«Шаг в будущее, Москва»

                                                                                                                                             регистрационный номер

             Информатика и системы управления

Система охранной сигнализации дом / магазин  с цифровым кодовым замком

Автор:                                                               Фомичев Б.Г.
                                                                             ГОУ СОШ №187, 11 класс,  г. Москва

Научные руководители:                              Доцент, к.т.н. А.И. Власов
                                                                            Доцент, к.ф.н. Т.Ю. Цибизова

 Москва 2007

Аннотация

        регистрационный номер

к работе:    Система охранной сигнализации дом / магазин  с цифровым кодовым замком
название работы

Автор: 					Фомичев Борис Георгиевич
ГОУ СОШ №187 , 11 класс, г. Москва

Научный руководитель: 		Власов Андрей Игоревич
Доцент, к.т.н.
Кафедра Иу-4 МГТУ им. Н.Э.Баумана
                                                            Т.Ю. Цибизова, 
                                                                       Доцент, к.ф.н.
                                                                               Кафедра САУ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Собранно многофункиональное охранное устройство, позволяющее выявлять нарушителей с помощью разнообразных датчиков и сообщать о них звуковыми сигналами. Работа модернизирована цифровым кодовым замком, обеспечивающим дополнительную степень секретности устройства. Все наборы из серии MasterKit.
_____________________________________________________________________
текст аннотации - 6 - 10 строк

                                                     СОДЕРЖАНИЕ
		
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ	4	
Введение	5	

 1. Принципы реализации Охранной сигнализации
1.1 Охранные сигнализации, их смысл и свойства
1.1.1. Значение охранных сигнализаций
1.1.2. Типы охранных сигнализаций
1.1.3. Состав системы охранных сигнализаций
1.1.4. Использование охранных сигнализаций
1.2. Система охранной сигнализации NS173
1.2.1. Принцип работы ОС
1.2.2. Разбор принципиальной электрической схемы
2.1 Устройства модернизации работы ОС
2.1.1. Герконовый датчик (Наружний)
2.1.2. Герконовый датчик (Скрытый)
2.1.3. Инфракрасный барьер (50м)
2.1.4. Технические характеристики ИКБ
2.1.5. Конструкция ИКБ
2.1.6. Принцип работы ИКБ
2.1.7. Цифровой кодовый замок
2.1.8. Программирование ЦКЗ
3.1. Экспериментальные исследования созданного устройства
3.1.1. Уровни проверки устройства модернизированной ОС
4.1. Выводы
5.1. Используемые материалы, литература

Список условных обозначений

ИКБ  - Инфракрасный Барьер
ОС    - Охранная Сигнализация
ЦЗ    - Цифровой Замок
S1     - Замок-выключатель
S2     - Тревожная кнопка (мгновенное срабатывание системы)
S3     - Выключатель (непрерывная тревога)
S4     - выключатель (прерывистый сигнал)
ПО    - Программное Обеспечение

Введение
Работа посвящена сбору и наладке работы ОС, налаживанию дополнительных охранных датчиков и ЦЗ
Объектом работы является Охранная Сигнализация дом / магазин
Целью работы является создание универсального устройства, c  повышенной степенью секретности, способного выявлять посторонние тела и нарушения заданной обстановки. Данное устройство будет оповещать о каких-либо нарушениях с помощью звуковых и световых датчиков. Включение / Выключение системы производится с помощью специального цифрового замка с уникальным кодом, заданным с помощью программирования.
Актуальность работы заключается в том, что на данный момент времени, ОС являются самым распространенным объектом техники, они присутствуют во всех домах. Модернизация устройства достигается с помощью добавления различных охранных датчиков
Общее описание. В последнее время только многофункциональные охранные устройства могут обеспечить надежную защиту помещений. При этом особую актуальность приобретает сочетание надежности и качества устройства. Современные охранные сигнализации должны работать с любыми датчиками: с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами. В устройстве должны быть предусмотрены устройства  для регулировки временных промежутков включения/ выключения задержки срабатывания сигнализации, интервала повторного включения продолжительности звучания сирены. Для экстренного включения сигнализации предусматривается "тревожная" кнопка. В случае отключения сетевого напряжения в устройстве обычно устанавливается автоматическая подача резервного питания. Кроме того, важно, чтобы отключение сигнализации осуществлялось только с помощью дополнительного устройства с кодовой информацией (например электронным цифровым замком). Наличие световых индикаторов позволяет сразу определить, какой из датчиков охранной сигнализации сработал,  и обнаружить причину подачи сигнала.
Постановка задачи
Для достижения заявленных целей предусматривается решение следующего комплекса задач:
•	Сборка ОС
•	Сборка ЦЗ, ИКБ
•	Модернизация собранного устройства
•	Программирование ЦЗ
•	Экспериментальные исследования созданного устройства.
•	Оценка временных и стоимостных затрат на создание устройства.
•	Оценка целесообразности и эффективности применения модернизаций в  ОС.

