P

Pr

ro

ojje

ek

kt

ty

y A

AV

VT

T

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

10

W jednym z poprzednich numerów

EdW przedstawiono koncepcję domowe−
go systemu sygnalizacyjnego, zawierają−
cego część bazową oraz szereg modu−
łów. Opisano tam prosty moduł dzwonka
o rosnącej głośności.

W niniejszym artykule zaprezento−

wano kolejny moduł do tego systemu.
Do pełnego zrozumienia funkcjonowa−
nia modułu potrzebne są informacje za−
warte we wspomnianym artykule
z EdW 4/98.

Opisany układ monitoruje dwie linie

dozorowe.

Moduł może mieć różnorodne zasto−

sowania. W podstawowym zastosowa−
niu jest to moduł sygnalizacyjny, a nie
ściśle alarmowy. Większość użytkowni−
ków zapewne wykorzysta do ochrony
mieszkania czy gospodarstwa typową
centralkę alarmową, być może fabryczną,
a nie wykonaną we własnym zakresie.
W takim przypadku opisywany moduł bę−
dzie pełnić jedynie rolę sygnalizacyjną, in−
formując na przykład śpiących domowni−
ków o próbie włamania do garażu, do
piwnicy czy do sklepu na parterze.

Niemniej jednak moduł może być z po−

wodzeniem wykorzystany w roli prawdzi−
wego alarmu, uruchamiającego sygnał
alarmowy w mieszkaniu.

Układ elektroniczny modułu jest pros−

ty i jego wykonanie nie sprawi nikomu
trudności.

Opis układu

Schemat ideowy modułu przedstawio−

no na rry

ys

su

un

nk

ku

u 1

1.

Moduł jest zasilany pojedynczym na−

pięciem dołączonym do punktów P i O.
Wyjściem jest punkt A.

Układ przeznaczony jest do współpra−

cy z płytą bazową systemu (AVT−2191),
dlatego zawiera typowy układ wyjściowy
zawierający źródło prądowe z tranzysto−
rem T2. W typowych zastosowaniach
tranzystor T3 nie będzie stosowany, dla−
tego przewidziano połączenie wyprowa−
dzeń jego bazy i emitera. W stanie spo−
czynku na wyjściu bramki U1D panuje
stan wysoki. Przez rezystor R11 i diodę
D3 nie płynie prąd, napięcie na bazie tran−
zystora T2 jest równe dodatniemu napię−
ciu zasilającemu i tranzystor ten jest za−
tkany. Z wyjścia A nie wypływa prąd.

Układ monitoruje stan dwóch linii (pęt−

li) dozorowych, dołączonych do punktów
E, O1 oraz F, O2. Gdy wszystko jest w po−
rządku i linie te nie są przerwane, na nóż−
kach 1 i 5 bramek U1A oraz U1B panuje
stan niski. Obwody R3C1 i R4C2 są filtra−
mi, nie dopuszczającymi do wejść kostki
indukowanych w liniach zakłóceń impul−
sowych, które mogłyby wywoływać fał−
szywe alarmy. Dodatkowo chronią te
bramki przed uszkodzeniem silnymi im−
pulsami z linii (mogącymi się tam pojawić
np. przy uderzeniu w pobliżu pioruna).

Bramki U1A i U1B pracują w roli gene−

ratorów. W chwili naruszenia (przerwa−
nia) linii dozorowej włącza się jeden z ge−
neratorów. Generatory te pracują z nie−
wielką częstotliwością, rzędu 1...5Hz.
Każdy z nich wytwarza przebieg o innej
częstotliwości (zależnej od pojemności
C3 i C4), który pozwoli domownikom zi−

dentyfikować na podstawie rytmu pracy,
która linia została naruszona.

W stanie spoczynku na wyjściach ge−

neratorów taktujących U1A oraz U1B wy−
stępuje stan wysoki. Tym samym na wy−
jściu bramki U2C występuje stan niski,
który uniemożliwia pracę głównego ge−
neratora alarmowego z bramką U2D.

Stan wysoki na wyjściach bramek U1A

oraz U1B powoduje także, że diody D1
i D2 nie przewodzą. Tym samym konden−
satory elektrolityczne C5 i C6 są w stanie
spoczynku w pełni naładowane – cały czas
stoją pod pełnym napięciem zasilającym.

Tak samo kondensatory C7 i C8 są

w pełni naładowane przez rezystory R9
i R10.

Ponieważ główny generator alarmu

(U2D) nie pracuje, na bazę tranzystora
T2 nie jest podawany żaden przebieg
zmienny.

