Использование автомобильного видеорегистратора FALCON для контроля объекта железнодорожной автоматики

В статье описывается применение видеорегистратора в системе скрытой видеофиксации на железнодорожных объектах.Один знакомый обратился ко мне с просьбой проконсуль­тировать его по поводу автомобильного видеорегистратора FALCON, который отказывался нормально функционировать. Вскрытие устройства показало, что находящаяся внутри ли­тиевая батарея вздулась и приобрела форму подушки, при этом начал деформироваться корпус видеорегистратора, а кнопки перестали реагировать на нажатия. Пока шли поис­ки аккумуляторной батареи для видеорегистратора и решал­ся вопрос, чем её можно заменить, владелец видеорегист­ратора приобрел себе новый, а неисправный любезно согла­сился предоставить мне для дальнейших экспериментов.

Этот девайс было решено использовать для контроля ре­лейного шкафа, который облюбовали воришки, и, пользуясь тем, что он находится на значительном удалении от желез­нодорожной станции, неоднократно его грабили. При этом их не интересовали реле и приборы железнодорожной авто­матики, воришки всегда забирали только трансформаторы, которые имеют значительные габариты и мощность. Мили­ция, как водится, никого не находила.

Так как грабители никогда не брали реле и приборы, то видеорегистратор было решено разместить в корпусе от ре­ле НШ (ТШ) (см. фото в начале статьи). Корпус этого реле состоит из карбонитовой платы, которая одновременно яв­ляется задней стенкой и колпаком из прозрачного пластика. Пластик от времени потерял прозрачность, поэтому нижняя передняя часть колпака была спилена, и на ее место термо­клеем был вклеен кусочек оконного стекла.

Аккумуляторная батарея подключалась к видеорегистра­тору FALCON двумя проводками, которые были припаяны к его плате. Контроллер заряда батареи в видеорегистраторе отсутствовал, и, по всей видимости, это и стало причиной ее скорого выхода из строя. Неисправная батарея была удалена, а вместо нее была подключена другая, составлен­ная из 4-х Ni-MH элементов емкостью 1600 мА-ч, двумя проводками, выведенными наружу через отверстие, просвер­ленное в верхней части корпуса видеорегистратора.

При окончательной сборке устройства в видеорегистратор устанавливается карта памяти, затем кнопкой REC-SNAP в меню выбирается режим «Запись», а после этого регистра­тор переводится в дежурный режим нажатием кнопки ON-OFF.

Работа автоматики

В первоначальном положении, когда подано питание на прибор и открыта дверь шкафа, контакт геркона SF1 разомк­нут, реле КЗ, и вместе с ним К4, К5 обесточены (рис.1). При закрытии дверей контакт геркона SF1 замыкается, репе КЗ ста­новится под ток, и через его фронтовые контакты начинается зарядка конденсаторов С6 и С7. При открывании двери реле КЗ обесточивается, его фронтовые контакты размыкаются и замыкаются тыловые. При этом конденсатор С7 разряжается на обмотку реле К4, которое кратковременно становится под ток. Конденсатор С8 разряжается через контакт К4.1 и диод D6 на обмотку реле К5, которое также кратковременно стано­вится под ток. На его контакты припаяны тонкие проводники, которые заведены через отверстие, просверленное в корпусе видеорегистратора, и подключены к контактам кнопки ON-OFF регистратора. Этим имитируется ее нажатие. Таким об­разом, при замыкании контактов реле К5 видеорегистратор включается, и автоматически начинается запись видео.

Рис. 1

Работа таймера

Особенности алгоритма работы видеорегистратора тако­вы, что при заполнении карты памяти запись видеофайла продолжатся, но при этом удаляется уже записанный файл. Ввиду того, что объем карты памяти не бесконечен, чтобы не «стерся» полученный на воришек компромат, регистратор необходимо через какой-то промежуток времени выклю­чить. Для этого в схему был введен таймер на транзисторе Т2 и реле К2. При обесточивании репе К3 размыкается фрон­товой контакт К3.2 и замыкается тыловой. При этом конден­сатор С6 разряжается через резистор R10 на базу транзис­тора Т2. В результате транзистор открывается, реле К2 ста­новится под ток и замыкает фронтовой контакт К2.1. Через этот контакт происходит заряд до значения напряжения пи­тания конденсатора С9. После разрядки конденсатора С6 транзистор Т2 закрывается, реле К2 обесточивается и фрон­товой контакт К2.1 размыкается. В таком состоянии таймер будет оставаться до следующего срабатывания реле К3. Кон­денсатор С9 разрядится через контакт К2.1 и диод D7 на обмотку реле К5, которое повторно кратковременно станет под ток и своим контактом К5.1 имитирует нажатие кнопки ON-OFF. При этом видеорегистратор перейдет в дежурный ре­жим. При указанных на схеме номиналах элементов время работы в режиме «Запись» составит приблизительно 5 мин. Ее можно увеличить или уменьшить, изменив емкость кон­денсатора С6.

Работа термостабилизатора

Ввиду того, что внутри устройства установлены компо­ненты, характеристики которых сильно зависят от перепадов температуры окружающей среды, например электролитичес­кие конденсаторы и Ni-MH аккумуляторы, а видеорегистра­тор является продуктом высоких технологий, в схему введен термостабилизатор. Он позволяет, в зависимости or угла поворота оси резистора R8, установить под колпаком необ­ходимую температуру в пределах от 0 до ±25°С. Точность ее поддержания ±1°С. Элементы R4 и D3 образуют параме­трический стабилизатор напряжения. Датчиком температу­ры служат терморезисторы R5, R6.