Методы, используемые при создании и программировании данного устройства:
•	
•	
•	
•	
•	
•	
•	

Источниками для создания устройства являются:
•	 Охранная Сигнализация дом / магазин  НАБОР МАСТЕР КИТ NS173
•	 Цифровой электронный замок НАБОР МАСТЕР КИТ NK112
•	Инфракрасный барьер НАБОР МАСТЕР КИТ BM083
•	Датчики для охранных систем (Герконы) НАБОРЫ МАСТЕР КИТ  AK109, AK110

Результатом работы является 

1. Принципы реализации Охранной сигнализации

1.1 Охранные сигнализации, их смысл и свойства

1.1.1. Значение Охранных сигнализаций
Система охранной сигнализации – неотъемлемая часть любой системы безопасности. Именно поэтому, выбору оборудования для охранной сигнализации следует уделять особое внимание. Наиболее важными характеристиками систем является их надежность, удобство установки, настройки и эксплуатации, гибкость и масштабируемость системы. Кроме того, в последнее время одним из основных требований к системам охранной сигнализации является возможность работы оборудования с персональным компьютером в рамках интегрированной системы безопасности.
1.1.2. Типы Охранных сигнализаций
Все виды охранных сигнализаций можно разделить на стационарные (устанавливаемые в каком-то определенном месте в помещении) и мобильные (которые можно переносить с места на место). Простейший пример стационарного устройства - тревожная кнопка. Вы нажали ее, и охрана в курсе, что на вас совершено нападение. Примером мобильного устройства может служить маленькая сирена, установленная под дверь. 
 
Аналоговые охранные панели. Отличие этого оборудования прежде всего в том, что оно контролирует положение шлейфа и различает состояние "норма", "тревога", "повреждение шлейфа". Эти особенности делают этот класс охранных панелей более защищенным, устойчивым к интеллектуальному взлому.
 
Цифровые охранные панели. Они защищают не только от повреждений линий связи, но и от подмены аналогичными устройствами. Опрос каждого шлейфа происходит 180 раз в секунду.
 
Радиоохранные сигнализации - сигнализации, действующие с помощью радиоканала. Основное их преимущество - высокая мобильность, отсутствие строительно-монтажных работ, возможность использования при охране объектов, требующих минимального вмешательства (памятники архитектуры, музеи и т.д.).
 
Конструкция и дизайн извещателей позволяют устанавливать многие из них скрытно, а при открытой установке не портить своим внешним видом интерьеры внутренних помещений и архитектуру коттеджей.

1.1.3. Состав системы охранной сигнализации

Классическая охранная система состоит из следующих элементов:
I. Контрольной панели
II. Устройств управления (клавиатур и т.п.)
III. Сигнальных устройств (сирен и т.д.)
IV. Датчиков
Центром системы является контрольная панель, которая производит обработку данных с датчиков, клавиатур и активирует сигнальные устройства в случае тревоги. 