W stanie spoczynku układ elektronicz−

ny nie pobiera prądu. Płynie jedynie prąd
w obwodzie dwóch linii dozorowych.
Przy podanej wartości rezystorów R1 i R2
pobór prądu w spoczynku wynosi około
1...1,2mA. Prąd ten można zmniejszyć do
wartości 50...100µA, zwiększając rezys−
tancje R1 i R2 nawet do 220...470k

Ω

. Nie

wpłynie to na działanie układu, może je−
dynie zwiększyć poziom zakłóceń, jeśli li−
nie byłyby bardzo długie. W takim wypad−
ku dobrze byłoby między punkty E, O1 i F,
O2 włączyć kondensatory foliowe (MKT,
MKSE) o napięciu pracy 250...630V i po−
jemności 10...100nF. W typowych zasto−
sowaniach takich dodatkowych konden−
satorów nie trzeba stosować.

M

oduł

sygnalizacyjno−alarmowy

2193

(do domowego systemu
sygnalizacyjnego)

P

Pr

ro

ojje

ek

kt

ty

y A

AV

VT

T

11

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

Po przerwaniu linii dozorowej zacz−

nie pracę jeden z generatorów taktują−
cych (U1A, U1B). Już pierwszy impuls
na wyjściu generatora spowoduje roz−
ładowanie jednego z kondensatorów
C5, C6 przez diodę D1 lub D2. Stan nis−
ki na którymkolwiek wejściu bramki
U1C spowoduje pojawienie się stanu
niskiego na wyjściu bramki U1D. Spo−
woduje to przepływ prądu przez diodę
D3 i uruchomienie źródła prądowego
z tranzystorem T2. Przez ten tranzystor
popłynie prąd stały o wartości około
1mA, który „obudzi” wzmacniacze mo−
cy na płycie bazowej.

Przebieg prostokątny z generatora tak−

tującego spowoduje pracę głównego ge−
neratora U2D, oczywiście w rytmie wy−
znaczonym przez częstotliwość tego ge−
neratora taktującego (zależną od R5C3
i R6C4). Na wyjściu 11 bramki U2D poja−
wią się „paczki” ujemnych impulsów.
Przebieg ten zostanie podany przez rezys−
tor R15 i kondensator C9 na bazę T2, mo−
dulując prąd kolektora tego tranzystora.
Ponieważ przebieg na wyjściu bramki
U2D ma dużą amplitudę, dla zmniejszenia
głośności dźwięku zastosowano dzielnik

R15, R14 pozwalają−
cy

uzyskać

mało

przeraźliwy

sygnał

z głośników systemu.

Ten stosunkowo

cichy sygnał zostanie
jednak radykalnie zwię−
kszony po upływie
pewnego czasu. Zad−
ba o to obwód z bram−
kami U2A, U2B i tran−
zystorem T1.

Jak wspomniano,

tuż po uruchomieniu
któregokolwiek gene−
ratora taktującego (U1A, U1B) zostanie
szybko rozładowany kondensator C5 lub
C6 przez jedną z diod. Jeśli linia będzie na−
ruszona (przerwana) na trwałe, na konden−
satorze C5 lub C6 będzie się utrzymywał
stan niski. Spowoduje to powolne rozłado−
wywanie kondensatora C7 lub C8. Gdy na−
pięcie na jednym z wejść bramki U2A
opadnie poniżej dolnego progu przełącza−
nia, na wyjściu bramki U2B pojawi się stan
wysoki. Tym samym zostanie otwarty tran−
zystor T1. Silne impulsy z wyjścia bramki
U2D będą teraz mogły przechodzić na ba−

zę T1 przez niewielką re−
zystancję R16. Spowodu−
je to radykalne zwiększe−
nie głośności dźwięku
w głośnikach systemu.

Taki sposób pracy mo−

dułu

związany

jest

z główną możliwością
wykorzystania. Jak widać
z opisu, nie jest to kla−
syczny układ centralki
alarmowej, bo nie zawie−

ra obwodów wyłączania linii dozorowych
oraz obwodów typowych opóźnień czaso−
wych. W samej rzeczy, nie jest to central−
ka alarmowa, a jedynie układ sygnalizacyj−
ny, pełniący pomocniczą rolę w systemie
ochrony gospodarstwa domowego. Pod−
stawowym zadaniem układu jest poinfor−
mować domowników o próbie włamania
do garażu bądź komórki. Właśnie dlatego
przewidziano dwustopniową głośność
sygnału: jeśli stosunkowo cichy sygnał
nie obudzi domowników i nie wywoła ich
reakcji, po pewnym czasie odezwie się
głośny alarm wyrywający z łóżek nawet
najbardziej ospałych domowników. R

