Układ sygnału alarmowego

Elektronika Praktyczna 8/98

M I N I P R O J E K T Y

W†przypadku fa³szywego

alarmu, wywo³anego nie-
chc¹cy przez uøytkownika,
nag³y sygna³ o†duøym natÍ-
øeniu wywo³uje niepotrzeb-
ne stresy, a†wiele osÛb znie-
chÍca do stosowania uk³a-
dÛw alarmowych. Syreny
alarmowe nie s¹ stosowane
wy³¹cznie w systemach prze-
ciww³amaniowych. Stosuje-
my je takøe jako urz¹dzenia
sygnalizacyjne w†urz¹dze-
niach nadzoruj¹cych pro-
cesy technologiczne czy
teø w†najrÛøniejszych
systemach dozoru.
I†tu takøe zbyt do-
noúny sygna³ najczÍú-
ciej nie jest potrzebny
od razu. W†zupe³noúci wy-
starczy wstÍpne ostrzeøenie
sygna³em

o†ma³ym

natÍøeniu i†dopiero w†przy-
padku braku reakcji ze stro-
ny obs³ugi urz¹dzenia czy
systemu nadzoru sygna³ po-
winien stopniowo zwiÍkszaÊ
moc aø do osi¹gniÍcia mak-
simum g³oúnoúci.

Stopniowanie g³oúnoúci

sygna³u zosta³o w†propono-

wanym uk³adzie rozwi¹za-
ne doúÊ nietypowo. Jako
ürÛd³o sygna³u zastosowano
przetwornik piezoceramicz-

ny w†obudowie tubowej, mo-
g ¹ c y g e n e r o w a Ê s y g n a ³
o†bardzo duøym (do 110dB)
n a t Í ø e n i u d ü w i Í k u . P o -

Układ sygnału alarmowego

WiÍkszoúÊ syren

alarmowych dzia³a³a

w†doúÊ podobny

sposÛb. Po do³¹czeniu

napiÍcia zasilaj¹cego

lub podaniu na uk³ad

sygna³u wyzwalaj¹cego

syrena od razu ìrusza

pe³n¹ par¹î i od

pocz¹tku dzia³ania

generuje przeraüliwy

sygna³ alarmowy. Nie

zawsze jest to

korzystne, a†nawet

bezpieczne.

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/98

M I N I P R O J E K T Y

w s z e c h n i e w i a d o m o , ø e
p r z e t w o r n i k i

p i e -

zoceramiczne osi¹gaj¹ pe³-
n¹ sprawnoúÊ jedynie przy
p o d a n i u n a n i e s y g n a ³ u
o † c z Í s t o t l i w o ú c i r Û w n e j
czÍstotliwoúci rezonansowej
przetwornika. Zasilenie ele-
mentu piezo sygna³em o†in-
nej czÍstotliwoúci spowodu-
je znaczne os³abienie gene-
rowanego sygna³u i†w³aúnie
to zjawisko wykorzystano
w†proponowanym uk³adzie
sygnalizatora.

Do budowy urz¹dzenia

wykorzystano wy³¹cznie ta-
nie i†³atwe do nabycia ele-
menty - typowe uk³ady sca-
lone CMOS i†jeden uk³ad ty-
pu NE555. Takøe wykonanie
uk³adu nie przysporzy naj-
mniejszych k³opotÛw nawet
niezbyt wprawnym konstruk-
torom.