I. Контрольная панель охранной сигнализации
Контрольная панель следит за состоянием подключенных датчиков (норма/тревога). Если система находится на охране и один из подключенных датчиков переходит в режим «тревога», контрольная панель активирует подключенные сигнальные устройства по заданному алгоритму. 
Современные контрольные панели позволяют подключенные датчики программно объединять в зоны. Ниже представлены основные типы охранных зон: 
•	Зона входа выхода. В эту зону включаются охранные датчики, расположенные на пути входа и выхода из помещения. Контрольная панель активирует сигнальные устройства по сигналу от датчиков из этой зоны только после временной задержки, которая необходима для постановки или снятия системы сигнализации с охраны. 
•	Проходная зона. Так же формирует тревожный сигнал после временной задержки. В эту зону включаются датчики, расположенные по пути движения владельца охраняемого помещения к пульту управления (клавиатуре). Задержка тревоги происходит только в том случае, если порядок полученных сигналов от охранных датчиков соответствует заданному. Например, 1-й сигнал от датчика двери, 2-й от датчика в прихожей, 3-й от датчика в коридоре, где установлена клавиатура. Если же датчик в коридоре сработал раньше, чем датчик открытия двери, то активация сигнальных устройств происходит немедленно. 
•	Мгновенная зона. При получении контрольной панелью сигнала от датчиков из этой зоны, запуск сигнальных устройств происходит незамедлительно. 
•	24-х часовая круглосуточная зона. Если контрольная панель сигнализации получает тревожный сигнал от датчика из этой зоны, то сигнальные устройства активизируются незамедлительно вне зависимости, стоит сигнализация «на охране» или нет. Как правило, в эту зону включаются так называемая тревожная кнопка, применяемая для вызова служб реагирования. 
•	Тамперная зона. В эту зону включаются не датчики, а их специальные контакты - тамперы. Тревожный сигнал формируется при попытке демонтажа или вскрытия датчика. Тамперные контакты так же могут подключаться от клавиатур, сирен и любых других устройств системы охранной сигнализации. 
Обычно охранные системы позволяют ставить под охрану помещение раздельно по зонам, что бывает очень удобно. Простой пример: датчики, располагающиеся по периметру охраняемого объекта объединяются, в одну зону. Такая зона может быть поставлена на охрану в то время, когда Вы находитесь дома. При этом датчики установленные внутри помещений будут отключены, позволяя Вам одновременно быть под защитой и спокойно перемещаться из помещения в помещение. 
II. Устройства управления сигнализацией
Для постановки и снятия охранной сигнализации с охраны используются различные устройства управления. Это могут быть: 
•	Сенсорная клавиатура. Может располагаться непосредственно на корпусе контрольной панели или устанавливаться отдельно, как правило, не далеко от входа в охраняемое помещение. Постановка/снятие с охраны осуществляется набором цифрового кода. 
•	Носимый радио-брелок. Удобное средство управления охранной сигнализацией. 
•	Электронные ключи. Чаще всего используются пластиковые проксимити-карточки или ключи Touch Memory («таблетки»). 

III. Сигнальные устройства
Здесь речь идет об устройствах, которые активируются контрольной панелью охранной сигнализации в случае «тревоги». 
Типы сигнальных устройств: 
•	Звуковые сирены. Наибольшее распространение получили пьезоэлектрические и динамические сирены. 
•	Строб - вспышки. Являются световыми оповещателями о тревоге посредством световых попеременных ярких вспышек. 
•	Комбинированные:  звуковая сирена плюс строб. 
•	Голосовые дозваниватели. При активации передают заранее записанное голосовое сообщение (например: «охранная тревога в офисе компании «Рога и Копыта», примите меры») на телефонные номера доверенных лиц. Передача осуществляется по проводным телефонным линиям. 
•	GSM модемы. Применяются для передачи тревожных и технологических SMS сообщений или в качестве каналообразующего оборудования там, где отсутствует проводная телефонная линия. 
•	Цифровые коммуникаторы. Передают информацию о состоянии на объекте охраны на централизованный пульт наблюдения. 

                                            IV. Датчики охранные
Датчики являются своеобразными сенсорами системы. В настоящее время на рынке представлено большое разнообразие различных типов датчиков, некоторые из них являются узкоспециализированными. 
Для обеспечения охраны большинства объектов обычно обходятся тремя следующими типами охранных датчиков: 

1. Магнитоконтактные
Применяются для защиты дверей и окон от несанкционированного открытия. Состоят из 2-х элементов, один устанавливается на подвижную часть окна или двери, второй на неподвижную дверную коробку или раму. Существуют исполнения для поверхностного и скрытого монтажа. 
Преимущества: 
o	Низкая стоимость 
o	Возможность скрытой установки 
o	Высокая защита от ложных тревог 
Недостатки: 
o	Сложность скрытого монтажа, особенно на оконные рамы 
o	Защита только от несанкционированного открытия двери или окна. Не помогают при проломе или разбитии стекла 
2. Пассивные инфракрасные (ИК)
Принцип действия таких датчиков основан на контроле за инфракрасным (тепловым) излучением в защищаемом помещении. При изменении инфракрасного фона в помещении, что происходит в момент перемещения человека, датчик формирует сигнал тревоги. Еще такие датчики называют датчиками движения. 
Существуют инфракрасные пассивные датчики с различными диаграммами обнаружения: объемной, круговой, типа «штора» или «коридор». Наибольшее распространение получили объемные датчики, которые, как правило, устанавливаются в углу защищаемого помещения под потолком. Дальность обнаружения в среднем 10-15 м. 
Преимущества: 
o	Низкая стоимость 
o	Простота монтажа 
o	Высокая защита от ложных сработок в нормальных условиях 
Недостатки: 
o	Крупные животные могут быть причиной ложных тревог, даже в случае применения специальных линз 
o	Вероятность ложных тревог при циркуляции воздушных масс в охраняемом помещении 
3. Комбинированные датчики ИК+СВЧ
Такие датчики контролируют охраняемую зону одновременно по двум параметрам: инфракрасному и микроволновому излучению. Инфракрасная составляющая датчика следит за изменением теплового фона, а микроволновая излучает короткие волны и анализирует изменение их отражения. Тревожный сигнал формируется только при одновременном обнаружении движения по обоим каналам. 
1.1.4 Использование Охранных Сигнализаций
Система охранной сигнализации должна быть выполнена на основе сертифицированных и рекомендованных к применению охранных станций, которые обеспечивают:
•	контроль за неисправностью извещателей, попытки вскрытия, самотестирование системы;
•	указание конкретного места проникновения в охраняемые помещения;
•	передачу тревожного извещения на Центральный пост охраны;
•	централизованную постановку и снятие с охраны каждой зоны сигнализации с поста охраны, а так же возможность самостоятельного снятие и постановку отдельных зон пользователями, с использованием электронных кодоносителей;
•	фиксация информации на посту охраны;
•	использование различных типов извещателей (ИК пассивные или активные, ИК+СВЧ, акустические разбития стекла, магнито-контактные, вибрационные, ультразвуковые и т.д.).