Ry

ys

su

u−

n

ne

ek

k 2

2 pokazuje przykład wykorzystania

układu w opisany sposób. Podwójny wy−
łącznik S pozwoli wyłączyć alarm. Należy
zwrócić uwagę, że zwarcie do masy
wejść modułu (punkty E i F) praktycznie
natychmiast wyłączy alarm, bo pomimo
rozładowania C5, C6 i pracy źródła prądo−
wego T1, przestaną pracować generatory
U1A, U1B i w konsekwencji U2D.

c.d. na str. 17

R

Ry

ys

s.. 2

2.. P

Prrzzy

yk

kłła

ad

d w

wy

yk

ko

orrzzy

ys

stta

an

niia

a

R

Ry

ys

s.. 1

1.. S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y m

mo

od

du

ułłu

u

P

Pr

ro

ojje

ek

kt

ty

y A

AV

VT

T

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

12

Takie działanie jest zupełnie inne niż

w centralce alarmowej, gdzie nawet
chwilowe naruszenie linii dozorowej spo−
woduje włączenie alarmu na dłuższy
czas. W układzie można uzyskać takie
działanie, dołączając wejścia bramki U2C
nie przed, ale za diodami D1, D2. W ta−
kim wypadku należałoby jednak dodać
jeszcze układ wyłączania alarmu, na przy−
kład przez zwieranie do plusa zasilania
bazy tranzystora T2.

Montaż i uruchomienie

Opisany układ można bez problemu

zmontować na płytce drukowanej poka−
zanej na rry

ys

su

un

nk

ku

u 3

3. Montaż jest klasycz−

ny, nikomu nie powinien sprawić kłopo−
tów. Układy scalone CMOS dobrze jest
wlutować (lub włożyć w podstawki) na
końcu.

W typowym zastosowaniu nie będzie

montowany tranzystor T3. Ponieważ
punkty jego bazy i emitera są zwarte
ścieżką, nie trzeba się o nic martwić. Wy−
starczy wlutować tranzystor T2.

Moduł zbudowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchomiania i od
razu będzie pracował poprawnie. Pod jed−
nym warunkiem: kondensatory elektroli−
tyczne powinny być wcześniej zaformo−
wane, to znaczy włączone na kilka godzin
pod napięcie stałe 12...15V. Jeśli konden−

satory C5 – C8 nie zosta−
ną wcześniej zaformowa−
ne, układ na pewno nie
zadziała poprawnie przy
pierwszym

włączeniu.

Trzeba go będzie na kilka
lub raczej kilkanaście go−
dzin pozostawić pod na−
pięciem, by kondensato−
ry te zaformowały się
przez rezystory R7 – R10
o znacznej wartości.

Do pierwszego spraw−

dzenia nie trzeba włączać modułu do pły−
ty bazowej systemu. Wystarczy między
masę a punkt A włączyć szeregowo połą−
czone diodę LED i słuchawkę telefonicz−
ną. Po przerwaniu linii dozorowej zaświe−
ci się dioda LED i odezwie się cichy
dźwięk ze słuchawki. Ze względu na ma−
ły prąd wyjścia A (1mA) zarówno jasność
świecenia tej diody, jak i dźwięk w słu−
chawce będą niewielkie.

Możliwości zmian

Przede wszystkim można zmieniać

częstotliwość głównego generatora alar−
mu, zmieniając według uznania elementy
R18 C10. Należy jednak pamiętać, że naj−
bardziej słyszalne dla człowieka są dźwię−
ki o częstotliwościach 1...3kHz.

W szerokich granicach można zmie−

niać częstotliwość obu generatorów tak−
tujących przez zmianę pojemności C3
i C4 (oraz rezystancji R5, R6 w zakresie
100k

Ω

...4,7M

Ω

).

W wielu przypadkach użytkownik ze−

chce zmienić czas opóźnienia włączania
głośnego sygnału alarmowego. W tym
celu trzeba zmienić wartości pojemności
C7 i C8 w zakresie 1µF...47µF.

Nie ma natomiast większego sensu

zwiększanie pojemności C5, C6, można
je natomiast zmniejszyć do 4,7µF.

Jeśli użytkownik zechce zmienić głoś−

ność „cichego” i „głośnego” sygnału,
może i powinien według upodobania do−
brać wartości R15 i R16.

Można też zwiększyć pojemności C1,

C2, nawet do 1µF, ale nie jest to potrzeb−
ne.

