ці ж рекомендації стосуються й іншого аспекту: намагайтеся якнайменше проходити через ці ворота навіть тоді, коли охоронці вимагають це зробити через пошук активної мітки, що знаходиться десь на товарі, який ви щойно купили. Найкращим рішенням може бути показ ним всіх куплених речей, і пронос через ворота цих речей окремо.
1.4.4. Методи боротьби з EAR
Чи можна придушувати промислову систему EAR?
Звичайно можна. Зокрема, шляхом наведення на систему перешкод від інших джерел.
Сьогодні багато читачів мають доступ до Інтернету, де легко можна (за бажання) знайти електричну схему подавлювача протикрадіжної системи EAR. Тобто зробити так, щоб не включалася сигналізація при проході через «ворота» з покупкою, з якої (з різних причин) не знято (не нейтралізовано) акустомагнітні мітки.
Правове питання про винесення з магазину неоплачених покупок я не обговорюю (саме тому не наводжу схему подавлювача EAR). Важливе інше. Навіть якщо позбавити протикрадіжну сигналізацію «голосу», це не зменшить шкідливого впливу електроніки на організм людини – покупця, при виході з магазину (торгового залу).
1.4.5. Як зафіксувати випромінювання
Для радіоаматора, який хоче самостійно розібратися в проблемі та знайти її найкраще рішення, пропоную самостійно зафіксувати випромінювання протикрадіжних систем, описаних вище.
Для цього необхідно взяти з собою в магазин спеціальний чутливий прилад, наприклад сигналізатор - індикатор високочастотного випромінювання з набору Майстер Кіт NS178.
1.5. Простий звуковий сигналізатор, керований логічним нулем
Увімкнення звукового сигналізатора шляхом підключення до пристрою джерела живлення не завжди припустимо, особливо якщо звуковим сигналізатором необхідно керувати іншим електронним пристроєм, який формує імпульс логічного нуля, що управляє. При цьому живлення на звуковий сигналізатор надходить постійно. Таке рішення виправдовується тим, що пристрій формувача звукового сигналу зібрано на одній мікросхемі серії К561 (за технологією КМОП), і струм споживання не перевищує 10 мА.
На рис. 1.10 представлена електрична схема звукового сигналізатора.
Мал. 1.10. Електрична схема звукового сигналізатора
На вході пристрою можна встановити кнопку контактів на замикання. Згідно зі схемою (рис. 1.10) сигнал логічного нуля підключається до виведення 1 мікросхеми DD1 та загального дроту.
Кнопка імітує подачу виведення 1 мікросхеми DD1.1 сигнал логічного нуля.
Схема складається з генератора инфранизкой частоти на елементах DD1.1, DD1.2 (на виведенні 4 мікросхеми імпульси з частотою 0,5 Гц) та генератора імпульсів частотою 1 кГц на елементах DD1.3, DD1.4.
При сигналі низького логічного рівня на виведенні 1 елемента DD1.1 (при розриві шлейфу охорони) генератори починають працювати, причому перший генератор управляє роботою другого, тому на виході вузла (висновок мікросхеми 11 DD1.4) пачки імпульсів з'являються зі змінною частотою.
Вихідний сигнал з виведення 11 мікросхеми DD1.4 можна подавати на вхід іншої схеми або підсилювальний транзисторний каскад, навантажений, у свою чергу, на п'єзоелектричний капсуль або (якщо застосувати підсилювач більшої потужності) на динамічну головку.
Практичне застосування пристрій є універсальним. Звуковий сигналізатор можна застосовувати в пристроях охорони, іграшках, радіозв'язку (наприклад, як звуковий генератор сигналу «передача» та тонального виклику) та в інших випадках.
Налагодження цей електронний вузол не потребує.
Джерело живлення – стабілізоване з вихідною напругою 5-15 В.
1.6. Простий радіопейджер
Пейджер – це пристрій, що передає сигнал (зокрема сигнал тривоги) відстань. У цьому випадку приставка «Радіо» означає передачу сигналу по радіохвилях. Багато сучасних сигналізацій забезпечені пристроєм радіопейджера, до якого входить брелок - сповіщувач - приймач радіосигналу. Зокрема, такими сигналізаціями обладнають автомобілі.
Сьогодні можна купити практично все. Ті, хто має день, як правило, так і роблять. Ті, хто хоче зробити своїми руками, займаються творчістю. Для творчих натур радіоаматорів пропоную на сторінках журналу просту електричну схему радіопейджера – пристрою, що передає на відстань до 0,5 км у прямій видимості радіосигнал «тривога». Власник автомобіля, що має такий пристрій, абсолютно вільний (зокрема, в нічний годинник) від схоплення з теплого ліжка на «клик сигналізації, за звуком схожим на мою». Повторившим рекомендований пристрій, немає потреби розбирати "своя або чужа машина заспівала", почувши крізь товщу склопакетів, як правило, стандартний сигнал автосигналізації. Автопейджер просигналізує прямо вдома, не турбуючи сусідів різкими трелями.
Розглянемо електричну схему пейджера, подану на рис. 1.11.
Мал. 1.11. Електрична схема радіопейджера
Передавач пейджера складається з генератора та підсилювача високої частоти. Генератор виконаний на транзисторі VT1 підсилювач виконаний на транзисторі VT2.
Передавач пейджера стабілізований кварцовим резонатором, який працює на третій гармоніці кварцу 48 МГц (144 МГц).
Контур C4, L1 налаштовується другу гармоніку кварцу, контур C5, L2 – на третю гармоніку.
Котушка L1 містить 8 витків дроту ПЕЛ-1 діаметром 0,3 мм, котушка L2 – 4 витки того ж дроту. При цьому діаметр обох котушок 4 мм.
Як антена WA1 застосований монтажний мідний багатожильний дріт (з ізоляцією) довжиною 30 см. Для цих цілей добре підходить провід МГТФ-1,0.
У точку А (див. рис. 1.11) можна подавати сигнал і зовнішніх джерел (датчиків сигналізації та інших). Тут важливо, щоб сигнал у точці А складався з імпульсів звукової частоти, що приймається людиною на слух (100-1800 кГц). Цей сигнал «тривога» буде переданий в ефір у разі виникнення відповідної ситуації. Про варіанти практичного застосування наведено нижче.
Обмежувальний резистор R4, конденсатор С1, що згладжує пульсації, і стабілітрон VD1 є стабілізатором напруги генератора автомобіля під час роботи двигуна. Якщо відомо, що пристрій буде працювати від АКБ або стабілізованого джерела живлення, ці елементи можна зі схеми виключити.
Кнопка з фіксацією SB1 "ВКЛ" включає радіопейджер у режим очікування. Пристрій почне випромінювати в ефір радіосигнал при замиканні контактів кнопки SB2, що є штатним кінцевим вмикачем освітлення (що активується при відкриванні дверей).
1.6.1. Налагодження
Налагодження проводять з відключеним ВЧ підсилювачем (тимчасово розривають точку з'єднання колектора транзистора VT1 та перехідного конденсатора С6).
Примусово замкнувши контакти кнопки SB1, подають живлення і перевіряють генерацію на колекторі транзистора VT1. При справних елементах і правильних з'єднаннях пристрій не потребує налагодження.
Даний пристрій відмінно підійде для тих, хто займається туризмом, походами, і не тільки. реєструвати грозуу радіусі приблизно 80 км, що дозволить вчасно знайти укриття, сховатися, вимкнути електроустаткування.
Зібрати реєстратор грози не так вже й складно, оскільки він не містить дефіцитних деталей та особливого налаштування, треба лише налаштувати R4 – це поріг чутливості детектора.
Подовжуюча котушка L1 підвищуєїї ефективність. Вхідний контур L2 C2 налаштований на частоту близько 330 кГц.
L2-мотаєтьсяна будь-якому контурі від старого радіоприймача, діаметр каркаса 5мм, 360витків дроту 0.2мм, висота намотування 10мм. Контур L1 теж параметри тільки 58 витків дроту 0.2мм в моєму варіанті цієї котушки немає, я її замінив на іншу - з нею можна поексперементувати.
Друкована плата у форматі LAY.
Про деталі саморобного реєстратора наближення грози. Транзистори VT1-VT4 можуть бути будь-які, від КТ315/КТ361 до КТ3102/КТ3107. Діод VD1 – будь-який імпульсний. Принцип дії: посилений транзистором VT1 сигнал надходить на реєструючий каскад (VT2-VT4). ВЧ імпульс відкриває транзистори VT2 та VT3 і розряджає конденсатор С4. Струм його зарядки, проходячи через діод VD1 та резистор R6, призводить до більш тривалого відкривання транзистора VT4 і запалення індикаторної лампочки VL1.
Можна застосувати світлодіод або звуковий індикатор із вбудованим генератором – що вам зручніше. Перевірити реєстратор можна за допомогою п'єзозапальнички - клацаючи запальничкою на відстані півметра від антени.