                                    Охрана периметра участка.
Наиболее приемлемый и сравнительно недорогой тип периметровых датчиков для защиты периметра приусадебного участка - активные ИК датчики, работающие по принципу прерывания невидимого инфракрасного луча. Используются, как правило, для защиты периметра при наличии жесткого бетонного или кирпичного ограждения. Одна пара датчиков может защитить участок периметра длиной до 200м.
Возможной альтернативой могут быть системы с датчиками вибрационного и трибоэлектрического типов. В таких системах в качестве датчика используется специальный кабель, чувствительный к механическим или вибрационным воздействиям, прокладываемый по ограждению участка. Один датчик контролирует участок периметра длиной до 250 м. Ограничением к применению таких систем является необходимость запретной зоны вдоль ограждения шириной в несколько метров. В противном случае возрастет вероятность ложных тревог.

1.2 Система Охранной сигнализации NS173 
NS173 
Охранная сигнализация дом/магазин
Многофункциональное охранное устройство является удачным сочетанием надежности и качества. Эта охранная сигнализация может работать с любыми датчиками: с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами. В устройстве предусмотрены регулировки времени включения/выключения, задержки срабатывания сигнализации, интервала повторного включения, продолжительности звучания сирены.
Для экстренного включения сигнализации имеется «тревожная» кнопка. В устройстве предусмотрена автоматическая подача резервного питания в случае отключения сетевого напряжения. Для работы системы необходим понижающий сетевой трансформатор 220В/10В. Мощность трансформатора и тип аварийного аккумулятора зависит от мощности используемой сирены.

Схема подключения датчиков к ОС (рис.  1,2)

Рис.1
Рис.2

На рис.2 показаны контакты для подключения выключателей и кнопки.
 S1‑ замок ‑ выключатель
	S2‑тревожная кнопка (мгновенное срабатывание системы)
	S3 выключатель (непрерывная тревога)
	S4‑выключатель (прерывистый сигнал)
  Технические характеристики

Охранная сигнализация 
Напряжение питания, В                                               9 
Максимальный ток нагрузки, А                                2 

1.2.1. Принцип работы ОС
Система охранной сигнализации NS173 питается с помощью источника постоянного питания и способна работать бесперебойно долгое время. На плате находится 6 контактов для датчиков, как нормально-замкнутых, так и для нормально-разомкнутых. Первые 4 контакта предназначенны для мнгновенного реагирования на какие-либо изменения в нормальной работе устройства. 2 последних являются контактами с задержкой, время задержки регулируется от 30 секунд до 9 минут 59 секунд. В случае реагирования какого-либо из датчиков происходит подача импульса и срабатывает звуковой оповещатель. Работа модернизирована 2 герконовыми датчиками (скрытным и наружним). Инфракрасным барьером модели ( 50 метрового диапазона действия) и цифровым кодовым замком, обеспечивающим особую степень безопасности устройства.
  Если просходит размыкание герконов, или какой – либо объект пересекает инфракрасный барьер : в зависимости от настроек датчиков, происходит незамедлительное / замедленное срабатывание звукового оповещателя. Отключить который можно с помощью цифрового замка, набрав уникальный код, запрограмированный заранее. В случае неправильного набора кода – устройство не отключится. Если код был набран верно – произойдет незамедлительное выключение системы. ОС и ИФБ снабжены раздельными источниками питания, так что в случае отказа питания ИФБ – система ОС не прекратит свою работу, но подаст тревожный сигнал о нарушении процесса. 

1.2.2. Разбор принципиальной электрической схемы

Рисунок 3

Принципиальная электрическая схема ОС NS173( рис. 3)
Переменный резистор Р1 регулирует время звучания сирены от 30сек до 9мин 50сек.

