plik

ojje

y A

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

W jednym z poprzednich numerów

EdW przedstawiono koncepcję domowe−
go systemu sygnalizacyjnego, zawierają−
cego część bazową oraz szereg modu−
łów. Opisano tam prosty moduł dzwonka
o rosnącej głośności.

W niniejszym artykule zaprezento−

wano  kolejny  moduł  do  tego  systemu.
Do  pełnego  zrozumienia  funkcjonowa−
nia modułu potrzebne są informacje za−
warte  we  wspomnianym  artykule
z EdW 4/98.

Opisany układ monitoruje dwie linie

dozorowe.

Moduł może mieć różnorodne zasto−

sowania.  W podstawowym  zastosowa−
niu  jest  to  moduł  sygnalizacyjny,  a nie
ściśle  alarmowy.  Większość  użytkowni−
ków  zapewne  wykorzysta  do  ochrony
mieszkania  czy  gospodarstwa  typową
centralkę alarmową, być może fabryczną,
a nie  wykonaną  we  własnym  zakresie.
W takim przypadku opisywany moduł bę−
dzie pełnić jedynie rolę sygnalizacyjną, in−
formując na przykład śpiących domowni−
ków  o próbie  włamania  do  garażu,  do
piwnicy czy do sklepu na parterze.

Niemniej jednak moduł może być z po−

wodzeniem wykorzystany w roli prawdzi−
wego alarmu, uruchamiającego sygnał
alarmowy w mieszkaniu.

Układ elektroniczny modułu jest pros−

ty i jego wykonanie nie sprawi nikomu
trudności.

Opis układu

Schemat ideowy modułu przedstawio−

no na rry

u 1

Moduł jest zasilany pojedynczym na−

pięciem dołączonym do punktów P i O.
Wyjściem jest punkt A.

Układ przeznaczony jest do współpra−

cy  z płytą  bazową  systemu  (AVT−2191),
dlatego zawiera typowy układ wyjściowy
zawierający  źródło  prądowe  z tranzysto−
rem  T2.  W typowych  zastosowaniach
tranzystor T3 nie będzie stosowany, dla−
tego  przewidziano  połączenie  wyprowa−
dzeń  jego  bazy  i emitera.  W stanie  spo−
czynku  na  wyjściu  bramki  U1D  panuje
stan  wysoki.  Przez  rezystor  R11  i diodę
D3 nie płynie prąd, napięcie na bazie tran−
zystora T2 jest równe dodatniemu napię−
ciu  zasilającemu  i tranzystor  ten  jest  za−
tkany. Z wyjścia A nie wypływa prąd.

Układ monitoruje stan dwóch linii (pęt−

li)  dozorowych,  dołączonych  do  punktów
E, O1 oraz F, O2. Gdy wszystko jest w po−
rządku i linie te nie są przerwane, na nóż−
kach 1 i 5 bramek U1A oraz U1B panuje
stan niski. Obwody R3C1 i R4C2 są filtra−
mi,  nie  dopuszczającymi  do  wejść  kostki
indukowanych  w liniach  zakłóceń  impul−
sowych,  które  mogłyby  wywoływać  fał−
szywe  alarmy.  Dodatkowo  chronią  te
bramki  przed  uszkodzeniem  silnymi  im−
pulsami z linii (mogącymi się tam pojawić
np. przy uderzeniu w pobliżu pioruna).

Bramki U1A i U1B pracują w roli gene−

ratorów.  W chwili  naruszenia  (przerwa−
nia) linii dozorowej włącza się jeden z ge−
neratorów.  Generatory  te  pracują  z nie−
wielką  częstotliwością,  rzędu  1...5Hz.
Każdy  z nich  wytwarza  przebieg  o innej
częstotliwości  (zależnej  od  pojemności
C3  i C4),  który  pozwoli  domownikom  zi−

dentyfikować na podstawie rytmu pracy,
która linia została naruszona.

W stanie spoczynku na wyjściach ge−

neratorów taktujących U1A oraz U1B wy−
stępuje stan wysoki. Tym samym na wy−
jściu bramki U2C występuje stan niski,
który uniemożliwia pracę głównego ge−
neratora alarmowego z bramką U2D.

Stan wysoki na wyjściach bramek U1A

oraz U1B powoduje także, że diody D1
i D2 nie przewodzą. Tym samym konden−
satory elektrolityczne C5 i C6 są w stanie
spoczynku w pełni naładowane – cały czas
stoją pod pełnym napięciem zasilającym.

Tak samo kondensatory C7 i C8 są

w pełni naładowane przez rezystory R9
i R10.

Ponieważ główny generator alarmu

(U2D) nie pracuje, na bazę tranzystora
T2 nie jest podawany żaden przebieg
zmienny.

W stanie spoczynku układ elektronicz−

ny nie pobiera prądu. Płynie jedynie prąd
w obwodzie  dwóch  linii  dozorowych.
Przy podanej wartości rezystorów R1 i R2
pobór  prądu  w spoczynku  wynosi  około
1...1,2mA. Prąd ten można zmniejszyć do
wartości  50...100µA,  zwiększając  rezys−
tancje R1 i R2 nawet do 220...470k

Ω

. Nie

wpłynie  to  na  działanie  układu,  może  je−
dynie zwiększyć poziom zakłóceń, jeśli li−
nie byłyby bardzo długie. W takim wypad−
ku dobrze byłoby między punkty E, O1 i F,
O2  włączyć  kondensatory  foliowe  (MKT,
MKSE) o napięciu pracy 250...630V i po−
jemności 10...100nF. W typowych zasto−
sowaniach  takich  dodatkowych  konden−
satorów nie trzeba stosować.

oduł

sygnalizacyjno−alarmowy

2193

(do domowego systemu
sygnalizacyjnego)

ojje

y A

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

Po przerwaniu linii dozorowej zacz−

nie pracę jeden z generatorów taktują−
cych  (U1A,  U1B).  Już  pierwszy  impuls
na  wyjściu  generatora  spowoduje  roz−
ładowanie  jednego  z kondensatorów
C5, C6 przez diodę D1 lub D2. Stan nis−
ki  na  którymkolwiek  wejściu  bramki
U1C  spowoduje  pojawienie  się  stanu
niskiego  na  wyjściu  bramki  U1D.  Spo−
woduje  to  przepływ  prądu  przez  diodę
D3  i uruchomienie  źródła  prądowego
z tranzystorem T2. Przez ten tranzystor
popłynie  prąd  stały  o wartości  około
1mA, który „obudzi” wzmacniacze mo−
cy na płycie bazowej.

Przebieg prostokątny z generatora tak−

tującego spowoduje pracę głównego ge−
neratora  U2D,  oczywiście  w rytmie  wy−
znaczonym  przez  częstotliwość  tego  ge−
neratora  taktującego  (zależną  od  R5C3
i R6C4). Na wyjściu 11 bramki U2D poja−
wią  się  „paczki”  ujemnych  impulsów.
Przebieg ten zostanie podany przez rezys−
tor R15 i kondensator C9 na bazę T2, mo−
dulując  prąd  kolektora  tego  tranzystora.
Ponieważ  przebieg  na  wyjściu  bramki
U2D ma dużą amplitudę, dla zmniejszenia
głośności  dźwięku  zastosowano  dzielnik

R15, R14 pozwalają−
cy

uzyskać

mało

przeraźliwy

sygnał

z głośników systemu.

Ten stosunkowo

cichy  sygnał  zostanie
jednak radykalnie zwię−
kszony  po  upływie
pewnego  czasu.  Zad−
ba o to obwód z bram−
kami U2A, U2B i tran−
zystorem T1.

Jak wspomniano,

tuż  po  uruchomieniu
któregokolwiek  gene−
ratora  taktującego  (U1A,  U1B)  zostanie
szybko  rozładowany  kondensator  C5  lub
C6 przez jedną z diod. Jeśli linia będzie na−
ruszona (przerwana) na trwałe, na konden−
satorze  C5  lub  C6  będzie  się  utrzymywał
stan niski. Spowoduje to powolne rozłado−
wywanie kondensatora C7 lub C8. Gdy na−
pięcie  na  jednym  z wejść  bramki  U2A
opadnie  poniżej  dolnego  progu  przełącza−
nia, na wyjściu bramki U2B pojawi się stan
wysoki. Tym samym zostanie otwarty tran−
zystor  T1.  Silne  impulsy  z wyjścia  bramki
U2D będą teraz mogły przechodzić na ba−

zę  T1  przez  niewielką  re−
zystancję  R16.  Spowodu−
je  to  radykalne  zwiększe−
nie  głośności  dźwięku
w głośnikach systemu.