Generowany przez uk³ad

düwiÍk jest doúÊ nietypo-
wy, nie tylko ze wzglÍdu na
stopniowanie jego g³oúnoú-

ci. W†niczym nie przy-
pomina on typowych sy-
ren, ktÛrych düwiÍk jest
podobny do sygna³u sy-
reny karetki Pogotowia
Ratunkowego czy Policji.
Kaødy alarm moøe nie-
kiedy w³¹czyÊ siÍ bez
powodu. Obiekty z†insta-
lacj¹ alarmow¹ s¹ czÍsto
zlokalizowane blisko jez-
dni, co niejednokrotnie
powoduje fa³szywe alar-
my. Sam kilku krotnie
znalaz³em siÍ w†sytua-
cji, kiedy jad¹c samocho-
dem us³ysza³em düwiÍk sy-
reny. W†takiej sytuacji pier-
wszym obowi¹zkiem kaøde-
go kierowcy jest natych-
miastowe ust¹pienie z†dro-
gi pojazdowi uprzywilejo-
wanemu. Tymczasem ner-
wowe rozgl¹danie siÍ w†po-
szukiwaniu takiego pojaz-
du, gdy w³¹czy³ siÍ zwyk³y
alarm, spowoduje znaczne
z a m i e s z a n i e n a j e z d n i .
Z†tych w³aúnie powodÛw
zdecydowa³em siÍ na zasto-
sowanie sygna³u przerywa-
nego.

N a r y s . 1 p o k a z a n o

schemat elektryczny uk³a-
du sygnalizatora. AnalizÍ
schematu rozpoczniemy od
momentu w³¹czenia zasila-
nia, ktÛry jest jednoczeúnie
p o c z ¹ t k i e m

a k t y w n e g o

d z i a ³ a n i a   s y g n a l i z a t o r a .
Sygna³ düwiÍkowy jest wy-
twarzany przez generator a-
stabilny zbudowany z†wy-
korzystaniem uk³adu NE555
(IC2). CzÍstotliwoúÊ pracy
tego generatora jest okreúlo-
n a  p o j e m n o ú c i ¹  k o n d e n -
satora C1 i†wartoúci¹ rezys-
tancji rezystora R2, R1 i†jed-
nego z†aktualnie do³¹czo-
nych do plusa zasilania po-
tencjometrÛw montaøowych
PR1..PR8. Kaødy z†potencjo-
metrÛw moøe byÊ po³¹czo-
ny z†dodatnim biegunem
zasilania za poúrednictwem
j e d n e g o   z † t r a n z y s t o r Û w
T1..T8.

W e j ú c i e R S T l i c z n i k a

4520 (IC3B) jest pocz¹tko-
wo zwarte do plusa zasila-
nia za poúrednictwem kon-
densatora C3 i†dopiero po
jego na³adowaniu licznik
uzyskuje moøliwoúÊ zlicza-
n i a i m p u l s Û w . W y j ú c i a
l i c z n i k a s ¹ p o ³ ¹ c z o n e
z†wejúciami dekodera kodu
BCD na kod 1 z†10 (IC4 -
4028). Na wejúcie zegarowe
(w naszym uk³adzie jako
wejúcie zegarowe wykorzys-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

PR1..PR8: 200k

Ω

potencjometr montażowy
miniaturowy

R1: 24k

Ω

R2: 47k

Ω

R3..R10: 3,3k

Ω

R11: 100k

Ω

R12: 220k

Ω

R13: 1,5M

Ω

Kondensatory

C1: 1nF

C2: 22nF

C3: 10

F/16V

C4, C6: 47

F/16V

C5: 680nF

C7: 100nF

Półprzewodniki

IC1: 4049

IC2: NE555

IC3: 4520

IC4: 4028

IC5: 4093

T1..T8: BC548 lub
odpowiednik

Różne

CON1: ARK2 (3,5mm)

Q1:  przetwornik  piezo
z obudową  tubową  (np.
typu  PCA−105  Cerad)

Kompletny uk³ad i p³yt k i
d r u ko w a n e s ¹ d o s t Í pn e
w†AVT pod oznaczeniem
AVT-1188.

Rys. 2.

t a n o  w e j ú c i e  z e z w o l e n i a
E N ,   c o   j e s t   c a ³ k o w i c i e
z g o d n e

z † z a s a d a m i

stosowania kostki 4520) po-
dawany jest ci¹g impulsÛw
tworzonych przez genera-
tor zbudowany na bramce
NAND z†histerez¹ - IC5C.
W†miarÍ docierania na we-
júcie EN kolejnych impul-
sÛw, licznik IC3B zmienia
swÛj stan i†jednoczeúnie
stan wysoki na wyjúciach
d e k o d e r a  I C 4  ì p r z e s u w a
siÍî na coraz wyøsze pozy-
cje. Powoduje to kolejne
w³¹czanie (tylko jednego)
tranzystorÛw T1..T8 i†do³¹-
czanie do plusa zasilania
kolejnych potencjometrÛw
m o n t a ø o w y c h ,  o k r e ú l a j ¹ -
cych czÍstotliwoúÊ pracy
generatora IC2. Druga po-
³Ûwka kostki 4520 zosta³a
wykorzystana jako dodatko-
wy dzielnik czÍstotliwoúci,
zapewniaj¹cy dostarczanie
n a  w e j ú c i a  w z m a c n i a c z a
mocy BTL (mostkowego),
zbudowanego z†inwerterÛw
z a w a r t y c h   w † s t r u k t u r z e
uk³adu scalonego 4049 -
IC1, impulsÛw o†wype³nie-
n i u   r Û w n y m   d o k ³ a d n i e
50%.

D e c y d u j ¹ c y m m o m e n -

t e m b Í d z i e o s i ¹ g n i Í c i e
przez licznik IC3B stanu
0111

BIN

, co spowoduje po-

wstanie stanu wysokiego na
wyjúciu Q7 dekodera IC4.
Stan ten, po zanegowaniu
przez bramkÍ IC5D, zosta-
nie doprowadzony do jed-
nego z†wejúÊ bramki IC5C
i†natychmiastowe wstrzy-
manie pracy generatora tak-
tuj¹cego. Od tego momentu
licznik IC3B przestaje pra-
cowaÊ i†czÍstotliwoúÊ pra-
cy generatora IC2 zaleøy juø
tylko od ustawionej wartoú-
ci potencjometru montaøo-
wego PR5. Oczywiste jest,
øe musi to byÊ czÍstotli-
woúÊ dwukrotnie wiÍksza
od czÍstotliwoúci rezonan-

sowej zastosowanego prze-
twornika piezo - Q1.

Przez ca³y czas dzia³ania

uk³adu sygnalizatora genera-
tor z†bramk¹ IC5B wytwarza
sygna³ czÍstotliwoúci ok.
1Hz kluczuj¹cy pracÍ gene-
ratora IC2. Powoduje to prze-
rywania generowanego syg-
na³u akustycznego.

Na rys. 2 pokazano roz-

mieszczenie elementÛw na
p³ytce drukowanej. Montaø
wykonujemy w†typowy spo-
sÛb, rozpoczynaj¹c od ele-
mentÛw o†najmniejszych ga-
barytach, a†koÒcz¹c na wlu-
towaniu kondensatorÛw elek-
trolitycznych. Pod uk³ady
scalone warto zastosowaÊ
podstawki.

U k ³ a d z b u d o w a n y z e

sprawdzonych elementÛw
nie wymaga uruchamiania,
ale jedynie prostej regula-
cji polegaj¹cej na ustawie-
niu za pomoc¹ potencjo-
metrÛw montaøowych ø¹-
danych czÍstotliwoúci pra-
cy generatora IC2. Tylko
jedna z†tych czÍstotliwoú-
ci, ostatnia w†kolejnoúci,
jest krytyczna i†powinna
byÊ dwukrotnie wiÍksza od
czÍstotliwoúci rezonanso-
wej przetwornika. Jej war-
t o ú Ê  u s t a l a m y  d o ú w i a d -
czalnie, reguluj¹c poten-
cjometr PR5 tak, aby uzys-
kaÊ najwiÍksze natÍøenie
düwiÍku. Wartoúci pozo-
s t a ³ y c h   c z Í s t o t l i w o ú c i ,
u s t a w i a n y c h  z a  p o m o c ¹
potencjometrÛw montaøo-
wych innych niø PR5, s¹
w†zasadzie doúÊ dowolne
i†powinny zostaÊ dobrane
tak, aby generowany przez
nasz uk³ad sygna³ düwiÍ-
k o w y   s t a w a ³   s i Í   c o r a z
g³oúniejszy i bardziej s³y-
szalny. CzÍstotliwoúci te
mog¹ byÊ zarÛwno wyøsze
jak i†niøsze od czÍstotli-
woúci rezonansowej prze-
twornika piezo.
SR