Резисторы R1, R2, R3 используются в качестве нагрева­теля. Конденсатор С1 выполняет функцию искрогасителя на контактах реле.

В исходном состоянии, когда температура не достигла за­данного значения, сопротивление размещенных внутри кор­пуса прибора терморезисторов R5, R6 велико. В результате транзистор Т1 закрыт, реле К1 обесточено и его тыловые контакты К1.1, К1.2 замкнуты, резисторы включены и обес­печивают нагрев. По мере нагревания сопротивление термо­резисторов уменьшается, вследствие чего увеличивается на­пряжение на базе транзистора Т1. Когда температура под­нимется до заданного значения, транзистор Т1 откроется, сработает реле К1, и его контакты разомкнут цепь питания нагревателей. При остывании воздуха сопротивление термо­резисторов R5, R6 вновь увеличится, транзистор Т1 закроется, и процесс нагрева возобновится.

Применением составного транзистора Т1 удалось макси­мально упростить схему термостабилизатора и избежать при­менения специализированных микросхем, а также отказаться от построения компаратора значений температуры на опера­ционном усилителе или цифровой микросхеме без существен­ного ухудшения стабильности поддерживаемой температуры.

Применяемые компоненты и конструкция устройства

В качестве К1 и К3 использовались реле РЭС-9, пас­порт РС4.524.200. Контакты реле К1 для облегчения режи­ма коммутации соединены параллельно. Тип реле К3 вы­бран только лишь исходя из того, что у него 2 группы кон­тактов. Конденсатор С1 напаян прямо на контакты К1 и вы­полняет функцию искрогасителя.

Остальные реле типа РЭС10, паспорт РС4.529.031-04, но можно применять любые другие малогабаритные с рабо­чим напряжением 12 В.

Обмотки реле К1 и К2 зашунтированы диодами типа 1N4004.

В качестве нагревателя используются резисторы R1, R2, R3 типа ПЭВ-25. Такое их количество выбрано из сообра­жения надежности. При выходе из строя одного из них, ос­тавшиеся смогут обеспечить обогрев внутри корпуса уст­ройства.

Цепочка C2L1C3 предназначена для подавления помех, возникающих при переключениях реле железнодорожной автоматики. Индуктивность L1 изготовлена методом намотки «в два провода» многожильным проводником в ПВХ изоля­ции (12 витков сечением 0,25 мм²) на ферритовом кольце до заполнения его внутренней окружности. Диод D1 предназ­начен для разделения цепей питания релейного шкафа и ус­тройства по постоянному току. Микросхемы-стабилизаторы напряжения DA1 и DA2 предназначены для зарядки аккуму­ляторов и питания видеорегистратора. Дело в том, что в ка­кие-то моменты напряжение на шинах питания РШ может по­вышаться до +15 В, а это является опасным для стабилиза­тора МС7805. Для снижения значения напряжения на входе DA2 в схему введена микросхема DA1.

Перед началом монтажа в нижней части карбонитового основания корпуса реле НШ (ТШ) болгаркой был срезан вы­ступ, где размещались контакты реле НШ. В образовавшее­ся окно термоклеем был вклеен оребренный радиатор с площадью охлаждающей поверхности 150 см². С внутренней стороны на радиатор были закреплены стабилизаторы напря­жения DA1 и DA2. С наружной стороны на радиатор через изолирующую прокладку был установлен транзистор Т1 (рис.2).

Рис. 2

Транзистор Т1 серии КТ827, его можно заменить КТ829 с лю­бым буквенным индексом.

Терморезисторы R5, R6 типа КМТ, дисковые, с указан­ным на корпусе номиналом 2,2 кОм. Их сопротивление при температуре +20°С — 1,6 кОм, сопротивление при темпера­туре 0°С — около 4 кОм.

Диоды D4, D6, D7 — германиевые. Можно применить лю­бые из серии Д7, или заменить их диодами Шотки с анало­гичными параметрами.

Стабилитрон D2 можно заменить КС133А или КС147А.

Геркон SF1 типа КЭМ-3 с помощью хомутика закреплен под колпаком в передней верхней части устройства. В правую створку двери релейного шкафа ввинчен длинный шток, на конце которого закреплен магнит (рис.З). Длина и распо­ложение штока таково, чтобы при закрывании дверей маг­нит вплотную подходил к геркону. Аккумуляторная батарея составлена из 4-х Ni-MH элементов типоразмера АА емкос­тью 1600 мА·ч, которые были изъяты из неисправной бата­реи питания от радиостанции Kenwood ТК-2260. Можно ис­пользовать и любые другие Ni-MH аккумуляторы, от их ем­кости будет зависеть только длительность работы видеореги­стратора.

Рис. 3

Резистор R7 служит для ограничения максимального то­ка заряда АБ на уровне 10% от ее номинальной емкости. Во избежание хронического перезаряда применяется диод D4, который ограничивает напряжение на батарее на уров­не 4,8 В, из расчета 1,2 В на каждый элемент.

В верхней части корпуса видеорегистратора имеется от­верстие с резьбой М6, которая предназначена для его креп­ления. С помощью уголка и мебельного навеса он крепится к горизонтальному несущему кронштейну реле НШ. Мебель­ный навес позволяет установить видеорегистратор под нуж­ным углом, а винт с гайкой, который установлен в навес вза­мен удаленной оси, позволяет этот угол зафиксировать.

Автор: Геннадий Котов, г. Антрацит
Источник: журнал Электрик №12, 2015