Звуковой сигнализатор открывания двери

Чтобы контролировать факт откры­вания входной квартирной двери, садовой калитки, двери в подсобное помещение, крышки почтового ящика, можно изготовить несложное компакт­ное устройство (рис. 1) с автономным питанием, которое известит вас о таком событии.

Рис. 1

Схема звукового сигнали­затора показана на рис. 2. Устройство разработано с таким расчётом, что его мож­но адаптировать под различ­ные сценарии использова­ния. В качестве датчика от­крывания двери применён геркон SF1 с переключаемы­ми контактами. Когда дверь закрыта, приклеенный к ней магнит находится на мини­мальном расстоянии от геркона и на его подвижном кон­такте (левый по схеме) будет напряжение, близкое к нулю.

Рис. 2

На выходе логического эле­мента DD1.1 будет высокий логический уровень. При от­крывании двери магнит уда­ляется от геркона и на его подвижный контакт через резистор R1 поступит напряжение питания (лог. 1). На выходе элемента DD1.1 появится лог. 0. Напряжение низкого уровня через дифференцирующую цепь C7R8 поступит на вход элемента DD1.2. На логических элементах DD1.2 и DD1.3 собран ждущий мультивибратор, кото­рый запускается. Спад напряжения с выхода элемента DD1.3 через цепь С11R12 поступает на вход элемента DD1.2, поэтому лог. 0 будет поддержи­ваться на выходе элемента DD1.3 до тех пор, пока конденсатор С11 заряжается через резистор R11. Когда напряжение на левом по схеме выводе конденсато­ра С11 достигнет порога переключения элемента DD1.2, на его выходе появит­ся лог. 0, а на выходе DD1.3 в этот момент появится и будет удерживаться лог. 1. Логический элемент DD1.4 вклю­чён как инвертор.

С появлением на выходе элемента DD1.4 лог. 1 включится двухтональный генератор, собранный на элементах DD2.1—DD2.4. На элементах DD2.1 и DD2.2 собран низкочастотный генера­тор. Частота следования импульсов за­даётся элементами R3 и СЗ и при ука­занных на схеме номиналах составляет около 10 Гц. На элементах DD2.3 и DD2.4 собран генератор ЗЧ, его частота зависит от сопротивления резисторов R7, R10, ёмкости конденсатора С9 и от состояния элемента DD2.2. Для указан­ных номиналов сигнализатор издаёт звук, напоминающий вызывной сигнал стационарного электронного телефон­ного аппарата.

На полевом транзисторе VT1 собран электронный ключ, подающий напряже­ние на динамическую головку ВА1. Поскольку напряжение питания этого устройства выбрано всего 3 В, приме­нён мощный полевой транзистор с ма­лым пороговым напряжением. Элементы R1, R2, R4, R5, С1, С2, С6, VD1 и VD2 обеспечивают защиту от грозовых разрядов, а также от мощных импульс­ных и радиопомех. Кроме того, резис­торы R1 и R2 ограничивают ток в случае’ неисправности геркона К1 или при замыкании проводов в сигнальной линии. Для указанных на схеме номина­лов резистора R11 и конденсатора С11 длительность звукового сигнала при открывании двери — около одной се­кунды. При закрывании двери звуково­го сигнала нет. Чтобы иметь возмож­ность беззвучно выйти из помещения, предусмотрена кнопка SB1. При замы­кании её контактов конденсатор С8 раз­рядится, на выходе элемента DD1.3 будет лог. 1 до тех пор, пока конденсатор С8 заряжа­ется через резистор R9 до порога переключения. В это время сигнализатор не реаги­рует на переключение контак­тов геркона. Для указанных на схеме номиналах элементов R9 и С8 сигнализатор не реа­гирует на состояние контактов геркона в течение около 30 с. Диод VD3 совместно с предо­хранителем FU1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напря­жения. В ждущем режиме устройство практически не потребляет тока (только токи утечки). Во время работы зву­кового сигнализатора по­требляемый ток — около 150 мА.

Большинство деталей размещены на плате из изоляционного материала раз­мерами 19×78 мм, монтаж — двухсто­ронний навесной проводной (рис. 3).

Рис. 3

После проверки работоспособности и налаживания плату с обеих сторон покрывают цапонлаком. Можно приме­нить любые малогабаритные резисторы общего применения, например, С1-14, С2-14, Cl-4, а также для поверхностно­го монтажа. Все конденсаторы — кера­мические, например, К10-17, К10-50 или импортные, а также для поверх­ностного монтажа. Конденсатор С4 установлен между выводами питания микросхемы DD1 со стороны соедине­ний. Конденсатор С5 установлен анало­гично на выводах микросхемы DD2. Диоды 1N4148 можно заменить диода­ми 1N914, 1SS176S, 1SS244, КД510, КД521, КД522. Взамен диода UF4004 подойдёт любой малогабарит­ный выпрямительный, напри­мер, серий 1N400x, UF400x, 1N539x, КД243, КД247. Микросхемы — любые из серий ххх74НС00хх, ххх54НС00хх, например, MC74HC00AD (кор­пус SOIC-14), MC74HC00AN (PDIP-14). Плавкая вставка с держателем — любая малога­баритная, она включена в разрыв плюсового провода питания.

