Данная сигнализация из лазерной указки , которую можно собрать своими руками, подобна той, которую мы можем наблюдать в различных фильмах. Сигнализация использует лазерный луч для защиты ваших ценностей и имущества.
По существу, когда между лучом и датчиком появляется какое либо препятствие (человек или животное), сопротивление фотодиода увеличивается и в результате на выходе устройства появляется высокий уровень напряжение, который затем может активировать сирену или какое-либо исполнительное устройство.
Ток потребления приемника составляет порядка 10 мА. Лазерную указку и приемник можно разместить в общем корпусе, а лазерный луч уже с помощью зеркала направить на фотодиод.
Описание лазерной сигнализации
На схеме мы видим операционный усилитель TL072 (IC1.A) настроенный в качестве компаратора напряжений. Он сравнивает опорное напряжение на инвертирующем входе ОУ (вывод 3), идущее с регулируемого резисторного делителя на P1, R4 и напряжение поступающее на прямой вход ОУ (вывод 2) с делителя, состоящего из фотодиода D1 и постоянного резистора R3.
Когда лазерный луч прерывается, напряжение на выводе 2 компараторе падает ниже опорного напряжения на выводе 3. Результатом этого является высокий уровень на выходе 1 операционного усилителя. Как уже было сказано выше, данный сигнал можно использовать для включения сирены, компьютера или прожектора, который, возможно, будет сдерживать нарушителя.
Резистор R2 обеспечивает гистерезис для предотвращения неустойчивости схемы, когда напряжение на обоих входах компаратора равны. Конденсатор С1 предназначен для игнорирования непродолжительного прерывания луча, например, летающими насекомыми. Если вы хотите чтобы чувствительность сигнализации была выше, то можно уменьшить емкость конденсатора С1 до 1мкФ.
Схема проста и может быть собрана на небольшом кусочке макетной платы. После сборки цепи и тестирования, вы должны поместить ее в подходящий корпус, в котором имеется отверстие под фотодиод. Желательно фотодиод предварительно установить в трубку черного цвета, для того чтобы предотвратить попадание постороннего источника света.
Лазерное излучение нашло широкое применение в профессиональных охранных системах. Но нам с радиолюбительской точки логики наиболее интересны лазерные указки красного свечения. Поскольку указка имеет малую мощность излучения, то она безопасна для людей и животных, однако не следует направлять лазерное излучение непосредственно в глаза это может спровоцировать опасное глазное заболевание.
Принцип работы лазерной сигнализации следующий: когда в зону действия луча попадает объект, лазер перестает освещать фотоприемник. Сопротивление последнего резко увеличивается и реле отключается. Контактами реле отключается и лазер. Это вариант самой простой схемы.
Когда лазерный луч воздействует на фоторезистор, то его сопротивление стремится к нулю, а когда лазер отключен, его сопротивление резко и намного увеличивается. Фоторезистор необходимо разместить в закрытом корпусе.
В роли лазера используется готовый модуль с красным излучателем от дешевой китайской указки. Лазерная головка подсоединена к источнику питания через сопротивление 5 ом. Зона активного луча от 10 до 100 метров.
Предлагаю к рассмотрению схему лазерной сигнализации, основа которой компаратор на операционном усилителе TL072. Опорное напряжение формируется делителем напряжения на сопротивлениях R2 и R3 поступает на третий вывод микросхемы TL072, а сравниваемое напряжение на второй вывод с делителя R1 и VD1.
В момент прерывания лазерного луча, напряжение на втором выводе компаратора резко уменьшается, относительно третьего вывода, в результате чего на выходе ОУ появляется сигнал, который может управлять сиреной или другим исполнительным устройством.
Сопротивление R4 нужно для защиты от самопроизвольного срабатывания, если на обоих входах ОУ равное напряжение. Емкость C1 защищает срабатывание устройства от кратковременного прерывания луча, например, от насекомых.
Корпус лазерной головки должен быть светонепроницаемым. Его можно склеить из черного полистирола. Во избежание боковой подсветки к "окну" фотодиода рекомендуется приклеить бленду. Ее можно изготовить в виде "колодца" квадратного сечения из того же полистирола. Фотоэлемент можно закрыть красным светофильтром он мало ослабит излучение лазера. Для защиты от сильных электрических помех головку помещаем в металлический экран.
Это схема была подробно описана в журнале радио №7 за 2002 год, скачать и ознакомится со статьей вы его можете щелкнув по зеленой стрелочке.
Эта схема работает как охранная система, и является датчиком пересечения злоумышленником лазерного луча. Схема состоит из двух основных частей: фотореле (VT1, VT2) и реле времени (VT3, VT4).
