Научная организация труда, сокращенно НОТ, позволяет найти самые лучшие формы использования рабочего времени и повысить к. п. д. человека и машины. Было установлено, что самый непроизводительный труд у сторожей и охранников. Отсюда сам собой напрашивается вывод — заменить сторожа каким-то механизмом, прибором или устройством, зорко следящим за посторонними и подающим сигнал тревоги или препятствующим проникновению постороннего лица в запретные зоны.
Контролеры в метро (это тоже своего рода сторожа) заменены во многих местах электронно-оптическими турникетами.
В государственных и частных банках за рубежом установлено множество самых различных электронных устройств, препятствующих проникновению грабителей к сейфам. Электронные приборы заменяют охрану на промышленных предприятиях.
Электронный сторож не уснет на посту, не прозевает нарушителя, проникшего в запретную зону. Как видите, электроника и здесь играет очень важную роль, начиная повсеместно заменять сотрудников охраны. Зоркие помощники сторожевой службы заменили десятки тысяч часовых и сторожей. Дежурные по охране одного или сразу нескольких объектов находятся в караульном помещении, и нет необходимости устанавливать посты сторожевой охраны. Сигнал тревоги, появляющийся на пульте, указывает место, где находится нарушитель, и только тогда в дело вступает охрана и задерживает преступника.
Во время военных игр и походов тоже может потребоваться охрана штаба, «секретных документов», «складов продовольствия» и «оружия». Для этого мы предлагаем вам описания нескольких очень простых по устройству, но вполне надежно работающих электронных сторожей.
Автоматический сторож
Чтобы изготовить этот прибор, нужно электромагнитное реле (лучше поляризованное, оно срабатывает от меньшего тока), две батарейки для карманного фонаря, один резистор и несколько метров тонкого провода диаметром 0,05—0,06 мм. Таким проводом наматывают малогабаритные трансформаторы для транзисторных приемников.
Провод натягивают на пути возможного подхода противника. Он должен находиться примерно на высоте колена либо немного ниже. Растянутый поперек дороги или тропы провод настолько малозаметен, что даже при самом ярком солнечном свете может показаться паутинкой. Сила, необходимая для обрыва провода диаметром 0,05 мм, настолько мала, что человек, даже очень осторожный, не обратит внимания на то, что, проходя в запретную или охраняемую зону, он задел ногой и оборвал тоненький проводок. Но стоит только оборвать провод, как сработает электромагнитное реле и своими контактами включит звонок или лампочку. Сигнал тревоги будет принят дежурным, и охрана сразу же задержит нарушителя. Часовому не нужно мерзнуть или мокнуть на улице. Да и в темноте не так просто заметить «вражеского» разведчика.
Схема соединений деталей автоматического сторожа показана на рисунке 60.
Рис. 60. Схема соединения деталей автоматического сторожа.
На схеме сигнал тревоги подает лампочка Л1, когда замкнутся контакты К1. Реле должно иметь нормально разомкнутые контакты. Это означает, что, когда по обмотке реле течет ток, контакты его разомкнуты; как только ток через обмотку реле прекратится, контакты К1 под действием пружины или упругих свойств самих пластин контактов замкнутся и включат цепь сигнальной лампы. Если обмотка реле Р1 имеет сопротивление (величина его обычно написана на маркировке обмотки) больше 100 ом, резистор R1 можно не ставить.
Схема сторожа, как видите, очень проста. Нужно только последовательно соединить батарею типа КБС-Л-0,50, обмотку реле, резистор и отрезок тонкого провода, растянутого в месте предполагаемого прохода нарушителя.
Провод, даже диаметром в несколько сотых долей миллиметра, покрыт изоляцией из лака или стекла. Не забудьте зачистить провод в месте присоединения к обмотке реле и резистору или батарее. Снимать изоляцию надо очень осторожно лезвием безопасной бритвы или мелкой шкуркой. Можно снять изоляцию и нагретым паяльником. Более надежный контакт получится, если оба конца тонкого (сторожевого) провода припаять в местах соединения.
Автоматического сторожа можно установить на расстоянии в десятки и сотни метров от караульного помещения. Для этого потребуется только два любых изолированных провода от контактов реле до контрольной лампочки Л1.
После соединения между собой всех деталей сторожа по обмотке реле пойдет ток, контакты реле разомкнутся, и сторож готов к действию. Неосторожный разведчик, пройдя запретную зону, обязательно оборвет провод. Ток через обмотку реле прекратится. Контакты К1 замкнутся, и загорится лампочка тревоги.
Вместо лампочки можно установить звонок постоянного тока или зуммер. Если вы раскинули лагерь около населенного пункта или остановились в деревне, учтите, что сигнальный провод следует повесить повыше, иначе «нарушителем» может стать любая собака или кошка.
Всем хорош такой сторож. Прост по устройству, может быть установлен за 10 мин, не боится ни дождя, ни мороза. Но есть у него один недостаток — он очень много берет электроэнергии. Расход тока, особенно при малочувствительном реле, может быть настолько велик, что одной батарейки хватит лишь на одну ночь. Поэтому такого сторожа следует устанавливать только в особо экстренных случаях, когда нет возможности сделать более экономичное устройство.
Если вы готовитесь к походу заранее, необходимо подумать и о стороже, который будет более экономичным. Для этого надо совсем немного — только один любой транзистор, который вводят в схему сторожа. Включив транзистор, как показано на схеме (рис. 61), вы резко измените расход электроэнергии.
Рис. 61. Схема автоматического сторожа на одном транзисторе.
База транзистора через отрезок тонкого провода соединена с эмиттером, и транзистор заперт. В этот момент он как бы разрывает цепь питания обмотки реле, и ток от батареи через обмотку реле почти не идет. Как только «нарушитель» разорвет провод, соединяющий базу транзистора с его эмиттером, транзистор моментально открывается. Сопротивление эмиттер — коллектор открытого транзистора очень маленькое, и он становится как бы замкнутым накоротко. Через обмотку реле начинает течь ток, реле срабатывает и включает своими контактами К1 сигнализацию.
Как вы уже, очевидно, заметили, ток через обмотку реле пойдет только после того, как будет разорван провод, то есть когда «нарушитель» будет обнаружен. Теперь одной батарейки хватит на весь поход.
Конструкция автоматического сторожа настолько проста (рис. 62), что о ней не стоит даже рассказывать.
Рис. 62. Монтажная плата автоматического сторожа.
Транзистор вместе с резистором устанавливают в любом удобном месте — можно даже на основании реле или на выводах его контактов. Необходимо только позаботиться об одном. Сторож может работать и в дождь, и при сильной росе, поэтому его нужно поместить в герметичный корпус. Любая пластмассовая или железная коробочка может быть использована для этой цели, если крышку в местах соединения с корпусом залить воском или замазать пластилином, а всю коробку поместить во влагонепроницаемый футляр или оболочку. Для этой цели подойдет хлорвиниловый пакет или отрезок велосипедной камеры. Особенно тщательно следует изолировать щели между крышкой и дном футляра, а также отверстия, через которые выходят концы сигнального провода.
Налаживание сторожа сводится к подбору величины сопротивления резистора R1. Оно должно быть таким, чтобы при включенном сигнальном проводе транзистор был заперт, а при обрыве четко открывался. Это нужно проверить при разной температуре, так как транзисторы чувствительны к ее изменениям. Налаживание, конечно, следует производить до того, как сторож будет помещен в герметичную упаковку.
Батарею питания Б1 нужно размещать в общем корпусе с транзистором и реле. При упаковке следите, чтобы реле и другие детали были прочно прикреплены ко дну корпуса, а контакты реле при переключении не задевали за стенки или другие детали. Реле можно взять типа РЭС-10 (паспорт PC 4 524 308) или РКН-1 (паспорт PC 3259038).
Как ни хороши два сторожа с сигнальным проводом, все же опытный разведчик может обнаружить нашу проволочку, как бы тонка она ни была. Ночью, особенно при большой росе, на проволочке оседают капельки влаги, она становится толще. Если осветить ее фонарем, то проволока становится заметной за несколько шагов до нее, и тогда ничего не стоит пройти мимо, не нарушив даже такой слабой преграды.
Разведчик может случайно обнаружить провода, соединяющие контакты реле с караульным помещением, и, перерезав их, пойдет спокойно дальше, не боясь задеть и оборвать тонкий сигнальный провод. Избежать таких неприятностей нам поможет более сложная конструкция электронного сторожа, работающая на совершенно ином принципе.
Электронный сторож
Существует несколько разных генераторов электрических колебаний. Наиболее распространен генератор, основными деталями которого являются электронная лампа или транзистор и резонансный контур из индуктивности и емкости с элементами обратной связи. Генерация электрических колебаний может возникнуть только при определенных условиях: когда на электроды транзистора или лампы будут поданы необходимые напряжения питания, значения индуктивности и емкости резонансного контура будут иметь нужные нам величины и, что самое главное, обмотки катушки индуктивности обратной связи (или конденсаторы обратной связи) будут включены таким образом, чтобы могли возникнуть незатухающие колебания.
Для возникновения генерации большое значение имеют и величины индуктивности или емкости, стоящей в цепи обратной связи. Вот на этом последнем свойстве, на этой зависимости возникновения генерации от величины обратной связи, и построен электронный сторож, который подает сигнал тревоги, стоит только приблизиться к нему на некоторое расстояние.
Для получения тревожного сигнала не нужно прикасаться к какому-то предмету, не нужно обрывать сторожевой провод. Нужно только подойти к антеннам генератора на расстояние около 1 м. Сторож «почувствует» приближение постороннего, и сработает тревожная сигнализации.
На рисунке 63 изображена блок-схема такого сторожа.
Рис. 63. Блок-схема электронного сторожа.
Генератор I собран на транзисторе и индуктивно-емкостном резонансном контуре. Конденсатор обратной связи (от величины емкости которого зависит, будет ли работать генератор) состоит из двух больших пластин фольги или жести, находящихся на расстоянии 1,0–1,5 м одна от другой.
Если между пластинами конденсатора будет воздух, генератор работать не будет. Стоит, однако, нарушителю пройти между этими пластинами, емкость конденсатора резко изменится и генератор начнет работать.
Заметим сразу, что большие пластины жести или фольги будут заметны противнику, и поэтому мы заменим их тонкой проволокой, натянутой зигзагообразно в удобном для этого месте. С таким конденсатором сторож работает вполне уверенно.
Как только генератор I начнет работать, в его нагрузке появляются электрические колебания (переменный ток). Этот переменный ток поступает на детектор II, где выпрямляется, затем усиливается усилителем тока III, и усиленный ток заставляет сработать сигнальное электромеханическое реле IV. Реле своими контактами включает сигнальную лампочку или звонок на пульте V дежурного в караульном помещении.
Полная принципиальная схема электронного сторожа-невидимки изображена на рисунке 64.
Рис. 64. Принципиальная схема электронного сторожа.
Генератор здесь собран на двух транзисторах Т1 и Т2. Такая схема генератора несколько необычна, однако она позволяет получить большую чувствительность сторожа, повысить его «чуткость» и очень удобна и проста в налаживании.
Основной контур генератора состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора С1. На одном сердечнике с L1 намотаны две катушки обратной связи — основная и дополнительная (L3 и L2). Если включить только основную катушку L3, то генератор работать не будет. При включении второй катушки обратной связи L2 генератор либо будет работать, либо нет — все зависит от взаимного расположения проводов А1 и А2. При установке сторожа на месте охраны нужно подобрать такое взаимное положение этих проводов, чтобы в отсутствие человека генератор не работал. Но необходимо соблюсти и другое условие: как только человек появится вблизи хотя бы одного провода, генератор должен четко начинать работу.
Подбор взаимного положения проводов А1 и А2 напоминает поиск наилучшего положения комнатной телевизионной антенны, когда мы подбираем и угол раствора самих «усов» антенны, и ее положение по отношению к направлению на телецентр.
Конденсаторы С2 и С3 служат для обеспечения условий возникновения генерации. Резисторы R1 и R2 создают необходимый режим работы транзисторов генератора по постоянному току. Резистор R3 — нагрузка генератора. С этого резистора электрические колебания (переменный ток) через конденсатор связи С4 поступают на детектор-усилитель, собранный на диодах Д1 и Д2 и транзисторах Т3-Т4. Как только начнет работать генератор, транзисторы Т3 и Т4 открываются и по обмотке реле P1 пойдет ток эмиттеров обоих транзисторов. Реле сработает и включит тревожную сигнализацию.
Конструктивно такой сторож выполняют на плате и в такой же коробочке, как и радиокомпас. Катушки индуктивности наматывают на стержне ферритовой антенны, на бумажных гильзах. Обмотка L1 содержит 250 витков, обмотка L2 — 100 витков, а L3 — 50 витков. Все обмотки выполнены проводом ПЭЛШО 0,12. Можно применить для этих катушек и простой провод в эмалевой изоляции типа ПЭВ или ПЭЛ такого же диаметра. Конденсаторы— любые, резисторы — типа УЛМ или МЛТ. Емкости конденсаторов и номиналы резисторов могут отличаться от указанных на схеме в полтора-два раза и подбираются при налаживании. Монтажная плата сторожа-невидимки изображена на рисунке 65.
Рис. 65. Монтажная плата электронного сторожа.
Резистор R5 можно установить в том случае, если реле P1 малочувствительно и ток транзисторов недостаточен для четкой работы реле. От источника питания через резистор R5 в обмотку реле P1 проходит небольшой ток, который подмагничивает сердечник обмотки реле и облегчает его срабатывание при появлении тока через транзисторы Т3 и Т4.
Электронные сторожа, о которых мы рассказали, могут быть использованы не только для «военных» целей.
Такие сторожа могут сослужить хорошую службу при организации различных аттракционов и веселых игр с самым неожиданным результатом. Об этом стоит подумать тем, кто хочет, чтобы пионерские сборы, школьные или семейные торжества и праздники были по-настоящему веселыми и интересными.
Мы рассказали только о некоторых применениях радиоэлектроники в приложении к военным играм. Воспользовавшись описаниями самых различных по назначению электронных устройств, вы сможете так вооружить участников игры «Зарница» или просто военизированного похода новейшей техникой, что ваш отряд при наличии, конечно, смекалки и военной хитрости станет непобедимым.
Существует еще много самых разнообразных электронных игрушек, имеющих более «мирное» применение, но это уже тема другой книжки.
Для тех, кто воспользуется описанием устройств, о которых мы рассказали, и, самое главное, захочет их сделать для себя или для товарищей, мы даем небольшое приложение. Оно поможет конструктору подыскать замену той или иной детали, если он не сможет достать именно ту, которая указана в описании устройства.
