В этой главе описаны практические устройства для совместной работы с видеокамерами и видеорегистраторами, даны рекомендации по подключению, обслуживанию и приведены альтернативные варианты эксплуатации.

3.1. Чувствительный видеоусилитель

Тем, кто занимается применением схем видеоконтроля на ограниченном участке, будет полезен этот материал. Касаясь возможных вариантов обеспечения охраны в замкнутых помещениях, в аннотации к книге я замечал, что не всегда рентабельно нанимать физическую охрану. Во многих случаях вполне эффективно, зло и дешево будет действовать электронная система.

В пользу такого подхода говорит и тот аргумент, что электроника не подвержена настроению, состояниям апатии или депрессии, иногда свойственным людям. Конечно, при принятии решения и выборе системы охраны для своего имущества или контроля объектов руководителю следует учитывать все аспекты.

Могу на этих страницах вести речь только о тех или иных вариантах, освещать положительные и отрицательные качества той или иной схемы, устройства, подхода. Причем положительные качества одной и той же схемы могут сказаться отрицательными или нейтральными в том или ином варианте ее применения. Поэтому все зависит от конкретных задач и конкретных специалистов технических подразделений.

На рис. 3.1 показана общая блок-схема взаимодействия устройств.

Рис. 3.1. Блок-схема взаимодействующих устройств

Как правило, устройства видеоконтроля помещений состоят из видеодатчика (электронного глазка), видеоусилителя и монитора.

Устройства контроля звукового пространства (шума) состоят из высокочувствительных звуковых микрофонов, усилителей с большим коэффициентом усиления и оконечных УНЧ, замыкающихся на динамические головки.

В обоих случаях (и аудио-, и видеоконтроля) необходимо присутствие человека-оператора, который наблюдает за монитором, динамиками, таким образом контролируя охраняемую зону. Иметь такого работника-охранника, который занимается только этим вопросом, я считаю неэффективным. Поэтому было разработано специальное устройство, автоматически включающее приборы отображения информации (мониторы и усилители) при нарушении внешних параметров контролируемой зоны. При включении монитора устройство автоматики (блок управления) издает короткий звуковой сигнал для привлечения внимания находящегося по близости человека.

После реализации этого прибора удалось сократить финансирование одного охранника, а небольшие дополнительные функции реагирования на аудио/видеодатчики можно поручить секретарю. На самом деле это лишь один вариант применения схемы автоматического блока управления.

На практике вариантов всегда несколько, но одно неоспоримо — никому не нужно все время сидеть и наблюдать монитор: он включится сам по необходимости. Устройство может применяться как в домах частного сектора (жилых помещениях), так и на промышленном (коммерческом) производстве.

В коммерческих и производственных структурах физическая охрана, возможно, будет наиболее оправдана, так как экономить на охране, если есть, что охранять, чревато. А в домашних условиях подобная схема показала себя весьма эффективной, удобной и практически не требует к себе внимания.

На рис. 3.2 показана электронная схема автоматического включения устройств отображения видеосигнала и звуковых усилителей при импульсе с контролируемого объекта.

Рис. 3.2. Электрическая схема чувствительного видеоусилителя сигналов (для видеоглазка)

Устройство стабильно работает, обеспечивая автоматический аудио/видеоконтроль помещения перед входной дверью квартиры.

Рассмотрим вариант видеоконтроля (рис. 3.2).

С промышленного видеоглазка, установленного в торце квартирной двери (см. блок-схему — рис. 3.2), который включен постоянно, любым экранированным кабелем (можно применять и РК-75) видеосигнал поступает на видеоусилитель, модулятор и далее на видеодетектор, который включает реле К1 при изменениях видеосигнала.

Видеоусилитель имеет регулировку усиления на переменном резисторе R3, который следует подобрать с линейной характеристикой. Транзисторы VT1-VT5 с большим коэффициентом усиления можно заменить на КТ373А/Б, КТ342В, КТ3102Б.

Усилитель эффективно работоспособен при колебаниях напряжения питания 9… 12 В.

Режимы смещения транзисторов VT1 и VT2 следует установить так, чтобы на базе VT1 уровень напряжения был 5,5 (±5 %) В, на его эмиттере 5 В, на базе VT2 напряжение 4,5 В, на эмиттере 3,8 В (±5 %). Видеоусилитель можно исключить из электрической схемы, если уровень выходного сигнала с видеодатчика находится в пределах 0,8–1 В.

Точка А в схеме является входом индикатора модуляции на транзисторах VT6, VT7 и входом детектора видеосигнала.

Транзисторы VT6, VT7 можно заменить на КТ312А-В. Уровень чувствительности схемы выбран таким, что светодиод HL1 сигнализирует наличие модуляции — изменения в общем фоне видеосигнала.

Видеодетектор на транзисторах VT3-VT5 управляет реле и монитором в зависимости от видеосигнала на входе (точка А).

Поступающие импульсы открывают транзистор VT3 и запирают транзистор VT4. На RC-цепочку задержки, реализованную на элементах R1 °C7, проходит постоянная составляющая напряжения, конденсатор С7 быстро заряжается, создается напряжение прямого смещения на базе транзистора VT5, он открывается и коммутирует реле. Диод VD3 служит препятствием бросков обратного напряжения и устраняет дребезг контактов реле.

Когда активные видеоимпульсы в точке А пропадают и транзистор VT4 открывается, реле остается включенным, пока не разрядится конденсатор С7. Так обеспечивается задержка времени выключения монитора.

При указанных на схеме номиналах С7 и R10 и напряжении питания + 12 В задержка выключения монитора составит примерно 1,5 мин. Задержка времени выключения монитора необходима для более эффективного контроля. Переключателем S1 можно вручную установить режим работы монитора постоянным.

Конденсаторы С5, Сб фильтруют помехи по питанию. В качестве реле К1 используется любое маломощное реле на напряжение срабатывания 10–12 В с двумя группами контактов или два реле типа РЭС 15, РЭС10, РЭС55 (на напряжение питания 10–12 В), включенные параллельно. Первой группой контактов К1.1 замыкается цепь питания видеомонитора. Второй группой контактов (см. рис. 2.37) К 1.2 управляется схема кратковременного звукового сигнала. Одновременно с включением видеомонитора устройство издает кратковременный звуковой сигнал на 2–3 сек для привлечения внимания людей к ситуации.

Достоинством схемы, кроме описанных выше, можно назвать реальную экономию ресурса монитора.

Недостатком такого схемного решения является необходимость постоянного освещения контролируемой зоны, для того чтобы видеодатчик (видеоглазок) эффективно реагировал на изменения в пространстве.

Аудиодатчик В1 — высокочувствительный электретный микрофон типа МКЭ-30 — замаскирован в двери (или на косяке). Он обернут со всех сторон прорезиненными подушечками для меньшего восприятия к ударам по конструкции дома. Такими ударами в жилых домах являются громкое закрывание железной двери в подъезде, «хлопанье» соседних дверей, опускание крышки мусоропровода и другие механические и акустические воздействия. Сигнал от микрофона коротким (до 1 м длиной) экранированным проводом поступает на чувствительный предварительный усилитель звуковой частоты, а затем на схему чувствительного аудиодетектора, управляющего монитором и схемой задержки.

Транзисторы VT8-VT10 в предварительном усилителе обязательно должны обеспечивать большой коэффициент передачи в диапазоне звуковых частот — от этого зависит эффективность усилителя.

Указанные на схеме транзисторы можно заменить на КТ3102Е, КТ373А, в крайнем случае подойдут КТ315Б.

В усилителе организована регулировка усиления с помощью переменного резистора R16, изменяющего глубину обратной связи. На выходе предварительного микрофонного усилителя используется чувствительный детектор аудиосигнала, организованный как «детектор шума» на популярном операционном усилителе КР1401УД2. Он реагирует на минимальные изменения звукового фона.

При необходимости устройство можно дополнить оконечным усилителем звуковой частоты, с тем чтобы можно было на расстоянии прослушивать фон контролируемого объекта.

Если достаточно только видеоконтроля, схему акустического автомата можно исключить. Однако следует иметь в виду, что она будет незаменимой в той ситуации, когда обеспечить освещенность контролируемого участка для нормальной работы видеодатчика не представляется возможным.

Как вариант, в другом исполнении, в качестве исполнительного элемента-нагрузки к устройству аудиодетектора и задержки выключения можно подключить саму лампу освещения лестничной клетки. Тогда можно эффективно экономить свет и ресурс лампы освещения — ведь она будет загораться и автоматически гаснуть, только когда на лестничную клетку зайдут люди, нарушив нейтральный звуковой фон.

Устройство не содержит дорогих или дефицитных деталей, не требует настройки и при правильном монтаже начинает работать сразу.

Схемы задержки выключения монитора и кратковременного звукового сигнала подробно описаны в радиолюбительской литературе, в том числе автором, и имеют известные принципы работы.

3.2. Подключение «исполнительной» нагрузки

В ряде случаев бывает необходимо использовать импульсный сигнал невысокой мощности (на примере сигнала от видеокамеры) для световой или звуковой сигнализации, а также и для управления более мощной нагрузкой, в том числе в осветительной сети 220 В.

Примерами такого подхода могут быть современные электронные «гаджеты» с низковольтным питанием от батареек в диапазоне 3–6 В, разнообразные радиолюбительские «самоделки», детские игрушки и даже… видеодомофон. О последнем надо сказать особо.

Рассмотрим электрическую схему на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Электрическая схема адаптера для сигнализатора активности видеоглазка (видеокамеры)

С выхода платы импульсы напряжения с амплитудой примерно 1,3 В поступают через резистор R1 на базу биполярного транзистора VT1. Причем на практике установлено, что размах напряжения на его коллекторе (усиленный сигнал) в несколько раз больше, чем входной сигнал. Стабилитрон VD2 и оксидный конденсатор С1 необходимы соответственно для стабилизации и аккумулирования напряжения и для мигающего светодиода HL1 после окончания «активного видеосигнала» на входе устройства (схема на рис. 2.38); благодаря этой цепи, а главным образом конденсатору С1, светодиод еще будет мигать примерно 6–8 сек. Время инерции здесь зависит от емкости С1.

Схему доработки можно собрать на небольшом участке перфорированной платы и спрятать в любой подходящий корпус.

Резистор R2 ограничивает ток через светодиод, защищая последний, а диод VD1 выпрямляет импульсы звуковой частоты и дополнительно служит элементом развязки стабилизационного каскада, реализованного на КС168А и конденсаторе С1.

Перспективная польза от такой идеи в том, что почти аналогичным образом можно вместо мигающего светодиода подключить оптопару для управления нагрузкой, питающейся, в свою очередь, от осветительной сети.

Таким образом, не создавая какой-либо новой схемы (устройства), используя уже готовую, можно сделать разнообразные автоматические устройства, реагирующие — в данном случае — на видеосигнал.

А подобное доработанное устройство вполне может управлять уже «неигрушечным» периферийным устройством нагрузки. Таким образом, польза в экономии времени и радиоэлементов очевидна.

На месте VT1 можно использовать не только биполярный, но и составной или полевой (МОП) транзистор. К примеру, КП501, КП505, ZVN2120.

Для выбора оптопары нужно заглянуть в проверенный справочник. В рассматриваемом случае вполне подойдет симисторная одноканальная оптопара, управляемая напряжением 1,2–1,5 В при входном токе 10 мА, с параметрами напряжения коммутируемой цени до 260 В, к примеру АОУ163А в шестивыводном корпусе DIP6. Она состоит из инфракрасного AsGaAl светодиода и кристалла высоковольтного фоточувствительного симистора, рассчитана на коммутацию переменного напряжения в силовой цепи с током до 100 мА. Цена такого радиоэлемента невысока, до 50 рублей.

Расположение (цоколевка) выводов представлено на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Цоколевка (расположение выводов) оптопары АОУ163А

В этой типовой схеме элементы R и С являются цепью защиты симистора, а нагрузка подключается вместо Rогр, последовательно с симистором.