Taki sposób pracy mo−

dułu

związany

jest

z główną  możliwością
wykorzystania. Jak widać
z opisu,  nie  jest  to  kla−
syczny  układ  centralki
alarmowej, bo nie zawie−

ra obwodów wyłączania linii dozorowych
oraz obwodów typowych opóźnień czaso−
wych. W samej rzeczy, nie jest to central−
ka alarmowa, a jedynie układ sygnalizacyj−
ny, pełniący pomocniczą rolę w systemie
ochrony  gospodarstwa  domowego.  Pod−
stawowym zadaniem układu jest poinfor−
mować domowników o próbie włamania
do garażu bądź komórki. Właśnie dlatego
przewidziano  dwustopniową  głośność
sygnału:  jeśli  stosunkowo  cichy  sygnał
nie obudzi domowników i nie wywoła ich
reakcji,  po  pewnym  czasie  odezwie  się
głośny  alarm  wyrywający  z łóżek  nawet
najbardziej ospałych domowników. R

u−

k 2

2 pokazuje przykład wykorzystania

układu w opisany sposób. Podwójny wy−
łącznik S pozwoli wyłączyć alarm. Należy
zwrócić  uwagę,  że  zwarcie  do  masy
wejść  modułu  (punkty  E i F)  praktycznie
natychmiast  wyłączy  alarm,  bo  pomimo
rozładowania C5, C6 i pracy źródła prądo−
wego T1, przestaną pracować generatory
U1A, U1B i w konsekwencji U2D.

c.d. na str. 17

s.. 2

2.. P

Prrzzy

kłła

d w

orrzzy

stta

niia

s.. 1

1.. S

att iid

y m

ułłu

ojje

y A

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

Takie działanie jest zupełnie inne niż

w centralce  alarmowej,  gdzie  nawet
chwilowe naruszenie linii dozorowej spo−
woduje  włączenie  alarmu  na  dłuższy
czas.  W układzie  można  uzyskać  takie
działanie, dołączając wejścia bramki U2C
nie  przed,  ale  za  diodami  D1,  D2.  W ta−
kim  wypadku  należałoby  jednak  dodać
jeszcze układ wyłączania alarmu, na przy−
kład  przez  zwieranie  do  plusa  zasilania
bazy tranzystora T2.

Montaż i uruchomienie

Opisany układ można bez problemu

zmontować na płytce drukowanej poka−
zanej na rry

u 3

3. Montaż jest klasycz−

ny,  nikomu  nie  powinien  sprawić  kłopo−
tów.  Układy  scalone  CMOS  dobrze  jest
wlutować  (lub  włożyć  w podstawki)  na
końcu.

W typowym zastosowaniu nie będzie

montowany tranzystor T3. Ponieważ
punkty jego bazy i emitera są zwarte
ścieżką, nie trzeba się o nic martwić. Wy−
starczy wlutować tranzystor T2.

Moduł zbudowany ze sprawnych ele−

mentów  nie  wymaga  uruchomiania  i od
razu będzie pracował poprawnie. Pod jed−
nym  warunkiem:  kondensatory  elektroli−
tyczne  powinny  być  wcześniej  zaformo−
wane, to znaczy włączone na kilka godzin
pod napięcie stałe 12...15V. Jeśli konden−

satory C5 – C8 nie zosta−
ną wcześniej zaformowa−
ne, układ na pewno nie
zadziała poprawnie przy
pierwszym

włączeniu.

Trzeba go będzie na kilka
lub  raczej  kilkanaście  go−
dzin  pozostawić  pod  na−
pięciem,  by  kondensato−
ry  te  zaformowały  się
przez rezystory R7 – R10
o znacznej wartości.

Do pierwszego spraw−

dzenia nie trzeba włączać modułu do pły−
ty  bazowej  systemu.  Wystarczy  między
masę a punkt A włączyć szeregowo połą−
czone diodę LED i słuchawkę telefonicz−
ną. Po przerwaniu linii dozorowej zaświe−
ci  się  dioda  LED  i odezwie  się  cichy
dźwięk ze słuchawki. Ze względu na ma−
ły prąd wyjścia A (1mA) zarówno jasność
świecenia  tej  diody,  jak  i dźwięk  w słu−
chawce będą niewielkie.

Możliwości zmian

Przede wszystkim można zmieniać

częstotliwość głównego generatora alar−
mu, zmieniając według uznania elementy
R18 C10. Należy jednak pamiętać, że naj−
bardziej słyszalne dla człowieka są dźwię−
ki o częstotliwościach 1...3kHz.

W szerokich granicach można zmie−

niać częstotliwość obu generatorów tak−
tujących przez zmianę pojemności C3
i C4 (oraz rezystancji R5, R6 w zakresie
100k

Ω

...4,7M

Ω

W wielu przypadkach użytkownik ze−

chce zmienić czas opóźnienia włączania
głośnego sygnału alarmowego. W tym
celu trzeba zmienić wartości pojemności
C7 i C8 w zakresie 1µF...47µF.