Если лазерный пучек попадает фоторезистор, то реле KV1 отключено, а при прерывание луча, реле сработает, своим контактом KV1.1 включит реле времени и опять вернется в начальное состояние. Реле времени работает по следующему алгоритму. В начальный момент, когда контакт KV1.1 разомкнут напряжение на конденсаторе C1 стремится к нулю, а транзисторы VT3 и VT4 закрыты, ток через обмотку реле KV2 не проходит и его контакты, разомкнуты. При срабатывании реле KV1 конденсатор C1 заряжается и сразу же начнет разряжаться через эмиттерный переход третьего транзистора и сопротивления R8, при этом транзисторы VT3 и VT4 открываются, реле KV2 включится и своими контактами подсоединит исполнительный механизм. По окончанию процесса разряда конденсатора схема возвращается в начальное состояние. Сопротивлением R6 можно регулировать временную задержку.
Эта схема световой сигнализации срабатывает при резком падении уровня освещения датчика, запуская при этом звуковой сигнал тревоги. Устройство не срабатывает при плавном изменении яркости. Чтобы увеличить ресурс батареи питания, звуковой сигнал звуковой сигнал тревоги звучит от одной до десяти секунд, время звучания можно регулировать с помощью построечного сопротивления R5.
В качестве источника света желательно использовать лазерное излучение, но в крайнем случае подойдет и обычное освещение, но схема будет работать гораздо хуже. Чувствительность схемы можно изменять сопротивлением R1. Датчик света является обычный фоторезистор, сопротивление которого минимально при освещении, и максимально при затемнении. Так как микросхема таймер 555 имеет малое энергопотребление, схема сигнализации в дежурном режиме потребляет около 0.5mA.
Этот практически простейший вариант состоит из двух цепей: цепи излучения и приема луча. В схему приемника входит электромагнитное реле для подсоединения внешней сигнализации.
Схема лазерного излучателя состоит из красного Laser светодиода с длиной волны 650 нм и мощностью 5 мВт. LD1 запитан от источника напряжением 5 В. Последовательно с ним подключены два вспомогательных элемента: полупроводниковый диод D1 (1N4007) и сопротивление R1 номиналом 62 Ом. LD1 можно позаимствовать из Laser указки.
Схема приемника состоит из фоторезистора, который управляет реле, с помощью тиристора T1 (BT169). D2 (1N4007) защищает схему от противо-ЭДС импульса катушки реле, когда тиристор T1 отключается.
Пример установки лазерной растяжки-сигнализации показан в левом углу рисунка выше.
В основе схемы применена также идея с лазерной головкой красного цвета из лазерной указки в роли источника света.
Для исключения возможности ложного срабатывания в схеме имеется временная задержка. При необходимости ее увеличения, надо добавить емкости C1 или увеличить значение переменных сопротивлений R2 и R3. Вместо таймера NE555 можно взять его отечественный аналог КР1006ВИ1. Для исключения попадания прямых солнечных лучей в фототранзистор, его желательно расположить в трубке подходящего диаметра в зависимости от корпуса фотоэлемента и длинной не менее 25 см. Торец закрываем прозрачным стеклом для защиты от разной живности. Внутреннюю поверхность трубки можно покрасить в темный цвет.
Под периметром понимается длина границ замкнутой фигуры или, применительно к системам безопасности, территория и граница охраняемого объекта. Если сравнивать системы электронной безопасности, устанавливаемые внутри помещения и наружные системы, то периметральная охранная сигнализация считается более сложной и затратной. Датчики такой сигнализации находятся на улице, поэтому подвергаются действию перепадов температур и различным осадкам. Кроме того, на работу датчиков охраны периметра оказывают действие следующие негативные факторы:
- Туман и другие погодные явления;
- Дикие или домашние животные;
- Птицы;
- Ветки деревьев и прочая растительность.
Из-за достаточно частых ложных срабатываний многие охранные предприятия избегают подключать к своим пультам централизованного наблюдения охранную сигнализацию территории или периметра. Вместе с тем такая сигнализация является первым рубежом охраны объекта и выполняет важнейшую функцию по обеспечению безопасности.
Содержание:
Что представляет собой сигнализация для охраны периметра?
Периметральная сигнализация представляет собой совокупность датчиков различных типов, соединительных линий и блоков обработки информации. Периметр может состоять из участков большой протяжённости, поэтому вместо обычных датчиков, используемых внутри помещений, на периметре применяются специальные системы. Кроме надёжной защиты от климатических условий такие устройства должны блокировать участки длиной 40-100 метров и более. Для работы в периметральной сигнализации используются следующие типы датчиков:
- Инфракрасные оптические системы;
- Кабельные вибрационные датчики;
- Радиоволновые системы;
- Микроволновые устройства.
Оптические датчики
состоят из двух компактных блоков, один из которых является передатчиком, а другой приёмником инфракрасного излучения. В передатчике находится инфракрасный лазер, луч которого попадает на фотодиод приёмника. При пересечении луча происходит срабатывание датчика и формируется сигнал тревоги.
Расстояние между блоками может достигать до 80-100 метров. Обычно они устанавливаются на кронштейнах над оградой и защищают от попыток перелаза. С помощью таких датчиков можно блокировать подходы к зданию или сооружению. В этом случае система включается только в ночное время. Инфракрасный луч совершенно незаметен, но передатчик и приёмник скрыть практически невозможно.
Вибрационные датчики применяются только на лёгких ограждениях, выполненных из металлической сетки, колючей проволоки или профлиста. Такая охранная система представляет собой специальный кабель, который с помощью стяжек крепится на ограждении. Обычно, на сетчатое ограждение монтируются две линии, которые подключаются к контроллеру.
В случае попытки проникновения на территорию объекта или разрушения ограждения, в кабеле при его малейшей деформации возникают электрические заряды на сенсорных проводниках, которые подаются на контроллер и активируют выдачу устройством сигнала тревоги. Чувствительность вибрационной системы можно легко изменять, чтобы блокировать ложные срабатывания.
Радиоволновые системы представляют собой два отрезка кабеля проложенные параллельно. Между двумя разнесёнными проводниками создаётся электромагнитное поле. Любой посторонний предмет вызовет искажение поля, которое фиксируется блоком обработки сигнала. Радиоволновую сигнализацию можно устанавливать на любых оградах выполненных из немагнитного материала – кирпич, дерево и бетонные плиты.
С помощью сигнализации такого типа можно охранять территорию совсем без заграждения. Для этого достаточно проложить параллельные линии неглубоко под землёй. Пересечение нарушителем этого участка вызовет срабатывание охранной сигнализации. Один линейный датчик обеспечивает защиту участка ограждения длиной до 120 метров.
Микроволновые охранные системы периметра состоят из приёмника и передатчика. Будучи разнесены на расстояние до 60 метров, они создают между собой объёмную зону. Как только нарушитель попытается пересечь заблокированный участок, формируется сигнал тревоги. Датчики устанавливаются на расстоянии 1,5 метра от земли и на 40-50 см от плоскости ограждения.
Преимущества и недостатки
Система охраны периметра имеет свои достоинства и недостатки. Прежде всего такая система сигнализации способна предупредить охрану и подать сигнал тревоги задолго до того, как нарушитель проникнет на территорию объекта. Датчики зафиксируют нарушение периметра ещё на дальних подступах и позволят охране принять соответствующие меры.
В периметральную сигнализацию достаточно часто интегрируется система видеонаблюдения, что делает охранную систему исключительно эффективной. Периметральная система охранной сигнализации может быть организована с дублированием важных участков периметра различными типами датчиков. Основные недостатки такой сигнализации, следующие:
- Сложность монтажа и настройки;
- Высокая стоимость работ;
- Низкая помехозащищённость;
- Большой процент ложных срабатываний.
Установка подобной сигнализации требует определённых подготовительных работ, часто связанных с вырубкой деревьев и кустов. При выборе типов охранных датчиков следует обращать внимание на линии электропередач, трубопроводы и промышленные источники электромагнитного излучения. Достаточно сложно настроить чувствительность устройств охранной периметральной сигнализации, особенно там, где высока вероятность появления животных.
Актуальные модели
Самыми распространенными системами периметральной сигнализации являются
Потребительский рынок охранных систем переполнен различными устройствами, с помощью которых можно эффективно охранять имущество и не допускать проникновения в свой дом, квартиру или гараж «непрошеных гостей». Среди множества систем безопасности отдельное место отводится лазерным сигнализационным системам, которые трудно взломать и обойти. Наличие таких устройств гарантирует высокий уровень защищенности охраняемого объекта, используя для этого инновационные возможности устройств, построенных на основе лазеров. Такого рода системы являются достаточно сложными, что и отражается на их стоимости, которая порой бывает в несколько раз выше обычных систем . Но не стоит отказываться от установки лазерной системы охраны, если нет требуемых средств для ее покупки. Для любого пользователя, который хоть немного разбирается в электронике, есть альтернативный вариант – это лазерная сигнализация своими руками. Оказывается, что, используя несколько устройств и комплектующих, которые приобретаются за символическую стоимость, можно создать эффективную лазерную сигнализацию.
Область применения лазерной сигнализации
Благодаря высокой эффективности лазерная сигнализация имеет достаточно широкое практическое применение. Она может устанавливаться как внутри помещений, так и по периметру охраняемого объекта. Такого типа охранный комплекс устанавливают:
- в частных домах и коттеджах;
- в квартирах;
- в офисах компаний и предприятий;
- в банковских учреждениях.
Такого типа сигнализации, учитывая их высокую стоимость, нужно устанавливать на тех объектах, где хранятся ценные вещи, драгоценности или большие финансовые средства. В таких случаях применение лазерных охранных систем себя оправдывает и является рентабельным.
Как работает лазерная сигнализация?
Основными элементами охранного устройства является источник лазерного излучения и фотоприемник, который это излучение принимает. Когда луч лазера попадает на чувствительный фотоэлемент, его электросопротивление составляет несколько Ом. При прерывании лазерного луча произойдет резкое увеличение сопротивления фотоэлемента, который через реле приводит к воздействию на внешние исполнительные устройства, обеспечивающие срабатывание сигнализации.
Преимущества
- лазерная охранная система отличается высокой мобильностью – ее модули могут переноситься с места на место и располагаться в разных местах;
- лазеры могут легко прятаться на охраняемом объекте – благодаря этому преступник может даже и не подозревать, что сработала сигнализация, пока не приедут сотрудники охранного ведомства;
- элементы лазерной охранной системы не портят внешний вид объекта и легко вписываются в любой интерьер;
- сигнализация может работать со звуковыми сиренами, без них, с оповещением на центральный пульт охранной компании;
- лазерная сигнализация своими руками может достаточно просто создаваться из подручных средств.
Недостатки
К недостаткам такого типа систем безопасности относится:
- высокая цена комплекта;
- сложность установки и настройки.
Необходимые компоненты для лазерной сигнализации своими руками
Если Вы задумываетесь о том, как сделать лазерную сигнализацию в домашних условиях, то следует приобрести несколько комплектующих, с помощью которых и будет сформирована собственная охранная система. Для простой лазерной сигнализации потребуется:
- указка-лазер – будет играть роль генератора лазерного луча;
- фотоэлемент – устройство со сменным сопротивлением, которое меняется при воздействии на него светового потока;
- реле – с его помощью будет осуществляться коммутация внешних исполнительных устройств в виде звуковых сирен и пр.;
- монтажные принадлежности;
- корпусные детали;
- коммутационные проводники;
- инструменты и материалы для пайки.
Все перечисленные детали можно приобрести на любом радиорынке и магазине, а некоторые из них могут остаться дома в качестве комплектующих от различных бытовых приборов.
Вариант схемы простой лазерной сигнализации
Ниже представлена сигнализация на лазерной указке, схема, которой может быть построена с применением лазерного излучателя и таймера NE555, который будет управлять работой сигнализации.
В качестве приемника-детектора лазерного луча в этой схеме используется фоторезистор, который при облучении лазером имеет небольшое сопротивление, а при исчезновении луча его электросопротивление резко возрастает. При увеличении сопротивления микросхема обеспечивает включение внешнего устройства в виде звуковой сирены.
Процесс сбора
Когда создается лазерная сигнализация своими руками, схема может иметь в качестве излучателя обычную лазерную указку или детский игрушечный лазер. Такие излучатели питаются от трех небольших батареек, которых не хватит для продолжительной работы. Поэтому рабочее напряжение для лазера следует подавать от блока питания соответствующего номинала. Если такого не будет под руками, можно модернизировать любой низковольтный блок, добавив в его схему резистор, позволяющий снизить выходное напряжение до требуемого значения.
В качестве реле может использоваться трехконтактная релейная система, которая обеспечивает отключение лазера и включение внешней сирены. Реле можно приобрести готовое или сделать его самому, переделав релейный узел какого-нибудь ненужного прибора.
К контактам реле подключается проводная линия связи, которая связывает звуковую сирену с фотоэлементом, который при увеличении его сопротивления обеспечивает срабатывание реле. Кроме сирены, через реле включена и линия питания самого лазера. Это сделано для того, чтобы при срабатывании сигнализации, когда был прерван лазерный луч, она снова не отключилась, когда объект, перекрывающий его, не выйдет из зоны перекрытия. В таком случае сирена будет звучать до тех пор, пока сигнализацию не отключат с помощью специальной кнопки.
Установка в домашних условиях
Обратите внимание!
Монтаж лазерной сигнализации дома следует выполнять в тех местах, которые являются наиболее опасными для проникновения. Например, входные двери или балконные – если дом одноэтажный или квартира расположена на первом этаже.
При установке следует придерживаться правил, что схема лазерной сигнализации должна иметь правильную геометрию. В таком случае охранный комплекс будет работать правильно и обеспечит требуемую безопасность.
Излучатель лазерного луча и фотоприемник должны располагаться друг напротив друга на одной линии так, чтобы луч попадал в центр фотоэлемента. Чувствительный к свету элемент следует поместить в черный тубус, чтобы исключить воздействие на него внешнего освещения.
Кнопку, которая обеспечивает включение/отключение сигнализации и проводку к ней следует располагать и прокладывать скрытно, чтобы злоумышленник не смог самостоятельно ее отключить.
Если между излучателем и фотоприемником расположить в определенной геометрии серию зеркал, то можно получить отличное охранное устройство – лазерная растяжка такого типа позволит перекрыть достаточно большую площадь. При прерывании лазерного луча в любом месте произойдет срабатывание сигнализации.
Заключение
Применение недорогих элементов, которые можно купить за символичную цену позволяет создавать высокоэффективные системы охраны, которые способны среагировать на любое перемещение в охраняемой зоне. Поэтому не всегда нужно тратить большие средства, чтобы иметь возможность использовать современные охранные технологии, лучше немного подумать, как сделать лазерную сигнализацию самому и реализовать эту задачу с помощью подручных средств.
Предлагаемая конструкция может пригодиться для охраны некапитальных проемов — окон, дверей проходов — или установлена по периметру открытого объекта. Принцип работы – срабатывание по прерыванию луча лазера нарушителем. Несмотря на свою простоту, система получилась достаточно надежной и экономичной, а красный лазер, работающий в режиме коротких импульсов практически незаметен нарушителю.
Рисунок 1. Схема передатчика лазерной охранной системы
Передатчик, схема которого изображена выше, состоит из генератора коротких импульсов и усилителя тока, нагруженного на лазерную указку, которую несложно найти практически в любом ларьке. Генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2 и при указанных на схеме номиналах частотозадающей цепи работает на частоте около 5 Гц. Далее сигнал поступает на дифференцирующую цепь С2R3, которая формирует короткие импульсы длительностью около 10 мкс. Это не только делает устройство экономичным (одной шестивольтовой батареи типа 476 хватает более чем на год непрерывной работы передатчика), но и незаметным для нарушителя.
Далее импульсы выравниваются по форме и амплитуде элементами DD1.3, DD1.4 и поступают на усилитель, собранный на транзисторе VT1. Усилитель нагружен на лазерную указку, которую дорабатывают – исключают батареи и снимают конусообразный наконечник. Резистор R7, включенный последовательно с резистором, «впечатанным» в саму плату лазерного фонарика (его номинал порядка 50 Ом), является токоограничивающим для лазерного светодиода, тумблер SA1 включает непрерывный режим работы излучателя, необходимый для юстировки системы «передатчик-приемник».
Для большей экономии и стабильности частоты микросхема DD1 питается пониженным до 3-4 В напряжением, излишек гасится резистором R6. Средний ток потребления передатчиком не превышает 10 мкА, в импульсе светодиод потребляет около 20 мА, поэтому выключатель питания не предусмотрен. Передатчик сохраняет работоспособность (конечно, при снижении дальности) при снижении питающего напряжения до 4.5 В.
Приемник, схема которого изображена на рисунке 2, собран на интегральной микросхеме DA1, чувствительным элементом служит фотодиод ФД263-01. При его замене нужно учитывать длину импульсов засветки – время реакции светодиода на засветку должно быть в 5-10 раз ниже длительности импульса лазера.
На его месте смогут работать, к примеру, ФД320, ФД-11К, ФД-К-142, КОФ122 (А, Б) и многие другие. В ответ на каждую вспышку передатчика приемник формирует на выходе импульс высокого уровня амплитудой КМОП. Его можно использовать для дальнейшей обработки. Для исключения внешней засветки фотодиод нужно установить в непрозрачную трубку, выполняющую роль бленды.
Настройка системы сводится к ее юстировке. Делают это визуально, наводя луч лазера на фотоприемник как можно точнее. Для этого переключателем SA1 включают передатчик на непрерывное излучение. После окончания юстировки и приемник, и передатчик должны быть прочно закреплены. В принципе, «микронной» юстировки такая система не требует. Во время экспериментов она надежно работала, когда фотоприемник, отнесенный от передатчика на 50 м, находился в круге разброса излучения диаметром 30 см.
По материалам «Радио» №7, 2002 г.
Загрузка...
