02_06.pdf

KLOCKI ELEKTRONICZNE

System

projektowania

modułowego

część 2

W drugim artykule z serii „Klocki

elektroniczne" omówimy kolejne moduły

wejściowe, procesorowe i wyjściowe.

MODUŁY WEJŚCIOWE : wyłączniki

alarmowe,

MODUŁY PROCESOROWE : układ

opóźnienia pojemnościowego,

sprzężenie zmiennoprądowe,

przerzutnik monostabilny CMOS,

przerzutnik 555,

MODUŁY WYJŚCIOWE : niezawodny

sterownik syreny, układ ostrzegania o

awarii zasilania.

Przykładem zastosowania tych

modułów jest projekt modułowego

systemu alarmowego opisany odrębnie

w tym numerze EdW.

Czujniki wejściowe

Do czynnych zaliczają się poddywanowe

maty naciskowe i niektóre czujniki wstrzą−

sowe. Wiele wyłączników rozwiernych

można łączyć szeregowo, jak na rys. 2.1 .

Do wyłączników zwiernych zalicza się wy−

łączniki języczkowe (o ile są pod wpły−

wem odpowiedniego pola magnetyczne−

go), folię okienną (która ulega przerwaniu

przy rozbiciu okna), niektóre czujniki

wstrząsowe oraz takie bardziej złożone

przełączniki, jak bierne detektory pod−

czerwieni (PIR). W tych ostatnich znajdu−

ją się przekaźniki języczkowe o zestykach

rozwiernych (zwartych w stanie spoczyn−

ku, czyli gdy nic nie zostało wykryte).

Wiele wyłączników rozwiernych moż−

na łączyć w szereg, jak na rys. 2.2 .

Niektóre przełączniki (np. mikroprze−

łączniki) mają trzy zestyki, umożliwiające

użytkownikowi wybór pary biernej lub

czynnej. Przełącznik przechylny ma dwa

zestyki, ale kąt ich nachylenia decyduje o

tym czy jest on bierny czy czynny. Zaletą

przełącznika rozwiernego jest to, że gdy

kabel łączący zostanie odcięty, to obwód

zostanie przerwany i alarm uruchomiony.

Z tego powodu w układach alarmowych

są preferowane przełączniki bierne.

Czujniki alarmowe są w zasadzie wy−

łącznikami. Rzut oka do poprzedniego

artykułu z tej serii (EdW 1/96) przywołuje

do pamięci sposoby użycia półprzewodni−

kowych układów przełączających do

uzyskania albo stanu logicznej 1 (czyli na−

pięcia równego w przybliżeniu napięciu

zasilającemu) albo logicznego 0 (czyli w

przybliżeniu 0V).

Wyłączniki natychmiastowe (rodzaju

używanego w systemach alarmowych)

można podzielić na czynne, czyli zwierne

(zwierające pod naciskiem) i bierne, czyli

rozwierne (rozwierające pod naciskiem).

Podsumowanie czujników

Czujniki zostały zestawione w tabeli

2.1. Dokładny opis takich przełączników i

czujników można znaleźć w każdym dob−

rym katalogu podzespołów elektronicz−

nych.

W skład typowego systemu wchodzi

główny wyłącznik drzwiowy. Składa się on

często z przełącznika języczkowego

przymocowanego do futryny i magnesu

umieszczonego na drzwiach. Gdy drzwi

zostaną zamknięte, magnes wzbudza ze−

styki języczkowe, które zostają zwarte.

Pozostałe drzwi i okna można wyposażyć

w wyłączniki języczkowe, wibracyjne itp.

jednak czujniki PIR stały się tak nieza−

wodne, że pomimo wyższej ceny używa

się ich do ochrony całych pomieszczeń,

Rys. 2.1. Równoległe połączenie wyłączni−

ków zwiernych.

Eys. 2.2. Szeregowe połączenie wyłączni−

ków rozwiernych.

