Сигнализатор отключения сети

Дома и особенно на даче очень пригодится небольшое электронное устройство, сигнализирующее об отключении электричества. Ситуаций, когда сигнализатор может выручить, довольно много — это и предупреждение о нарушении теплового режима в инкубаторе, и сигнал о необходимости принятия мер по поддержанию микроклимата в теплицах и оранжереях, особенно при наличии заморозков.

Сигнализатор представляет собой излучатель прерывистого звукового сигнала при отключении сети 220 В. Сигнализатор включает в себя энергозапасающую емкость, безтрансформаторный блок питания, генератор прерывистого сигнала, излучатель акустических колебаний, линию задержки и электронный ключ, запускающий генератор при отключении сети.

Генератор прерывистого сигнала собран по известной схеме. Если используется обычный излучатель, генератор собирают на четырех инверторах. Первые два из них формируют низкочастотный сигнал с частотой переключения 0,5-1,0 Гц, вторые два образуют генератор высокочастотного сигнала с частотой порядка 1000 Гц. Сигнал, снимаемый с выхода генератора, через усилитель мощности поступает на акустический излучатель. В этом случае может использоваться электродинамический излучатель, например, типа ДЭМШ, либо пьезоэлектрический из серии ЗП, либо серии SMAT (производство Бельгии).

Некоторые виды пьезоизлучателей содержат встроенный генератор высокочастотного сигнала, например SMA-24. В этом случае прерывание сигнала достигается применением двух инверторов микросхемы с частотой прерывания 0,5-1,0 Гц. Чтобы при подключении к сети 220 В генератор был заблокирован, сигнализатор содержит электронный ключ, замыкающий один из входов первого инвертора на землю.

Запуск ключа осуществляют через линию задержки. Заряд и разряд емкости линии задержки идут по разным путям. Благодаря этому электронный ключ при подключении сигнализатора к сети 220 В срабатывает почти мгновенно и генератор не запускается. При отключении сети емкость линии задержки через цепь запуска электронного ключа разряжается на землю. Время разряда может составлять от десятых долей до десятков секунд. Таким образом, сигнализатор может не реагировать на кратковременные отключения сети.
После окончания разряда емкости линии задержки ключ запирается и включается генератор. Если время отключения сети превысит время разряда емкости линии задержки, то сигнализатор начнет подавать сигнал тревоги.

Электронный ключ и генератор прерывистого сигнала питаются от энергозапасающей емкости, которая заряжается при наличии напряжения в сети 220 В. Время заряда этой емкости находится в пределах одной минуты. На рис. 1-3 изображены схемы сигнализаторов с различными излучателями звука. Блок питания (см. рис. 1) состоит из двух включенных параллельно баластных конденсаторов С1, С2, выпрямляющих диодов VD1, VD2 и цепочки стабилитронов VD3-VD6 с суммарным напряжением стабилизации 30 В.

Две энергозапасающие емкости С4, С5 включены последовательно. Параллельно этим емкостям включены выравнивающие резисторы R4, R7. Заряжают-
ся емкости через цепочку R3, VD7. С стабилитрона VD6 через цепочку VD9, R2 заряжается емкость линии задержки СЗ, напряжение с которой через ограничительный резистор R6 поступает на базу транзистора VT1, представляющего собой электронный ключ. Точка деления напряжения на емкостях С4, С5 питает коллекторную цепь ключа и параметрический стабилизатор напряжения R8, VD8, с выхода которого напряжение питания поступает на микросхему.

Шунтирующий конденсатор С6 служит для подавления импульсных помех. Вывод 1 микросхемы DD1 (инвертор DD1.1) подсоединен к коллектору ключа. При подключении сигнализатора к сети 220 В начинается заряд энергозапасающих емкостей С4, С5, параллельно растет напряжение питания микросхемы DD1. Через время, примерно равное 10-20 с, емкость СЗ оказывается заряженной, ключ VT1 открыт, напряжение на его коллекторе и на выводе 1 микросхемы DD1 почти равно нулю (логический «ноль») и генератор заторможен. Параллельно с процессом зарядки емкостей начинает светиться светодиод HL1. Полное свечение светодиода сигнализирует об окончании процесса зарядки энергозапасающих емкостей и начале режима «дежурства» сигнализатора.

Отключим на короткое время (5-10 с) сигнализатор от сети (имитация отключения сети 220 В). Емкость СЗ начинает разряжаться через резистор R6 и пере-
ход база-эмиттер ключа VT1. Постоянная времени при этом примерно равна 2 с. С учетом экспоненциального спада напряжения и роста сопротивления перехода база-эмиттер ключа VT1 это время становится равным примерно

13-14 с. Ключ продолжает находиться в открытом состоянии и на выводе 1 микросхемы DD1 логический ноль.

Увеличим время отключенного состояния сигнализатора до 13-14 с. К концу 14-й секунды напряжение на емкости СЗ становится меньше напряжения отпирания транзистора VT1, ключ запирается, напряжение на его коллекторе скачком повышается до напряжения деления на емкостях С4, С5 (примерно 15 В) и на выводе 1 микросхемы DD1 устанавливается логическая «единица». Генератор при этом возбуждается и пьезоэлектрический излучатель QV1 (SMAT-24) начинает излучать прерывистый акустический сигнал. Излучение сигнала длится примерно 2 мин — идет разряд емкостей С4, С5,

и запасенная энергия питает генератор. По истечении этого времени почти вся энергия исчерпана, напряжение питания микросхемы становится минимальным и генератор прекращает генерировать электрические импульсы.

При отключении сети сразу же гаснет светодиод HL1. При восстановлении напряжения в сети процессы повторяются. Указанная на рис. 1 величина емкости СЗ достаточно велика (220 мкФ) и при начале зарядки энергозапасающих емкостей генератор издает 2-3 серии акустических сигналов, после чего ключ VT1 отпирается и генератор блокируется. Этот короткий сигнал оповещает о начале выхода устройства на «дежурный» режим.
На рис. 2 изображена схема сигнализатора с электродинамическим излучателем. Мощность акустического сигнала намного выше, но время звучания несколько меньше — порядка 1 мин. Схема источника питания существенно проще за счет питания излучателя более низким напряжением — 10-12 В вместо 30 В.

На рис. 3 показана схема сигнализатора с встроенным в пьезоизлучатель генератором высокочастотных колебаний (SMA-24). Прерыватель высокочастотного сигнала собран на двух инверторах микросхемы DD1. Сам генератор высокочастотных колебаний отмечен на схеме квадратом с буквами ГИ (генератор импульсов) внутри квадрата. На рис. 4,5 показаны печатные платы сигнализаторов, собранных по схемам на рис. 1 и 3.

Печатная плата сигнализатора, собранного по схеме на рис. 2, во многом повторяет плату на рис. 4 и может использоваться частично. Во всех схемах используются резисторы с мощностью рассеяния 0,125-0,25 Вт любого типа — ВС, УЛИ, МЛТ, ОМЛТ и т.д.

В качестве стабилитронов могут применяться любые маломощные с необходимым напряжением стабилизации. Транзисторы VT1, VT2 можно заменить на любые маломощные.

При использовании в схеме на рис. 1 пьезоизлучателей типа ЗП отечественного производства или каких-либо иных необходимо изменить частоту генератора на инверторах DD1.3 и DD1.4 так, чтобы сделать ее равной частоте резонанса пьезоизлучателя. Для этого надо отпаять резистор R11 и заменить его цепочкой из последовательно включенных резистора 30-50 кОм и потенциометра 680 кОм. Затем подключите излучатель, зарядите энергозапасающие емкости и отключите сигнализатор от сети. Дождавшись появления прерывистого сигнала, перемещением движка потенциометра надо добиться максимальной силы звука. Потом нужно отпаять цепочку резистор-потенциометр, замерить суммарное сопротивление и впаять постоянный резистор с равным или близким значением сопротивления. Если сразу не удастся выйти на частоту резонанса с помощью потен-
циометра, необходимо уменьшить величину конденсатора С8 и снова попытаться настроиться в резонанс с помощью потенциометра.

Чтобы получить максимальную отдачу акустической мощности сигнализатора, необходимо на тыльной и боковых сторонах корпуса просверлить отверстия, ко-
личество и диаметр которых определяют экспериментально. Сперва на боковых сторонах корпуса с шагом 7-8 мм сверлят 6-8 отверстий 01,5 мм. Ряд отверстий на боковой стенке корпуса должен располагаться в зоне между печатной платой и пьезоизлучателем (рис. 6).

Постепенно увеличивая диаметр отверстий до 2-2,5 мм, добиваются, чтобы сила звука сигнализатора без корпуса и при закрытой крышке была одинаковой. При использовании излучателей серии ЗП на печатной плате под излучателем сверлят отверстия 01,5 мм так, чтобы образовалась сетка с шагом 6-7 мм, полностью покрывающая проекцию излучателя на печатную плату. Высота расположения излучателя над печатной платой должны быть 3-3,5 мм. На лицевой стороне корпуса делают прорези шириной 1,5 мм и длиной несколько большей диаметра излучателя. Постепенно увеличивая ширину прорезей, добиваются максимальной силы излучаемого звука. Если в сигнализаторе используется электродинамический излучатель, то максимальная сила звука будет при максимальной открытой площади передней стенки перед излучателем.

Помните! Все детали сигнализатора находятся под напряжением 220 В и представляют угрозу для жизни. Поэтому, прежде чем открывать корпус сигнализатора, необходимо отключить его от сети 220 В.

Р. ТИГРАНЯН, Москва