Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
2191
Domowy system
sygnalizacyjny
Liczni Czytelnicy Elektroniki dla Wszyst- systemu na rynek. Owszem, podejmo- Dlatego redakcja nie planuje w najbliż-
kich chcieliby widzieć na łamach pisma wano takie próby, istnieją pewne układy szym czasie zajmować się konstrukcją
opis praktycznego domowego systemu scalone, które projektowano do takich kompleksowego, cyfrowego systemu
sterująco-sygnalizacyjnego. W ciągu celów, ale nie zdobyły one do tej pory sygnalizacji i sterowania. Na łamach
ponad dwóch lat istnienia EdW zapre- szerokiej popularności. Elektroniki dla Wszystkich pojawiać się
zentowano na jej łamach szereg ukła- Na pełną elektronizację mieszkania będą opisy prostszych systemów i ukła-
dów, które z powodzeniem mogą być przyjdzie jeszcze trochę poczekać, praw- dów, które może nie zrealizują oczeki-
zastosowane do sterowania i sygnaliza- dopodobnie do czasów, gdy upowszech- wań największych marzycieli, ale które
cji. Do tej pory nie pojawił się jednak nią się cyfrowe systemy transmisji da- z pewnością spełnią oczekiwania trzez
-
opis systemu, który pozwoliłby kom- nych, jak choćby telefonia ISDN i gdy wiej myślących Czytelników.
pleksowo zelektronizować wszystkie urządzenia domowe  scyfryzują się Właśnie w niniejszym artykule zapre-
możliwe funkcje urządzeń spotykanych jeszcze bardziej. Może wtedy powstanie zentowano system, który z cała pewnoś-
w naszych domach i biurach. Chodzi odpowiedni standard i na rynku pojawiÄ… ciÄ… znajdzie miejsce w domach naszych
o system, który pozwalałby sterować się niedrogie urządzenia pozwalające Czytelników. Jest to centralny system in-
poszczególnymi urządzeniami automa- cyfrowo sterować choćby pracą lamp formacyjny, który zbiera informacje od
tycznie, a także zdalnie, zarówno z ze- oświetleniowych, sprzętu gospodarstwa urządzeń alarmowych, sygnalizacyjnych
wnątrz przez linię telefoniczną, czy też domowego, sprzętu audio i wideo, sys- i kontrolnych, a potem przekazuje je
lokalnie z pomocą podczerwieni i sygna- temów sygnalizacyjnych i alarmowych w postaci komunikatów słownych
łów przekazywanych przez obwody sieci oraz różnych innych urządzeń elektrycz- i dz
więków przez głośnik lub głośniki
energetycznej. System taki prawdopo- nych i nieelektrycznych używanych umieszczone w pomieszczeniach budyn-
dobnie jeszcze dość długo nie ukaże się w naszych domach. ku, biura czy mieszkania.
ani na łamach EdW, ani żadnego innego Zanim nie nastąpi w tej dziedzinie ja- Jego zaletą jest względna prostota
pisma dla hobbystów. Przyczyna jest kiś generalny przełom, należy raczej po- i niewysoka cena. Możliwości są duże,
dość prozaiczna: taki system musiałby żegnać się z myślą o domowym syste- system jest otwarty i może być sukce-
być siłą rzeczy bardzo skomplikowany, mie zbierania informacji i sterowania, sywnie uzupełniany i modernizowany.
a tym samym bardzo drogi. Wskazówką, tworzonym w jednym egzemplarzu na W artykule zaprezentowano ogólną
która jasno pokazuje skalę trudności własny użytek. Oczywiście przy współ- koncepcję systemu, przedstawiono pły-
i uświadamia wątpliwą przewagę nakła- czesnych środkach, odpowiedni system tę bazową i jeden przykładowy moduł 
dów nad efektami jest fakt, że żadna ko- można wykonać, ale jego koszt będzie prosty układ dzwonka o dwustopniowej
mercyjna firma nie wprowadziła takiego niewspółmierny do uzyskanych efektów. głośności.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97 7
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Koncepcja Istotną zaletą systemu jest także mini- TDA1554Q może być obciążony dwoma
Przedstawiony system zastępuje sze- malizacja poboru prądu w spoczynku. Ca- głośnikami o oporności 4&! każdy, lub
reg urządzeń spotykanych w naszych do- ła płyta główna w spoczynku praktycznie czterema głośnikami o oporności 8&!
