Радиомаяк для защиты детей от похищения

Радиомаяк для защиты детей от похищения

Данное устройство испытано в лаборатории журнала "Радіоаматор". При настройке схемы не у каждого радиолюбителя найдутся перечисленные в схеме приборы. При их отсутствии схему можно наладить с помощью осциллографа с полосой до 100 МГц, тестера, блока питания, двух радиоприемников, простейшего индикатора напряженности поля. Правильно собранная схема начинает работать сразу. Осциллографом контролируют режим работы НЧ генераторов согласно диаграммам на рис. 3. Далее настраивают ВЧ каскад, контролируя работу передатчика двумя радиоприемниками, расположенными на разных расстояниях от передатчика, и индикатором напряженности поля. Антенну приемника лучше расположить на подоконнике.

Малогабаритное электронное устройство предназначено для своевременной подачи сигнала тревоги в случае попытки нападения, похищения или ограбления. Данное устройство помещается в кармане и при необходимости включается в режим "Тревога". Детям, которые играют рядом с домом, родители смогут оказать необходимую помощь. Дома находится контрольный радиоприемник, настроенный на соответствующую частоту FM или УКВ, который подает прерывистый сигнал тревоги, напоминающий звук полицейской сирены, выезжающей на задержание преступников.

Уходя гулять, ребенок включает переключатель устройства в положение «1» ("Дежурный режим"). В этом режиме из динамика контрольного радиоприемника, расположенного в квартире, раздаются редкие (один раз в 30-60 с) спокойные звуки - сигнал о том, что устройство находится во включенном состоянии. При необходимости переключатель переводят в положение «2» ("Тревога"), и из динамика раздаются прерывистые сигналы, на радиомаяке мигает светодиод.

Вся конструкция располагается на печатной плате под конкретный корпус, который может приобрести радиолюбитель. На рис. 1 изображен один из вариантов конструкции - радиомаяк в маркере, который имеет зажим для крепления, поэтому им удобно пользоваться детям. Наверху расположен светодиод HL1, сбоку - выключатель питания SA1, переключатель режимов SA2, внизу - антенна из стальной проволоки длиной 300 мм в изоляции.

Источник питания - батарея «Крона», аккумулятор на 9 В или миниатюрная батарея для питания системы включения/отключения сигнализации автомашины. Сигнализатор работает в диапазоне FM (88…108 МГц) или УКВ (66…74 МГц), в свободном пространстве перекрывает расстояние не менее 500 м при чувствительности радиоприемника не хуже 10 мкВ. Так как основной режим работы - "Дежурный", который включается на 2 с через 30...60 с, то батарею можно эксплуатировать длительное время.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 2. Элементы DD1.1 и DD1.2 генерируют сигнал частотой 1 Гц, который управляет работой генератора на элементах DD1.3 и DD1 4, вырабатывающего частоту около 2 кГц. На выходе элемента DD1.2 включен транзистор VT1 для световой сигнализации при тревоге. Для формирования сигнала "Дежурный режим"собран генератор прерывистой генерации звуковой частоты на транзисторе VT2. Частота генерации определяется индуктивностью L6 и схемными емкостями. В процессе настройки генератора время включения и паузы можно менять в широких пределах. На рис. 3 изображены временные диаграммы работы генератора.

На транзисторе VT4 собран усилитель мощности, к которому через фильтр Коллинза(П-контур) подключена антенна.

Деталив схеме лучше использовать миниатюрные, импортного производства, предварительно проверив их качество. Все резисторы типа ОМЛТ-0,125; конденсаторы С6…С8 типа КТ, СТ5 типа К50-35, остальные типа КМ. Транзисторы VT1...VT3 типа КТ315Б (КТ315Г, КТ312Б, КТ342Б), VT4 - 2Т371А (КТ367А, КТ372Б, КТ382Б), диод VD1 типа Д9Б (Д2, Д18, Д310), светодиод HL1 типа АЛ336К (АЛ307Б, АЛ102Б), стабилитрон VD2 типа 2С156А, переключатели SA1, SA2 - ПД9-2, микросхема DD1 типа К561ЛА7 (564ЛА7). Дроссель L6 унифицированный - трансформатор импульсный миниатюрный ТИМ-170. Схема его соединения показана на рис. 4.При его отсутствии следует на ферритовом кольце М2000К 12х8х3 намотать до заполнения обмотку проводом ПЭВ-1 Ø 0,1 мм. Контурные катушки наматывают проводом ПЭВ-2 Ø 0,71 мм на оправке Ø 5 мм. Катушки L1 и L2 имеют 5 витков, L3 и L5 - 7 витков, а L4 - 4 витка.

Для монтажа (рис. 5) использован фольгированный гетинакс. Печатные проводники ВЧ генератора следует залудить для исключения их индуктивности и сделать шире. Для установки ТИМ-170 в плате следует просверлить 8 отверстий Ø 0,5 мм. При использовании самодельного дросселя обмотку нужно обернуть фторопластовой изоляцией, выводы сделать из провода МГТФ-0,07 мм. Поскольку данное устройство является носимым и может упасть на землю, необходимо тщательно пропаять все точки соединения. После настройки все контурные катушки с соответствующими конденсаторами (C6-L1, C9-L2 и т.д.) для влагозащиты контуров и придания им жесткости следует залить парафином. Несоблюдение этих условий может привести к нарушениям в работе радиомаяка. Для крепления батареи следует впаять в соответствующие точки платы две луженые бронзовые стойки толщиной 0,2-0,3 мм. Аккумулятор крепят к корпусу пружиной, контакты впаивают в плату. По окончании всех работ полезно всю плату, кроме переключателей и батареи, покрыть лаком УР-231 для защиты от дождя, снега и коррозии.

Настройка схемы. Для этого нужны следующие приборы: регулируемый блок питания мощностью не менее 2 Вт, тестер, осциллограф с полосой до 100 МГц, ГИР, волномер, измеритель напряженности поля, ламповый вольтметр, контрольный радиоприемник.

Для проверки узла на транзисторе VT2 «Предупредительная сигнализация»необходимо отпаять провод от выключателя SA1, идущий на питание схемы генератора ВЧ, и от блока питания подать 9 В. Переключатель SA2 перевести в положение «1». При настройке этого узла следует иметь в виду следующее: генератор вырабатывает прерывистые колебания синусоидальной формы, конденсаторы С16-С18 находятся в цепи обратной связи и служат для запуска генератора. Совместно с катушкой L6 они определяют тональность звучания в контрольном радиоприемнике. Подбор номиналов этих конденсаторов влияет на режим работы генератора. Емкость конденсатора С16 влияет на частоту включения генератора.

Длительность генерации определяется резисторами R6, R7. Увеличение емкости С16 увеличивает паузу и экономит расход батареи. Уменьшение сопротивлений R6 и R7 увеличивает частоту включения генератора Для контроля роботы этого генератора следует к базе транзистора VT3 подключить осциллограф, а через конденсатор емкостью 510 пФ – наушники. При нормальной работе генератора на экране видны всплески синусоиды, а в наушниках слышен музыкальный тон. При отсутствии колебаний следует подобрать С17, С18 или увеличить индуктивность катушки L6. Необходимый тембр звучания определяется в основном величиной индуктивности: чем она больше, тем ниже частота звучания.

Затем переключатель SA2 переводят в положение «2» «Тревога». Сразу же начинает мигать светодиод HL1, на экране осциллографа видны всплески прямоугольных импульсов. Резистором R1 регулируют длительность импульсов и амплитуду: чем больше сопротивление R1, тем меньше длительность и наоборот, а R4 и С2 определяют частоту дополнения генератора. При окончательной настройке радиомаяка следует подобрать емкости С3 и С14 для исключения перемодуляции, а такжечтобы генератор не "заглох".

Для проверки генератора ВЧ на транзисторе VT3 следует отпаять конденсаторы С3, С14, восстановить провод питания, идущий от SA1. К коллектору VT3 через конденсатор емкостью 10 пФ подключить осциллограф. Вместо R8 и R12 включить потенциометры на 100 кОм с ограничительным резистором 1 кОм, а вместо R9 - потенциометр на 3 кОм и поставить его в положение 300 Ом. Подстройкой R8 добиться появления генерации но экране осциллографа, иногда требуется подбор С7. Подстраивая R8 и R9, найти чистую и максимальную амплитуду напряжения. Затем уменьшить напряжение питания до 6В и подстройкой R8, R9 найти максимум напряжения для этого напряжения питания, а затем установить усредненное значение 6…9 В.

После этого подключить реальную антенну и проверить работу усилителя мощности на транзисторе VT4. В схеме применен транзистор СВЧ, поэтому даже незначительные изменения емкости конденсатора С9 влияют на отдаваемую мощность и рабочую частоту (с увеличением этой емкости частота падает, а выходная мощность растет). Для настройки вместо С9 впаять подстроечный конденсатор на 1,9/20 пФ, а осциллограф подключить к коллектору VT4. Вместо С10 и С11 впаять переменные конденсаторы емкостью до 150 пФ. Для подстройки С9 необходима отвертка из оргстекла, текстолита и т.д. При работающем задающем генераторе, подстраивая С9 и R12, добиться максимального напряжения на коллекторе VT4. Ток коллектора, измеренный тестером, не должен превышать 18 мА при 9 В питания. Подстраивая С9, следует контролировать с помощью ГИР и волномера рабочую частоту, чтобы она не выходила за пределы рабочего диапазона контрольного радиоприемника. В соответствии с действующим ГОСТ на диапазоне 88…108 МГц радиостанции работают выше 100 МГц, следовательно, радиомаяк следует располагать ниже 100 МГц. На отечественном диапазоне следует располагать частоту радиомаяка выше 70 МГц.

Следующий этап - настройка по максимальной отдаваемой мощности каскада на VT4 и регулировка П-фильтра, который позволяет согласовать длину антенны по максимуму отдаваемой мощности, а также подавляет гармоники. Настройка ведется в основном изменением емкости С10 и С11 при фиксированном значении индуктивности L4. Для правильной настройки фильтра следует в схему впаять конденсаторы С3 и С14 и снова на коллекторе VT4 проверить величину напряжения и форму кривой, а при необходимости их подстроить. Конечная цель настройки фильтра - получение максимальной отдаваемой мощности, а от этого зависит радиус действия радиомаяка. В точке Б должно быть максимальное напряжение. Сюда необходимо подключить осциллограф. Подстраивая С10 и С11, добиться максимального напряжения. Это также контролируют по измерителю напряженности поля, расположенному на расстоянии 1 м (осциллограф отключить!). Может потребоваться также подстройка С9. Если в контрольном радиоприемнике звучание нечистое, следует подобрать С3 и С14. Настройка этого фильтра - занятие довольно хлопотное, и более подробно его настройка описана в [1]. В авторском варианте потребовалось введение катушки индуктивности L5: без нее отдаваемая мощность была на 40% меньше. Другим радиолюбителям она может и не потребоваться.

После настройки подбираемые элементы следует заменить постоянными близкого значения и вставить плату в корпус вместе с батареей; частота при этом сместится вниз. При необходимости, сжимая или раздвигая витки L1, подогнать частоту. При этом необходимо подстроить и L3.

Затем работу радиомаяка проверяют в реальных условиях. Контрольный радиоприемник следует разместить на окне квартиры со стороны улицы, где будет находиться пользователь радиомаяка, антенну радиоприемника полностью выдвинуть. Радиомаяк поместить в кармане пиджака, антенну расположить вниз. Включить SA1, SA2 поставить в положение «1». Помощник в квартире находит наилучшее положение антенны, поворачивая ее в разные стороны, а также место в квартире, где сигнал звучит громче. Затем проверяют режим «2». Меняя положение радиомаяка по отношению к радиоприемнику, можно составить полную картину пользования: уйти на предельное расстояние, зайти за угол здания и т.д.

Заключительный этап - проведение механических испытаний. Включить контрольный радиоприемник, найти сигнал радиомаяка. Во включенном состоянии радиомаяк следует уронить с высоты 200 ммна деревянный стол сначала плашмя, затем на боковое ребро, а затем на верхнее ребро; при испытаниях на трех плоскостях радиомаяк должен нормально работать, а его настройка быть стабильной.

Литература

1. ВойцеховскиЯ. Дистанционное управление моделями. – М.: Связь, 1977. – 432 с.