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

KLOCKI ELEKTRONICZNE

Tabela 2.1. Zestawienie rodzajów czujników.

rodzaj wyłącznika

miejsce zastosowania

rodzaj styków

wyłącznik języczkowy z magnesem drzwi i okna

rozwierne

bierny detektor podczerwieni

pomieszczenia i otwarta przestrzeń

rozwierne

mikrowyłącznik

drzwi i okna

oba rodzaje

folia okienna

okna

rozwierne

Rys. 2.5. Sprzężenie zmiennoprądowe im−

pulsów przez kondensator szeregowy.

czujnik drgań

okna

zwierne

czujnik stłuczenia szkła

okna

rozwierne

przełącznik przechylny

urządzenia

oba rodzaje

mata naciskowa

pod dywanem

zwierne

ci “impulsu” a nie napięcia stałego. Na tej

zasadzie opierają się opisane dalej prze−

rzutniki CMOS.

Na rys. 2.5 pokazano jak do sprzęże−

nia zmiennoprądowego używa się kon−

densatora szeregowego (C1), który odci−

na napięcie stałe. Każda zmiana napięcia

po jednej ze stron kondensatora wywołu−

je odpowiadającą jej zmianę po drugiej

stronie.

Układ ten można by przyrównać do

przedstawionego na rys. 2.6 cylindra z

elastyczną membraną w środku. Impuls

cieczy z jednej strony wywołuje podobny

impuls cieczy po drugiej stronie, jednak

membrana nie pozwala na przepływ cie−

czy przez cylinder.

Analogia do cieczy ilustruje właści−

wość cylindra przepuszczania tylko jed−

nego impulsu, ponieważ następne impul−

sy o tej samej sile nie będą już mogły da−

lej pchnąć membrany. Ciecz bowiem mu−

si mieć możliwość wyrównania ciśnienia

po każdym impulsie. Osiąga się to za po−

mocą kontrolowanego upływu (zastoso−

wanie widocznych na schemacie rezysto−

rów), a czasem jednokierunkowych za−

worów (zastosowanie widocznej na sche−

macie diody).

Kondensator szeregowy (C1) na rys.

2.5 blokuje przepływ prądu stałego, ale

gdy zmieni się napięcie wejściowe, na wy−

jściu pojawi się podobna zmiana. Efekt

ten jest zilustrowany na rys. 2.7 , a można

go zaobserwować przy pomocy oscylo−

skopu.

Rezystory R1 i R2 umożliwiają odpływ

ładunku z kondensatora, modyfikują tak−

że długość impulsu. W wielu wypadkach

wystarczy tylko rezystor R2. Nie da się

podać jego typowej oporności, zależy bo−

wiem ona od układu, w którego skład ob−

wód ten wchodzi.

Gdy poziom logiczny na wejściu kon−

densatora powróci do 0V, na wyjściu po−

jawi się impuls ujemny. W niektórych ukła−

dach może to wywoływać kłopoty, cho−

ciaż bramki CMOS są wyposażone w dio−

dy zabezpieczające przed uszkodzenia−

unikając w ten sposób konieczności

okablowania licznych wyłączników

drzwiowych i okiennych.

Czas ten można obliczyć, ale ponieważ

obliczenie to jest skomplikowane można

posłużyć się uproszczonym wzorem:

t = R · C · 0,7

gdzie

t − czas osiągnięcia połowy napięcia zasi−

lania

R − oporność rezystora w omach

C − pojemność kondensatora w faradach

Określanie pojemności zwyczajnych

kondensatorów w faradach jest trudne z

powodu sporej ilości miejsc dziesiętnych.

Poprawny wynik da się jednak osiągnąć w

łatwiejszy sposób gdy do rachunku bierze

się pojemność w mikrofaradach (µF, jed−

na milionowa farada) i oporność w mega−

omach (M W , milion omów).

