Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Podwójny system alarmowy
System ochrony garażu
Rosnące zagrożenie kradzieżą powo-
duje ciągły wzrost zainteresowania syste-
mami alarmowymi.
Również listy kierowane do naszej re-
dakcji świadczą, że Czytelnicy EdW są
bardzo zainteresowani wszystkim, co ma
zwiÄ…zek z zabezpieczeniem mienia.
W naszym piśmie przedstawiono już
szereg urządzeń alarmowych. Niniejszy
artykuł prezentuje układ alarmu przezna-
czonego do ochrony garażu.
Opisany dalej układ powstał dla zaspo-
kojenia konkretnych potrzeb. Autorów
poproszono o skonstruowanie układu
alarmowego, który chroniłby wolno stoją-
2166
cy garaż, oddalony o kilka metrów od do-
mku jednorodzinnego.
Alarm miałby chronić w nocy garaż sto-
jący tuż przy ulicy. Przy próbie włamania,
w domu powinien odezwać się sygnał in-
formujący śpiących właścicieli. Jedno-
cześnie powinna zostać włączona głośna
syrena umieszczona wewnątrz garażu. Po- w garażu. Miałby także umożliwiać zdal- w punkcie Y, czyli na nóżkach 6 i 8 kostki
między domem a garażem przewidziano ne podładowywanie akumulatorów słu- U1, uruchamia dwa generatory zbudowa-
połączenie przewodem napowietrznym. żących do zasilania części garażowej. ne z bramkami U1B i U1C. Generator
Przed zaprojektowaniem ukÅ‚adu przy- · Jakiekolwiek uszkodzenie tego prze- U1C wytwarza przebieg o czÄ™stotliwoÅ›ci
jęto następujące założenia. wodu (zarówno zwarcie, jak i rozwar- około 3,5kHz. Ma to być częstotliwość
· UrzÄ…dzenie powinno skÅ‚adać siÄ™ cie) powinny być sygnalizowane zaró- równa czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej uży-
z dwóch niezależnych części: garażo- wno w garażu, jak i w mieszkaniu. tego przetwornika piezo. Potencjometr
wej i domowej. Po wnikliwej analizie założeń i możliwoś- PR2 pozwala ustawić tę częstotliwość.
· Syrena i ukÅ‚ad umieszczony w garażu ci realizacyjnych celowe okazaÅ‚o siÄ™ takie DziÄ™ki zastosowaniu potencjometru PR1
powinny mieć własne z
ródło zasilania. zaprojektowanie systemu, by część domo- i diod D3, D4 możliwa jest też zmiana
Pobór prądu z tego z
ródła w stanie czu- wa i część centralowa montowane były na współczynnika wypełnienia generowa-
wania powinien być mniejszy niż takich samych płytkach drukowanych. nych impulsów. Ta podwójna regulacja
0,2mA. umożliwia nie tylko dostrojenie się do
· CaÅ‚y system powinien być sterowany Opis ukÅ‚adu czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej przetworni-
r
y
s
u
n
k
u
1
z domu. Dla wersji podstawowej, Na rysunku 1 pokazano pełny schemat ka piezo, ale również minimalizację pobo-
w garażu nie przewiduje się żadnego ideowy układu, który można zmontować na ru prądu przez dobranie optymalnej war-
r
y
s
u
n
k
u
2
klucza wyłączającego alarm. płytce drukowanej, pokazanej na rysunku 2. tości współczynnika wypełnienia genero-
· UrzÄ…dzenie powinno mieć możliwość Na pierwszy rzut oka trudno może zrozu- wanego przebiegu 3,5kHz.