Переменный резистор Р2 регулирует время задержки срабатывания сигнализации после ее включения от 1мин до 3мин, необходимое для выхода из помещения.

Переменный резистор Р3 регулирует время задержки срабатывания системы от 9мин до 3мин 50сек.

Переменный резистор Р4 регулирует интервал между первым и повторным включением сирены от 30сек до 9мин 50сек. Если переключатель не замкнут, то сирена прозвучит только один раз, затем будет молчать до следующего сигнала от датчиков.

В зависимости от положения S4, сирена звучит непрерывно или прерывисто. Если S4 соединяет точки 13 и 11 сирена звучит непрерывно,                
до тех пор пока не выключат замком S1.

Датчики, подключенные к точкам с 23 по 30, запускают схему без временных задержек, а подключенные к точкам с 19 по 22, - с задержкой.

2.1 Устройства модернизации работы ОС

2.1.1. Герконовый датчик ( наружний)
AK109  – Датчик для охранных систем

Датчик предназначен для совместной работы с охранными системами.
Датчики для охранных систем выполнены на основе геркона и магнита. При расположении магнита рядом с герконовым датчиком его контакты замкнуты. Когда расстояние между датчиком и магнитом увеличивается ( например: открытие дверей, окон ), происходит размыкание контактов геркона, что приводит к срабатыванию охранной сигнализации. Размеры датчика:43х10х11 мм. Это добавляет некую степень незаметности устройства, обеспечивая защиту от обнаружения.

2.1.2.  Герконовый датчик (скрытый)
AK110 – Датчик для охранных систем
Общий вид набора	

Датчик предназначен для совместного использования с охранными системами.
Предлагаемые датчики выполнены на основе геркона и магнита. Они предназначены для скрытой установки ( например : дверная коробка - торцевая часть двери, оконный блок - рама ). При расположении магнита рядом с герконом его контакты замкнуты.
Когда расстояние между датчиком и магнитом увеличивается, происходит размыкание контактов геркона, что приводит к срабатыванию охранной сигнализации. Герконовый датчик и магнит выполнены в форме цилиндров диаметром 9,2 мм и длиной 22 мм. Комплект прост в установке. Устройство легко может быть вмонтировано в дверь / стену / пол / закрывающийся предмет. Минимальная степень заметности, минимальный уровень “ложной” тревоги, высокая степень секретности

2.1.3. Инфракрасный барьер (50 м)

Инфракрасный барьер предназначен для использования в качестве датчика охранных систем, может найти применение на стадионах в качестве фотофиниша, а также как дистанционное управление различными объектами на расстоянии до 50 м.
Электромагнитное реле фотоприемника позволяет коммутировать различные исполнительные устройства с током нагрузки до 10 А.

Многим из нас еще со школьных уроков физики знакомы приборы, реагирующие на пересечение непрозрачным предметом светового луча. Такие приборы обычно состоят из источника света, часто простой лампочки и фотоприемника с усилителем, нагруженным на исполнительное устройство. Такие приборы широко используются для счета продукции на конвейерах заводов, в системах охранной сигнализации, в турникетах метро, в приборах защитного отключения и во многих других местах.
При своей относительной простоте, приборам, построенным на базе лампочки накаливания и фотоприемника с усилителем, свойственен ряд недостатков – они отличаются низкой экономичностью, имеют значительные габариты, требуют дополнительную оптическую систему, плохо работают при наличии внешней засветки, имеют невысокую надежность и высокую вероятность ложных срабатываний. Кроме того, из-за использования диапазона видимого света такие устройства демаскируют себя, что затрудняет их использование в системах охраны.
Для устранения указанных недостатков разработчики профессиональных приборов такого класса в качестве источников используют излучатели, работающие в невидимом инфракрасном диапазоне которые излучают не непрерывный сигнал, а сигнал сложной формы. В приемниках используются специальные оптические фильтры, отсекающие мешающий сигнал видимого излучения, высокочувствительные PIN фотоприемники, усилители с АРУ и сложными системами фильтрации. Все эти меры позволяют создавать весьма надежные и эффективные системы контроля, называемые инфракрасными барьерами. Но из-за сложности и высокой цены они до недавнего времени были доступны только для профессионалов.
Однако развитие современной элементной базы позволило превратить «системы для профессионалов» в «системы для всех». Специалистами направления «МАСТЕР КИТ» был разработан комплект инфракрасных барьеров с использованием современной элементной базы, который по своим параметрам соответствует самым высоким требованиям. Набор получил название NK083. Ключевым элементом барьеров является микросхема интегрального фотоприемника TSOP1736 производства фирмы VISHAY. Ее структурная схема показана на рисунке 1.
Схема устройства изображена на рисунке 4.

Рисунок 4

 2.1.4. Технические характеристики ИК барьера

Напряжение питания передатчика	12 (7…13) В	
Напряжение питания приемника	12 (9…13) В	
Ток потребления передатчика не более	30 мА	
Ток потребления приемника не более	60 мА	
Коммутируемый ток реле фотоприемника	10 А	
Максимальная удаленность между передатчиком и приемником	50 м	
Размеры печатной платы передатчика	32х25 мм	
Размеры печатной платы приемника	32х25 мм	

2.1.5. Конструкция ИКБ
Передатчик и приемник ИК барьера выполнены на печатных платах одинакового размера и размещены в одинаковых малогабаритных пластмассовых корпусах, имеющих дополнительный фланец для крепления. Внешний вид блоков ИК барьера показан на рисунке 7 (корпус показан только один). В корпусе приемника перед микросхемой фотоприемника необходимо просверлить отверстие диаметром 8мм, во второе предварительно просверленное отверстие нужно установить контрольный светодиод. Аналогичным образом устанавливаются светодиоды в блоке передатчика. При необходимости корпуса можно легко загерметизировать, что позволит использовать ИК барьер во влажных погодных условиях. Если барьер планируется использовать с дистанцией между передатчиком и приемником не более 18 м, то в передатчике достаточно установить один излучающий диод и резистор R2 с номиналом 56 Ом, если же планируется использовать ИК барьер с дистанциями до 50 м, то необходимо устанавливать два светодиода и резистор R2 с номиналом 39 Ом.

2.1.6. Принцип работы ИКБ
Работа устройства.

Для нормальной работы ИК барьера передатчик должен формировать импульсы излучения в соответствии с диаграммой, показанной на рисунке 6. При изменении напряжения питания, температуры и других влияющих факторов частота импульсов не должна изменяться более чем на 5%. В качестве генератора импульсов, удовлетворяющего таким требованиям, в передатчике использован сдвоенный интегральный таймер типа NE556. На одной его половине собран генератор с частотой 36 кГц, эта частота задается элементами С3,R4,R5. На второй половине собран генератор огибающей, который управляет первым таймером. Его частота и скважность задается элементами С1,R1,R3,D1. Микросхема имеет мощный выход, способный отдавать в нагрузку ток в 200 мА, поэтому оказалось возможным подключить излучающие диоды непосредственно к выходу микросхемы. Элементы C2,C4,C5 служат для фильтрации питающего напряжения. На рисунке 5 изображена схема нормальной / тревожной поступательной информации ИКБ
При использовании ИК барьера с малым расстоянием между приемником и передатчиком рекомендуется кроме использования бленд, устанавливать перед приемником нейтральный поглощающий светофильтр - «темные очки», это позволит повысить защиту от внешней засветки и снизит вероятность сбоев.
Так же в заключение хотелось бы упомянуть еще об одной «побочной» возможности использования комплекта ИК барьеров. Так как приемник комплекта выполнен на базе микросхемы, предназначенной для построения фотоприемников дистанционного управления, то его с успехом можно использовать для контроля работоспособности ИК пультов ДУ.

Рисунок 5

В приемнике элементы R2,C1,D1 служат для формирования питающего напряжения в 5 В для микросхемы фотоприемника. При наличии входного оптического сигнала, на выводе 3 фотоприемника присутствует последовательность коротких отрицательных импульсов. Эта последовательность непосредственно непригодна для управления реле. Поэтому она поступает через пиковый детектор, состоящий из элементов R1,D2,C3 на вход усилителя на полевом транзисторе VT1. Этот транзистор может коммутировать ток до 0,5 А что вполне достаточно для управления реле. В приемнике установлен дополнительный красный светодиод HL1, который загорается одновременно со срабатыванием реле. Наличие этого светодиода облегчает установку и контроль работы ИК барьера. Микросхема фотоприемника потребляет ток порядка 1 мА при напряжении питания 5 В. Поэтому диапазон рабочих напряжений и максимальный ток потребления определяется в основном параметрами реле. Так например установив в приемник маломощное реле на 5 В можно снизить общее напряжение питания до 5 В и уменьшить потребляемый ток, но при этом уменьшится допустимый коммутируемый ток нагрузки. Для управления нагрузкой предназначена перекидная группа контактов реле, и пользователь может сам решить какими контактами ему удобнее пользоваться – нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми.

2.1.7  Цифровой кодовый замок
Цифровой электронный замок
Электронный цифровой кодовый замок (рис. 1) можно использовать совместно с различными исполнительными устройствами. Простая комбинации из четырех цифр позволит Вам открыть дверь в доме или сейф. Предлагаемый набор дополнит различные охранные устройства.
Срабатывание электромагнитного реле (открывание замка) происходит при последовательном нажатии четырех кнопок клавиатуры – кода замка. При закрытии замка достаточно нажать любые другие кнопки.
Схема питается постоянным напряжением 6 В. Исполнительное реле коммутирует ток до 5 А. Размеры печатной платы: 55х55 мм.
Общий вид электронного замка представлен на рис.1, схема электрическая принципиальная – рис.2, а монтажная схема – на рис.3.

Рисунок 6. Общий вид электронного замка

Рисунок 7. Электрическая принципиальная схема
2.1.8. Программирование цифрового кодового замка
Для программирования устройства необходимо установить перемычки, как показано на рис.3,- код замка будет «0-4-8-#», т.е. код определяется перемычками между контактами «2-1-3-4» и «0-4-8-#». Цифры «2-1-3-4» показывают последовательность набора цифр кода – первой нажимается кнопка соответствующая «1», второй – «2» и т.д.
Для изменения кода замка, перемычки необходимо установить между контактами «2-1-3-4» и любыми другими контактами клавиатуры. Т.е. можно задать любой код, подключив перемычки в соответствующей последовательности.

3.1. Экспериментальные исследования созданного устройства

На рисунке 8 представлена общая принципиальная электрическая схема устройтсва ОС с модернизациями. К системе подключены датчики Инфракрасного блока и кодовый замок. При срабатывании ИКБ напряжение передается в системную плату и срабатывает звуковой оповещатель, с помощью кодового замка можно отключить источник напряжения.  В качестве приемника оптического излучения в микросхеме ИКБ установлен высокочувствительный PIN фотодиод, сигнал с которого поступает на входной усилитель, который преобразует выходной ток фотодиода в напряжение. Преобразованный сигнал поступает на усилитель с АРУ и далее на полосовой фильтр, который выделяет сигналы с рабочей частотой 36 кГц из шумов и помех. Выделенный сигнал поступает на демодулятор, который состоит из детектора и интегратора. Дело в том, что данная микросхема оптимизирована для приема сложного сигнала, представляющего собой короткие пакеты импульсов с рабочей частотой 36 кГц. В паузах между импульсами производится калибровка системы АРУ. Управляет этим схема управления. Вследствие такого построения, микросхема не реагирует на непрерывную помеху даже на рабочей частоте. Активный уровень выходного сигнала низкий. Микросхема не требует для своей работы установки никаких внешних элементов. Все ее компоненты, включая фотоприемник, защищены от внешних наводок внутренним электрическим экраном и залиты специальной пластмассой. Эта пластмасса является фильтром, отсекающим оптические помехи в видимом диапазоне света. Благодаря всем этим мерам микросхема отличается весьма высокой чувствительностью и низкой вероятностью появления ложных сигналов. При этом она имеет малые габариты (~5х10х13 мм). Для отключения прибора с помощью цифрового замка используется уникальный код.                                Срабатывание электромагнитного реле (открывание замка) происходит при последовательном нажатии четырех кнопок клавиатуры – кода замка. При закрытии замка достаточно нажать любые другие кнопки.
Схема питается постоянным напряжением 6 В. Исполнительное реле коммутирует ток до 5 А. Размеры печатной платы: 55х55 мм.
Данная модернизированная схема отличается от своего предыдущего аналога особой степенью секретности, надежности, качества и портативности. Устройство прошло экспериментальную проверку на работоспособность.
Рисунок 8

3.1.1. Уровни проверки устройства модернизированной ОС:
1.	Подключение отсоединенных устройств к системе ОС
Рисунок 9 (Общий вид устройства)

2.	Подключение ОС и датчиков к устройствам питания (при необходимости)
Система ОС питает устройства ИКБ и Герконы. Звуковой оповещатель и ЦКЗ работают от отдельных источников питания. Для нормальной работы системы необходимо два источника питания 220В (ОС и ЦКЗ)  и источник питания 5В ( ЗО )
3.	Наладка устройств, устранение неполадок в случае выявления таковых
Устройства успешно присоединены, подключены и налажены. Никаких неполадок обнаружено не было. Поскольку в ОС имеется шесть гнезд для подключения датчиков, а в работе задействованы только три гнезда, то остальные три неиспользуемых гнезда необходимо замкнуть (или разомкнуть), для предотвращения «ложного» срабатывания ОС
4.	Установка датчиков и подготовка их к тестированию
Подключение ЦКЗ, герконовых датчиков и ИКБ проведено к  гнездам, как показано на принципиальной электрической схеме (рис.9). Проведены  проверка контактов, изоляция оголенных участков проводов для предотвращения возникновения замыкания устройства. 
5.	Тестирование герконовых датчиков путем установки их на раскрывающиеся / раздвижные объекты
Датчики для тестирования были установлены на межкомнатные дверные проемы и зафиксированы в замкнутом состоянии. Датчики не срабатывают, пока между ними проходят электро- магнитные импульсы. При открывании двери происходит разрыв охранного шлейфа и, как следствие, на ОС подается сигнал о нарушении. На панели ОС происходит мгновенное  загорание второго светодиода (для наружного геркона), и пятого (для скрытого геркона). ЗО срабатывает мгновенно при размыкании наружного. В случае со скрытым герконом происходит задержка в 10 секунд, установленная заранее. Отключение сработавшего устройства с помощью ЦКЗ, путем набора запрограммированного кода.
6.	Включение и наладка устройства для тестирования ИКБ.
Устройство ИКБ подключается к третьему охранному гнезду. Проводится проверка загорания светодиодов при включении системы. Если устройства были подключены верно, то происходит загорание. Устройство ОС позволяет подключить приемник и передатчик ИКБ к общей системе питания. (см. рис.8). 
7.	Размещение датчиков ИКБ для тестирования, устранение неполадок в случае возникновения таковых.
  Располагаем датчики ИКБ для тестирования в режиме «на отражение». Разделяем их между собой любым неотражающим объектом (в работе использовался картонный лист), чтобы исключить вероятность преждевременного срабатывания системы. Направляем датчики в сторону стены, на которой отсутствуют предметы, способные отражать импульсы ИКБ в обратном направлении.

8.	Тестирования устройства ИКБ путем нарушения импульсных потоков проходящих частиц с помощью движимого объекта, пересекающего охраняемую зону.

 Основной вариант работы ИК барьера – это работа «на просвет», когда приемник и передатчик устанавливаются друг против друга на определенном расстоянии. В этом случае реле в приемнике срабатывает при пересечении непрозрачным предметом инфракрасного луча. При использовании такого режима барьер имеет некоторые особенности. Вследствие того, что приемник комплекта имеет весьма высокую чувствительность, то при использовании ИК барьера в ситуациях, когда рядом присутствуют значительные отражающие поверхности, например стены, могут иметь место сбои в работе, так как приемник будет реагировать на сигнал отраженный от стен. Для того чтобы избежать таких ситуаций рекомендуется на приемник и передатчик устанавливать защитные бленды – пластмассовые или металлические трубки, зачерненные внутри. Такие бленды сужают поле зрения приборов и повышают надежность их работы. 

Высокая чувствительность приемника позволяет кроме традиционной работы «на просвет» использовать ИК барьер в режиме работы «на отражение». Для реализации этого режима нужно чтобы в охраняемой зоне не было отражающих объектов. В этом случае приемник и передатчик ставятся рядом и направляются в сторону охраняемой зоны. Между ними устанавливается непрозрачная перегородка, препятствующая прямой засветке приемника передатчиком. При появлении в охраняемой зоне отражающего объекта приемник включит реле исполнительного механизма. Дальность действия в таком режиме зависит от величины отражающего объекта, но во всех случаях будет меньше, чем при работе на просвет.

Рисунок 9. 
При использовании ИК барьера с малым расстоянием между приемником и передатчиком рекомендуется кроме использования бленд, устанавливать перед приемником нейтральный поглощающий светофильтр - «темные очки», это позволит повысить защиту от внешней засветки и снизит вероятность сбоев.
Так же в заключение хотелось бы упомянуть еще об одной «побочной» возможности использования комплекта ИК барьеров. Так как приемник комплекта выполнен на базе микросхемы, предназначенной для построения фотоприемников дистанционного управления, то его с успехом можно использовать для контроля работоспособности ИК пультов ДУ.

9.	Отключение устройства с помощью ЦКЗ, отключение устройства от сети питания.     Повторное прохождение уровней проверки в случае необходимости
Устройства приводятся в исходное «спокойное» положение так, чтобы светодиоды не показывали каких – либо нарушений в системе.

10.	Подведение итогов и выявление недостатков, обнаруженных в ходе тестирования прибора

4.1 Выводы:

5.1 Используемые материалы, литература:
1. В.Г. Синилов «Системы охранной, пожарной и охранно – пожарной сигнализации» Москва, AcademA, 2004 г.
2. В. Чулков  «Инфракрасный барьер на современной элементной базе »,  «Самотехника», 2002г., №4
3. Ю. Садиков «Охранная сигнализация для дома и магазина», «Самотехника», 2003г., №2
4. Ю. Садиков «Цифровой электронный замок», «САМ», 2005г, №8