Nie ma natomiast większego sensu

zwiększanie pojemności C5, C6, można
je natomiast zmniejszyć do 4,7µF.

Jeśli użytkownik zechce zmienić głoś−

ność „cichego” i „głośnego” sygnału,
może i powinien według upodobania do−
brać wartości R15 i R16.

Można też zwiększyć pojemności C1,

C2, nawet do 1µF, ale nie jest to potrzeb−
ne.

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

biig

niie

w O

Orrłło

kii

azz e

elle

nttó

ów

((o

cjja

a 6

Hzz))

ezzy

stto

orry

R1,R2,R12: 22k

Ω

R3−R10: 1M

Ω

R11: 2,2k

Ω

R13,R15: 100k

Ω

R14: 10k

Ω

R16,R17: 1k

Ω

R18: 470k

Ω

atto

orry

C1,C2,C9: 100nF
C3: 220nF
C4: 470nF
C5,C6: 10µF/16V elektrolityczny
C7,C8: 22µF/16V elektrolityczny
C10: 1nF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

D1,D2: dioda 1N4148
D3: LED czerwona
T1,T2: BC558B
T3: BD285  (nie montować)
U1,U2: CMOS 4093

s.. 3

3.. S

att m

ntta

ażżo

ołła

a k

ró

ów

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

przykład  połączenie  kolektora  T3  z wyjściem
bramki U2E. Niedoróbką jest także brak jakie−
goś  układu  pamiętającego  w obwodzie  linii
zwłocznej.  Linia  ta  wywoła  alarm  tylko  przy
trwałym naruszeniu, na przykład trwałym prze−
rwaniu linii dozorowej. Nie zadziała natomiast
przy chwilowym naruszeniu tej linii.

Mariusz jest stałym uczestnikiem Szkoły

i zawsze z przyjemnością oglądam jego staran−

nie wykonane modele. Jednak z bra−
ku doświadczenia popełnia on sporo
drobnych błędów. Jestem przekona−
ny, że kolejne projekty będą zawierać
ich coraz mniej. Niech więc książka
będzie zachętą do dalszych prób.

Uwagi końcowe

Ogólnie biorąc, nie jestem zado−

wolony  z poziomu  prac.  Większość
albo  zawierała  istotne  błędy,  albo
wskutek przyjęcia błędnych założeń
była  zbyt  rozbudowana,  bądź  nie−
skuteczna.

Temat wydawał się dziecinnie

prosty, a sprawił tyle trudności.

Wśród rozwiązań zabrakło mi prostego czujni−
ka  wstrząsowego,  mocowanego  na  przykład
na  słupku  lub  nawet  płótnie  namiotu.  Taki
czujnik  wielokrotnego  użytku  ma  wiele  zalet,
a jedyna  wadą  wydaje  się  tylko  problem  fał−
szywych  alarmów  pod  wpływem  wiatru.  Ale
może  taki  czujnik  nie  byłby  związany  z kon−
strukcją  namiotu,  tylko  umieszczony  gdzieś
na podłodze, by odsuwanie zamka, przecięcie

ścianki namiotu czy każdy inny wstrząs wy−
wołał alarm.

Nikt nie wspomniał też o czujnikach nacisku,

włączających alarm po stanięciu na nie nogą.

Jestem jednak przekonany, iż przedstawio−

ne  informacje  pozwolą  młodym  konstrukto−
rom  wzbogacić  swoją  wiedzę  i potem  zdoby−
wać  dalsze  doświadczenia  przeprowadzając
kolejne próby w wytyczonym kierunku.

W tym miesiącu główną pulę nagród otrzy−

ma (zapewne już otrzymał) D

arriiu

szz K

ullll. Jest

to  zestaw  katalogów,  których  świeży  zapas
otrzymaliśmy  właśnie  od  firmy  Motorola.  Na−
tomiast  M

arriiu

szz N

k, M

arrc

ciin

n G

Grrą

ąd

dzzk

kii,

m D

a, J

arro

słła

w C

a, C

ezza

arry

y D

y−

lle

kii i Ł

Łu

szz Ś

Św

wiie

errc

czzy

a otrzymają książki

wydawnictw WNT i WKiŁ.

Jak zwykle pozdrawiam wszystkich uczest−

ników i sympatyków Szkoły. Zachęcam do
udziału w kolejnych zadaniach.

szz IIn

sttrru

ktto

orr

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

ott.. 4

4.. A

Alla

arrm

m M

arriiu

szza

a N

Moduł sygnalizacyjno−alarmowy

(c.d. ze str. 11)

Takie działanie jest zupełnie inne niż

w centralce alarmowej, gdzie nawet chwi−
lowe naruszenie linii dozorowej spowodu−
je włączenie alarmu na dłuższy czas.
W układzie można uzyskać takie działanie,
dołączając wejścia bramki U2C nie przed,
ale za diodami D1, D2. W takim wypadku
należałoby jednak dodać jeszcze układ wy−
łączania alarmu, na przykład przez zwiera−
nie do plusa zasilania bazy tranzystora T2.

Montaż i uruchomienie

Opisany układ można bez problemu

zmontować na płytce drukowanej poka−
zanej na rry

u 3

3. Montaż jest klasycz−

ny, nikomu nie powinien sprawić kłopo−
tów. Układy scalone CMOS dobrze jest

wlutować (lub włożyć
w podstawki) na końcu.

W typowym zastoso−

waniu  nie  będzie  monto−
wany  tranzystor  T3.  Po−
nieważ  punkty  jego  bazy
i emitera są zwarte ścież−
ką,  nie  trzeba  się  o nic
martwić.  Wystarczy  wlu−
tować tranzystor T2.

Moduł zbudowany ze

sprawnych  elementów  nie
wymaga uruchomiania i od
razu  będzie  pracował  po−
prawnie. Pod jednym warunkiem: konden−
satory  elektrolityczne  powinny  być  wcześ−
niej  zaformowane,  to  znaczy  włączone  na
kilka godzin pod napięcie stałe 12...15V. Jeś−
li kondensatory C5 – C8 nie zostaną wcześ−
niej zaformowane, układ na pewno nie za−
działa  poprawnie  przy  pierwszym  włącze−
niu. Trzeba go będzie na kilka lub raczej kil−
kanaście godzin pozostawić pod napięciem,
by  kondensatory  te  zaformowały  się  przez
rezystory R7 – R10 o znacznej wartości.

Do pierwszego sprawdzenia nie trzeba

włączać  modułu  do  płyty  bazowej  syste−
mu.  Wystarczy  między  masę  a punkt
A włączyć  szeregowo  połączone  diodę
LED i słuchawkę telefoniczną. Po przerwa−
niu linii dozorowej zaświeci się dioda LED
i odezwie  się  cichy  dźwięk  ze  słuchawki.
Ze względu na mały prąd wyjścia A (1mA)
zarówno  jasność  świecenia  tej  diody,  jak
i dźwięk w słuchawce będą niewielkie.

Możliwości zmian

Przede wszystkim można zmieniać

częstotliwość głównego generatora alar−

mu, zmieniając według uznania elementy
R18 C10. Należy jednak pamiętać, że naj−
bardziej słyszalne dla człowieka są dźwię−
ki o częstotliwościach 1...3kHz.

W szerokich granicach można zmie−

niać częstotliwość obu generatorów tak−
tujących przez zmianę pojemności C3
i C4 (oraz rezystancji R5, R6 w zakresie
100k

Ω

...4,7M

Ω

W wielu przypadkach użytkownik ze−

chce zmienić czas opóźnienia włączania
głośnego sygnału alarmowego. W tym
celu trzeba zmienić wartości pojemności
C7 i C8 w zakresie 1µF...47µF.

Nie ma natomiast większego sensu

zwiększanie pojemności C5, C6, można
je natomiast zmniejszyć do 4,7µF.

Jeśli użytkownik zechce zmienić głoś−

ność „cichego” i „głośnego” sygnału,
może i powinien według upodobania do−
brać wartości R15 i R16.

Można też zwiększyć pojemności C1,

C2, nawet do 1µF, ale nie jest to potrzebne.

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

biig

niie

w O

Orrłło

kii

azz e

elle

nttó

ów

((o

cjja

a 6

Hzz))

ezzy

stto

orry

R1,R2,R12: 22k

Ω

R3−R10: 1M

Ω

R11: 2,2k

Ω

R13,R15: 100k

Ω

R14: 10k

Ω

R16,R17: 1k

Ω

R18: 470k

Ω

atto

orry

C1,C2,C9: 100nF
C3: 220nF
C4: 470nF
C5,C6: 10µF/16V elektrolityczny
C7,C8: 22µF/16V elektrolityczny
C10: 1nF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

D1,D2: dioda 1N4148
D3: LED czerwona
T1,T2: BC558B
T3: BD285  (nie montować)
U1,U2: CMOS 4093

PostScript Picture

AVT2193

s.. 3

3.. S

att m

ntta

ażżo