Projekt z PUC

Temat: Sterownik bramy wjazdowej.

Wykonał:

Waldemar Borek

Grupa TK2

Gliwice 2000-12-15

Instrukcja obsługi.

Układ jest przeznaczony do sterowania silnikiem przesuwnej bramy wjazdowej. Silnik (np. silnik do wycieraczek w samochodzie Jelcz) jest zasilany napięciem DC 24V. Zmiana kierunku przesuwu następuje poprzez zmianę polaryzacji silnika. Do sterowania służą piloty i przycisk zamontowany np. w domu. Kolejne naciśnięcia przycisku (lub przycisku pilota) powodują: zamykanie stop otwieranie stop. Układ jest wyposażony w czujniki skrajnych położeń (tzw. krańcówki), układ automatycznego zamykania i opcjonalnie fotokomórki. W pilocie znajdują się dwa przyciski, do sterowania dwoma różnymi urządzeniami. Ustawienia (zakodowania) pilotów należy dokonać w autoryzowanym servisie.

Poniższa tabela przedstawia czasy po jakich brama się zamknie w zależności od ustawień switchy 4 i 5.

Czas [minut]	Switch 4	Switch 5
1	OFF	ON
4	ON	OFF
34	ON	ON
270	OFF	OFF

Opis switch'y:

6 - włączenie/wyłączenie fotokomórki

5 - programowanie czasu (A0)

4 - programowanie czasu (A1)

3 - włączenie/wyłączenie układu czasowego

2 ,1 - wybór krańcówki (brama zamknięta)

Do zasilania układu należy użyć transformatora o napięciu wyjściowym 24V i prądzie 5A. Ze względów bezpieczeństwa musi być on zamontowany w budynku. Do sterownika doprowadzamy tylko napięcie AC 24V. Aby brama zamykała się automatycznie tylko w nocy, do złącza T3 należy podłączyć fototranzystor. Jako czujniki skrajnych położeń bramy najlepiej zastosować kontaktony. Należy umiejscowić je na nieruchomej części bramy (np. słupek), a magnesy zamontować na części ruchomej bramy.

Wyjścia 4 i 5 (przekaźnik) są zwierane w czasie pracy silnika. Mogą one sterować dowolnym urządzeniem (np. lampą ostrzegawczą, syreną). Ich obciążalność: 250V AC, 25A.

Schemat podłączenia:

Opis działania układu.

Układ został podzielony na trzy bloki: pilot, sterownik i złącze z układem czasowym.

Pilot

Schemat jest pokazany na Rys. 1. Do budowy został wykorzystany moduł nadawczy RT1 firmy Telecontrolli pracujący na częstotliwości 430MHz. Zasięg dochodzi do 100m pod warunkiem, że pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem nie znajdują się żadne przeszkody. Dużą zaletą jest to iż układ ten nie wymaga żadnej anteny. Jako układ kodera została wykorzystana kostka MC145026. Posiada ona 9 wejść kodujących, co umożliwia ustawienie 19863 kombinacji kodu. Układ koduje się w systemie trójkowym. Każde z wejść kodujących może zostać ustawione w trzech stanach: połączone z masą, połączone z plusem zasilania i „wiszące w powietrzu”. Do kodowania wykorzystuje się 8 wejść, a dziewiąte jest wykorzystane do zmiany urządzenia którym ma sterować nadajnik. Dzięki czemu możemy sterować dwoma urządzeniami. W momencie naciśnięcia przycisku do układu zostaje podłączone zasilanie i jest generowany odpowiedni kod. Takie rozwiązanie ma na celu jak najmniejsze zużycie baterii.

Parametry:

zasilanie: bateria 12 V do pilotów samochodowych

pobór prądu: ok. 5mA

częstotliwość pracy 433 MHz

zasięg: do 100m

Sterownik bramy

Schemat jest przedstawiony na Rys. 2. Układ sterownika został zbudowany na dwóch przerzutnikach D, których stany są dekodowane na bramce U5A (otwieranie) i U5B (zamykanie). Bramki te sterują tranzystorami T1 i T2, które z kolei sterują przekaźnikami P1 i P2.

Tabela stanów pracy:

Stan pracy	Q1	Q2
stop po otwieraniu	0	0
zamykanie	1	0
stop po zamykaniu	0	1
otwieranie	1	1

W momencie zadziałania (zwarcia do masy) którejś z krańcówek przerzutniki zostają odpowiednio ustawione w stan 00 (brama otwarta) lub 01 (brama zamknięta). Układ jest wyposażony w zabezpieczenie nadprądowe. Jeżeli brama zostanie przyblokowana, to przez silnik popłynie większy prąd, który spowoduje wzrost napięcia na rezystorze R6. Gdy napięcie to przekroczy wartość napięcia na rezystorze R13, na wyjściu wzmacniacza operacyjnego pojawi się stan wysoki. Spowoduje to przejście w stan pracy 00 jeśli brama się otwierała, lub 01 jeśli brama się zamykała. Wartość prądu przy którym układ zadziała możemy regulować w zakresie od 0 [A] do 4 [A] przy pomocy potencjometru R9. W celu zabezpieczenia przed zgnieceniem np. samochodu, układ jest wyposażony w fotokomórke. Przerwanie bariery powoduje zwarcie wejścia J5 do masy i przejście w stan 01. Stan na wejściu J5 jest sprawdzany tylko w czasie zamykania bramy.