mach. Przykładowo w każdym mieszka- nie pobiera prądu, nawet kilkudziesięcio- każdy. Dysponowana moc użyteczna,
niu czy domu zainstalowany jest dzwo- watowe wzmacniacze mocy w spoczyn- wynosząca powyżej 40W, umożliwia
nek drzwiowy, który informuje, że pod ku są uśpione (Stand-by) i pobierają nie- wykorzystanie systemu nie tylko do
drzwiami lub bramą stoi ktoś, kto chciał- znaczące mikroampery prądu. przekazywania niezbyt głośnych komu-
by nas odwiedzić. Wielu z nas ma jeszcze Jeśli również poszczególne moduły nikatów słownych lub dz
więkowych, ale
inne urządzenia, które informują o wizy- zostaną zaprojektowane w przemyślany również w roli bardzo głośnego sygnali-
cie innego rodzaju gości  tych niepożą- sposób, tak by w spoczynku albo wcale zatora alarmu.
danych, zakradających się pod nieobec- nie pobierały prądu, albo pobierały go W zasilaczu można wyróżnić dwie
ność właścicieli. Często, zwłaszcza możliwie najmniej, cały system będzie części: zasilacz sieciowy z kostką U1 oraz
w przypadku domków jednorodzinnych bardzo oszczędnie zużywał energię. Jest część akumulatorową, zawierającą jedy-
aż prosiłoby się zastosować jeszcze inne to niezwykle ważne w przypadku zasila- nie diodę D6. Zastosowano tu najprost-
urządzenia sygnalizacyjne, informujące nia rezerwowego z akumulatora o nie- sze rozwiązanie: dzięki diodom, D5 i D6,
na przykład o niedomkniętych drzwiach wielkiej pojemności. prąd pobierany jest z tego z
ródła (stabili-
wejściowych, nadmiernym wzroście lub zator U1 lub akumulator), które aktualnie
nadmiernym spadku temperatury pieca Opis układu bazowego ma wyższe napięcie.
węglowego, itp. Schemat ideowy układu bazowego W układzie warto zastosować akumu-
r
y
s
u
n
k
u
2
Wszystkie poszczególne urządzenia pokazany jest na rysunku 2. Układ jest lator rezerwowy nie tylko ze względu na
muszą być jakoś zasilane, przy czym dob- w sumie prosty: zawiera zasilacz, dwa możliwość zaniku napięcia w sieci, ale
rze byłoby oprócz zasilacza sieciowego wzmacniacze mocy i dwa obwody steru- także ze względu na duży pobór prądu
zastosować rezerwowy akumulator, gwa- jące pracą wzmacniaczy. w szczytach wysterowania.
rantujący pracę układu także w razie przy- Warto zauważyć, że w systemie wy- Gdyby wykorzystywane były dwa
padkowego czy umyślnego wyłączenia stępują dwa identyczne kanały ze wzmacniacze obciążone 4-omowymi
napięcia sieci energetycznej. wzmacniaczami. Dwa niezależne kanały głośnikami, pobór prądu w szczytach wy-
Przy realizacji poszczególnych urzą- przewidziano na okoliczność, gdy system sterowania sięgnąłby wartości 6...10A.
dzeń typu dzwonek, prosty system alar- będzie pracować na przykład w domu Elementy zasilacza, przewidziane na
mowy czy inne urządzenie sygnalizacyj- dwu- lub wielorodzinnym, gdzie poszcze- schemacie, w wykazie elementów i w ki-
ne, zawsze występuje problem obudo- gólne rodziny będą otrzymywać inne ko- cie AVT-2191 nie są w stanie dostarczyć
wy, zasilania, oraz elementu sygnalizacyj- munikaty i sygnały. tak dużego prądu.
nego (głośnik, membranka lub przetwor- W większości przypadków wystarczy Na szczęście w ogromnej większości
nik piezo z generatorem). jeden wzmacniacz, który do dwóch głoś- przypadków stosowany będzie jeden
W proponowanym systemie wystę- ników o oporności 4&! może dostarczyć wzmacniacz obciążony dwoma głośnika-
puje tylko jedna obudowa, jeden obwód 2x22W mocy. mi 8-omowymi. Układ w wersji standar-
zasilania i porządny element sygnaliza- W roli wzmacniaczy pracują popular- dowej przeznaczony jest właśnie do
cyjny w postaci dużego głośnika o przy- ne kostki TDA1554Q, doskonale znane współpracy z dwoma głośnikami 8-omo-
zwoitych parametrach, sterowany ze Czytelnikom EdW. Każdy wzmacniacz wymi sterowanymi z jednego wzmacnia-
wzmacniacza o mocy ponad 20W. Wy- cza. Wtedy szczy-
mienione bloki (z wyjątkiem głośnika) za- towy pobór prądu
warte są na płycie głównej we wspólnej sięgnie jedynie
części centralowej,. Na tej płycie głów- wartości około 3A.
nej montowane są też różnorodne mo- Co prawda stabili-
duły sterujące. zator U1 w wersji
Blokowy schemat systemu pokazany standardowej mo-
r
y
s
u
n
k
u
1
jest na rysunku 1. że dostarczyć prądu
Ogromną zaletą takiego systemu jest o wartości 1,5...2A,
możliwość jego ustawicznej modernizacji jednak przy obec-
przez wymianę modułów, przy czym ob- ności akumulatora,
wody zasilające, wzmacniacze i głośnik(i) pozostały potrzeb-
pozostajÄ… niezmienione. Jest to cecha ny prÄ…d zostanie
bardzo ważna dla tych elektroników-kon- pobrany z niego.
struktorów, którzy wciąż mają głowę peł- Innym rozwiąza-
ną pomysłów i chcieliby wciąż coś popra- niem jest zastoso-
wiać i ulepszać. Opisany dalej system wanie stabilizatora
umożliwia to w bodaj najprostszy spo- 78T15 lub 78S15
sób. Wystarczy bowiem zmontować no- o większym prą-
wy moduł, czyli niewielką płytkę druko- dzie pracy.
waną, a nie trzeba się przejmować obu- Kto chciałby wy-
dową, zasilaniem i tym podobnymi  dro- korzystać system
biazgami które tak strasznie dają się we w pełnej wersji,
znaki większości elektroników, chcących pracujący z maksy-
koncentrować swoją aktywność na malną mocą wyj-
 żywej i czystej elektronice , a nie na ściową 4x22W,
Rys. 1. Schemat
R
y
s
.
1
.
S
c
h
e
m
a
t
uciążliwych dodatkach z pogranicza elek- musi we własnym
blokowy systemu
b
l
o
k
o
w
y
s
y
s
t
e
m
u
troniki i mechaniki. zakresie zmodyfi-
8 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
Rys. 2. Schemat ideowy układu bazowego
R
y
s
.
2
.
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
u
k
Å‚
a
d
u
b
a
z
o
w
e
g
o
kować obwody zasilania, by były one przez rezystor R5, tranzystor T3 i tranzys- to samo wejście A należy podać następ-
w stanie dostarczyć prądu o odpowied- tor T1, poda na nóżkę 14 kostki TDA1554 nie sygnał zmienny, który ma być słyszal-
nim natężeniu. Zadania tego powinni się napięcie stałe, przełączające wzmacniacz ny w głośnikach.
podejmować tylko bardziej doświadczeni ze stanu bezprądowego uśpienia do pra- Jak jasno wynika z rysunku 1, na we-
elektronicy. cy. Należy zauważyć, że wskutek obec- jście A podawane będą sygnały z róż-
Ważną częścią układu są obwody ste- ności kondensatora C4,  ożywienie nych modułów. Na tym wejściu sygnały
rujące pracą wzmacniaczy mocy. Ich dzia- wzmacniacza następuje z pewnym opóz
- poszczególnych modułów muszą być
łanie może być w pierwszej chwili trudne nieniem. Opóz
nienie to wprowadzono sumowane w ten sposób, by głośność
do zrozumienia, ale właśnie one włączają celowo  dzięki niemu nie będą słyszalne sygnału nie była zależna od liczby aktual-
i wyłączają wzmacniacze mocy, decydu- w głośnikach ewentualne zakłócenia wy- nie czynnych modułów (bo nie można
jąc o poborze prądu. nikające ze zmian napięcia na wejściu wykluczyć, że jednocześnie zostaną uru-
Działanie układu sterującego zostanie A i ze stanów przejściowych modułu. chomione dwa lub trzy moduły, a nie tyl-
przedstawione na przykładzie kanału A. Jak widać, pojawienie się w punkcie ko jeden).
Na punkt A z wyjść modułów muszą być A napięcia większego niż 0,7V, spowodu- Aby tak było, zastosowano prosty spo-
podane zarówno napięcie stałe, które je  obudzenie wzmacniacza mocy. Na sób z sumowaniem prądów. Poglądowy
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97 9
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
schemat zastępczy obwodu sumatora leżałoby zastosować
r
y
s
u
n
k
u
3
a
pokazany jest na rysunku 3a. Prądy są su- dwa sprzężone z
ródła
r
y
mowane na rezystorze R7. Oczywiście prądowe według ry-
s
u
n
k
u
5
a
poszczególne z
ródła prądowe są zawarte sunku 5a. Co prawda
w zainstalowanych modułach. Gdy żaden można zastosować
moduł nie jest czynny, wyłączone są uproszczony sposób
r
y
s
u
n
k
u
5
b
wszystkie z
ródła prądowe, na rezystorze z rysunku 5b z zastoso-
R7 występuje napięcie masy, tranzystory waniem z
ródła o wy-
T3 i T1 nie przewodzą i wzmacniacz po- dajności 2mA i dwóch
zostaje w stanie uśpienia. diod. W takim wypad-
Jeśli jeden z modułów zechce prze- ku należy wziąć pod
słać komunikat, jego z
ródło prądowe do- uwagę, że w przypad-
starczy prądu stałego o wartości 1mA. ku, gdy w pewnej
Prąd ten będzie modulowany sygnałem chwili do jednego
akustycznym. Tym samym na rezystorze z wejść dołączony był-
R7 o wartości 1k&! pojawi się napięcie by inny pracujący mo-
stałe o średniej wartości 1V, modulowa- duł, nastąpi nierówny
ne przebiegiem zmiennym. Pokazuje to podział prądów i nie-
rysunek 3b. Napięcie to, uśrednione jednakowa głośność
r
y
s
u
n
e
k
3
b
w obwodzie R5 C10 otworzy tranzystor w obu kanałach. Co
T3 i wzmacniacz mocy. prawda można też za-
r
y
Jeśli w danej chwili włączą się dwa stosować sposób z ry-
s
u
n
k
u
5
c
moduły, na rezystorze R7 wystąpi napię- sunku 5c, ale on rów-
cie stałe o wartości 2V, natomiast nałożo- nież ma pewne wady.
ne na nie przebiegi zmienne nie zmieniÄ… Opisane przed
Rys. 3. a) PoglÄ…dowy schemat sumatora
R
y
s
.
3
.
a
)
P
o
g
l
Ä…
d
o
w
y
s
c
h
e
m
a
t
s
u
m
a
t
o
r
a
swych ustalonych wartości. W praktyce chwilą trudności wy-
b)Przebiegi na rezystorze sumujÄ…cym
b
)
P
r
z
e
b
i
e
g
i
n
a
r
e
z
y
s
t
o
r
z
e
s
u
m
u
j
Ä…
c
y
m
układ będzie poprawnie pracować nawet stąpią tylko w sytuacji,
n
i
e
z
a
l
e
ż
n
y
przy jednoczesnym uruchomieniu kilku gdy w niezależny spo-
modułów  nawet do 7...10 modułów. jście danego modułu dołączone jest tylko sób wykorzystane będą oba wejścia
Jak z tego widać, każdy moduł musi do jednego z wejść A, B. Jeśli jednak je- A i B. Przy wykorzystaniu tylko jednego
być wyposażony w obwód sterowanego den moduł miałby wytwarzać komunikat wejścia, wystarczy obwód z
ródła prądo-
z
ródła prądowego. Regulacja głośności dla obu wzmacniaczy, na jego wyjściu na- wego 1mA.
poszczególnych
komunikatów mu-
si następować
w module, a nie
na płycie głównej.
Schemat mon-
tażowy płyty
głównej pokazano
r
y
s
u
n
k
u
4
na rysunku 4. Jak
widać z rysunków
2 i 4, sygnały wy-
jściowe poszcze-
gólnych modułów
nie są na stałe
przyporzÄ…dkowa-
ne do jednego
z dwóch wejść
A i B. Jest to ko-
nieczne w sytua-
cji, gdy system
obsługuje dwie ro-
dziny w oddziel-
nych mieszka-
niach i tylko nie-
które sygnały bę-
dą wspólne dla
obydwu rodzin.
Wcześniej po-
dano, że (stały)
prąd wyjściowy
z
ródła wynosi
1mA. Jest to war-
tość odpowiednia
Rys. 4. Schemat montażowy płyty bazowej
R
y
s
.
4
.
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
p
Å‚
y
t
y
b
a
z
o
w
e
j
wtedy, gdy wy-
10 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
nie przewodzi  z
ródło prądowe
Wykaz elementów płytki bazowej
W
y
k
a
z
e
l
e
m
e
n
t
ó
w
p
Å‚
y
t
k
i
b
a
z
o
w
e
j
jest wyłączone.
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
Gdy moduł ma wysłać komuni-
R1-R4: 100k&!
kat, na wyjściu bramki CMOS,
R5,R6: 1M&!
oznaczonej U, pojawi siÄ™ stan nis- R7,R8: 1k&!
R9,R10: 4,7k&!
ki. Przez diodę LED popłynie prąd
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
i pojawi się na niej napięcie prze-
C1,C2: 1000µF/25V elektrolityczny
wodzenia (około 1,6...1,8V dla
C3-C5: 100µF/16V elektrolityczny
diod czerwonych, około 2...2,2V
C6-C11: 220nF
C12,C13: 100nF ceramiczny
dla zielonych i żółtych).
C14,C15: 1000µF/16V elektrolityczny
Tym samym na bazie tranzys-
Półprzewodniki
P
ó
Å‚
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
tora T pojawi się napięcie stałe
D1-D4: dioda 2A np. 1N5404
(mierzone względem plusa zasila- D5,D6: dioda Schottky ego 2...3A np. 1N5822
T1,T2: tranzystor PNP np. BC558B
nia), równe niemalże napięciu
T3,T4: tranzystor NPN np. BC548B
przewodzenia diody LED. Jeśli
U1: LM7812
będzie to czerwona dioda o na- U2,U3: TDA1554
Pozostałe
P
o
z
o
s
t
a
Å‚
e
pięciu przewodzenia około 1,6V,
złącza śrubowe ARK-2 4 szt.
na rezystorze R1 wystÄ…pi spadek
płytka drukowana wg rysunku 4
napięcia około 1V. Aby uzyskać
Uwaga!
U
w
a
g
a
!
prąd równy 1mA, rezystor R1 po-
Zestaw AVT-2191 zawiera wszystkie elemen-
ty zasilacza, oraz tylko jednego toru wzmac-
winien mieć wartość około 1k&!
niacza. Dlatego elementy R3, R4, R6, R8,
(470&! dla 2mA).