Эта типовая схема включения взята с сайта .

Можно подобрать и другую, более мощную оптопару — для управления силовыми цепями, к примеру МОС3030, МОС3063 или аналогичную, по тому же принципу.

Но здесь кроятся интересные особенности.

Если собрать схему согласно рис. 3.4, то есть на вход оптопары (выводы 1 и 2 — вход согласно рис. 2.38) подключить параллельно мигающему светодиоду, а выход (выводы 4 и 6 — безотносительно полярности) — к силовой цепи (рис. 3.5), то устройство работает некорректно: включается по звуковому сигналу от микроконтроллера видеорегистратора и остается во включенном состоянии. И основная причина явления здесь не в стабилизационной цепи VD2, С1.

Рис. 3.5. Подключение симисторной оптопары МОС3063 без дополнительного симистора

Это подтверждается тем, что если собрать дополнение к такой схеме с добавочным симистором ТС106-10 (как вариант ТС112-16) — в соответствии с рис. 3.5, тогда устройство будет работать нормально и безупречно управлять мощной нагрузкой. Надо понимать, что мощная нагрузка (к примеру, электролампа) в цепи ТС 106 подключается последовательно с ним.

3.3. Электронный таймер программирования режима работы для видеокамеры

Цифровой электронный таймер BND-50/SG1, имеющий 8 различных программ и встроенный автономный источник питания, достиг, наконец, прилавков розничной торговой сети.

Учитывая небольшую стоимость (400 рублей), радиолюбители с удовольствием применяют это многофункциональное устройство в быту. Однако не все знают, что таймер может применяться не только по прямому назначению, но и в большой вариативности — для управления работой видеокамер, установленных как снаружи, так и внутри помещения. Эти особенности рассмотрены ниже.

Внешний вид цифрового таймера BND-50/SG1 представлен на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Внешний вид цифрового таймера

В верхней части корпуса таймера имеется светодиод красного цвета, который индицирует включенное состояние нагрузки. Если открутить два винта на обратной стороне корпуса таймера, получим доступ к электронной «начинке» устройства, она представлена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Вид на внутреннюю начинку цифрового таймера

Таймер имеет встроенный дисковый Ni-Mh аккумулятор с номинальным напряжением 1,2 В энергоемкостью 70 мА/ч. Благодаря ему электронная схема продолжает отсчет времени, даже если отключат электроэнергию.

При подключенном вновь напряжении осветительной сети 220 В встроенный аккумулятор подзаряжается в течение 50–60 мин до максимальной емкости.

Внимание, важно!

Перед первым включением или после длительного хранения рекомендуется включить таймер в сеть 220 В на 3–4 часа, для того чтобы внутренний аккумулятор зарядился.

Элементы устройства смонтированы на двух печатных платах, которые соединяются между собой с помощью 5-контактного разъема (обозначение на плате S1).

Плата 1 — электронное исполнительное устройство (рис. 3.7). На ней расположены электромагнитное реле, 5-контактный разъем S1, встроенный аккумулятор, выпрямитель и стабилизатор напряжения (выполненные по бестрансформаторной схеме), ограничительные резисторы, сглаживающие конденсаторы и усилитель тока на биполярном транзисторе. Плата 2 (блока отсчета и программирования) представлена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Печатная плата блока отсчета времени и программирования

На плате расположены микросхема таймера (в залитом каплевидном корпусе) с электрическими элементами и ответная часть штырькового разъема, соединяющая две платы устройства.

Плата исполнительного устройства с 5-контактным разъемом имеет в данном устройстве особенное значение.

Данный электронный узел может работать самостоятельным исполнительным устройством под управлением другого электронного устройства (об этом ниже).

Замеры напряжений постоянного тока между контактами разъема

S1 (контакты считаем от обозначения S1):

• 1–2 100 В;

• 4–2 100 В;

• 4–3 3 В (4 — общий, 3 — «+» питания);

• 4–5 0,2 В.

Если цифровой таймер включить в сеть (до того, как будет установлен определенный режим программирования), немедленно включится устройство нагрузки (и зажжется индикаторный светодиод).

Для выключения нагрузки необходимо замкнуть выводы 4 и 5 соединительного разъема, то есть подать «нулевой» потенциал (относительно общего провода, вывода 4 разъема S1) на контакт 5 того же разъема.

На рис. 3.9 представлена схема управления исполнительным устройством (платой 1).

Рис. 3.9. Схема исполнительного узла электронного цифрового таймера

Исполнительный узел сконструирован так, что (в подключенном к сети 220 В устройстве) усилитель тока на транзисторе VT1 открыт и реле К1 включено. Контакты реле К1 замыкают электрическую цепь нагрузки.

При поступлении в точку А (вывод 5 разъема S1 — обозначение на плате) потенциала, близкого к «0», транзистор VT1 закрывается, реле К1 и нагрузка обесточиваются.

Данное промышленное устройство несложно преобразовать в электронный блок управления мощной нагрузкой, где управляющим электронным узлом (подключенным к исполнительному устройству) может служить не только программируемый цифровой (или механический) таймер, но и, например, приемник ИК- или радиосигналов — любой электронный узел с выходным напряжением 2,5–5 В постоянного тока.

3.3.1. Технические и электрические характеристики таймера

Максимальная коммутационная нагрузка 3,52 кВт, 16 А в осветительной сети 220 В, 50–60 Гц.

В устройстве применен выпрямительный диодный мост DB107.

Электрические характеристики диодного моста DB107

• Максимальное постоянное обратное напряжение 1000 В.

• Максимальное импульсное обратное напряжение 1200 В.

• Максимальный допустимый прямой импульсный ток 50 мА.

• Максимальный обратный ток 10 мкА.

• Рабочая температура -55…+125 *С.

• Корпус DB-1.

Его можно заменить аналогами по электрическим характеристикам BR310, КЦ422Г или составить, например, из четырех дискретных диодов типа КД213Б.

Усилитель тока реализован на популярном биполярном транзисторе S9014. Его предельные электрические характеристики: напряжение коллектор-эмиттер 50 В, ток коллектора 150 мА. Вместо S9014 можно использовать транзисторы-аналоги: S9015, S9018, КТ368А.

Исполнительное реле К1 — электромагнитное, рассчитанное на постоянное напряжение 24 В (в активном состоянии ток потребления 25 мА) и ток коммутации в электрической цепи 220 В до 16 А.

Это значение тока коммутации написано на корпусе реле (фирмы Eleway) и представляет довольно большую величину.

Внимание!

Автор не испытывал данного реле (и устройства) при максимальном токе нагрузки. Для коммутации тока 16 А (в цепи 220 В) придется предусмотреть электрические соединительные провода с большим сечением жил.

Представляется, что радиолюбителю вполне достаточно тока нагрузки до 6 А. Подходящая нагрузка может быть различной (от утюга мощностью 1,3 кВт, электрочайника и конвектора-обогревателя) — этими нагрузками эксплуатация таймера подтверждается авторскими экспериментами длительное время (полгода).

3.3.2. Функциональные особенности и сервисные возможности

Таймер работает 7 дней в неделю 24 ч в сутки. Он снабжен многофункциональным дисплеем на жидких кристаллах (ЖКИ) и имеет 8 программ различных комбинаций включения/отключения нагрузки.

3.3.3. Особенности настройки и программирования таймера

На передней панели электронного таймера расположены многофункциональный ЖКИ и семь тактильных датчиков (кнопок), подписанных (латинскими словами): Week, Hour, Min, R, Clock, Prog, On/Auto/Off. Здесь же (на передней панели) имеется кнопка сброса и обнуления программ таймера, которой управляют с помощью любого подходящего тонкого предмета — спички, стержня шариковой ручки, зубочистки.

Практическое программирование таймера

Нажатием кнопки «символ руки» выбирают режим работы таймера:

• On — таймер постоянно включен;

• Auto — режим работы с программами;

• Off — таймер выключен.

Выбранный режим будет подтвержден соответствующим значком на ЖКИ.

Одновременным нажатием кнопок Hour и Min (на передней панели корпуса таймера) осуществляется переход на летнее время, при этом на ЖКИ появляется специальный символ. При повторном нажатии указанных кнопок возвращается первоначальное показание времени.

При нажатии кнопки Reset (Сброс) все установленные ранее программы работы таймера удаляются.

Для непосредственного программирования таймера необходимо однократно нажать кнопку Prog (Программа). При этом на дисплее отобразится «1 ON».

После этого можно задать время включения нагрузки таймера и день недели для данной (первой) программы. Это осуществляется соответственно нажатием кнопок Week (день недели), Hour (часы) и Min (минуты).

Переход в режим установки следующих программ осуществляется последовательным (пошаговым) нажатием кнопки Prog. Всего таймер может выполнять 8 различных программ.

При нажатии кнопки Clock таймер выходит из режима установки программ и возвращается к показанию (на ЖКИ) текущего времени и дня недели.

Настройка текущего времени

Для настройки текущего времени одновременно нажимают кнопки Clock и Hour. При каждом таком нажатии показание часов на ЖКИ увеличивается на один (в 24-часовом цикле). Аналогично устанавливают минуты (Clock и Min). При установке минут на ЖКИ обнуляются показания секунд. Одновременным нажатием Clock и Week устанавливают день недели.

Режим произвольного времени включения и отключения видеокамеры

Одновременным нажатием кнопок Week и Hour активируется режим произвольного выбора времени включения и отключения. При этом на дисплее появляется символ «0».

Включение и отключение таймера происходят с (произвольной) задержкой, выбранной по случайному закону в диапазоне 2-32 мин.

При повторном одновременном нажатии кнопок Week и Hour этот режим отключается.

3.3.4. Другие варианты практического применения в быту

Как заявлено производителем, таймер коммутирует нагрузку в цепи 220 В (ток в цепи до 16 А). Это соответствует мощности нагрузки до 3,52 кВт. Поистине мощный прибор в компактном корпусе.

Практические варианты применения могут быть расширены, например на пользу автовладельцам, которым требуется в холода периодически прогревать (подогревать) автомобиль.

Нагревательный элемент подключают к сетевому разъему на корпусе таймера.

Хорошие варианты практического применения таймера подскажут и те радиолюбители, которым приходится периодически заряжать какое-либо электронное оборудование (не снабженное устройством самоконтроля зарядки аккумуляторов), например отдельные типы портативных или профессиональных радиостанций. В этом случае сетевой адаптер вставляют в гнездо для сетевой вилки (штекера) на корпусе таймера.

Наступают холода, и такое устройство поможет обогреть собачий домик на улице или аквариум с помощью соответствующего нагревательного элемента, рассчитанного на напряжение осветительной сети 220 В. В таймере надо только установить соответствующую программу включения/отключения нагрузки.

Электронный таймер BND-50/SG1 является многофункциональной законченной конструкцией и кроме прямого назначения коммутации нагрузки в сети 220 В может иметь и другие варианты применения.

В частности, учитывая, что отсчет времени не прекращается и в автономном режиме работы (от встроенного аккумулятора более 30 суток), это можно с успехом использовать в «полевых» условиях, удаленных от электрической сети 220 В.

Таким образом, таймер может в соответствии с установленной программой выдавать управляющий импульс (управляющую команду) амплитудой 1 В на контакте 5 соединительного разъема. Этот контакт помечен на плате символом С.

Как и для чего применять этот сигнал управления — каждый радиолюбитель может решить по-своему.

Внимание!

Популярный транзистор S9014 отлично работает в электронных устройствах с напряжением питания 1,2–3 В. Поэтому управляющий сигнал можно снимать не только с точки С 5-контактного разъема таймера (в этой точке сигнал потребует дополнительного усиления), но и непосредственно с коллектора транзистора (параллельно реле К1). В данном случае обмотка реле (из-за небольшого напряжения и тока в цепи) не оказывает «шунтирующего» влияния на управляющий сигнал.

Небольшой компактный корпус устройства позволяет носить цифровой таймер с собой в туристических поездках, в автомобиле и в других случаях, в том числе применять как часы (реальное время отображается на ЖКИ).