Полевой транзистор — АР9916Н или AP9916J с поро­говым напряжением не более 1 В при токе стока 0,1 А. При монтаже транзистора его вы­воды должны быть закороче­ны проволочной перемычкой. Возможная замена — тран­зисторы КП505Г, 2SK3485, 2SK3119, но они не являются аналогами АР9916. По моему мнению, подавляющее большинство мощных полевых транзисторов, рассчитанных на управление логическими уровнями напряжения, имеют порого­вое напряжение открывания более 2 В при токе стока 0,1 А и для работы в этом устройстве не подходят.

Геркон (рис. 4) — КЭМ-3 (он при­менялся в телефонных аппаратах VEF ТА-32), помещён в термоусаживаемую трубку и прикреплён на дверной короб­ке. На выводы геркона надеты ПВХ-трубки, предотвращающие их изгиб при прогреве и сжатии термоусаживаемой трубки. Применён мощный неодимовый магнит диаметром 18 и толщиной 2 мм от малогабаритной импортной динами­ческой головки. С таким магнитом гер­кон будет переключаться на расстоянии 10 мм и менее от него. Подойдёт малогабаритный прямоугольный магнит от ЖК-матрицы ноутбука. Можно приме­нить и обычный, но более крупный магнит, он будет более заметен и без деко­ративной коробки может испортить ди­зайн двери. Магнит приклеивают к две­ри, а геркон закрепляют на её коробке так, чтобы при закрытой двери контакты геркона переключались.

Рис. 4

Если длина линии связи с герконом более 20 м, его вывод, идущий к резис­тору R2, необходимо заземлить. При применении трёхпроводного экраниро­ванного кабеля его оплётку соединяют с тем же выводом геркона и также за­земляют. Элементы защиты рассчитаны на длину линии связи до 150 м при усло­вии, что она не проходит вблизи ЛЭП. Если геркон размещён на открытом воздухе или в неотапливаемом поме­щении, его выводы вместе с проводами герметизируют, например, с помощью эпокидного клея.

Динамическая головка — любая малогабаритная сопротивлением 4 Ом. Для питания применены два щелочных гальванических элемента типоразмера АА. Можно также применить малогаба­ритный литиевый аккумулятор со встроенным контроллером от сотового телефона, но тогда потребуется устано­вить гнездо для подключения ЗУ. Кнопка SB1 — малогабаритная мем­бранная без фиксации, например, 7906Н фирмы BOURNS. Не применяйте кнопки с плоским пружинным контак­том — из-за соскабливания этой пру­жиной металла с неподвижных контак­тов такие кнопки быстро обзаводятся утечкой. Кнопка приклеена к передней стенке корпуса, в качестве которого был применён пластмассовый корпус от неисправного беспроводного квар­тирного звонка Feron (см. рис. 1). В корпусе есть отсек для двух гальвани­ческих элементов типоразмера АА. Размещение узлов в нём показано на рис. 5.

Рис. 5

Собранное без ошибок и из исправных деталей уст­ройство начинает работать сразу после подачи напряже­ния питания и завершения процесса зарядки конденса­тора С8. Длительность звуко­вого сигнала можно изменить подборкой конденсатора С11 (до 100 мкФ). Подборкой кон­денсатора С8 изменяют вре­мя блокировки срабаты­вания сигнализатора. Под­боркой резистора R10 можно установить желаемую то­нальность звукового сигна­ла. Устройство сохраняет ра­ботоспособность при сниже­нии напряжения питания до 1,1 В, максимальное напря­жение — 6 В.

При наличии готового му­зыкального или речевого мо­дуля, например, от детской электрифицированной игруш­ки с напряжением питания 3 В, его можно применить взамен генератора на микросхеме DD2 и динамической головки. Если звук в модуле включает­ся коротким замыканием контактов управляющей кнопки, то запускающий сигнал подают на один из этих контак­тов с выхода или с входов элемента DD1.4. Если готовый модуль включает­ся подачей на него напряжения пита­ния, к выходу элемента DD1.4 подклю­чают затвор транзистора VT1, а взамен диода VD4 и динамической головки подключают этот модуль. Нагрузкой транзистора может быть радиопере­дающая кнопка беспроводного звонка, для этого транзистор VT1 подключают параллельно контактам кнопки (с учё­том полярности) включения вызывного сигнала.

Автор: А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.
Джерело: Радио №1, 2016