R10, C5,C8, C9 C11, C13, C15 i U3 nie wcho-
Na bazÄ™ tranzystora T podawa-
dzą w skład zestawu. Transformator sieciowy
ne jest także napięcie zmienne oraz głośniki również nie wchodzą w skład ze-
stawu AVT-2191 i należy je zamówić oddziel-
(czyli treść komunikatu). Napięcie
nie lub zdobyć we własnym zakresie.
to moduluje napięcie na bazie
tranzystora, a tym samym prÄ…d
wyjściowy z
ródła prądowego. też podłączenie kilku wyjść w układzie
Układ z rysunku 6 (lub inny pokazanym na rysunku 7. W takiej sytua-
U
k
Å‚
a
d
z
r
y
s
u
n
k
u
6
(
l
u
b
i
n
n
y
r
y
s
u
n
k
u
7
układ pełniący podobne funkcje) cji na pewno nie będzie jednak wyko-
u
k
Å‚
a
d
p
e
Å‚
n
i
Ä…
c
y
p
o
d
o
b
n
e
f
u
n
k
c
j
e
)
musi więc wejść w skład każde- rzystana cała moc głośnika, bo prąd
m
u
s
i
w
i
Ä™
c
w
e
j
Å›
ć
w
s
k
Å‚
a
d
k
a
ż
d
e
go modułu. Dodatkowo moduł przez głośnik będzie płynął tylko w jed-
g
o
m
o
d
u
Å‚
u
.
należy wyposażyć w obwody ste- nym kierunku, i w czasie pracy membra-
rujące pracą bramki U, oraz ob- na będzie stale wychylona w jedną stronę.
wody zapewniajÄ…ce zerowy lub
znikomy pobór prądu w stanie
spoczynku. Ale to już jest zadanie
dla konstruktora(ów) modułów.
Przy przyjętej koncepcji możli-
we jest także znaczne uproszcze-
nie układu i wyeliminowanie
wzmacniaczy. Jeśli bowiem prąd
z
ródła prądowego zostanie
zwiększony nawet do wartości
0,1...1 ampera, wyjście modułu
Rys. 5. Sterowanie dwóch wzmacniaczy
R
y
s
.
5
.
S
t
e
r
o
w
a
n
i
e
d
w
ó
c
h
w
z
m
a
c
n
i
a
c
z
y
może być bezpośrednio podłą-
z wyjścia jednego modułu
z
w
y
j
Å›
c
i
a
j
e
d
n
e
g
o
m
o
d
u
Å‚
u
Rys. 7. Bezpośrednie sumowanie
R
y
s
.
7
.
B
e
z
p
o
Å›
r
e
d
n
i
e
s
u
m
o
w
a
n
i
e
czone do głośnika. Możliwe jest
na głośniku
n
a
g
Å‚
o
Å›
n
i
k
u
Gdyby ktoś potrzebował wykorzystać
oba wzmacniacze, ale sterowane tym sa- Przy dobieraniu prÄ…du z
ródła prądowego
mym sygnałem, może nie montować ele- trzeba wziąć pod uwagę moc głośnika,
mentów R3, R4, R6, R8, R10, C5, C11, by to stałe wychylenie nie było większe
T2, T4 i połączyć punkty A i B oraz nóżki od połowy dopuszczalnego wychylenia
nr 14 obu kostek. membrany tego głośnika. Oczywiście
ogólna sprawność też będzie znacznie
y
ródło prądowe niższa niż w układzie ze wzmacniaczem
r
y
s
u
n
k
u
6
Na rysunku 6 pokazano przykładowe TDA1554 z uwagi na przepływ dużego
rozwiÄ…zanie obwodu z
ródła prądowego, prądu stałego.
jakie wymagane jest na wyjściu modułu. Moduł dzwonka o dwustopniowej
RolÄ™ tego z
ródła pełni tranzystor T. głośności zostanie opisany w następnym
W stanie spoczynku wyjście bramki numerze EdW.
CMOS jest w stanie wysokim i przez dio-
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
dę LED nie płynie prąd. Tym samym na- Piotr Górecki
Rys. 6. Przykładowe rozwiązanie
R
y
s
.
6
.
P
r
z
y
k
Å‚
a
d
o
w
e
r
o
z
w
i
Ä…
z
a
n
i
e
Z
b
i
g
n
i
e
w
O
r
Å‚
o
w
s
k
i
pięcie na bazie tranzystora T jest równe Zbigniew Orłowski
obwodu z
ródła prądowego w module
o
b
w
o
d
u
z

r
ó
d
Å‚
a
p
r
Ä…
d
o
w
e
g
o
w
m
o
d
u
l
e
dodatniemu napięciu zasilania. Tranzystor
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97 11