P

Piio

ottrr G

Gó

órre

ec

ck

kii

Z

Zb

biig

gn

niie

ew

w O

Orrłło

ow

ws

sk

kii

W

Wy

yk

ka

azz e

elle

em

me

en

nttó

ów

w

((o

op

pc

cjja

a 6

60

0H

Hzz))

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1,R2,R12: 22k

Ω

R3−R10: 1M

Ω

R11: 2,2k

Ω

R13,R15: 100k

Ω

R14: 10k

Ω

R16,R17: 1k

Ω

R18: 470k

Ω

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1,C2,C9: 100nF
C3: 220nF
C4: 470nF
C5,C6: 10µF/16V elektrolityczny
C7,C8: 22µF/16V elektrolityczny
C10: 1nF

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

niik

kii

D1,D2: dioda 1N4148
D3: LED czerwona
T1,T2: BC558B
T3: BD285 (nie montować)
U1,U2: CMOS 4093

R

Ry

ys

s.. 3

3.. S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y

S

Sz

zk

ko

ołła

a k

ko

on

ns

st

tr

ru

uk

kt

to

or

ró

ów

w

17

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/98

przykład połączenie kolektora T3 z wyjściem
bramki U2E. Niedoróbką jest także brak jakie−
goś układu pamiętającego w obwodzie linii
zwłocznej. Linia ta wywoła alarm tylko przy
trwałym naruszeniu, na przykład trwałym prze−
rwaniu linii dozorowej. Nie zadziała natomiast
przy chwilowym naruszeniu tej linii.

Mariusz jest stałym uczestnikiem Szkoły

i zawsze z przyjemnością oglądam jego staran−

nie wykonane modele. Jednak z bra−
ku doświadczenia popełnia on sporo
drobnych błędów. Jestem przekona−
ny, że kolejne projekty będą zawierać
ich coraz mniej. Niech więc książka
będzie zachętą do dalszych prób.

Uwagi końcowe

Ogólnie biorąc, nie jestem zado−

wolony z poziomu prac. Większość
albo zawierała istotne błędy, albo
wskutek przyjęcia błędnych założeń
była zbyt rozbudowana, bądź nie−
skuteczna.

Temat wydawał się dziecinnie

prosty, a sprawił tyle trudności.

Wśród rozwiązań zabrakło mi prostego czujni−
ka wstrząsowego, mocowanego na przykład
na słupku lub nawet płótnie namiotu. Taki
czujnik wielokrotnego użytku ma wiele zalet,
a jedyna wadą wydaje się tylko problem fał−
szywych alarmów pod wpływem wiatru. Ale
może taki czujnik nie byłby związany z kon−
strukcją namiotu, tylko umieszczony gdzieś
na podłodze, by odsuwanie zamka, przecięcie

ścianki namiotu czy każdy inny wstrząs wy−
wołał alarm.

Nikt nie wspomniał też o czujnikach nacisku,

włączających alarm po stanięciu na nie nogą.

Jestem jednak przekonany, iż przedstawio−

ne informacje pozwolą młodym konstrukto−
rom wzbogacić swoją wiedzę i potem zdoby−
wać dalsze doświadczenia przeprowadzając
kolejne próby w wytyczonym kierunku.

W tym miesiącu główną pulę nagród otrzy−

ma (zapewne już otrzymał) D

Da

arriiu

us

szz K

Kn

nu

ullll. Jest

to zestaw katalogów, których świeży zapas
otrzymaliśmy właśnie od firmy Motorola. Na−
tomiast M

Ma

arriiu

us

szz N

No

ow

wa

ak

k, M

Ma

arrc

ciin

n G

Grrą

ąd

dzzk

kii,

A

Ad

da

am

m D

Dy

yg

ga

a, J

Ja

arro

os

słła

aw

w C

Ch

hu

ud

do

ob

ba

a, C

Ce

ezza

arry

y D

Dy

y−

lle

ew

ws

sk

kii i Ł

Łu

uk

ka

as

szz Ś

Św

wiie

errc

czzy

yn

na

a otrzymają książki

wydawnictw WNT i WKiŁ.

Jak zwykle pozdrawiam wszystkich uczest−

ników i sympatyków Szkoły. Zachęcam do
udziału w kolejnych zadaniach.

W

Wa

as

szz IIn

ns

sttrru

uk

ktto

orr

P

Piio

ottrr G

Gó

órre

ec

ck

kii

F

Fo

ott.. 4

4.. A

Alla

arrm

m M

Ma

arriiu

us

szza

a N

No

ow

wa

ak

ka

a

Moduł sygnalizacyjno−alarmowy

(c.d. ze str. 11)

Takie działanie jest zupełnie inne niż

w centralce alarmowej, gdzie nawet chwi−
lowe naruszenie linii dozorowej spowodu−
je włączenie alarmu na dłuższy czas.
W układzie można uzyskać takie działanie,
dołączając wejścia bramki U2C nie przed,
ale za diodami D1, D2. W takim wypadku
należałoby jednak dodać jeszcze układ wy−
łączania alarmu, na przykład przez zwiera−
nie do plusa zasilania bazy tranzystora T2.

Montaż i uruchomienie

Opisany układ można bez problemu

zmontować na płytce drukowanej poka−
zanej na rry

ys

su

un

nk

ku

u 3

3. Montaż jest klasycz−

ny, nikomu nie powinien sprawić kłopo−
tów. Układy scalone CMOS dobrze jest

wlutować (lub włożyć
w podstawki) na końcu.

W typowym zastoso−

waniu nie będzie monto−
wany tranzystor T3. Po−
nieważ punkty jego bazy
i emitera są zwarte ścież−
ką, nie trzeba się o nic
martwić. Wystarczy wlu−
tować tranzystor T2.

Moduł zbudowany ze

sprawnych elementów nie
wymaga uruchomiania i od
razu będzie pracował po−
prawnie. Pod jednym warunkiem: konden−
satory elektrolityczne powinny być wcześ−
niej zaformowane, to znaczy włączone na
kilka godzin pod napięcie stałe 12...15V. Jeś−
li kondensatory C5 – C8 nie zostaną wcześ−
niej zaformowane, układ na pewno nie za−
działa poprawnie przy pierwszym włącze−
niu. Trzeba go będzie na kilka lub raczej kil−
kanaście godzin pozostawić pod napięciem,
by kondensatory te zaformowały się przez
rezystory R7 – R10 o znacznej wartości.

Do pierwszego sprawdzenia nie trzeba

włączać modułu do płyty bazowej syste−
mu. Wystarczy między masę a punkt
A włączyć szeregowo połączone diodę
LED i słuchawkę telefoniczną. Po przerwa−
niu linii dozorowej zaświeci się dioda LED
i odezwie się cichy dźwięk ze słuchawki.
Ze względu na mały prąd wyjścia A (1mA)
zarówno jasność świecenia tej diody, jak
i dźwięk w słuchawce będą niewielkie.

Możliwości zmian

Przede wszystkim można zmieniać

częstotliwość głównego generatora alar−

mu, zmieniając według uznania elementy
R18 C10. Należy jednak pamiętać, że naj−
bardziej słyszalne dla człowieka są dźwię−
ki o częstotliwościach 1...3kHz.

W szerokich granicach można zmie−

niać częstotliwość obu generatorów tak−
tujących przez zmianę pojemności C3
i C4 (oraz rezystancji R5, R6 w zakresie
100k

Ω

...4,7M

Ω

).

W wielu przypadkach użytkownik ze−

chce zmienić czas opóźnienia włączania
głośnego sygnału alarmowego. W tym
celu trzeba zmienić wartości pojemności
C7 i C8 w zakresie 1µF...47µF.

Nie ma natomiast większego sensu

zwiększanie pojemności C5, C6, można
je natomiast zmniejszyć do 4,7µF.

Jeśli użytkownik zechce zmienić głoś−

ność „cichego” i „głośnego” sygnału,
może i powinien według upodobania do−
brać wartości R15 i R16.

Można też zwiększyć pojemności C1,

C2, nawet do 1µF, ale nie jest to potrzebne.

P

Piio

ottrr G

Gó

órre

ec

ck

kii

Z

Zb

biig

gn

niie

ew

w O

Orrłło

ow

ws

sk

kii

W

Wy

yk

ka

azz e

elle

em

me

en

nttó

ów

w

((o

op

pc

cjja

a 6

60

0H

Hzz))

R

Re

ezzy

ys

stto

orry

y

R1,R2,R12: 22k

Ω

R3−R10: 1M

Ω

R11: 2,2k

Ω

R13,R15: 100k

Ω

R14: 10k

Ω

R16,R17: 1k

Ω

R18: 470k

Ω

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1,C2,C9: 100nF
C3: 220nF
C4: 470nF
C5,C6: 10µF/16V elektrolityczny
C7,C8: 22µF/16V elektrolityczny
C10: 1nF

P

Pó

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

niik

kii

D1,D2: dioda 1N4148
D3: LED czerwona
T1,T2: BC558B
T3: BD285 (nie montować)
U1,U2: CMOS 4093

PostScript Picture

AVT2193

R

Ry

ys

s.. 3

3.. S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y