rozbudowy przez dodanie klucza (za- mieć generalną ideę projektu  wszystko Dla uczynienia dz
więku bardziej do-
mek mechaniczny lub szyfrowy, klucz dlatego, że w skład systemu wchodzą dwie kuczliwym, wprowadzono generator tak-
radiowy, klucz na podczerwień) umożli- takie płytki, przy czym nie wszystkie ele- tujący z bramką U1B, pracujący z częstot-
wiającego wyłączenie sygnalizatora menty będą montowane na obu płytkach. liwością rzędu 2Hz. Częstotliwość wy-
umieszczonego w garażu  otwarcie W układzie z rysunku 1 można wyróż- znaczają tu elementy R9C3, a dodatkowo
garażu nie powodowałoby alarmu, ale nić trzy oddzielne bloki: przewidziano miejsce na diodę D2 i re-
byłoby sygnalizowane w mieszkaniu.  układ sterujący z bramką U1A zystor R10, które umożliwiają zmianę
· PomiÄ™dzy budynkami należy rozciÄ…gnąć  generator alarmu z bramkami U1B- współczynnika wypeÅ‚nienia generowane-
przewód 2-żyłowy, czyli jakikolwiek U1D, tranzystorem T2 i przetworni- go przebiegu taktującego. Elementy D2,
przewód energetyczny czy telefonicz- kiem piezo Y1 R10 nie są montowane w wersji podsta-
ny. Przewód ten miałby wieloraką funk-  czujnik włamania z linią dozorową, wowej. Osoby lubiące eksperymento-
cję: służyć do przesyłania informacji z tranzystorami T3 i T4. wać mogą według upodobań dodać re-
o włamaniu, a także do zdalnego włą- Najprostsze jest działanie generatora zystor R10. Przy diodzie D2 włączonej
czania i wyłączania części umieszczonej alarmu: pojawienie się stanu wysokiego w kierunku pokazanym na schemacie,
12 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/97
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
tor filtrujący C10. Jak się łatwo domyślić,
po przerwaniu linii dozorowej tranzystor
T4 zatyka siÄ™ i odcina kondensator C10.
Na razie może to wyglądać dziwnie, bo
trudno domyślić się celowości takiego
dołączania kondensatora C10  o tym za
chwilÄ™. Zastosowanie kondensatora C8
Rys. 1.
i rezystora R14 o dużych wartościach
Schemat ideowy
gwarantuje, że nawet po krótkim, jedno-
razowym naruszeniu linii dozorowej,
dodanie rezystora R10 zmniejsza współ- czas pracy układu (wtedy, gdy na nóż- alarm będzie wywołany na długi czas,
czynnik wypełnienia, czyli zmniejsza po- kach 4 i 13 jest stan niski). określony właśnie stałą czasową R14C8.
bór prądu. Nieskomplikowane jest także działanie W tym miejscu wszyscy Czytelnicy za-
Bramka U1D daje na swoim wyjściu czujnika włamania z tranzystorami T3 pewne płoną już z niecierpliwości, zasta-
przerywany przebieg o częstotliwości i T4. Załóżmy, że między punkt J a masę nawiając się, jak miałby działać taki dziw-
3,5kHz. Przebieg ten podawany jest na (O1) podane jest napięcie zasilające. ny układ. Pomocą w zrozumieniu idei bę-
r
y
s
u
n
e
k
3
tranzystor T2 i przetwornik piezo, tworzą- W stanie czuwania, gdy wszystko jest dzie rysunek 3. Jak wspomniano, zaró-
cy z cewką TR obwód rezonansowy do- w porządku, przez rezystor R12 i linię do- wno część garażowa, jak i część domowa
datkowo zwiększający poziom sygnału. zorową płynie niewielki prąd. Oczywiście montowane będą na takich samych płyt-
Dzięki zastosowaniu cewki, sygnał punkty G i H są zwarte, więc tranzystor kach drukowanych, nie będą jednak mon-
z przetwornika jest naprawdę przerażają- T3 nie przewodzi. Kondensator C8 jest towane wszystkie elementy  pokazuje
co głośny. cały czas naładowany do niemal pełnego to właśnie rysunek 3. Obie części mają
Obwód C11, R15 jest konieczny, by napięcia zasilającego (przez rezystor być zasilane z oddzielnych z
ródeł prądu.
nie uszkodzić tranzystora T2 przez poda- R14). Napięcie z kondensatora C8 w peł- Rozpatrzmy teraz działanie części do-
nie na niego na dłuższy czas stanu wyso- ni otwiera tranzystor T4, a ten po prostu mowej.
kiego  sytuacja taka ma miejsce pod- włącza między punkt J a masę kondensa- Kluczową rolę ma tu generator z bram-
ką U1A w części domowej.
Jeśli włącznik alarmu jest rozwarty,
wtedy na wejściu 1 bramki U1A panuje
stan niski. Generator nie pracuje, a na je-
go wyjściu utrzymuje się stan wysoki.
Tranzystor T1 nie przewodzi i w punkcie
Y panuje stan niski  generator alarmu
nie pracuje.
Zamknięcie wyłącznika alarmu urucho-
mi generator U1A. Dzięki zastosowaniu
diody D1 i rezystora R5 współczynnik wy-
pełnienia impulsów występujących
w punkcie U jest bliski jedności  to zna-
czy, że napięcie wyjściowe tego generato-
ra przez większość czasu jest równe na-
pięciu zasilającemu, a mniej więcej co 0,1
sekundy pojawia się tam na krótko stan
niski, czyli napięcie masy. Przebieg ten po-
Rys. 2. Schemat montażowy
r
y
s
u
n
k
u
4
a
kazano na rysunku 4a. Jeśli punkt Z byłby
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/97 13
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Rys. 3. Kluczowe obwody systemu
nie podłączony, wtedy taki sam przebieg ność na ewentualne zakłócenia i powo- ny wystarczyć do ochrony przed przecięt-
występowałby w punkcie Z i te krótkie duje, że alarm będzie wywoływany do- nym złodziejem. Co prawda system moż-
ujemne impulsy z wyjścia generatora U1A piero po odłączeniu kondensatora od na  oszukać i unieruchomić, podając
powodowałyby impulsowe przewodzenie punktu Z. między żyły przewodu napięcie stałe
tranzystora T1. Już jeden taki impuls po- Jak się łatwo domyślić, tym dołącza- o wartości zbliżonej do napięcia zasilania
wodowałby naładowanie się kondensato- nym kondensatorem jest kondensator części domowej, ale takie działanie wła-
ra C2, a tym samym uruchomienie gene- C10 w części garażowej. Kluczem jest mywacza jest mało prawdopodobne  na-
ratora alarmu z bramkami U1B...U1D. oczywiście tranzystor T4. (Wnikliwych leży przypuszczać, że wśród włamywa-
Co zrobić, by ujemne impulsy w wy- konstruktorów, wiedzących, że każdy czy nie ma zbyt wielu elektroników.
jścia generatora U1A nie otwierały tran- MOSFET ma wbudowaną pasożytniczą Na schematach z rysunków 1 i 2 poka-
zystora T1? diodę wsteczną między z
ródłem a dre- zano kilka dodatkowych elementów
Wystarczy między masę a punkt nem, można w tym miejscu uspokoić, że i punktów lutowniczych. Umożliwiają one
Z włączyć kondensator o odpowiedniej obwód z tranzystorem T4 będzie jednak dalszą rozbudowę, albo też nieco od-
pojemności. Dołączenie kondensatora pracował poprawnie.) mienne wykorzystanie układu.
spowoduje, że napiÄ™cie w punkcie Z zo- Teraz gdy już główna idea jest jasna, · PrzykÅ‚adowo punkt Y w części garażo-
stanie uśrednione  nie będzie już tam warto podkreślić ogromne zalety takiego wej umożliwia podłączenie dodatkowe-
impulsów, tylko niewielkie zmiany napię- niecodziennego rozwiązania. go zamka-klucza. W wersji podstawo-
r
y
s
u
n
e
k
4
b
cia  pokazuje to rysunek 4b. W tej sytu- Zastosowano tu linię dwużyłową  wej do sterowania pracą systemu służy
acji tranzystor T1 nie będzie się otwierał, czyli w praktyce jakikolwiek dwużyłowy jedynie wyłącznik alarmu, umieszczony
czyli generator alarmu będzie wyłączony. przewód. Ale te dwa przewody realizują w części domowej. Tymczasem w nie-
Obecność diody LED D8 zwiększa odpor- wiele funkcji. Między innymi służą do których przypadkach dobrze byłoby
włączania i wyłącza- wprowadzić możliwość blokowania
a) nia systemu. Należy alarmu w garażu przez uprawnionego
zauważyć, że alarm użytkownika. Załóżmy, że właściciel
będzie włączany za- wyjechał samochodem, a system jest
równo w części do- włączony i ochrania przedmioty zgro-
mowej, jak i garażo- madzone w garażu. Właściciel wraca
wej w przypadku na- i chce wstawić samochód do garażu.
ruszenia linii dozoro- Ponieważ system jest włączony, po ot-
wej, czyli przy pró- warciu drzwi garażu włącza się alarm,
bie włamania do ga- który można wyłączyć tylko w domu,
rażu. Ale alarm zo- gdzie akurat nie ma innych domowni-
stanie wywołany ków. Żeby wyeliminować taką ewentu-
b)
również po przecię- alność wystarczy zastosować dodatko-
ciu przewodu, i to wy zamek-klucz  może to być ukryty
niezależnie od poło- wyłącznik, klucz radiowy lub na pod-
żenia wyłącznika czerwień. W każdym razie ten klucz po-
alarmu. Alarm po- winien zewrzeć punkt Y w części gara-
wstanie również po żowej do masy. Tym samym zabloko-
zwarciu obu żył wany zostanie generator alarmu, ale
przewodu. Takie za- tylko w części garażowej. Naruszenie
Rys. 4. Przebiegi w układzie generatora
bezpieczenia powin- pętli dozorowej (otwarcie drzwi) będzie
14 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/97
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
w każdym przypadku zasygnalizowane sieciowy. Natomiast do punktu P1 można · Na pÅ‚ytce części garażowej nie należy
w domu. Taki system zwiększy bezpie- dołączyć z
ródło rezerwowe  akumulator montować elementów: R1, R2, R3,
czeństwo, bo zawsze będzie informo- lub baterię. Napięcie nominalne akumula- R4, R5, R10,C1, C5, D1, D2, D8.
wał domowników o naruszeniu garażu. tora powinno być o 2...3V mniejsze, niż na- (uwaga  wartość rezystora R6 jest inna
Pojedynczy układ może też być wyko- pięcie zasilacza i wtedy dodatkowo można w obu płytkach: tu wynosi 220 lub
rzystany inaczej, według indywidualnych zastosować rezystor R11 o takiej wartości, 330k&!).
potrzeb. Na przykład część układu zawie- by akumulator był stale doładowywany W miejsce R1, R3, D8 należy wluto-
rająca czujnik włamania (z tranzystorami prądem rzędu 0,01...0,04C. wać zwory. Należy także wykonać zwory
T3 i T4) może być wykorzystana oddziel- Do doładowywania małym prądem, rzę- między punktami S-T oraz Z-J.
nie. Wystarczy w tym celu odciąć zazna- du 1...2mA akumulatora umieszczonego Przy zasilaniu z własnego z
ródła zasila-
czoną część płytki drukowanej. w części garażowej, można też wykorzys- nia, nie należy montować elementów D5,
Pozostała część płytki może stanowić tać wspomnianą linię dwuprzewodową. D6 i R11  trzeba je zastąpić zworami.
świetny sygnalizator alarmu, lepszy na- Prąd doładowujący płynąłby z wyjścia Jeśli jednak ktoś chciałby wykorzystać
wet od układu opisanego w poprzednim bramki U1A w części domowej, przez tę li- dostępne w garażu napięcie 220V, może
numerze, bo umożliwiający wykorzysta- nię. W takiej wersji akumulatorek (9 lub zastosować zasilacz i baterię rezerwową
nie różnorodnych sposobów sterowania. 12V) dołączony byłby w części garażowej  wtedy diody D5 i D6 będą potrzebne.
Elastyczność układu zwiększają jeszcze do punktów P1, O, przy czym diodę D6 i re- Wnikliwych Czytelników zastanowi,
obwody zasilania z diodami D5, D6 i rezys- zystor R11 należałoby zewrzeć. Należałoby dlaczego trzeba zamiast diody D8 wluto-
torem R11. Do punktu P może być dołą- też połączyć ze sobą punkty Z i P, przy czym wać zworę. Rzeczywiście nie jest to spra-
czone główne z
ródło zasilania, czyli zasilacz w roli diody D5 dobrze byłoby zastosować wa jednoznaczna. Zwora jest odpowied-
diodę Schottky ego. W takim rozwiązaniu nia wtedy, gdy napięcie części garażowej
należałoby jednak dokładnie dobrać napię- jest o około 3V mniejsze od napięcia zasi-
Wykaz elementów
W
y
k
a
z
e
l
e
m
e
n
t
ó
w
cie zasilacza części domowej, by średnie lania części domowej. Jeśli napięcia zasi-
Część domowa
C
z
Ä™
Å›
ć
d
o
m
o
w
a
napięcie na linii nie powodowało otwierania lania obu części miałyby być równe, dio-
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
tranzystora T1 w części garażowej. dę D8 w części garażowej należy wluto-
R2, R7: 100k&!
wać  w przeciwnym razie sygnał alarmo-
R4, R8, R9: 1M&!
Montaż i uruchomienie wy w garażu byłby włączony na stałe.
R5: 22k&!
R6: 1k&! Do wykonania systemu alarmu gara- Część domową z powodzeniem moż-
R15,16: 10k&!
żowego potrzebne będą dwie jednakowe na zasilać na przykład z zasilacza stabilizo-
PR1, PR2: 100k&! miniaturowe
płytki, pokazane na rysunku 2. Jednak wanego (np. 15V), dołączonego do punk-
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
układy montowane na obu płytkach będą tów P, O. Rezerwowe zasilanie może sta-
C1: 100nF
się różnić: w części domowej nie jest po- nowić niewielki 12-woltowy akumulato-
C2: 470nF
C3: 220nF trzebny blok z tranzystorami T3 i T4, nato- rek dołączony do punktów P1, O.
C4: 3,3nF
miast w części garażowej nie będzie wy- Część garażowa powinna być zasilana
C6: 470µF/25V
korzystywany generator z bramką U1A. z własnego z
ródła prądu o napięciu 12,
C9: 10µF/25V
Montaż należy wykonać według ogól- ewentualnie 9V. W grę wchodzą tu dobre
C11: 47nF
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
nych zasad: najpierw zwory, potem re- baterie alkaliczne (8 paluszków R6), trzy
D1, D3, D4: 1N4148
zystory, kondensatory i półprzewodniki. baterie płaskie, niewielki akumulator 12V,
D5, D6 : 1N4001...7
Układy scalone najlepiej wlutować bez- lub może nawet stary, zużyty akumulator
D8: LED żółta 3mm
T1: BC558 lub dowolny pnp pośrednio w płytkę. samochodowy. Pobór prądu spoczynko-
T2: BS170
Dostarczona cewka współpracująca wego części garażowej wyznaczony jest
U1: CMOS 4093
z przetwornikiem piezo ma trzy wypro- wartościami rezystorów R6 i R12. Prąd
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
wadzenia. Rozróżnić je można tylko z po- ten jest mniejszy niż 0,2A, więc nawet al-
TR: cewka z odczepem
Y1: PCA-100-08-1 mocÄ… przyrzÄ…du. Wystarczy jakikolwiek kaliczne paluszki R6 z powodzeniem star-
omomierz. Między punkty płytki oznaczo- czą na ponad pół roku pracy.
Część garażowa
C
z
Ä™
Å›
ć
g
a
r
a
ż
o
w
a
ne 1-2 dołączyć uzwojenie o oporności Obudowę, zarówno do części domo-
Rezystory około 4&!, a między punkty oznaczone 2- wej, jak i garażowej, należy dobrać we
R
e
z
y
s
t
o
r
y
R6 220k&!
3: uzwojenie o rezystancji około 2&!. Tak własnym zakresie, pamiętając, że układ
R7, R12, R13 100k&!
więc między punktami 1-3 uzwojenie po- umieszczony w garażu powinien być za-
R8, R9, R14 1M&!
winno mieć maksymalną oporność około bezpieczony nie tylko przed wpływem
R15, R16 10k&!
PR1, PR2 100k&!
6&!. Przy zastosowaniu przetwornika wilgoci (polakierowany lakierem izolacyj-
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
PCA100-08 kondensatora C5 nie trzeba nym), ale również musi być odporny na
C2 470nF
stosować  pojemność przetwornika z in- zniszczenie wskutek uderzenia przez
C3 220nF
dukcyjnością cewki daje właściwą częs- ewentualnego włamywacza.
C4 3,3nF
C6 470µF/25V totliwość rezonansowÄ…. W przypadku, gdy linia miÄ™dzy
C7 100nF
Pomocą w montażu będą: rysunek 3, domem, a garażem będzie bardzo długa,
C8 1000µF/16V
fotografie, wykaz elementów zawierają- dla zabezpieczenia uszkodzeniom lub
C9 10µF/25V
cy oddzielne spisy dla obu części syste- błędom powstałym wskutek silnych
C10 100µF/25V
C11 47nF
mu oraz poniższe uwagi. zakłóceń impulsowych (uderzenie
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
· W obu pÅ‚ytkach należy wykonać po pioruna w pobliżu) pomiÄ™dzy obie żyÅ‚y
D3, D4, D7 1N4148
dwie zwory w okolicach układu U1. linii należy włączyć diodę Zenera więk-
T1 BC558 lub dowolny pnp
· W pÅ‚ytce części domowej należy wyko- szej mocy o napiÄ™ciu nominalnym o
T2, T3, T4 BS170
U1 4093
nać zworę w miejscu rezystora R3, nie 4...6V większym niż napięcie zasilania
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
należy natomiast montować elemen- części domowej.
TR cewka z odczepem
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
tów: R1, R10, R12, R13, R14, D2, D7, Piotr Górecki
Y1 PCA-100-08-1
Z
b
i
g
n
i
e
w
O
r
Å‚
o
w
s
k
i
C5, C7, C8, C10, T3,T4. Zbigniew Orłowski
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/97 15