Устройство сигнализирующее счетное

Введение

Устройство сигнализирующее счетное (далее просто УСС) контро­лирует открывание входной двери и подсчитывает количество откры­ваний входной двери с момента включения питания устройства. От­крывание входной двери приводит к замыканию контактов геркона «Дверь» и запуску таймера, включа­ющего светозвуковой сигнализатор «Гости». Светозвуковой сигнализа­тор «Гости» представляет собой пре­рываемый двумя красными МСД (мигающими светодиодами) то­нальный сигнал зуммера. За счет небольшого различия частот встро­енных в МСД тактовых генераторов, прерывание тона не является пери­одическим, а потому становится более заметным, особенно в усло­виях повышенного зашумления по­мещения различными звуками. Время работы таймера составляет 7 секунд. Дополнительно УСС снаб­жен кнопкой «No», которая позволя­ет вручную в любое время посмот­реть количество прошедших собы­тий (открываний входной двери).

Схема

УСС (см. рис. 1) состоит из следующих основных частей: цепи установки в «О» при включении питания на эле­ментах С1. R1; датчика — гер­кона SF1 «Дверь» и резистора R2, вводящего (в исходном положении) транзистор VT1 в режим отсечки; усилителя «дребезга» на элементах VT1, R3; таймера на микросхеме (элементы DD1.1, R4, С2, VD2, VD3); триггера «переполне­ние» на микросхеме DD1.2; це­пей развязки на диодах VD1. VD2 (логического элемента «2ИЛИ» на дискретных эле­ментах); счетчика — дешифра­тора DD2, работающего на семисегментный светодиодный индикатор HG1 красного цвета свечения; токового ключа на полевом транзисторе VT2; светозвукового сигнализатора «Го­сти» на элементах А1…АЗ, С4; ис­точника питания — батареи GB1.

Устройство сигнализирующее счетное


При включении питания тумбле­ром SA1 начинает заряжаться кон­денсатор С1. Ток протекает по цепи: «+» GB1, С1, R1, общий про­вод. Пока конденсатор С1 не заря­дился, на его обкладке присут­ствует уровень логической 1, уста­навливающий в исходное(нулевое) состояние счетчик DD2 (по входу «R» — вывод 5). Этот же установоч­ный импульс подается на вход R (вывод 10) ИМС DD1.2 и — через диод VD1 — на вход R (вывод 4) ИМС DD1.1. Так УСС устанавлива­ется в исходное состояние (дежур­ный режим).

Плата

Замыкание контактов геркона SF1 «Дверь» приводит к подаче по­ложительного перепада напряже­ния (с «дребезгом») на истоковый повторитель — усилитель «крутиз­ны» фронтов VT1, R3 и далее, с ис­тока VT1 — на вход С (вывод 3) триг­гера DD1.1. Так как на вход D (вы­вод 5) DD1.1 подано напряжение питания (логическая 1), то на не- инвертирующем выходе Q (вывод 1) ИМС DD1.1 устанавливается логи­ческая 1. Токовый ключ на транзи­сторе VT2 открывается и через его комплексную стоковую нагрузку А1…АЗ, С4 (светозвуковой сигна­лизатор «Гости») в течение 7 секунд протекает ток. Длительность цик­ла определяется времязадающей цепью R4, С2.

Печатная плата

Работает таймер на ИМС DD1.1 следующим образом. Установивша­яся на выходе (выводе 1) DD1.1 ло­гическая 1 через резистор R4 за­ряжает конденсатор С2. Когда на обкладке «+» С2 напряжение выра­стет до половины напряжения пи­тания (плюс прямое падение напря­жения на диоде VD2 порядка +0,7 В) триггер DD1.1 (по входу R — вывод 4) обнуляется и на выходе Q уста­навливается логический 0. Конден­сатор С2 быстро разряжается че­рез диод VD3, стоковая нагрузка VT2 отключается. По окончании ра­боты таймера полевой транзистор VT2 вошел в режим отсечки и, как следствие, в режим экономии ем­кости батареи GB1.

Сразу после срабатывания SF1 «Дверь» (и запуска таймера) с выхода (вывод 2) ИМС DD1.1 отрицатель­ный перепад напряжения подается на счетный вход С (вывод 4) DD2 и увеличивает содержимое счетчика DD2 на единицу. Аналогичное уве­личение содержимого счетчика DD2 происходит после каждого от­крывания двери, и прохождения счетного отрицательного перепа­да. Микросхема DD2 имеет выход «переполнение» (вывод 2), на кото­ром с начала 5-го и до конца 9-го счетного импульса присутствует логическая 1.

