Далее усиленный сигнал поступает на синхронный детектор, выполненной на КМОП мультиплексоре DD1 и управляемый сигналом таймера DA1. На выходах 3,13 DD1 имеется полезный противофазный сигнал, который усиливается дифференциальным интегратором на ОУ DA2. Элементы R19, R20; С10, С11; R21, R22 интегратора определяют уровень усиления сигнала, полосу пропускания приемника и скорость отклика.
Примечание.
Уровень «земли» интегратора определяется стабилитроном VD5, и выбран как можно меньшим, (но чтобы ОУ DA2 не входил в ограничение), так как полезный сигнал на выходе DA2 будет положительным.
На ОУ DA3 выполнен триггер Шмитта. Совместно с пиковым детектором на элементах R24, VD6, R25, С12 он исполняет роль компаратора для формирования сигнала срабатывания. Падение напряжения на Диоде VD6 уменьшает уровень пикового напряжения на величину 0,4–0,5 В. Это задает «плавающий» порог срабатывания сигнализации, величина которого плавно меняется в зависимости от расстояния между приемником и передатчиком, уровня засветок, помех. При нормальном прохождении луча светодиод VD7 будет светиться, при пересечении луча светодиод гаснет.
К деталям, применяемым в схеме, никаких особых требований нет. Элементы могут быть заменены аналогичными импортными или отечественными. Резистор R25 составлен из двух последовательных по 5,1 МОм. Фотодиод VD1 с усилителем обязательно должен быть помещен в металлический заземленный экран для предотвращения наводок.
Схема настройки не требует, но следует быть внимательным при испытании устройства. Сигнал передатчика может попадать в приемник в результате отражения от близлежащих предметов и не даст увидеть результат функционирования схемы. Удобнее всего во время отладки уменьшить ток светодиодов излучателя до долей миллиампера.
Для работы устройства в качестве ИК сигнализации работающей на пересечение луча к устройству (рис. 6.6) можно подключить блок индикации (рис. 6.7). Переключателем SA2 выбирается режим работы блока индикации. В положении «ОДНОКРАТНО» при пересечении луча формируется один звуковой сигнал длительностью 1 с. В положении «ПОСТОЯННО» звуковой сигнал звучит постоянно до сброса блока кнопкой SA1.
Помимо работы устройства в режиме, когда излучатель направлен на приемник, можно направить их в одну сторону (конечно, исключив непосредственное попадание луча передатчика в приемник).
Таким образом, будет реализована схема ИК-локатора (например, для парковочного датчика автомобиля). Если же снабдить ИК передатчик и приемник собирающими линзами и направить их, например, на оконное стекло, то отраженный ИК сигнал будет промодулирован с частотой звуков в помещении.
Для прослушивания такого сигнала на выход DA2 необходимо подключить амплитудный детектор с усилителем низкой частоты и заменить С10, С11 конденсаторами емкостью 100 пФ, резисторы R21, R22— 300 кОм, R19, R20 — 3 кОм.
Вообще, от емкости конденсаторов С10, С11 интегратора зависит возможность получения большого уровня усиления. Чем емкость конденсаторов больше, тем больше сглаживаются случайные помехи и тем больше можно получить усиление. Однако ради этого приходится жертвовать быстродействием устройства.
Противодействие снятию со стекла информации по ИК-каналу
Каждому действию всегда находится противодействие. Так для защиты информации были придуманы модуляторы стекла, т. е. устройства, создающие помехи, широкополосный акустический шум, модулирующий оконное стекло с псевдослучайной последовательностью.
Схема № 1. Рассмотрим модулятор стекла с плавающей частотой, созданный на микросхеме K561ЛE5. Этот модулятор предназначен для создания помех устройствам, считывающим звуки с поверхности оконного стекла. Модулятор питается от сети переменного тока напряжением 220 В. Принципиальная схема модулятора приведена на рис. 6.8.
Рис 6.8. Схема модулятора стекла
Напряжение сети гасится резисторами R1 и R2 и выпрямляется диодом VD1 типа КД102А. Конденсатор С1 уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Модулятор выполнен на одной микросхеме K561ЛE5. По своему схемному построению он напоминает генератор качающей частоты или частотный модулятор.
На элементах DD1.3 и DD1.4 собран управляющий генератор низкой частоты. С его выхода прямоугольные импульсы поступают на интегрирующую цепочку R5, С4.
При этом конденсатор С4 то заряжается через резистор R5, то разряжается через него. Поэтому на конденсаторе С4 получается напряжение треугольной формы, которое используется для управления генератором на элементах DD1.1, DD1.2.
Этот генератор собран по схеме симметричного мультивибратора. Конденсаторы С2 и СЗ поочередно заряжаются через резисторы R3 и R4 от источника треугольного напряжения. Поэтому на выходе генератора будет иметь место сигнал, частота которого «плавает» в области звуковых частот речевого диапазона. Поскольку питание генератора нестабилизировано, то это приводит к усложнению характера генерируемых сигналов. Нагрузкой генератора служат пьезокерамиче- ские излучатели ZQ1 и ZQ2 типа ЗП-1.
Микросхему DD1 можно заменить как на К561ЛА7, так и на K561ЛH1, K561ЛH2, либо на микросхемы серий 564,1561.
Излучатели ZQ1 и ZQ2 могут быть любыми, их количество может быть от одного до четырех. Они приклеиваются к стеклу и могут быть соединены последовательно или параллельно-последовательно.
Схема № 2. Следующее устройство представляет собой модулятор стекла, построенный на трех КМОП микросхемах. Схема (рис. 6.9) включает в себя: задающий генератор на частоту 50 кГц (D1.1, D1.2); формирователь псевдослучайной последовательности импульсов на сдвигающих регистрах (D2, D3); логическую схему (D1.3, D1.4).
Звуковыми излучателями (HF1, HF2) являются телефонные капсюли ВП-1 или ДЭМ-4М. Резистор R4 позволяет регулировать громкость звука. Схема может питаться от любого нестабилизированного источника с напряжением от 4 до 15 В и потребляет ток не более 20 мА.
Рис.6.9. Схема модулятора стекла на цифровых микросхемах
В качестве источника звука подойдут и любые малогабаритные динамики (с 50-омным сопротивлением), но при этом возрастет потребляемый ток. Транзисторы можно заменить на КТ829А. При правильной сборке схема настройки не требует. Устройство выполняется в виде переносной коробки и размещается на подоконнике, вблизи от стекла.
Схема № 3. Простой модулятор стекла вызывает вибрацию стекла с различной частотой, тем самым устраняя основной недостаток простейшего модулятора. Оно выполнено на двух цифровых схемах 561 серии. В качестве вибропреобразователя используется пьезокерамический преобразователь. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 6.10.
Модулятор собран на микросхемах К561ЛН2 и К561ИЕ8. Генератор тактовых импульсов собран на элементах DD1.1, DD1.2, резисторе R1 и конденсаторе С1 по схеме несимметричного мультивибратора.
Рис.6.10. Схема модулятора стекла на двух цифровых схемах 561 серии
С выхода генератора тактовые импульсы поступают на вход счетчика DD2 типа К561ИЕ8. Эта микросхема имеет встроенный дешифратор. Поэтому напряжение высокого уровня поочередно появляется на выходах счетчика в соответствии с количеством пришедших импульсов.
Допустим, что после прихода очередного тактового импульса уровень логической единицы появился на выходе 2 микросхемы DD2 (выв. 4). На остальных выходах присутствует уровень логического нуля. Положительное напряжение начинает заряжать конденсатор С2 по цепи VD3, R4, R12.
При достижении на конденсаторе С2 напряжения, достаточного для открывания транзистора VT1 типа КТ-15, последний открывается, и на выходе элемента DD1.4 появляется уровень логического нуля. Конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD11 типа КД522. Транзистор VT1 закрывается, и процесс заряда конденсатора С2 возобновляется по той же зарядной цепи.
С приходом очередного тактового импульса уровень положительного напряжения появляется только на выходе 3 (выв. 7). Теперь конденсатор С2 заряжается по цепи VD4, К5, R12. Так как суммарное сопротивление этой цепи меньше, чем сопротивление цепи VD3, R4, R12, то заряд конденсатора С2 до напряжения открывания происходит быстрее. Частота импульсов на выходе этого управляемого генератора увеличивается. Прямоугольные импульсы поступают на вибропреобразователь ZQ1, выполненный на основе пьезокерамического преобразователя.
Детали. Микросхемы DD1 и DD2 можно заменить на аналогичные — серий 176, 564, 1561. Резисторы — типа MЛT-0,125. Сопротивления резисторов R2—R11 могут быть любыми из интервала 10—1000 кОм. Резисторы одинакового номинала лучше не использовать.