Wejście J3 służy do ręcznego sterowania bramy. Zwarcie tego wejścia do masy powoduje przełączenie układu w kolejny stan. (00 10 01 11).

Sterowanie zdalne odbywa się przy pomocy modułu odbiorczego RR3 firmy Telecontrolli pracującego na częstotliwości 430MHz. Anteną jest przewód o długości ok. 20cm. Moduł ten pracuje w standardzie TTL. Dopasowanie poziomów napięć jest dokonywane na tranzystorze T3. Następnie sygnał jest negowany i podany na wejście układu U9 (dekodera). Posiada on (tak samo jak układ kodera wykorzystany w nadajniku) 9 wejść programujących, które musza być podłączone tak samo jak w nadajniku. Po odebraniu poprawnego sygnału na wyjściu U9 pojawia się poziom wysoki, który przełącza układ w kolejne stany.

Do zabezpieczenia przed zbyt częstym (podwójnym) naciśnięciem przycisku sterowania służą elementy U5D, U2A, R3 i C3. Stała czasowa tego układu jest tak dobrana, aby czas pomiędzy kolejnymi naciśnięciami przycisku sterowania był nie mniejszy niż 1.5 sekundy.

Przekaźnik P3 służy do załączania dowolnego urządzenia (np. lampy ostrzegawczej) w czasie zamykania lub otwierania bramy.

Parametry:

zasilanie: AC 24 [V]

pobór prądu: ok. 6 [A] (razem z silnikiem)

przekaźnik: max napięcie AC 250 [V], 16 [A]

Układ czasowo-zmierzchowy

Schemat jest pokazany na Rys. 3. Układ ten ma za zadanie ułatwienie podłączenia do zasilania, silnika, krańcówek i fotokomórki oraz automatyczne zamykanie bramy po upływie określonego czasu. W przypadku konieczności naprawy sterownika nie trzeba rozłączać wszystkich połączeń, wystarczy odpiąć sterownik.

Układ czasowy został zbudowany na układzie CD4541. Jest to programowany timer. Do programowania służą wejścia A0, A1, zostały one podłączone do switch'y 4 i 5.

Częstotliwość oscylatora ustalają elementy Rt, Ct według wzoru:

dodatkowo musi być spełniona zależność:

Częstotliwość została ustalona na 4 Hz, co daje w przybliżeniu czasy: 1 minuta, 4 minuty, 34 minuty i 4.5 godziny.

Gdy brama jest zamknięta na baze tranzystora T2 jest podany poprzez diodę D1 poziom niski. Na kolektorze utrzymuje się poziom wysoki, który jest podany na RESET układu U1. Jeżeli chcemy, aby brama zamykała się automatycznie tylko w nocy, należy podłączyć fototranzystor T3. Utrzymuje on niski poziom na bazie T2 w dzień.

Schemat blokowy.

Projekt obwodu drukowanego.

Układ sterownika bramy

Złącze sterownika bramy i układ czasowo-zmierzchowy

Schemat montażowy.

Układ sterownika bramy

Złącze sterownika bramy i układ czasowo-zmierzchowy

Spis elementów.

Nadajnik zdalnego sterowania

-rezystory:

1.2k R3

24k R2

43k R1

-kondensatory

10nF C1

220nF C2

-półprzewodniki

MC145026 U1

1N4148 D1

dioda LED czerwona 3mm D2

-inne

moduł nadawczy RT1 X1

przyciski typu RESET lutowane w płytke S1,S2

Sterownik bramy:

- rezystory:

0.1 / 5W R6

1.3k R13

10M R16

10k R2, R4, R5, R7, R8, R17, R18, R19

150k R3

220k R12

24k R15

4.7k R10, R11

470 R9

5.6k R14

51k R1

-kondensatory

100nF C6, C9, C10, C11

10nF C2, C4, C5

10uF C3, C8

2200uF C7

22nF C1

-półprzewodniki

1N4001 D1, D2, D3, D4, D5

4001 U5

4011 U2, U3

4013 U6

4072 U4

4081 U1

741 U7

78L05 U10

78S12 U8

BC547 T1, T2, T3

MC145028P U9

-inne

moduł odbiorczy RR3 X1

mostek prost. KBU 6K B1

przekaźnik RM83P 12V P1, P2, P3

Złącze sterownika bramy i układ czasowo-zmierzchowy

-rezystory

100k R2

10k R3, R4

1M RS

50 R5

500 R1

500k Rt

-kondensatory

10nF C2

220nF Ct

-półprzewodniki

1N4148 D1

4541 U1

BC547 T1, T2

NPN-PHOTO T3

-inne

SW DIP-6 S1

7x ARK2 3.5mm J1

Literatura:

1. Motorola Semiconductor technical data: „Encoder and decoder pairs”

2. Telecontrolli “Remote controland security systems hybrids” - http://www.telecontrolli.com

3. Philips Data Sheet - http://www-us.semiconductors.philips.com

4. Katalog TME

---