Na przykład rezystor o oporności

680k W (kiloomów) i kondensator o pojem−

ności 2,2µF (mikrofaradów) wywołają na−

stępujące opóźnienie (trzeba wyrazić

680k W w megaomach, czyli 0,68M W ):

t = 0,68 · 2,2 · 0,7 = 1,0472 sekundy

Innymi słowy, napięcie wyjściowe

osiągnie połowę napięcia zasilania po

około jednej sekundzie.

Nie ma potrzeby obliczania dokład−

nych wartości, ponieważ same elementy

nie są dokładne. Na przykład pojemność

kondensatora elektrolitycznego może

różnić się od nominalnej nawet o 50%.

Podsumujmy własności układu opóź−

niającego z rys 2.3 .

Zalety

Bardzo prosty układ, przydatny, gdy jest

potrzebne opóźnienie, a nie przejście 0V/

napięcie dodatnie/0V o potrzebnej dług−

ości.

Wady

Sygnał wyjściowy zmienia się powoli od

0V do napięcia dodatniego. Wiele ukła−

dów (na przykład liczniki) potrzebuje

szybkiego wzrostu napięcia. (Opisany w

części 1 przerzutnik Schmitta może zo−

stać użyty do zamiany powolnego naras−

tania na niemal natychmiastowy skok,

gdy napięcie wejściowe osiągnie próg

przerzutu).

Moduły procesorowe

Omawiane moduły procesorowe są to

przerzutniki zwłoczne (timery), w tym

proste układy opóźniające, logiczne prze−

rzutniki monostabilne CMOS i przerzutnik

monostabilny 555. Przedstawiono także

sposób w jaki za pomocą sprzężenia

zmiennoprądowego można zamienić

skok napięcia na pojedynczy impuls.

Opóźnienie pojemnościowe

Na rys. 2.3 przedstawiono zwyczajny

pojemnościowy układ opóźniający. Przy

założeniu, że napięcie na wejściu i wy−

jściu wynosi początkowo 0V, przyłożenie

dodatniego napięcia na wejście wywołuje

na wyjściu narastanie napięcia zgodne z

wykresem na rys. 2.4. Czas potrzebny do

osiągnięcia określonego napięcia zależy

od oporności rezystora i pojemności kon−

densatora, przy czym im te wielkości są

większe, tym opóźnienie jest dłuższe.

Rys. 2.3. Prosty pojemnościowy układ

opóźniający.

Sprzężenie

zmiennoprądowe

Rys. 2.4. Przebieg ładowania kondensato−

ra C1 przez rezystor R1 w układzie na

rys. 2.3.

Układy zatrzaskowe (np. przerzutniki,

które opiszemy w trzecim artykule z tej

serii) wymagają często sygnału w posta−

Rys. 2.6. Przenoszenie impulsów ilustrowa−

ne przez analogię do cylindra z elastyczną

membraną.

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

KLOCKI ELEKTRONICZNE

Tabela 2.2. Tabela prawdy bramki NOR trzymuje nowy stan tej bramki nawet po

zmianie stanu wejścia 1 z powrotem do

stanu 0.

Wyjście 4, będące równocześnie wy−

jściem modułu, jest teraz w stanie logicz−

nym 1. Jednakże na oporności R = VR1 +

R2 panuje różnica napięć pomiędzy pun−

ktem P i zasilaniem. Z zasilacza przez tę

oporność płynie prąd ładujący kondensa−

tor C1.

Po upływie czasu t, określonego przez

przytoczony powyżej wzór, napięcie na

końcówkach 5 i 6 dochodzi do poziomu

wywołującego przerzut wyjścia 4 z powro−

tem do stanu 0V. Dzięki sprzężeniu zwrot−

nemu stan ten zostaje przekazany do

końcówki 2 wywołując przerzut wyjścia 3

z powrotem do stanu logicznego 1. Ta

przeniesiona przez kondensator zmiana

napięcia wzmacnia stan logiczny 1 wejść

5 i 6. Wszystko to odbywa się błyskawicz−

nie i w rezultacie wyjście 4 bardzo szybko

zmienia stan logiczny.

Podsumowanie działania przerzutni−

ka monostabilnego. W stanie spoczynku

napięcie na wyjściu (w tym przypadku 4)

wynosi 0V. Gdy do wejścia (w tym przy−

padku 1) zostanie doprowadzony dodatni

impuls, na wyjściu pojawia się dodatnie

napięcie, które znika po czasie wyzna−

czonym przez oporność (VR1 + R1) i po−

jemność (C1).

wej B

wyj

Rys. 2.7. Wykresy ilustrujące działanie ukła−

du z rys. 2.5.

farada). Czas t otrzyma się w sekundach,

ponieważ miliony skasują się.

Na przykład:

Jeżeli R = 1M W , a C = 470µF, to t =

0,7x1x470 = 329 sekund.

Pomiędzy punktem P a dodatnim bie−

gunem zasilacza na rys. 2.8 widać dwa

rezystory. Jeden z nich jest zmienny (VR1

− potencjometr zwyczajny albo montażo−

wy), a drugi stały (R2). Stały rezystor unie−

możliwia doprowadzenie całkowitej opor−

ności do zera, nawet jeżeli VR1 zostanie

ustawiony w pozycji zerowej. Jeżeli regu−

lacja czasu nie jest potrzebna, to można

pominąć VR1 pozostawiając R2 o opor−

ności w granicach od 1k W do 2,2M W .

Pojemność kondensatora C1 może

być dowolnie mała, nie powinna jednak

być większa od około 2200µF, ponieważ

długość impulsu może stać się nieprzewi−

dywalna z powodu zbyt dużego prądu

upływu kondensatora.

Rezystor R1 utrzymuje końcówkę

1 bramki NOR ICa na potencjale 0V.

Typowa jego oporność wynosi 100k W .

Jeżeli bramka otrzymuje impuls dodatni

(na przykład przez naciśnięcie przycisku

doprowadzającego do jej wejścia napię−

cie zasilające), końcówka 1 przechodzi w

stan wysoki (logiczna 1). Jeżeli drugie we−

jście bramki (końcówka 2) jest pod napię−

ciem 0V, to wyjście (końcówka 3) przerzu−

ci się ze stanu logicznego 1 do stanu lo−

gicznego 0, czyli 0V.

Tablica prawdy bramki NOR, pokaza−

na w tabeli 2.2., pomoże wyjaśnić te za−

leżności, jeżeli przyporządkuje się we−

jściu A końcówkę 1, wejściu B końcówkę

2, a wyjściu końcówkę 3.

Gdy wyjście IC1a przerzuca się ze sta−

nu logicznego 1 do stanu logicznego 0, to

ta zmiana napięcia zostaje przeniesiona

przez kondensator C1 do końcówek 5 i 6

IC1b, których stan logiczny zmienia się na

0 wywołując przejście wyjścia 4 do stanu

logicznego 1. Stan ten zostaje z kolei

przekazany do wejścia 2 IC1a, co pod−

mi. W razie wątpliwości widoczna na rys.

2.5 krzemowa dioda zapobiegnie obniże−

niu napięcia wyjściowego poniżej −0,7V.

Może to być dioda typu 1N4148, 1N4001

lub podobna.

Podsumowanie. Układ ten wytwarza

krótki impuls logicznej 1, gdy napięcie we−

jściowe przechodzi od logicznego 0 do lo−

gicznej 1. Długość impulsu jest wyzna−

czona przez pojemność kondensatora i

całkowitą oporność wyjściową. Składa się

na nią oporność rezystora R2 i równoleg−

ła oporność wejściowa układu, do którego

obwód jest przyłączony.

Przerzutnik monostabilny

z bramek NOR

Przerzutnik monostabilny jest rodza−

jem przerzutnika o tylko jednym stabil−

nym, jak jego nazwa wskazuje, stanie wy−

jścia. Wyjście pozostaje w stanie stabil−

nym dopóki układ nie zostanie pobudzo−

ny impulsem wyzwalającym i zmieni stan

na przeciwny, a po wyznaczonym czasie

powróci do stanu początkowego.

W wyniku zmiany stanu powstaje im−

puls, który zależnie od rodzaju stanu sta−

bilnego może być dodatni lub ujemny.

Czas trwania tego przerzutu jest zwany

długością impulsu.

Rys. 2.8 przedstawia sposób, w jaki łą−

czy się dwie bramki NOR aby otrzymać

przerzutnik monostabilny. Numery wypro−

wadzeń są wykazane wyłącznie przykła−

dowo, w praktyce można łączyć dowolne

dwie z czterech bramek, mieszczących

się w układzie scalonym. Rozmieszcze−

nie wyprowadzeń można znaleźć na rys.

1.14 w części pierwszej artykułu.

Długość impulsu przerzutnika mono−

stabilnego oblicza się ze wzoru:

t = 0,7 · R · C

gdzie

t − czas w sekundach

R − oporność w omach pomiędzy punktem

P a dodatnim biegunem zasilacza

C − pojemność kondensatora C1 w faradach

Jak wskazano poprzednio, wygodniej

jest wyrażać oporność w M W (milionach

omów), a pojemność w µF (milionowych

Prąd wyjściowy

Jeżeli stosuje się układ scalony CMOS

o czterech dwuwejściowych bramkach

NOR typu 4001B, pobieranie z wyjścia

prądu o natężeniu większym niż 4mA nie

byłoby rozsądne. LED przyłączona za po−

średnictwem odpowiedniego rezystora

będzie świecić blado, wymagane przez

nią natężenie wywołałoby zbytnie obniże−

nie się napięcia wyjściowego bramki,

wskutek czego układ przestałby prze−

łączać się poprawnie.

Natomiast poczwórny układ dwuwe−

jściowych bramek NOR serii HC typu

74HC02 może bez szkody dla napięcia

wyjściowego dostarczać do 20mA. Trze−

ba jednak pamiętać, że rozmieszczenie

jego wyprowadzeń jest inne (zob. cześć

1, rys. 1.14. ).

Prąd wejściowy

Rys. 2.8. Przerzutnik monostabilny z dwóch

bramek NOR.

Bramki CMOS nie pobierają praktycz−

nie żadnego prądu wejściowego, przez

co układ jest bardzo wygodny w zastoso−

waniu. Jednak obwody wejściowe tych

bramek łatwo ulegają zniszczeniu ujem−

nym napięciem, zwłaszcza wobec braku

rezystora upływowego R1 przy pojem−

nościowym sprzężeniu wejściowym.

Rezystor ten nie jest jednak potrzebny,

gdy wejście łączy się bezpośrednio (bez

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

wej A

KLOCKI ELEKTRONICZNE

dodatnim, a po wyzwoleniu przez wpro−

wadzenie wejścia na krótko w stan logicz−

ny 0 wyjście zostaje przerzucone do na−

pięcia 0V, po czym po wyznaczonym cza−

sie powraca do napięcia dodatniego.

Czas przerzutu oblicza się dokładnie w

taki sam sposób jak dla wersji NOR, gdy

R oznacza sumę oporności VR1 i R2, a C

pojemność kondensatora C1.

nięciem przycisku zwiernego S1. Rezys−

tor R1 może mieć dowolną oporność od

1k W do 1M W .

Gdy S1 zostanie naciśnięty, napięcie

wyjściowe na końcówce 3 zmieni się z 0V

na dodatnie. Zakładając, że napięcie koń−

cówki 2 powróciło do początkowego do−

datniego napięcia, napięcie wyjściowe na

końcówce 3 wróci do 0V po upływie cza−

su wyznaczonego przez wyżej podany

wzór. (Impuls wyzwalający układ 555 mu−

si zawsze być krótszy od długości impul−

su wyjściowego.)

Rys. 2.9. Przerzutnik monostabilny z dwóch

bramek NAND.

Przerzutnik

monostabilny 555

kondensatora) z układem o poprawnych

poziomach logicznych (czyli z wyjściem

innej bramki).