Поэтому, по завер­шении первого счетного цикла (0…9) отрицательный перепад на­пряжения с вывода 2 DD2 через ре­зистор R6 поступает на базу бипо­лярного транзистора VT3 и закры­вает его. Транзистор VT3 работает в ключевом режиме и инвертирует входной сигнал. Таким образом, на коллекторе VT3 формируется поло­жительный перепад напряжения, который поступает на вход С (вы­вод 11) триггера «переполнение» DD1.2. При этом логическая 1 с ин­формационного входа D (вывод 9) DD1.2 записывается на неинвертирующий выход Q (вывод 13) DD1.2. Высокий логический уровень с вы­хода Q DD1.2 поступает на вывод 10 (сегмент «h», «запятая») семисегментного индикатора HG1 и подго­тавливает его к зажиганию (когда будет нажата кнопка SB1 «№»). Как видно из схемы, и цифра, и запя­тая (сегмент «h») на индикаторе HG1 могут светиться только при на­жатой кнопке «Ne» (в ручном режи­ме). Все остальное время работы УСС находится в энергосберегаю­щем режиме.

Если при нажатии кнопки SB1 «No» вместе с цифрой ярко светит­ся запятая, то УСС перешел в ре­жим переполнение, то есть про­изошло более 9 событий (открыва­ний двери), и рекомендуется обну­лить счетчик, выключив и повтор­но включив УСС тумблером SA1 «Питание». В принципе можно обой­тись и без обнуления, но при счи­тывании показаний не будет понят­но, сколько (10, 20, 30 или более) событий нужно будет приплюсовать к показаниям индикатора, чтобы по­лучить действительное количество открываний двери. При закрыва­нии двери геркон SF1, возвраща­ясь в исходное состояние, дребез­га контактов не дает, а по отрица­тельному перепаду напряжения на входе С (выводе 3) DD1.1 повтор­ного запуска таймера, собранного на элементах DD1.1, R4, С2. VD2, VD3, не происходит.

Светозвуковой сигнализатор «Гости» работает следующим обра­зом. Когда на время работы тайме­ра транзистор VT2 открывается, постоянное напряжение положи­тельной полярности с батареи GB1 проходит через зуммер (блок А1) на два включенных параллельно МСД (блоки А2 и A3). Так как со­противление открытого канала VT2 составляет единицы Ом. то рабо­чий ток зуммера в основном опре­деляется собственным сопротивле­нием зуммера (блока А1) и рабо­чими токами МСД. МСД начинают ярко вспыхивать и манипулировать (управлять) периодическими вклю­чениями зуммера. Звучание зум­мера происходит непрерывно за счет накопительного конденсатора С4, но имеет пульсирующий харак­тер, определяемый режимами ра­боты МСД. (Строго говоря, два МСД применены для увеличения рабочего тока зуммера до 20 мА, а применение разных типов МСД с несколько отличающимися часто­тами вспышек дает большую прон­зительность звука.)

Настройка

Собранный без ошибок УСС на­стройки обычно не требует. Время работы таймера можно уточнить подбором резистора R4*. Яркость свечения семисегментного индика­тора HG1 (при нажатой кнопке SB1 «No») зависит от номинала резисто­ра R5. Яркость свечения индикато­ра HG1 можно незначительно уве­личить исключением (замыканием) резистора R5. Однако при этом по­требуется ограничить ток (этим же резистором) в цепи питания сег­мента «h». Объясняется это тем, что выходной ток логической 1 выво­да 13 DD1.2 намного больше вы­ходного тока (тока КЗ) логической единицы выходов микросхемы DD2. УСС сохраняет работоспособ­ность при снижении напряжения пи­тания до +5 В. Нижний предел рабо­тоспособности в основном опреде­ляется нагрузкой: последователь­ным включением зуммера А1 (+3 В) и МСД А1 и А2 (минимум +2 В).

Длина проводной линии, соеди­няющей геркон SF1 с корпусом УСС, в авторском варианте соста­вила 2,2 метра. При появлении ложных срабатываний УСС. кото­рые возможны при большей длине линии, резистор R2 следует зашун- тировать дополнительным керами­ческим конденсатором с емкостью порядка 0,022 мкФ.

Детали

В УСС использованы резисторы типа ОМЛТ.

Конденсаторы С1, С2. С4, — ок­сидные типа К50-35 или зарубеж­ного производства. СЗ — керами­ческий, типа КМ5. К10-7. К10-17.

Диоды — любые кремниевые, например КД520…КД522.

Полевой транзистор VT1 можно заменить BS170; \/Т2-типа КП501 с любым буквенным индексом. Транзистор VT3 — любой кремние­вый маломощный типа КТ301, КТ306, КТ312. КТ315, КТ342 (раз­ные цоколевки) с коэффициентом усиления по току не менее 100.

Кнопка SB1 КМ 1-1 или другая малогабаритная; тумблер SA1 — малогабаритный MTS-102 или осо­бо малогабаритный SMTS-102.

Гнездо XS1 типа СНЦ-3,5 с га­ечным креплением.

В УСС применена микросхема DD1 серии К561, которая может быть заменена зарубежным анало­гом CD4013A. DD2 К176ИЕ4 зару­бежных аналогов не имеет.

Индикатор HG1 можно заменить аналогичным с объединенными ка­тодами (другая цоколевка потребу­ет доработки ПП и, возможно, вклю­чения в цепь каждого сегмента по токоограничительному резистору, если индикатор не является супе- рярким, — для выравнивания ярко­сти свечения сегментов).

Геркон SF1 — любой типа «трой­ник», имеющий, как минимум, нор­мально замкнутые контакты.

Ток дежурного режима УСС опре­деляется в основном состоянием ин­вертора VT3. R7: через открытый транзистор VT3 ток достигает 23 мкА. Микросхемы, потребляют ток не бо­лее 1 мкА. Поэтому, если транзис­тор VT3 заменить инвертором (1/4 часть ИМС К561ЛА7 или К561ЛЕ5), то из УСС получится весьма эко­номичное устройство, однако это потребует увеличения размеров печатной платы. Можно также по­пробовать вместо биполярного транзистора VT3 (КТ3102) устано­вить полевой транзистор типа КП501. увеличив сопротивление R7 в десять раз. а вместо резисто­ра R5 установить перемычку. Вы­водам Б, К. Э биполярного транзи­стора должны соответствовать вы­воды 3. С, И полевого транзисто­ра (соответственно). При этом рассчетный дежурный ток УСС со ставит 2,5 мкА, что сопоставимо с током саморазряда батареи. В каче­стве GB1 используется щелочная миниатюрная батарея типа 6F22 • 9V зарубежного производства. Отече­ственный аналог — «Корунд» лучше не использовать. Если 9-12-ти ме­сячного срока службы такой бата­реи (при непрерывной работе в де­журном режиме) не достаточно, то применяют (с увеличением разме­ров корпуса) 2 «плоские» батареи 3R12 (+4,5 В), соединенные после­довательно.

Печатная плата

Все детали УСС (кроме элементов SA1, SF1, SB1, GB1) располагают­ся на печатной плате (см. рис. 2 и рис. 3) из односторонне фольгированного гетинакса (стеклотексто­лита).

Плата вместе с батареей GB1 ус­танавливается, например, в прямоу­гольном пластмассовом корпусе мыльнице размером 100x60x30 мм (внутренние размеры «полезного объема» мыльницы -95x54x25 мм).

Тумблер SA1 «Питание», кнопка SB1 «№» крепятся на передней па­нели корпуса после приклеивания к ней и заклеивания скотчем цветно­го чертежа фальшпанели.

Гнездо XS1 «Дверь» типа СНЦ-3,5 крепится на передней панели, при­паивается к точкам 2 и 3 на плате и предназначено для подключения геркона SF1.

Допустимо также применить корпус с большими размерами.

УСС устанавливается («навеши­вается») на два шурупа с полукруг­лыми головками, закрепленными на стене, или другой вертикальной поверхности. В задней стенке кор­пуса пропиливаются два паза — петли типа «уши» — в форме отвер­стий, имеющихся в металлических петлях-накладках для подвески ме­бели к стене, в которые входят го­ловки шурупов. Глубина вкручива­ния шурупов в стену определяется экспериментально так, чтобы УСС навешивался на стену плотно, с за­метным трением.

Схема расположения деталей в корпусе УСС показана на рис. 4.

Распоожение деталей

Метки: , , , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic