2191 Domowy system sygnalizacyjny.pdf
(
378 KB
)
Pobierz
34688072 UNPDF
Projekty AVT
2191
D
omowy system
Liczni Czytelnicy
Elektroniki dla Wszyst−
kich
chcieliby widzieć na łamach pisma
opis praktycznego domowego systemu
sterująco−sygnalizacyjnego. W ciągu
ponad dwóch lat istnienia EdW zapre−
zentowano na jej łamach szereg ukła−
dów, które z powodzeniem mogą być
zastosowane do sterowania i sygnaliza−
cji. Do tej pory nie pojawił się jednak
opis systemu, który pozwoliłby kom−
pleksowo zelektronizować wszystkie
możliwe funkcje urządzeń spotykanych
w naszych domach i biurach. Chodzi
o system, który pozwalałby sterować
poszczególnymi urządzeniami automa−
tycznie, a także zdalnie, zarówno z ze−
wnątrz przez linię telefoniczną, czy też
lokalnie z pomocą podczerwieni i sygna−
łów przekazywanych przez obwody sieci
energetycznej. System taki prawdopo−
dobnie jeszcze dość długo nie ukaże się
ani na łamach EdW, ani żadnego innego
pisma dla hobbystów. Przyczyna jest
dość prozaiczna: taki system musiałby
być siłą rzeczy bardzo skomplikowany,
a tym samym bardzo drogi. Wskazówką,
która jasno pokazuje skalę trudności
i uświadamia wątpliwą przewagę nakła−
dów nad efektami jest fakt, że żadna ko−
mercyjna firma nie wprowadziła takiego
systemu na rynek. Owszem, podejmo−
wano takie próby, istnieją pewne układy
scalone, które projektowano do takich
celów, ale nie zdobyły one do tej pory
szerokiej popularności.
Na pełną elektronizację mieszkania
przyjdzie jeszcze trochę poczekać, praw−
dopodobnie do czasów, gdy upowszech−
nią się cyfrowe systemy transmisji da−
nych, jak choćby telefonia ISDN i gdy
urządzenia domowe „scyfryzują się”
jeszcze bardziej. Może wtedy powstanie
odpowiedni standard i na rynku pojawią
się niedrogie urządzenia pozwalające
cyfrowo sterować choćby pracą lamp
oświetleniowych, sprzętu gospodarstwa
domowego, sprzętu audio i wideo, sys−
temów sygnalizacyjnych i alarmowych
oraz różnych innych urządzeń elektrycz−
nych i nieelektrycznych używanych
w naszych domach.
Zanim nie nastąpi w tej dziedzinie ja−
kiś generalny przełom, należy raczej po−
żegnać się z myślą o domowym syste−
mie zbierania informacji i sterowania,
tworzonym w jednym egzemplarzu na
własny użytek. Oczywiście przy współ−
czesnych środkach, odpowiedni system
można wykonać, ale jego koszt będzie
niewspółmierny do uzyskanych efektów.
Dlatego redakcja nie planuje w najbliż−
szym czasie zajmować się konstrukcją
kompleksowego, cyfrowego systemu
sygnalizacji i sterowania. Na łamach
Elektroniki dla Wszystkich pojawiać się
będą opisy prostszych systemów i ukła−
dów, które może nie zrealizują oczeki−
wań największych marzycieli, ale które
z pewnością spełnią oczekiwania trzeź−
wiej myślących Czytelników.
Właśnie w niniejszym artykule zapre−
zentowano system, który z cała pewnoś−
cią znajdzie miejsce w domach naszych
Czytelników. Jest to centralny system in−
formacyjny, który zbiera informacje od
urządzeń alarmowych, sygnalizacyjnych
i kontrolnych, a potem przekazuje je
w postaci komunikatów słownych
i dźwięków przez głośnik lub głośniki
umieszczone w pomieszczeniach budyn−
ku, biura czy mieszkania.
Jego zaletą jest względna prostota
i niewysoka cena. Możliwości są duże,
system jest otwarty i może być sukce−
sywnie uzupełniany i modernizowany.
W artykule zaprezentowano ogólną
koncepcję systemu, przedstawiono pły−
tę bazową i jeden przykładowy moduł –
prosty układ dzwonka o dwustopniowej
głośności.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
7
sygnalizacyjny
Projekty AVT
Koncepcja
Przedstawiony system zastępuje sze−
reg urządzeń spotykanych w naszych do−
mach. Przykładowo w każdym mieszka−
niu czy domu zainstalowany jest dzwo−
nek drzwiowy, który informuje, że pod
drzwiami lub bramą stoi ktoś, kto chciał−
by nas odwiedzić. Wielu z nas ma jeszcze
inne urządzenia, które informują o wizy−
cie innego rodzaju gości – tych niepożą−
danych, zakradających się pod nieobec−
ność właścicieli. Często, zwłaszcza
w przypadku domków jednorodzinnych
aż prosiłoby się zastosować jeszcze inne
urządzenia sygnalizacyjne, informujące
na przykład o niedomkniętych drzwiach
wejściowych, nadmiernym wzroście lub
nadmiernym spadku temperatury pieca
węglowego, itp.
Wszystkie poszczególne urządzenia
muszą być jakoś zasilane, przy czym dob−
rze byłoby oprócz zasilacza sieciowego
zastosować rezerwowy akumulator, gwa−
rantujący pracę układu także w razie przy−
padkowego czy umyślnego wyłączenia
napięcia sieci energetycznej.
Przy realizacji poszczególnych urzą−
dzeń typu dzwonek, prosty system alar−
mowy czy inne urządzenie sygnalizacyj−
ne, zawsze występuje problem obudo−
wy, zasilania, oraz elementu sygnalizacyj−
nego (głośnik, membranka lub przetwor−
nik piezo z generatorem).
W proponowanym systemie wystę−
puje tylko jedna obudowa, jeden obwód
zasilania i porządny element sygnaliza−
cyjny w postaci dużego głośnika o przy−
zwoitych parametrach, sterowany ze
wzmacniacza o mocy ponad 20W. Wy−
mienione bloki (z wyjątkiem głośnika) za−
warte są na płycie głównej we wspólnej
części centralowej,. Na tej płycie głów−
nej montowane są też różnorodne mo−
duły sterujące.
Blokowy schemat systemu pokazany
jest na rysunku 1.
Ogromną zaletą takiego systemu jest
możliwość jego ustawicznej modernizacji
przez wymianę modułów, przy czym ob−
wody zasilające, wzmacniacze i głośnik(i)
pozostają niezmienione. Jest to cecha
bardzo ważna dla tych elektroników−kon−
struktorów, którzy wciąż mają głowę peł−
ną pomysłów i chcieliby wciąż coś popra−
wiać i ulepszać. Opisany dalej system
umożliwia to w bodaj najprostszy spo−
sób. Wystarczy bowiem zmontować no−
wy moduł, czyli niewielką płytkę druko−
waną, a nie trzeba się przejmować obu−
dową, zasilaniem i tym podobnymi „dro−
biazgami” które tak strasznie dają się we
znaki większości elektroników, chcących
koncentrować swoją aktywność na
„żywej i czystej elektronice”, a nie na
uciążliwych dodatkach z pogranicza elek−
troniki i mechaniki.
Istotną zaletą systemu jest także mini−
malizacja poboru prądu w spoczynku. Ca−
ła płyta główna w spoczynku praktycznie
nie pobiera prądu, nawet kilkudziesięcio−
watowe wzmacniacze mocy w spoczyn−
ku są uśpione (Stand−by) i pobierają nie−
znaczące mikroampery prądu.
Jeśli również poszczególne moduły
zostaną zaprojektowane w przemyślany
sposób, tak by w spoczynku albo wcale
nie pobierały prądu, albo pobierały go
możliwie najmniej, cały system będzie
bardzo oszczędnie zużywał energię. Jest
to niezwykle ważne w przypadku zasila−
nia rezerwowego z akumulatora o nie−
wielkiej pojemności.
TDA1554Q może być obciążony dwoma
głośnikami o oporności 4
Ω
każdy. Dysponowana moc użyteczna,
wynosząca powyżej 40W, umożliwia
wykorzystanie systemu nie tylko do
przekazywania niezbyt głośnych komu−
nikatów słownych lub dźwiękowych, ale
również w roli bardzo głośnego sygnali−
zatora alarmu.
W zasilaczu można wyróżnić dwie
części: zasilacz sieciowy z kostką U1 oraz
część akumulatorową, zawierającą jedy−
nie diodę D6. Zastosowano tu najprost−
sze rozwiązanie: dzięki diodom, D5 i D6,
prąd pobierany jest z tego źródła (stabili−
zator U1 lub akumulator), które aktualnie
ma wyższe napięcie.
W układzie warto zastosować akumu−
lator rezerwowy nie tylko ze względu na
możliwość zaniku napięcia w sieci, ale
także ze względu na duży pobór prądu
w szczytach wysterowania.
Gdyby wykorzystywane były dwa
wzmacniacze obciążone 4−omowymi
głośnikami, pobór prądu w szczytach wy−
sterowania sięgnąłby wartości 6...10A.
Elementy zasilacza, przewidziane na
schemacie, w wykazie elementów i w ki−
cie AVT−2191 nie są w stanie dostarczyć
tak dużego prądu.
Na szczęście w ogromnej większości
przypadków stosowany będzie jeden
wzmacniacz obciążony dwoma głośnika−
mi 8−omowymi. Układ w wersji standar−
dowej przeznaczony jest właśnie do
współpracy z dwoma głośnikami 8−omo−
wymi sterowanymi z jednego wzmacnia−
cza. Wtedy szczy−
towy pobór prądu
sięgnie jedynie
wartości około 3A.
Co prawda stabili−
zator U1 w wersji
standardowej mo−
że dostarczyć prądu
o wartości 1,5...2A,
jednak przy obec−
ności akumulatora,
pozostały potrzeb−
ny prąd zostanie
pobrany z niego.
Innym rozwiąza−
niem jest zastoso−
wanie stabilizatora
78T15 lub 78S15
o większym prą−
dzie pracy.
Kto chciałby wy−
korzystać system
w pełnej wersji,
pracujący z maksy−
malną mocą wyj−
ściową 4x22W,
musi we własnym
zakresie zmodyfi−
Opis układu bazowego
Schemat ideowy układu bazowego
pokazany jest na rysunku 2. Układ jest
w sumie prosty: zawiera zasilacz, dwa
wzmacniacze mocy i dwa obwody steru−
jące pracą wzmacniaczy.
Warto zauważyć, że w systemie wy−
stępują dwa identyczne kanały ze
wzmacniaczami. Dwa niezależne kanały
przewidziano na okoliczność, gdy system
będzie pracować na przykład w domu
dwu− lub wielorodzinnym, gdzie poszcze−
gólne rodziny będą otrzymywać inne ko−
munikaty i sygnały.
W większości przypadków wystarczy
jeden wzmacniacz, który do dwóch głoś−
ników o oporności 4
2x22W mocy.
W roli wzmacniaczy pracują popular−
ne kostki TDA1554Q, doskonale znane
Czytelnikom EdW. Każdy wzmacniacz
Rys. 1. Schemat
blokowy systemu
8
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
każdy, lub
czterema głośnikami o oporności 8
może dostarczyć
Projekty AVT
Rys. 2. Schemat ideowy układu bazowego
kować obwody zasilania, by były one
w stanie dostarczyć prądu o odpowied−
nim natężeniu. Zadania tego powinni się
podejmować tylko bardziej doświadczeni
elektronicy.
Ważną częścią układu są obwody ste−
rujące pracą wzmacniaczy mocy. Ich dzia−
łanie może być w pierwszej chwili trudne
do zrozumienia, ale właśnie one włączają
i wyłączają wzmacniacze mocy, decydu−
jąc o poborze prądu.
Działanie układu sterującego zostanie
przedstawione na przykładzie kanału A.
Na punkt A z wyjść modułów muszą być
podane zarówno napięcie stałe, które
przez rezystor R5, tranzystor T3 i tranzys−
tor T1, poda na nóżkę 14 kostki TDA1554
napięcie stałe, przełączające wzmacniacz
ze stanu bezprądowego uśpienia do pra−
cy. Należy zauważyć, że wskutek obec−
ności kondensatora C4, „ożywienie”
wzmacniacza następuje z pewnym opóź−
nieniem. Opóźnienie to wprowadzono
celowo – dzięki niemu nie będą słyszalne
w głośnikach ewentualne zakłócenia wy−
nikające ze zmian napięcia na wejściu
A i ze stanów przejściowych modułu.
Jak widać, pojawienie się w punkcie
A napięcia większego niż 0,7V, spowodu−
je „obudzenie” wzmacniacza mocy. Na
to samo wejście A należy podać następ−
nie sygnał zmienny, który ma być słyszal−
ny w głośnikach.
Jak jasno wynika z rysunku 1, na we−
jście A podawane będą sygnały z róż−
nych modułów. Na tym wejściu sygnały
poszczególnych modułów muszą być
sumowane w ten sposób, by głośność
sygnału nie była zależna od liczby aktual−
nie czynnych modułów (bo nie można
wykluczyć, że jednocześnie zostaną uru−
chomione dwa lub trzy moduły, a nie tyl−
ko jeden).
Aby tak było, zastosowano prosty spo−
sób z sumowaniem prądów. Poglądowy
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
9
Projekty AVT
pojawi się napięcie
stałe o średniej wartości 1V, modulowa−
ne przebiegiem zmiennym. Pokazuje to
rysunek 3b. Napięcie to, uśrednione
w obwodzie R5 C10 otworzy tranzystor
T3 i wzmacniacz mocy.
Jeśli w danej chwili włączą się dwa
moduły, na rezystorze R7 wystąpi napię−
cie stałe o wartości 2V, natomiast nałożo−
ne na nie przebiegi zmienne nie zmienią
swych ustalonych wartości. W praktyce
układ będzie poprawnie pracować nawet
przy jednoczesnym uruchomieniu kilku
modułów – nawet do 7...10 modułów.
Jak z tego widać, każdy moduł musi
być wyposażony w obwód sterowanego
źródła prądowego. Regulacja głośności
poszczególnych
komunikatów mu−
si następować
w module, a nie
na płycie głównej.
Schemat mon−
tażowy płyty
głównej pokazano
na rysunku 4. Jak
widać z rysunków
2 i 4, sygnały wy−
jściowe poszcze−
gólnych modułów
nie są na stałe
przyporządkowa−
ne do jednego
z dwóch wejść
A i B. Jest to ko−
nieczne w sytua−
cji, gdy system
obsługuje dwie ro−
dziny w oddziel−
nych mieszka−
niach i tylko nie−
które sygnały bę−
dą wspólne dla
obydwu rodzin.
Wcześniej po−
dano, że (stały)
prąd wyjściowy
źródła wynosi
1mA. Jest to war−
tość odpowiednia
wtedy, gdy wy−
leżałoby zastosować
dwa sprzężone źródła
prądowe według ry−
sunku 5a. Co prawda
można zastosować
uproszczony sposób
z rysunku 5b z zastoso−
waniem źródła o wy−
dajności 2mA i dwóch
diod. W takim wypad−
ku należy wziąć pod
uwagę, że w przypad−
ku, gdy w pewnej
chwili do jednego
z wejść dołączony był−
by inny pracujący mo−
duł, nastąpi nierówny
podział prądów i nie−
jednakowa głośność
w obu kanałach. Co
prawda można też za−
stosować sposób z ry−
sunku 5c, ale on rów−
nież ma pewne wady.
Opisane przed
chwilą trudności wy−
stąpią tylko w sytuacji,
gdy w niiezalleżny spo−
sób wykorzystane będą oba wejścia
A i B. Przy wykorzystaniu tylko jednego
wejścia, wystarczy obwód źródła prądo−
wego 1mA.
Rys. 3. a) Poglądowy schemat sumatora
b)Przebiegi na rezystorze sumującym
jście danego modułu dołączone jest tylko
do jednego z wejść A, B. Jeśli jednak je−
den moduł miałby wytwarzać komunikat
dla obu wzmacniaczy, na jego wyjściu na−
Rys. 4. Schemat montażowy płyty bazowej
10
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
schemat zastępczy obwodu sumatora
pokazany jest na rysunku 3a. Prądy są su−
mowane na rezystorze R7. Oczywiście
poszczególne źródła prądowe są zawarte
w zainstalowanych modułach. Gdy żaden
moduł nie jest czynny, wyłączone są
wszystkie źródła prądowe, na rezystorze
R7 występuje napięcie masy, tranzystory
T3 i T1 nie przewodzą i wzmacniacz po−
zostaje w stanie uśpienia.
Jeśli jeden z modułów zechce prze−
słać komunikat, jego źródło prądowe do−
starczy prądu stałego o wartości 1mA.
Prąd ten będzie modulowany sygnałem
akustycznym. Tym samym na rezystorze
R7 o wartości 1k
Projekty AVT
nie przewodzi – źródło prądowe
jest wyłączone.
Gdy moduł ma wysłać komuni−
kat, na wyjściu bramki CMOS,
oznaczonej U, pojawi się stan nis−
ki. Przez diodę LED popłynie prąd
i pojawi się na niej napięcie prze−
wodzenia (około 1,6...1,8V dla
diod czerwonych, około 2...2,2V
dla zielonych i żółtych).
Tym samym na bazie tranzys−
tora T pojawi się napięcie stałe
(mierzone względem plusa zasila−
nia), równe niemalże napięciu
przewodzenia diody LED. Jeśli
będzie to czerwona dioda o na−
pięciu przewodzenia około 1,6V,
na rezystorze R1 wystąpi spadek
napięcia około 1V. Aby uzyskać
prąd równy 1mA, rezystor R1 po−
winien mieć wartość około 1k
Wykaz ellementów płłytkii bazowejj
Rezystory
R1−R4: 100k
Ω
R9,R10: 4,7k
Kondensatory
C1,C2: 1000µF/25V elektrolityczny
C3−C5: 100µF/16V elektrolityczny
C6−C11: 220nF
C12,C13: 100nF ceramiczny
C14,C15: 1000µF/16V elektrolityczny
Półłprzewodniikii
D1−D4: dioda 2A np. 1N5404
D5,D6: dioda Schottky ego 2...3A np. 1N5822
T1,T2: tranzystor PNP np. BC558B
T3,T4: tranzystor NPN np. BC548B
U1: LM7812
U2,U3: TDA1554
Pozostałłe
złącza śrubowe ARK−2 4 szt.
płytka drukowana wg rysunku 4
Uwaga!
Zestaw AVT−2191 zawiera wszystkie elemen−
ty zasilacza, oraz tylko jednego toru wzmac−
niacza. Dlatego elementy R3, R4, R6, R8,
R10, C5,C8, C9 C11, C13, C15 i U3 nie wcho−
dzą w skład zestawu. Transformator sieciowy
oraz głośniki również nie wchodzą w skład ze−
stawu AVT−2191 i należy je zamówić oddziel−
nie lub zdobyć we własnym zakresie.
dla 2mA).
Na bazę tranzystora T podawa−
ne jest także napięcie zmienne
(czyli treść komunikatu). Napięcie
to moduluje napięcie na bazie
tranzystora, a tym samym prąd
wyjściowy źródła prądowego.
Ukłład z rysunku 6 ((llub inny
ukłład pełłniiący podobne funkcjje))
musii wiięc wejjść w skłład każde−
go modułłu.. Dodatkowo moduł
należy wyposażyć w obwody ste−
rujące pracą bramki U, oraz ob−
wody zapewniające zerowy lub
znikomy pobór prądu w stanie
spoczynku. Ale to już jest zadanie
dla konstruktora(ów) modułów.
Przy przyjętej koncepcji możli−
we jest także znaczne uproszcze−
nie układu i wyeliminowanie
wzmacniaczy. Jeśli bowiem prąd
źródła prądowego zostanie
zwiększony nawet do wartości
0,1...1 ampera, wyjście modułu
może być bezpośrednio podłą−
czone do głośnika. Możliwe jest
też podłączenie kilku wyjść w układzie
pokazanym na rysunku 7. W takiej sytua−
cji na pewno nie będzie jednak wyko−
rzystana cała moc głośnika, bo prąd
przez głośnik będzie płynął tylko w jed−
nym kierunku, i w czasie pracy membra−
na będzie stale wychylona w jedną stronę.
Rys. 5. Sterowanie dwóch wzmacniaczy
z wyjścia jednego modułu
Rys. 7. Bezpośrednie sumowanie
na głośniku
Gdyby ktoś potrzebował wykorzystać
oba wzmacniacze, ale sterowane tym sa−
mym sygnałem, może nie montować ele−
mentów R3, R4, R6, R8, R10, C5, C11,
T2, T4 i połączyć punkty A i B oraz nóżki
nr 14 obu kostek.
Przy dobieraniu prądu źródła prądowego
trzeba wziąć pod uwagę moc głośnika,
by to stałe wychylenie nie było większe
od połowy dopuszczalnego wychylenia
membrany tego głośnika. Oczywiście
ogólna sprawność też będzie znacznie
niższa niż w układzie ze wzmacniaczem
TDA1554 z uwagi na przepływ dużego
prądu stałego.
Moduł dzwonka o dwustopniowej
głośności zostanie opisany w następnym
numerze EdW.
Źródło prądowe
Na rysunku 6 pokazano przykładowe
rozwiązanie obwodu źródła prądowego,
jakie wymagane jest na wyjściu modułu.
Rolę tego źródła pełni tranzystor T.
W stanie spoczynku wyjście bramki
CMOS jest w stanie wysokim i przez dio−
dę LED nie płynie prąd. Tym samym na−
pięcie na bazie tranzystora T jest równe
dodatniemu napięciu zasilania. Tranzystor
Rys. 6. Przykładowe rozwiązanie
obwodu źródła prądowego w module
Piiotr Góreckii
Zbiigniiew Orłłowskii
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
11
R7,R8: 1k
R5,R6: 1M
(470
Plik z chomika:
diabolic
Inne pliki z tego folderu:
PMPO.pdf
(45 KB)
Odbiornik CB.pdf
(389 KB)
Mininadajnik CB.pdf
(175 KB)
Impulsowy ściemniacz dużej mocy.pdf
(126 KB)
Ilumofonia.pdf
(2032 KB)
Inne foldery tego chomika:
- Filmy - Stephen King
Pliki dostępne do 21.01.2024
Pliki dostępne do 27.02.2021
!!!Car ChipTuningTools!!!
!Duke Nukem Forever▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin