Это видео канала Паяльник TV создано специально для начинающих радиолюбителей, так как мы будем рассматривать очень простую схему, которая будет имитировать звук сирены. Работает она на 2 биполярных транзисторах разной структуры.
схема сирены на 2 транзисторах
Звук, воспроизводимый динамиком, будет создаваться благодаря тому, что база транзистора vt1 связана через конденсатор с небольшой емкостью с коллектором транзистора vt2. Здесь присутствует положительная обратная связь между ними. От емкости конденсатора c2 зависит тональность звука.
Работа сирены в симуляторе
Далее схему будем рассматривать в симуляторе everycircuit, чтобы понять протекающие в ней процессы. В симуляторе отсутствует динамик, поэтому он заменен на лампочку. После подачи питания ничего происходить не будет. Второй транзистор с нагрузкой хоть и подключен к источнику питания, но толк в этом контуре в первый момент времени протекать не будет, так как транзистор vt2 пока закрыт.
В схеме присутствует кнопка. Если на нее нажать, то конденсатор c1 окажется подключенным к источнику питания через резистор r1. Значит, после нажатия на кнопку этот конденсатор начнет заряжаться до напряжения источника питания. Промежуток времени, за который он зарядится, зависит от сопротивления резистора r1 и от емкости конденсатора. Обычно добиваются промежутков в пределах от трех до шести секунд.
При нажатии на кнопку ток от источника питания поступит не только на конденсатор c1, но также и на базу транзистора vt1. По мере зарядки конденсатора c1 возрастает напряжение смещения на базе этого транзистора и он в некоторый момент времени начинает открываться. Вслед за ним открывается транзистор прямой проводимости vt2. В динамике появляется звук определенной тональности. Но в эти первые секунды напряжение на конденсаторе c1 продолжает возрастать, также как и напряжение смещения на базе первого транзистора. Поэтому тональность звука плавно нарастает. Когда c1 полностью зарядится, это примерно через четыре пять секунд после нажатия, тональность перестанет изменяться и если продолжать удерживать кнопку, ничего не произойдет. Но если кнопку отпустить, тональность звука начнет плавно убывать. Это также зависит от емкости конденсатора и сопротивления r2. R3. Они подобраны так, чтобы тональность менялась так же, как и в первом случае, около четырех-пяти секунд. Процесс зарядки конденсатора хорошо виден по показаниям вольтметра, подключенного параллельно.
Радиодетали в схеме сирены. Для начинающих
Радиодетали дешево можно купить в этом китайском магазине .
Что касается выбора компонентов, то в качестве транзисторов можно выбрать отечественную комплиментарную пару кт315 и кт361, но так как на vt2 от этого приходится некоторая нагрузка, то лучше использовать, как и в представленном случае, более мощные кт816.
Динамик сопротивлением около восьми ом мощностью до трех ватт. Больше нет смысла.
Сопротивление резисторов можно отклонять плюс минус 20 процентов от указанных на схеме. Конденсатор c1 от ста до двухсот мкф от напряжением не менее шестнадцати вольт. Кстати, можно заметить что на плате в качестве этого конденсатора помехоподавляющий конденсатор серии mpx. Благодаря ему получается наиболее приятное звучание в отличие от керамических.
В качестве источника питания подходит крона на 9 вольт. Максимум можно питать от 12 вольт.
Сирена применяется для звукового оповещения какого-либо процесса. Как правило, сирена раздается при возникновении тревожного события, но радиолюбители используют такие звуки в устройствах различной сигнализации. Тональность и частота такого звука заставит злоумышленников отказаться от нехорошего намерения.
Собирая сирену, мы преследуем еще одну цель – улучшить навыки и опыт в разработке электронных устройств. Поскольку данная схема сирены является довольно простой и под силу даже начинающему радиолюбителю, то мы подробно рассмотрим назначение всех элементов схемы.
Схема сирены
Схема сирены состоит из трех , двух , динамика или громкоговорителя и источника питания напряжением 9 В, в качестве которого подойдет крона. Динамик подойдет мощностью до одного ватта, сопротивлением 8 Ом.
Как работает сирена на двух транзисторах
Кнопкой с фиксацией или маленьким выключателем K1 подается питания от кроны 9 В на схему. Звук в динамике BA возникает за счет протекания по его обмотке переменного напряжения, которое формируется с помощью генератора, построенного на транзисторах VT1 и VT2.
При нажатии кнопки без фиксации K2 от источника питания начинает заряжаться конденсатор C1 по пути через резистор R1. По мере заряда C1 возрастает потенциал на базе VT1 и некотором значении напряжения транзистор открывается, а звук в динамике начинает плавно нарастать. Максимальная громкость сирены достигается при полностью заряженном конденсаторе C1. Время нарастания звука равно времени заряда C1, то есть его емкостью и сопротивлением резистора R1.
При отпускании кнопки K2 начинается разрядка электролитического конденсатора, и громкость сирены начинает снижаться за счет снижения потенциала на базе VT1. Время разряда конденсатора, а соответственно время работы сирены определяется емкостью C1, величиной сопротивления R2 и R3, а также сопротивлением pn-перехода база-эмиттер VT1.
Керамический конденсатор C2 образует обратную положительную связь двух транзисторов. Путем изменения емкости C2 можно изменять тональность сирены на двух транзисторах.
Сирена входит в стандартное оснащение охранных или предупреждающих систем. Предназначена для генерации звукового сигнала в наиболее чувствительном человеческим ухом диапазоне. Благодаря этому звук сирены улавливается на значительном расстоянии от источника.
[ Скрыть ]
Разновидности сирен для сигнализации
Сирены подразделяются по следующим отличиям:
- принципу генерации звука;
- напряжению питания;
- степени давления звука;
- виду подключения и питания.
Некоторые из разновидностей будут рассмотрены ниже.
По принципу работы
В основе работы сирен применяются два принципа формирования звукового эффекта:
- Пьезоэлектрический. В автомобильных сиренах используется обратный пьезоэлектрический эффект, основанный на вибрации пьезокерамической пластины под воздействием переменных токов. Частота звука определяется частотой подаваемого напряжения, которое составляет от 12 до 20 Вольт. В конструкцию сирены можно ввести управляющий микроконтроллер, который позволит генерировать двух- или трехтональный звук. Для сирен авто характерна возможность подачи различных звуковых сигналов и мелодий, которые отличаются частотой или дискретностью. На промышленных предприятиях для сирен систем оповещения с пьезоэлектрическим эффектом может применяться напряжение 220 в. Звуковое давление измеряется в децибелах, для сирен в машинах применяется диапазон от 75 до 115 Дб.
- Электромагнитный. Устройства представляют собой сердечник из намагниченного материала, на который намотана катушка из медной проволоки. Сердечник имеет внутри полость, с установленной в нем тонкостенной металлической перегородкой — мембраной. При подаче на катушку напряжения с переменной частотой (соответствующей желаемому звуку) мембрана начинает вибрировать и формировать однотональный звук с повышенной громкостью. Для усиления звука в сиренах применяется дополнительный генератор, усиливающий звук с частотой в диапазоне 800-2000 Гц. Недостатком конструкции является энергоемкость и необходимость применения напряжения 220 в. На сегодняшний день сирены электромагнитного типа изредка применяются в охранных системах помещений.
Пьезоэлектрическая автомобильная сирена Электромагнитная уличная сирена
По виду подключения и питания
Сирены могут разделяться по способу связи с блоком управления на проводные и беспроводные. Вторые получают сигнал на срабатывание по радиоканалу различной частоты.
Проводные и беспроводные устройства могут иметь два варианта питания:
- от основного источника энергии — аккумулятора автомобиля или штатной сети в помещениях;
- с автономным питанием от собственного источника (аккумулятора или батареек).
Изготовление говорящей сирены показано в видеоролике от канала Tver Garage.
Переделка и настройка
Одним из способов доработки сирены является изменение тональности звука. Это достигается трансформацией сопротивления резистора на плате контроллера звукового генератора. При увеличении сопротивления частота звука снижается, а при уменьшении — повышается. Подбор сопротивления ведется опытным путем.
Для самостоятельного изготовления многотональной музыкальной сирены потребуются знания в схемотехнике и умение самостоятельно изготавливать печатные платы. Для записи мелодий в память микросхемы генератора понадобится программатор (например, PIC K150). Кроме этого, потребуется купить компоненты в соответствии со схемой.
Последовательность сборки:
- Начертить схему печатной платы в программе Sprint LayOut.
- Распечатать шаблон на лощеной бумаге.
- Нанести шаблон утюгом на текстолит с односторонним слоем фольги. Поверхность перед нанесением рекомендуется зачистить шкуркой с зерном 1000 и обезжирить.
- Снять бумагу с заготовки (при помощи размачивания горячей водой).
- Протравить заготовку в растворе хлорного железа.
- Просверлить отверстия под монтаж компонентов.
- Установить элементы в соответствии со схемой.
- Разместить полученный генератор звука в корпусе сигнализации.
- Собрать корпус и установить сирену на автомобиль.
Схема сирены на базе 561ЛН2
Сирена 12 Вольт
Сирену с рабочим напряжением до 12 Вольт можно построить на основе двух транзисторов и динамика с сопротивлением 16 Ом (или последовательного соединения двух динамиков по 8 Ом). Схема прибора приведена ниже.
Двухтранзисторная сирена
Двухтональная сирена
При желании владелец автомобиля может создать двухтональную сирену на основе мультивибраторов. При включении генератор звука (микросхемы D1.3 и 1.4) создает акустический сигнал, тон которого периодически меняется с низкого на высокий (управление ведется аналогичными D1.1 и 1.2). Тональность регулируется имеющимися в схеме сопротивлениями.
Двухтональная сирена на схемах К561ЛН2
Настройка низкого тона выполняется сопротивлениями R2 и R3, а высокого — R4 и R5. Частота перемены тонов задается резистором R1. Параметры элементов С2/R2 и С3/R4 должны быть идентичными, поскольку от них зависят длительности положительного и отрицательного перепада на D1.3 и 1.4. При появлении на выходах D1.1 и 1.2 положительного сигнала происходит закрытие диодов VD1 и VD2, которое отсекает из цепи сопротивления R4 и R5. За счет этого формируется сигнал низкого тона.
Основной элемент сирены — микросхема К561ЛН2
Если на выходах D1.1 и 1.2 имеется отрицательный сигнал, то диоды подключают сопротивления R4 и R5 параллельно R2 и R3. Из-за изменения сопротивления тональность переходит на высокую. Сигналы любого тона поступают на усилители D1.5 и 1.6, а затем через транзисторный выход VT1/2/3/4 — на динамик, обозначенный — BF1.
Сирена мощностью до 15 Вольт
На базе микросхемы УМС-8-08 или аналогичной можно построить сирену с повышенной мощностью и включением с помощью реле. Сирена способна работать при напряжении до 15 Вольт и пригодна для установки на автомобили. Для включения достаточно подать сигнал на вход реле Р1, например, параллельно цепи лампы плафона в салоне.
Принципиальная схема
Для настройки микросхемы используются кнопки S1/2/3 (перебор записанных в памяти мелодий). При замыкании контактов реле напряжение подается на схему, и включается звуковой сигнал. Питание УМС-8-08 идет через цепь R3 и VD1 (напряжение стабилизируется до 3,3 в). Сигнал от коллектора VT1 подается на микросхемы D2.2 и 2.3. Причем на первую он попадает сразу, а на вторую — через дополнительный инвертор D2.1. За счет этого на выходах D2.3 и 2.4 возникают импульсы противофазного вида, подающиеся на транзисторный мост VT2/3/4/5. При совпадении положительных полупериодов на D1 и D2.3 через транзисторы VT3/4 на динамик идет ток в одном направлении. При отрицательном полупериоде направление тока изменяется. За счет этого достигается громкое звучание. В схеме применяется реле типа РЭС-10 и кварцевый резонатор для частоты 32768 Гц.
Сирена на базе микросхемы от сотового телефона
Вышедшую из строя сирену можно доработать в соответствии с приведенной ниже схемой. В основе лежит микросхема КА2410 от звонка сотового телефона. Сигнал усиливается транзистором и поступает на динамик. На входе устанавливается защитный диод VD1, предохраняющий схему от неправильного подключения (подачи на положительный вход отрицательного напряжения).
Сирена на базе микросхемы от сотового телефона
Автономная сирена
Автономная автомобильная сирена может работать от встроенного источника питания или от основной батареи. Выбор типа питания осуществляется поворотом замкового механизма, расположенного на задней части корпуса. Цилиндр замка связан с контактными группами, которые задействуют ту или иную цепь питания.
Одной из распространенных на рынке РФ моделей автономной сирены является Pandora DS-261 с мощностью 20 Вт и порогом звукового давления 115 Дб. Сирена совместима со всеми охранными сигнализациями (Pandora, Starline, Scher-Khan и другими) и продается по цене до 500 рублей.
Сирена Pandora DS-261 с замком переключения
Схема установки
На сирене DS-261 имеется жгут проводки с четырьмя кабелями для подключения, но при этом в процессе подсоединения используются только три провода.
Принципиальная схема подключения сирены
Последовательность шагов при установке:
- Осуществить монтаж устройства на автомобиле. Устанавливать сирену рекомендуется на моторный щит в отдалении от выхлопного коллектора и проводки системы зажигания. Место установки не должно заливаться водой. При выборе месторасположения необходимо исключить доступ к сирене из-под автомобиля.
- Проложить провода подключения и соединить их по указанной схеме.
- Подсоединить провод красного цвета на постоянное питание +12 в от основного источника.
- Черный провод подключается к кузову машины (-12 в).
- Белый проводник получает положительный сигнал управления от блока сигнализации. На схемах этот провод может обозначаться — «positive trigger».
- Четвертый провод синего цвета («negative trigger») предназначен для управления сиреной по отрицательному сигналу. Его рекомендуется отрезать или аккуратно свернуть и уложить на основание сирены.
- Повернуть ключ в положение с зеленой точкой. В этом режиме сирена автоматически перейдет в состояние тревоги после пропадания напряжения от основного аккумулятора.
По аналогичной схеме подключаются автономные сирены других производителей.
Особенности по установке автономных и неавтономных сирен
На автомобилях могут применяться несколько схем установки автономных и неавтономных сирен:
- Если владелец автомобиля решил переделывать систему оповещения с автономной сирены на обычную, то он может столкнуться с двумя вариантами подключения. При установке обычной сирены вместо автономной с управлением по положительному сигналу необходимо подключить питание обычного устройства на проводку управления. Отрезанный в точке «А» кабель автономной сирены изолируется. Второй провод простой сирены выводится на кузов.
- Если автономная сирена управлялась по отрицательному проводу, то обычная сирена подключается по другой схеме. Отрицательный вывод подсоединяется к проводу отрицательного триггера, а положительный — к проводу питания автономного прибора.
- Для обеспечения защиты от отключения разъема основного брелка сигнализации необходима модернизация колодки. Внутри печатной платы устанавливается дополнительная навесная перемычка. При отключении штекера от блока автономная сирена включится и будет работать от собственного аккумулятора.
- На одной сигнализации можно одновременно использовать сирены различного типа. Неавтономный сигнализатор подключается через дополнительное реле и защищается отдельным предохранителем. Всего в параллельном подключении можно установить до пяти сирен.
Всегда присутствуют красный и черный провода, они соответственно подключаются к плюсу АКБ и к массе автомобиля. С массой понятно, об этом было сказано в самом начале. Плюс подключается к питающему проводу сигнализации и как можно ближе к разъёму. Поясню для чего. Первое - сирена будет защищена предохранителем, второе - если перерезается жгут сигнализации идущий под капот, то автономная сирена сразу включит сигнал из-за потери питания (при условии, что она была включена ключиком).
Остались еще два провода, которые и вызывают вопросы - куда их подключать. Обратите внимание, что при проверке сирены, а именно при подключении плюса и массы она не кричит, причем не зависимо от того, включен ключик или нет. Вот для того чтобы сирена закричала и служат эти два провода. Обычно их подписывают "positive trigger" - положительный триггер и "negative trigger" - отрицательный триггер. Один из этих проводов подключается соответственно к проводу управления сигнализации. Если в режиме "Паника" на проводе появляется сигнал (+), то используется положительный триггер, а если сигнал массы (-), то соответственно отрицательный триггер. При таком подключении сирены основное потребление идет по проводу питания от аккумулятора, а от сигнализации только слаботочное управление. И в этом случае можно подключить при желании дополнительную простую сирену.
Некоторой разновидностью автономных сирен, конечно с оговоркой, можно привести как то, что есть сирены даже с выключенным ключом при подаче сигнала на управление могут кричать. Другие же необходимо обязательно включать ключиком.
Достоинством этих сирен, как было сказано выше, является то, что обрезав провода сирена продолжает кричать за счет собственного аккумулятора. Конечно она кричит несколько тише, но от этого угонщику не легче. А при хорошем внутреннем аккумуляторе может кричать довольно долго, хотя ночью будет достаточно и пяти минут, что б выполнить свою функцию. Состояние внутреннего АКБ сирены, желательно изредка проверять, отсоединяя клемму штатного АКБ или вынимая предохранитель сигнализации при включенной ключиком сирене, что б это достоинство не превратилось в недостаток.
О недостатках. Поскольку есть ключик и замочек, значит должен быть доступ к сирене, и при этом её далеко не спрячешь. Внутренние аккумуляторы сирены могут разрушаться при этом сирена превратиться в простую из автономной, или хуже того начнет потреблять повышенный ток, тем самым, разряжая штатный АКБ.
Проверить исправность сирены и выходного каскада сигнализации можно по методике изложенной в конце статьи о простых сиренах. С той лишь разницей, что питание на красном проводе должно обязательно присутствовать, а сигнал управления подается на соответствующий вход для проверки работоспособности сирены. Остается дополнить только то, что возможна неисправность замка сирены, который иногда рассыпается или сворачивается, что вызывает невозможность либо включения или выключения сирены.
Схемы подключения сирен:
Для проверки работоспособности сирен - проводник с точкой "А" является местом подачи сигнала управления. Методика проверки описана в статье про обычные сирены. Обязательным условием является присутствие питания и массы на проводах сирены.
А) Подключение сирены с положительным управлением от сигнализации. Пунктиром изображено возможное подключение дополнительной простой сирены.
При замене автономной сирены на простую, по схеме в точке "А" отключается управление от автономной сирены, и простая сирена становится основной. Провод питания автономной сирены заизолировать.
Казалось бы, для сборки сирены понадобиться покупать микросхему для обеспечения необходимого усиления сигнала, городить обвес на нее. Однако для воспроизведения подобного сигнала с не высокими требованиями к качеству звука, можно легко обойтись сборкой генератора на транзисторах. Схема представлена ниже.
Подобная сборка обеспечивает достаточно громкий звук и для охранной сигнализации вполне подойдет, работает естественно все это дело от бортовой сети.
Вся элементная база распространенная и найдется в любом радиотехническом магазине. Схема вообще не очень требовательна к элементной базе при отсутствии какого-нибудь элемента можно его заменить любым попавшимся из старого хлама.
Еще одним из достоинств схемы является то, что транзисторы не обязательно устанавливать на теплоотводы, даже при длительной работе они не перегреваются.
НА схеме штрихпунктирной линией обозначены транзисторы, обозначающие два различных генератора, один служит для задания частоты звучания, другой для ее изменения, путем подбора различных типов транзисторов. Остальные компоненты виде, резисторов и диодов я думая не составит труда найти. В качестве головки можно использовать любую старую сигнализации или пищалку.
Для увеличения мощности, даже из схемы понятно нужно увеличить мощность выходного транзистора КТ817. К примеру, его можно заменить на КТ819, однако при повышении мощности желательно установить транзистор на теплоотвод, иначе долго он не прослужит.
Нужно понимать, что для сигнализации совсем не обязательно городить низкоомную головку, тем более она сильно нагрузит схему. Поэтому желательно использовать простые высокоомные головки (8-16 Ом).
И ещё хочу отметить один момент, если у кого проблемы с турбиной, то есть неправильно настроена или ещё что, то есть отличная компания, которая только этим и занимается.