Układ scalony 555 został specjalnie

zaprojektowany dla układów czasowych

(timerów, monostabilnych) i oscylatorów

(astabilnych). Może on być używany na

różne sposoby. Na rys 2.10 jest on przed−

stawiony w konfiguracji zwykłego układu

czasowego z regulacją czasu.

W układzie tym czas przerzutu jest wy−

znaczony przez pojemność kondensato−

ra C1 i sumaryczną oporność R2 i VR1 (w

dwóch następujących równaniach ozna−

czoną przez R). Rezystor R2 ogranicza

prąd przy zerowej oporności VR1. Jeżeli

regulacja czasu nie jest potrzebna, to

można zastosować pojedynczy rezystor.

Czas w sekundach wynosi:

t = 1,1 · R · C

gdzie oporność R jest wyrażona w

omach, a pojemność C w faradach.

Jak już wspomniano, wygodnie jest

wyrażać oporność w M W i pojemność w

µF. Na przykład kondensator 220µF i su−

maryczna oporność 680k W (co dla wygo−

dy warto zastąpić przez 0,68M W ) wyzna−

czają czas:

t = 1,1 · 0,68 · 220 = 165 sekund

Przebiegi napięcia na rys. 2.10 ilustru−

ją sposób wyzwalania przerzutnika. Po−

czątkowo końcówka 2 (TRIGGER) jest

pod dodatnim napięciem, wymuszonym

przez rezystor R1. W celu zapoczątkowa−

nia przebiegu czasowego napięcie koń−

cówki 2 musi zostać na krótko obniżone

do około 0V. Jest to wywoływane naciś−

Prąd wyjściowy

Odwrócone wyjście

Wyjście 3 (OUT) układu 555 może do−

starczyć lub pobrać prąd o natężeniu wy−

ższym od 100mA. Oznacza to, że moduł

wyjściowy może okazać się zbędny. Na

rys. 2.11 przedstawiono dwa sposoby

bezpośredniego sterowania LED przez

wyjście 3. Oporność szeregowego rezys−

tora diody (R3) przy napięciu zasilającym

12V powinna wynosić (zgodnie z opisem

w części 1) 680 W .

Wyjście 3 może także zostać użyte do

bezpośredniego sterowania brzęczy−

kiem, ale pomiędzy wyjściem a 0V musi

zostać włączony kondensator (o pojem−

ności na przykład 100nF), eliminujący im−

pulsy napięciowe wytwarzane przez brzę−

czyk, mogące być powodem niestabilnoś−

ci. Trzeba też zwrócić uwagę na to, że

LED połączona według rys. 2.11a świeci

w czasie trwania impulsu wyjściowego, a

według rys. 2.11b świeci stale i gaśnie tyl−

ko na czas jego trwania.

Wyjście (końcówka 4) układu pokaza−

nego na rys. 2.8 w stanie spoczynkowym

jest pod napięciem 0V, a przez czas trwa−

nia przerzutu staje się dodatnie. Czasem

jest potrzebny odwrotny sygnał wyjścio−

wy. Można go pobrać z końcówki 3, po−

trzebna jednak jest w tym wypadku ost−

rożność, przerzuty w tym punkcie prze−

rzutnika nie są tak jednoznaczne. Lep−

szym sposobem uzyskania odwrotnego

sygnału wyjściowego jest użycie dodatko−

wej bramki NOR.

Podsumujmy właściwości przerzut−

nika monostabilnego z bramek NOR, po−

kazanego na rys. 2.8.

Zalety

Niemal pomijalne natężenie prądu spo−

czynkowego (idealne przy zasilaniu bate−

ryjnym).

Niewielka liczba bramek (potrzeba

dwóch, dwie pozostają).

Niemal pomijalne natężenie prądu wej−

ściowego.

Łatwość łączenia z innymi układami lo−

gicznymi.

Wady

Układ jest wrażliwy na ładunki elektrosta−

tyczne i trzeba obchodzić się z nim ostroż−

nie.

Niewielki prąd wyjściowy.

Czas przerzutu nie tak dokładny jak w

przypadku scalonego przerzutnika 555.

Funkcje wyprowadzeń

Poza końcówką wejściową 2 i wyjścio−

wą 3 funkcje pozostałych są następujące:

końcówka 1. GND, masa, ujemny biegun za−

silania. Powinna zostać połączona z 0V.

końcówka 4. RESET, kasowanie, gdy

jest połączona z +VE, to układ jest aktyw−

Przerzutnik monostabilny z

bramek NAND

Przerzutnik monostabilny z bramek

NAND, którego schemat jest pokazany na

rys. 2.9 , jest bardzo podobny do wersji z

bramek NOR z rys. 2 . 8 , ale reaguje w od−

wrotny sposób. Poczwórne dwuwejścio−

we bramki NAND są osiągalne pod nazwą

4011B lub 74HC00.

W tym układzie rezystor R1 musi być

połączony z dodatnim biegunem napięcia

zasilającego utrzymując wejście w stanie

logicznym 1. Wyjście przerzutnika w sta−

nie spoczynkowym jest pod napięciem

Rys. 2.10. Regulowany układ czasowy i przebiegi na jego wejściu i wyjściu.

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

KLOCKI ELEKTRONICZNE

nie w razie zaniku napięcia zasilającego.

W czasie normalnego działania układu

akumulatorek jest podładowywany.

Niezawodny sterownik NPN

Rys. 2.11. Dwa sposoby połączenia LED z wyjściem układu czasowego.

Niezawodny sterownik z tranzystorem

Darlingtona NPN jest pokazany na rys.

2.13. Brzęczyk (lub syrena) nie alarmuje,

jeżeli napięcie bazy tranzystora wynosi

0V. Gdy napięcie to wzrośnie powyżej

około 1,4V, rozlegnie się dźwięk brzęczy−

ka. W razie przecięcia przewodu łączące−

go wejście układu z poprzednim modu−

łem (procesora) brzęczyk będzie również

alarmował. Jeżeli zasilanie 12V zostanie

odcięte, zapasowy akumulatorek 9V

umożliwi kontynuację działania układu. W

czasie normalnego działania akumulato−

rek jest podładowywany.

Główną częścią sterownika jest para

tranzystorów TR1 i TR2 w układzie Darlin−

gtona. Jeżeli przez rezystor R1 do bazy

TR1 płynie prąd o dostatecznym natęże−

niu, para Darlingtona przewodzi i brzę−

czyk lub syrena wydaje dźwięk.

Jako TR1 można użyć takiego tranzys−

tora o dużym wzmocnieniu jak BC108 lub

BC184, a jako TR2 tranzystora mocy

TIP41A. Zamiast nich można jednak użyć

scalonego tranzystora Darlingtona

TIP121 lub TIP122 (w ramce z linii przery−

wanej), co obniży koszt i uprości montaż.

“Normalnym” stanem układu jest prze−

wodzenie tranzystorów, zatem gdy we−

jście zostanie rozłączone, lub pojawi się

na nim dodatnie napięcie, syrena będzie

dźwięczeć. Układ można wyłączyć jedy−

nie przez obniżenie napięcia wejściowe−

go do napięcia niższego od około 0,7V.

Wtedy prąd płynący przez R1 skieruje się

przez diodę D2 i napięcie bazy TR1 obni−

ży się poniżej progu przewodzenia.

W normalnych warunkach z zasilacza

12V przez rezystor R2 płynie prąd podła−

dowujący akumulatorek B1. Oporność te−

go rezystora zależy od zastosowanego

akumulatorka. W przypadku PP3 NiCd

sugerowana oporność wynosi 3,3k W .

ny. Po połączeniu z 0V przerzut zostaje

natychmiast skasowany. Jeżeli przycisk

kasowania jest potrzebny, należy przyłą−

czyć go za pośrednictwem identycznego

obwodu jak wyprowadzenie 2 na rys.

2.10 .

końcówka 5. CONTROL VOLTAGE, we−

jście napięcia sterującego. Zwykle pozo−

stawia się je wolne, ale połączenie z 0V za

pośrednictwem małego rezystora regulo−

wanego umożliwia regulację długości im−

pulsu w niewielkim zakresie. Jest to uży−

teczne do precyzyjnej regulacji. W razie

niestabilności (przypadkowego wzbudza−

nia się) połączenie wyprowadzenia 5 z 0V

kondensatorem (np. 100nF) może im za−

pobiec.

końcówka 6. THRESHOLD, próg. Napię−

cie na tej końcówce (na kondensatorze)

decyduje o stanie przerzutnika. Po osiąg−

nięciu 2/3 napięcia zasilającego następu−

je przerzut do stanu początkowego.

końcówka 7. DISCHARGE, rozładowa−

nie. W stanie przerzutu końcówka ta jest

wolna (wewnętrznie odłączona). Z chwilą

zakończenia impulsu zostaje połączona z

0V, aby rozładować kondensator i wpro−

wadzić układ w stan gotowości do następ−

nego przerzutu.

końcówka 8. +VE, doprowadzenie na−

pięcia zasilającego.

stanie zastąpiony kondensatorem C2 (np.

100nF), a oporność R1 wyniesie około

100k W , układ zostanie uruchomiony auto−

matycznie wraz z włączeniem zasilania.

Stanie się tak dlatego, że początkowo w

momencie włączenia napięcie na koń−

cówce 2 jest zerowe, wskutek czego

układ zostaje wyzwolony. Kondensator

C2 ładuje się przez rezystor R1 i końców−

ka 2 osiąga napięcie bliskie +VE przed

upływem czasu przerzutu, co jest nie−

zbędne dla prawidłowego działania ukła−

du. Pojemność C1 musi być większa od

pojemności C2.

Układ można stosować jako timer. Wy−

łącznik S2 normalnie jest w pozycji wyłą−

czenia. Po włączeniu wyjście staje się do−

datnie i czas zaczyna być automatycznie

odmierzany. Na zakończenie wyjście

przełącza się z powrotem do 0V.

Podsumowanie układu automatycz−

nie wyzwalanego, pokazanego na rys.

2.12.

Zalety

Tani

Bardzo dobrze odmierza czas.

Bardzo strome krawędzie impulsu wy−

jściowego.

Duży prąd wyjściowy.

Bardzo mały pobór prądu wejściowego.

Wady

Skłonność do przypadkowego wyzwala−

nia.

Nie sprzęga się dobrze z układami logicz−

nymi CMOS,

Spory pobór prądu (istnieje jednak w wer−

sji CMOS, pobierającej znacznie mniej−

szy prąd).

Automatyczne wyzwalanie

Liczba różnych układów, dających się

zrealizować przy pomocy układu scalone−

go 555, jest tak wielka, że napisano już na

ten temat książki. Układ z automatycznym

wyzwalaniem na rys. 2.12 jest przykła−

dem takiego rozwiązania.

Prąd pobierany z zasilacza przez stan−

dardowy układ 555 będzie miał znaczny

udział w wyczerpywaniu zasobów nie−

wielkiej baterii, więc wyłącznik zasilania

S2 jest w takim wypadku niezbędny. W

przypadku zwykłego układu czasowego

przycisk wyzwalania, jak S1 na rys. 2.10 ,

będzie również potrzebny. Jeżeli przycisk

ten, jak przedstawiono na rys. 2.12 , zo−

Moduły wyjściowe

W niniejszej części 2 proponuje się

dwa niezawodne sterowniki Darlingtona.

Układy te doskonale nadają się do syste−

mów alarmowych, ponieważ w razie prze−

cięcia przewodów syrena zostanie włą−

czona. Układ wyjściowy umieszcza się

zwykle w jednej obudowie z syreną i aku−

mulatorkiem 9V, podtrzymującym zasila−

Rys. 2.12. Automatycznie wyzwalany układ

czasowy.

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: