Сигнализация на лазерной указке. Сигнализация из лазерной указки

Самодельное охранное оборудование

Ю. ВИНОГРАДОВ, г. Москва
Радио, 2002 год, № 7

Лазерные указки получили широкое распространение. Они продаются в магазинах и на радиорынках, а их стоимость невысока. Узконаправленный луч, излучаемый такой указкой, можно использовать в охранной технике.

Внимание! Лазерное излучение опасно для глаз и может вызвать повреждение кожного покрова. При работе с источниками лазерного излучения избегайте попадания луча на людей.

Инфракрасные лазеры с их невидимым излучением широко используются в профессиональных охранных системах.

К сожалению, радиолюбители располагают пока лишь одной разновидностью лазерного излучателя - указкой красного свечения. Она имеет небольшую мощность излучения, не более нескольких милливатт, безопасна для людей и животных, однако не рекомендуется направлять лазерное излучение непосредственно в глаза.

Излучение лазерной указки в импульсном режиме настолько малозаметно, что в скрытности она мало уступает инфракрасным излучателям, а в части юстировки системы имеет перед ними явное преимущество

Схема импульсного излучателя на базе лазерной указки

Частоту следования вспышек лазера задает генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. При указанных на схеме номиналах эта частота примерно равна 5 Гц. За счет дифференцирующей цепи C2R3 на выходе элемента DD1.4 формируются короткие импульсы длительностью 10 мкс. Эти импульсы открывают до насыщения транзистор VT1, и лазер ВИ формирует вспышки такой же длительности.

Для снижения общего энергопотребления излучателя введен резистор R6, понижающий напряжение питания микросхемы DD1 до 3 В. Тумблер SA1 предназначен для включения режима непрерывного излучения при юстировке.

Устройство собрано на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм.

Фольгу под деталями используют лишь в качестве общего провода. Соединения с ней выводов конденсаторов, резисторов и других элементов показаны зачерненными квадратами; квадратом со светлой точкой в центре показано "заземление" вывода 7 микросхемы DD1.

Все резисторы - МЛТ-0,125. Конденсаторы С1 и С2 - КМ-6, СЗ и С4 - К53-30.

Лазерную указку нужно укоротить. Отступив от "окна" на 18 мм (конусообразный наконечник вообще удаляют), аккуратно опиливают ее корпус по кругу и отделяют батарейную часть. Со ставшей теперь доступной платы лазера демонтируют кнопку, а излишек платы откусывают (рис. 3 ).

Все конструктивные элементы излучателя монтируют на пластине 51x30 мм, вырезанной из листового ударопрочного полистирола толщиной 1,5...2 мм (рис. 4 ). Здесь: 1 - лазер в гнезде-обойме; 2 - перегородка для батареи питания; 3 - печатная плата; 4 - наклеенный на перегородку фиксатор печатной платы (две полоски полистирола); 5 - приклеенная к основанию полистироловая опора высотой 10 мм с резьбой под винт М2. Высота деталей на плате должна быть меньше 10 мм.

Корпус излучателя изготавливают из того же полистирола в виде открытой коробки. Габариты полностью смонтированного прибора - 56x34x19 мм.

Средний ток, потребляемый импульсным лазерным излучателем, не превышает 10 мкА. При этом импульсный ток в самом лазере - 25...30 мА. Подбором резистора R7 этот ток может быть изменен, в частности увеличен. При расчете импульсного тока нужно иметь в виду, что последовательно с резистором R7 включен резистор сопротивлением 50...60 Ом, "впечатанный" в саму плату лазера (см. рис. 3).

Источником питания излучателя служит 6-вольтная батарея типа 476. Батареи этого типоразмера (Ø13x25,2 мм) имеют емкость от 95 (алкалиновые) до 160 мА-ч (литиевые) и способны обеспечить непрерывную его работу по меньшей мере в течение года. Выводы к батарее лучше припаять, поскольку в охранной технике контакт прижимом не обеспечивает достаточной надежности. При столь малом энергопотреблении нет нужды и в выключателе питания (тоже, кстати, весьма ненадежном элементе). Излучатель сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 4,5 В. Конечно, при этом уменьшается и яркость луча.

Принципиальная схема приемной головки, реагирующей на короткие вспышки лазерного излучателя, показана на рис. 5. Здесь BL1 - фотодиод, обладающий достаточным быстродействием и чувствительностью. Время его включения-выключения должно быть в 5...10 раз меньше длительности вспышки. Ряд подходящих фотодиодов приведен в таблице.

В ответ на каждую вспышку лазера на выходе микросхемы DA1 (вывод 10) возникает единичный импульс, пригодный для непосредственного управления КМОП-микросхемами.

Таблица параметров фотодиодов

Корпус головки должен быть светонепроницаемым. Его можно склеить из черного ударопрочного полистирола. Во избежание боковой подсветки к "окну" фотодиода рекомендуется приклеить бленду. Ее можно изготовить в виде "колодца" квадратного сечения из того же полистирола. Фотодиод можно закрыть красным светофильтром: он мало ослабит излучение лазера. Для защиты от сильных электрических наводок головку нужно заключить в металлический экран.

Головка имеет низкое выходное сопротивление и может быть связана с прочими элементами фотоприемника тонким трехпроводным шнуром длиной 1...2м. При установке вне помещения она должна быть защищена от непогоды. Потребляемый головкой ток не превышает 1,5 мА (при напряжении питания 6 В).

При юстировке системы лазер переводят в режим непрерывного излучения и наводку луча осуществляют визуально. Чтобы не расходовать энергию батареи GB1, на время настройки можно воспользоваться внешней 6-вольтной батареей.

Нет нужды говорить о том, что лазерный излучатель, работающий в охранной системе, должен быть не только точно наведен, но и "намертво" закреплен в выставленной позиции (если в системе есть зеркала, то это относится и к ним). Хотя это не значит, что луч лазера вообще не может отклоняться. Опыт показывает, что вспышку лазера можно зарегистрировать и по его излучению, рассеянному под малыми углами. Надежно фиксировались, например, вспышки лазера, удаленного на 50 м, если головка оставалась в круге диаметром 35 см.

Идея о создании лазерной сигнализация была не новой, только все времени на сборку не находил. И вот, наконец, наступили выходные. В магазине была приобретена готовая простенькая сигнализация для автомобиля за 3$. Компактная пьезоэлектрическая головка, внутри которой собрана сама электрическая схема сигнализации.

При подключении к источнику питания, сигнализация издает очень высокий звук, который напоминает милицейской машины.

Итак, стояла задача изготовить датчик для сигнализации. Передатчик - лазерный диод. В магазине также был приобретен простой красный лазер-указка (1$), затем диод с оптикой был снят из заводского корпуса устройства.

Кнопка с лазера была отпаяна.

Минус лазерного диода подключен напрямую к источнику питания, а плюс через ограничительный резистор 30 ом подключен к источнику питания. Источником питания служит импульсный БП от DVD проигрывателя, поскольку блок выдает нужное нам напряжение 6 вольт.

Фотодиод использован от фотоаппарата КОДАК. Схема устроена так, что при наличии света - фотодиод не дает транзисторам открыться, поскольку его сопротивление больше, чем сопротивление резистора на 100К, следовательно ток будет протекать через фотоприёмник. Электрическую схему простой сигнализации смотрите на рисунке (кликните для увеличения).

Как только освещение ослабляется или вовсе исчезает, то сопротивление фотодиода увеличивается и ток начинает протекать через резистор 100К на базу первого транзистора и переход открывается, после чего открывается второй транзистор к коллектору которого подключена сигнализация. После срабатывания сигнализации, реле мгновенно отключает лазерный диод, это сделано для того, чтобы после при наличии освещения сигнализация не отключилась, пока вы сами не отключите его.

Реле подойдет любое, я использовал реле от импортного стабилизатора напряжения без каких-либо переделок.

Нужно учесть, что фото- и лазерный диод должны находится на одном уровне так, чтобы луч лазера осветил фотодиод, последний должен находится в темном корпусе, поскольку солнечное освещение мешает правильной работе устройства. Чувствительность к свету зависит от номинала резистор 100К, при уменьшении его сопротивления, датчик будет более чувствителен.

Расстояние между лазерным диодом и фотоприемником может достигать нескольких метров. Когда объект проходит через зону активации датчика, на миг луч лазера падает на его тело и не освещает фотодиод, в этот момент срабатывает сигнализация и одновременно отключается лазер, чтобы потом он не освещал фоторезистор. Данный датчик можно использовать как датчик для включения дворового света, просто нужно поставить второе реле вместо сигнализации, которое и будет включать свет.

Обсудить статью ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ

В последнее время лазерные указки получили широкое распространение. Они продаются в магазинах и на радиорынках, а их стоимость невысока. Узконаправленный луч, излучаемый такой указкой, можно использовать в охранной технике.

Этому и посвящена предлагаемая статья.

Внимание! Лазерное излучение опасно для глаз и может вызвать повреждение кожного покрова. При работе с источниками лазерного излучения избегайте попадания луча на людей.

Инфракрасные лазеры с их невидимым излучением широко используются в профессиональных охранных системах. К сожалению, радиолюбители располагают пока лишь одной разновидностью лазерного излучателя - указкой красного свечения.

Она имеет небольшую мощность излучения, не более нескольких милливатт, безопасна для людей и животных, однако не рекомендуется направлять лазерное излучение непосредственно в глаза.

Излучение лазерной указки в импульсном режиме настолько малозаметно, что в скрытности она мало уступает инфракрасным излучателям, а в части юстировки системы имеет перед ними явное преимущество.

Схема импульсного излучателя на базе лазерной указки показана на рис. 1. Частоту следования вспышек лазера задает генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. При указанных на схеме номиналах эта частота примерно равна 5 Гц. За счет дифференцирующей цепи С2RЗ на выходе элемента DD1.4 формируются короткие импульсы длительностью 10 мкс.

Эти импульсы открывают до насыщения транзистор VТ1, и лазер BI1 формирует вспышки такой же длительности.

Для снижения общего энергопотребления излучателя введен резистор R6, понижающий напряжение питания микросхемы DD1 до 3 В. Тумблер SA1 предназначен для включения режима непрерывного излучения при юстировке.

Устройство собрано на печатной плате (рис. 2) из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм Фольгу под деталями используют лишь в качестве общего провода. Соединения с ней выводов конденсаторов, резисторов и других элементов показаны зачерненными квадратами; квадратом со светлой точкой в центре показано “заземление" вывода 7 микросхемы DD1.

Рис. 1. Принципиальная схема лазерного передатчика - модулятора.

Все резисторы - МЛТ-0,125. Конденсаторы С1 и С2 - КМ-6, С3 и С4 - К53-30.

Лазерную указку нужно укоротить. Отступив от “окна" на 18 мм (конусообразный наконечник вообще удаляют) аккуратно опиливают ее корпус по кругу и отделяют батарейную часть. Со ставшей теперь доступной платы лазера демонтируют кнопку, а излишек платы откусывают (рис. 3).

Все конструктивные элементы излучателя монтируют на пластине 51x30 мм, вырезанной из листового ударопрочного полистирола толщиной 1,5. .2 мм (рис. 4).

Здесь: 1 - лазер в гнезде-обойме; 2 - перегородка для батареи питания; 3 - печатная плата; 4 - наклеенный на перегородку фиксатор печатной платы (две полоски полистирола); 5 - приклеенная к основанию полистироловая опора высотой 10 мм с резьбой под винт М2. Высота деталей на плате должна быть меньше 10 мм.

Рис. 2. Печатная плата передатчика для охранной лазерной сигнализации.

Корпус излучателя изготавливают из того же полистирола в виде открытой коробки. Габариты полностью смонтированного прибора - 56x34x19 мм.

Средний ток, потребляемый импульсным лазерным излучателем, не превышает 10 мкА. При этом импульсный ток в самом лазере - 25...30 мА. Подбором резистора R7 этот ток может быть изменен, в частности увеличен.

При расчете импульсного тока нужно иметь в виду, что последовательно с резистором R7 включен резистор сопротивлением 50...60 Ом, “впечатанный" в саму плату лазера (см рис 3).

Рис. 3. Подключение лазерной указки.

Рис. 4. Корпус охранного устройства на лазерной указке.

Рис. 5. Схема приемника для лазерной сигнализации.

Источником питания излучателя служит 6-вольтная батарея типа 476. Батареи этого типоразмера (013x25,2 мм) имеют емкость от 95 (алкалиновые) до 160 мАч (литиевые) и способны обеспечить непрерывную его работу по меньшей мере в течение года.

Выводы к батарее лучше припаять, поскольку в охранной технике контакт прижимом не обеспечивает достаточной надежности. При столь малом энергопотреблении нет нужды и в выключателе питания (тоже, кстати, весьма ненадежном элементе). Излучатель сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 4,5 В. Конечно, при этом уменьшается и яркость луча.

Принципиальная схема приемной головки, реагирующей на короткие вспышки лазерного излучателя, показана на рис. 5. Здесь BL1 - фотодиод, обладающий достаточным быстродействием и чувствительностью. Время его включения-выключения должно быть в 5...10 раз меньше длительности вспышки. Ряд подходящих фотодиодов приведен в таблице.

В ответ на каждую вспышку лазера на выходе микросхемы DA1 (вывод 10) возникает единичный импульс, пригодный для непосредственного управления КМОП-микросхемами.

Корпус головки должен быть светонепроницаемым. Его можно склеить из черного ударопрочного полистирола. Во избежание боковой подсветки к “окну” фотодиода рекомендуется приклеить бленду.

Рис. 6. Печатная плата лазерного приемника.

Ее можно изготовить в виде “колодца" квадратного сечения из того же полистирола. Фотодиод можно закрыть красным светофильтром: он мало ослабит излучение лазера. Для защиты от сильных электрических наводок головку нужно заключить в металлический экран.

Головка имеет низкое выходное сопротивление и может быть связана с прочими элементами фотоприемника тонким трехпроводным шнуром длиной 1...2 м. При установке вне помещения она должна быть защищена от непогоды. Потребляемый головкой ток не превышает 1,5 мА (при напряжении питания 6 В).

При юстировке системы лазер переводят в режим непрерывного излучения и наводку луча осуществляют визуально. Чтобы не расходовать энергию батареи GB1, на время настройки можно воспользоваться внешней 6-вольтной батареей.

Нет нужды говорить о том, что лазерный излучатель, работающий в охранной системе, должен быть не только точно наведен, но и “намертво” закреплен в выставленной позиции (если в системе есть зеркала, то это относится и к ним).

Хотя это не значит, что луч лазера вообще не может отклоняться. Опыт показывает, что вспышку лазера можно зарегистрировать и по его излучению, рассеянному под малыми углами. Надежно фиксировались, например, вспышки лазера, удаленного на 50 м, если головка оставалась в круге диаметром 35 см.

Ю. Виноградов, г. Москва. Р2001, 7.

В этой статье мы расскажем, как сделать лазерную сигнализацию. Идея заключается в том, чтобы сделать такую сигнализацию, как показывают в фильмах, про супергероев.

Эта лазерная сигнализация имитирует – растяжку, когда тонкая проволока натянута в 20 сантиметрах над землей (полом). Когда злоумышленник, проникает на охраняемую территорию и цепляет растяжку - активируется сигнал тревоги. А что если сделать лазерную сигнализацию и растяжку сразу? Правильно, так получится совсем интересно.

Рассматриваемая в статье сигнализация в первую очередь предназначена для использования в страйкболе, но можно применить ее и для охраны жилых помещений, гаража и т.д.

Принцип работы сигнализации на лазерной указке довольно прост.

Микроконтроллер PIC16F688 управляет лазерным модулем, посылающим луч, который должен быть возвращен посредством зеркала. Отраженный луч принимается фоторезистором. Микроконтроллер PIC16F688 проверяет состояние фоторезистора и если лазерный луч перекрыт - активирует звуковой сигнал.

Схема лазерной сигнализации довольно проста и представлена на следующем рисунке:

Для изменения режимов работы служит переключатель S3 - выбора режима работы: лазер и / или растяжка:

1. Лазер + растяжка.
2. Растяжка.

Фоторезистор должен быть помещен внутри трубки, чтобы исключить попадание на него солнечного света или других источников света. Для исключения вероятности случайного срабатывания лазерной сигнализации.

А лазерную указку необходимо доработать, припаяв провода, на место установки батареек.

На следующем рисунке показан лазерный модуль и трубка для фоторезистора.

Чтобы объединить оба элемента их надо выровнять и склеить вместе, например, холодной сваркой или пластиком. Таким образом, они собираются параллельно друг другу.

Для варианта с растяжкой использован микропереключатель, помещенный в верхней части корпуса лазерной сигнализации. Рычаг микрика выступает над корпусом, через окно, чтобы можно было зацепить за него леску, нить или тонкую проволоку.

Теперь можно окончательно доделать корпус, сделав отверстия для светодиодов, кнопки включения, переключателей режимов и сирены.

Устанавливая излучатель с приемником, обратите внимание, что должна оставаться возможность регулировки этой части лазерной сигнализации.

В сигнализации используется модифицированный портативный бипер от ПК, потому, что он достаточно маленький и очень громкий. Но его электронная схема должна быть изменена, чтобы можно было подключить ее к микроконтроллеру PIC16F688.

По завершении сборки необходимо проверить работоспособность сигнализация из лазерной указки.

Схема работает следующим образом. При включении питания, устройство входит в режим настройки, проверяет лазер и дает нам знать, если отраженный луч правильно вернулся в приемник. В этот момент надо настроить зеркала. Если отраженный луч настроен правильно загорается красный светодиод.

После корректировки луча, надо нажать кнопку 1 раз для выхода из режима настройки и перехода в рабочее состояние.

Если лазерный луч перекрыть, микроконтроллер PIC16F688 отключит лазер и активирует сирену.
Сирена будет работать, пока не нажмете на кнопку. Голосов)

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.