Охранный сигнализатор с акселерометром

Акселерометр — устройство, изме­ряющее ускорение. В простейшем случае это закрепленный на пружинном подвесе массивный предмет — маят­ник. Пока эта система неподвижна или движется в любом направлении с по­стоянной скоростью, маятник находит­ся в уравновешенном исходном состоя­нии. Но при любом изменении скорости он. сжимая и растягивая пружины, отклоняется от этого положения в на­правлении. противоположном направ­лению вектора ускорения.

В земных условиях на акселеро­метр, даже если он неподвижен, всег­да действует ускорение земного при­тяжения направленное к центру нашей планеты и равное 9.8 м/с’ (это значе­ние обычно принимают за единицу и обозначают буквой д). Акселерометр, находящийся в покое, показывает значения проекций вектора притяже­ния на свои координатные оси. Любое изменение положения объекта, на котором он установлен, приводит к изменению этих проекции что может быть использовано для подачи сигнала тревоги. К изменению показании аксе­лерометра приводит и вибрация объ­екта и его движение с непостоянной скоростью.

Схема сигнализатора показана на рис. 1.

Схема сигнализатора


Датчик В1 — микромеханическии трехосевой акселерометр MMA7260QT (Инструкция). Он имеет три выхо­да аналоговых сигналов, пропорцио­нальных значениям проекции вектора ускорения на осях X. V и Z, направления которых показаны на рис. 2.

Вектор

Преду­смотрены два цифровых входа для выбора предела измерения (1 5 д. 2 д, 4 д или 6 д) и один для перевода акселерометра в «спящим» режим Фак­тически используется только один пре­дел — 1,5 д. однако оба входа его выбо­ра подключены к микроконтроллеру DDI, и если потребуется можно про­граммно выбрать и другой.

Микроконтроллер работает от встроенного тактового генератора час­тотой 1 МГц Основное назначение разъема ХР1 — подключение програм­матора. Но при необходимости к нему можно подключить внешнее исполни­тельное устройство. Звуковые сигналы подаются с помощью НА1 — пьезокерамического излучателя звука со встроен­ным генератором SMA-24L-P10. Он имеет широкий допустимый интервал питающего напряжения (1,8.-15 В) малое потребление тока (менее 10 мА) уровень громкости звука до 98 дБ.

При подаче сигнала тревоги когда требуется максимальная громкость напряжение питания излучателя НА1 повышает до 13,5 . 14,5 В преобразо­ватель напряжения на транзисторе VT1, который открывается с частотой 500 кГц импульсами с выхода ОСОБ микроконтроллера. Возникающие при этом на дросселе L1 импульсы напря­жения самоиндукции заряжают через диод VD1 конденсаторы С5 и С6 В этом режиме на выходе РВ7 микро­контроллера установлено напряжение близкое к нулевому, так что напряже­ние в точке соединения резисторов R4. R5 и на входе ADC7 встроенного в мик­роконтроллер АЦП пропорционально напряжению, до которого заряжены конденсаторы С5. С6.

Как только напряжение на конденса­торах достигает 14,5 В, импульсы на выходе ОСОВ микроконтроллера пре­кращаются и конденсаторы более не заряжаются, а лишь разряжаются то­ком, потребляемым излучателем звука (транзистор VT2 при подаче любого звукового сигнала открыт). Как только напряжение снижается до 13.5 В, им­пульсы на выходе ОСОВ возобновляют­ся и конденсаторы вновь заряжаются Так организована обратная связь, ста­билизирующая напряжение питания излучателя .

Когда сигнал тревоги не подается транзистор VTI закрыт, преобразова­тель напряжения выключен, на излуча­тель поступает через дроссель L1 и диод VD1 напряжение около 3 В от гальванических элементов G1, G2. Этим обеспечивается сравнительно небольшая, комфортная для владель­ца громкость вспомогательных сигна­лов, подаваемых при включении и установке режима работы сигнализа­тора.

На выходе РВ7 микроконтроллера в отсутствие тревоги установлен высо­кий уровень напряжения, поэтому цепь R4R5 ток практически не потреб­ляет. С целью экономии энергии напряжение на переменный резистор R1 также подается с одного из выхо­дов (РВ5) микроконтроллера. Оно включается лишь время от времени, когда микроконтроллер измеряет установленное переменным резисто­ром напряжение порога срабатывания сигнализатора.

Сигнализатор собран на односто­ронней печатной плате, изображенной на рис. 3.

Печатная плата

Ее форма выбрана исходя из размещения в стандартном корпусе G1200. Большинство деталей — для поверхностного монтажа: постоянные резисторы и керамические конденса­торы — типоразмера 0805, оксидные конденсаторы — танталовые в корпусе В или С. Они установлены на плату со стороны печатных проводников. Здесь же имеется одна перемычка из изоли­рованного провода. Остальные, пока­занные штриховыми линиями распо­ложены на обратной стороне платы и могут быть неизолированными.

На фотоснимке рис. 4 видно как расположены на обратной стороне пла­ты переменный резистор R1 (R1212N или 235012),

Расположение деталей

дроссель L1 SDR0604 его выводы удлинены припаянными к ним проводами, или другой с допустимым током не менее 100 мА), излучатель звука НА1 разъем ХР1 (PLD-10) и кноп­ка SB 1 с толкателем высотой не менее 13 мм. Кассета с двумя гальванически­ми элементами типоразмера AAA при­клеена к плате.

После подачи питания микроконт­роллер, выполнив необходимые на­чальные операции, отключив напряже­ние от резисторов R1, R4, R5 и «усы­пив» акселерометр В1 подачей низкого уровня на его вывод 12 сам переходит в спящии режим. В этом состоянии далее сигнализатор переходит в режим охраны со средним током по­требления около 20 мкА.

Микроконт­роллер «просыпаясь» два раза в секунду, измеряет показания акселе­рометра и оценивает результат. Если изменение ускорения по любой из трех осей превысит установленный порог для предотвращения ложного сраба­тывания будет немедленно выполнено еще пять дополнительных измерений по подозрительной оси. Если хотя бы три из них превысят порог, будет вклю­чен непрерывный звуковой сигнал тре­воги повышенной громкости. Кроме того, на конт. 2 разъема XS1 устано­вится низкий уровень напряжения, а на конт. 10 — высокий. Эти сигналы можно использовать для включения внешнего исполнительного устрой­ства: мощной сирены, сигнальной лампы и пр

Чтобы выключить сигнал тревоги, необходимо не менее 8 с удерживать кнопку SB1 нажатой. Снять сигнализа­тор с охраны (даже если он не срабо­тал) можно, удерживая кнопку нажатой более 3 с. Но следует иметь в виду, что при большой чувствительности при­косновения к кнопке может оказаться достаточно для срабатывания. В любом случае сигнализатор перейдет в спящий режим, а уровни напряжения на указанных выше контактах разъема сменятся противоположными.

Программа микроконтроллера

Метки: , , , .


Добавить комментарий

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

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic