Разработка многоканальной системы сигнализации (стр. 2 из 5)
Каждая из микросхем типа ЛЕ содержит от 2 до 4 логических элементов т ИЛИ-НЕ. Количество элементов в корпусе определяется количеством выводов.
Рис. 1.3.2.1 Двухвходной элемент ИЛИ.
Рассмотри более подробно микросхему 561ЛП2.
Микросхема 561ЛП2 содержит по четыре элемента, исключающие ИЛИ. Принципиальная схема одного канала ИС приведена на рис. 3.6. Здесь кроме трех КМДП-инверторов применен ключ коммутации КК. Высокий уровень на выходе Q появляется только в том случае, если один из входных уровней А и В высокий. Если оба уровня А я В низкие или высокие, на выходе Q будет низкий уровень. Условное обозначение и цоколевка ИС ЛП2 изображены на рисунках 1.3.2.2 и 1.3.2.3.
Рис. 1.3.2.2. Принципиальная схема элемента «исключающее ИЛИ»
Рис. 1.3.2.3 Цоколевка ИС ЛП2
Рассмотри более подробно микросхему 561ИР9.
Микросхемы 561ИР9 содержит по два независимых четырехразрядных регистра сдвига, каждый из которых имеет выходы от каждого из триггеров. Цоколевка ИС приведена на рис. 1.3.2.4. Все триггеры регистров D-типа. Данные Б регистр вводятся последовательно через вход D. Информация в регистре сдвигается на один разряд по каждому фронту (положительному перепаду) синхроимпульсов на входе С. Сброс регистра в нуль осуществляется подачей положительного импульса (высокого уровня) на асинхронный вход R.
Рисунок 1.3.2.4. Цоколевка 561ИР9
В схеме применены неполярные конденсаторы – К10–17, электролитические типа К52–1Б или аналогичные с малыми токами утечки Резисторы подойдут любые. Микросхемы серии 561 заменяются на аналогичные из серии 564 Для соединения модулей между собой (при использовании системы для охраны помещения) удобно применять разъемы типа МРН14–1 или аналогичные. Реле ЗК1 типа РЭС48, паспорт РС4.520.202 (РС4.520 214), но подойдут и многие другие Поляризованные реле К1 блока питания типа РЭС32Б РС4 520.204, РС4 520.212 или РС4.520 220.
Соединения от датчиков F1. F4 до схемы выполняются перевитыми
между собой проводами. Кнопка SB2 устанавливается скрытно в любом удобном месте. Звуковой индикатор HF1 и светодиод HL1 желательно вынести из корпуса, что отвлечет внимание от места расположения основной конструкции в случае проникновения вора.
Принцип действия многоканальной системы сигнализации рассмотрим на основе принципиальной схемы.
В момент подачи питания на схему импульс, сформированный цепью C3-R3, обеспечивает начальную нулевую установку счетчиков DD2 и DD5 (на выходе DD2/7 появится лог. «1», т.е. напряжение питания). При этом на выводах микросхем будут состояния: DD4/3 – «1»; DD5/11 – «1»; DD1/1 – «1»; DD1/2 – «1» DD1/3 – «0»; DD6/10 – «1»; DD7/9 – «0».
После срабатывания датчика F1 (лог. «0» на входах DD4/13 и DD1/9) на выходе DD4/11 появится лог. «1» (на DD4/10 – лог. «0», что разрешает работу счетчика DD5). При этом работает генератор (импульсы на DD3/3 с частотой примерно 500 Гц) и связанный с ним счетчик DD5, до момента времени (12 с), пока на DD6/10 не появится лог. «0» (на DD1/3 лог. «1» – что остановит работу генератора). Схема переходит в режим ОХРАНА. Если при этом сработает датчик F1 – переключится триггер на элементах DD1.1.DD1.3 (на выводе DD1/4 появится лог. «1», на DD1/3 – «0»), что разрешает работу генератора и счетчика DD5. В этом случае если не нажать кнопку SB2, через 6 с появится звуковой сигнал тревоги.
При срабатывании любого другого датчика триггер на элементах DD1.1…DD1.3 также переключится, но звуковой сигнал тревоги появится без задержки и будет прерывистым, так как лог. «О» подается на вход DD3/12, а на DD3/11 будут импульсы.
Счетчик DD2 позволяет ограничить время работы звукового оповещения. Когда на DD2/7 появится лог. «О» (при включенном SA1), а на DD4/10 – лог. «1» – этот уровень дает запрет на работу DD5 и прохождение сигналов на выход DD7/9.
Контроль за напряжением аккумулятора выполняет транзистор VT3. Он работает в режиме микротоков, за счет чего имеет большое усиление и переключается из запертого состояния в открытое при изменении напряжения в цепи контроля на 0,1 В. Подбором резистора R11 нужно добиться, чтобы при напряжении источника G1 9 В и меньше транзистор VT3 запирался (лог «1» на входе DD4/6). Зеленый светодиод будет непрерывно светиться – что говорит о необходимости устранить причину снижения напряжения. Светодиод отключится при переходе схемы в режим ОХРАНА (DD4/5 – лог «0») – это исключает разряд элементов питания за счет тока, протекающего через светодиод. Сдвоенный светодиод HL1 можно заменить двумя любыми обычными, но с разным цветом свечения. Зеленый светодиод служит также для индикации режимов работы моргает). При этом для того чтобы снизить ток потребления схемой, напряжение на него подается короткими импульсами с выхода DD7/10. Из-за инерции зрения это незаметно.
Запись в регистр производится при появлении импульса на входе 2DD1/6 – первоначально это происходит при срабатывании датчика F1 (триггер на DD4.2, DD4.3 переключится). Управление регистром 2DD1 выбрано так, что на его выходах сигнал является инверсным по отношению к входным (в начальном состоянии на выводах 13,15, 14 и 1 будет лог «1») Логические элементы 2DD2 обеспечивают на выходах лог «1», что эквивалентно подключению к разъему ХSЗ нормально разомкнутых датчиков.
Наличие выходов от каждого триггера регистра позволяет преобразовывать последовательный код на входе D в параллельный, снимаемый с выходов QO…Q3. Из одного корпуса ИС типа ИР2 можно организовать восьмиразрядный регистр с последовательным вводом информации и параллельным считыванием. Для этого достаточно установить перемычки между выводами 6 и 14, 1 и 9, 10 и 15.
В качестве датчиков, устанавливаемых на дверях, окнах и других местах могут применяться как обычные, промышленного изготовления (СМК-1, ДИМК) на размыкание, так и любые другие (ультразвуковые, емкостные, инфракрасные и т.д.), имеющие релейный выход при срабатывании. К одному охранному шлейфу может подключаться много датчиков, замкнутых в кольцо так, чтобы при размыкании любого из них разрывалась цепь.
Рассчитаем потребляемую мощность каждого из элементов: 1.3.4.1. мощность потребляемая интегральными микросхемами:
РDD1 = IПОТ * UИП = 0,042 * 5 = 0,21 Вт;
РDD2 = IПОТ * UИП = 0,035 * 5 = 0,175 Вт;
РDD3,DD5 = IПОТ * UИП * 7= = 1,68 Вт;
РDD4 = IПОТ * UИП = 0,051 * 5 = 0,255 Вт;
РDD6 = IПОТ * UИП * 4 = 0,045 * 5 * 4 = 0,9 Вт;
РDD1 – DD6 = РDD1 + РDD2 + РDD3,DD5 + РDD4 + РDD6 = 0,21 + 0,175 + 1,68 + + 0,255 + 0,9 = 3,22 Вт.
1.3.4.2 мощность потребляемая транзисторами:
РVT1,VT2,VT3,VT4,VT5, = (2 * РVT1 + 3 * РVT2 + РVT4) = 0,3*2 + 0,25*3 + 0,5 = 1,85 Вт;
1.3.4.3 мощность потребляемая резисторами R1-R12:
РR1-R14, R16-R23, R24 = 2,85 + 0,5 = 3,35 Вт;
1.3.4.4 мощность потребляемая диодами КДС627А:
РVD5 = (IПP* UПР) * = 1,3 * 0,2 = 0,26 Вт;
1.3.4.6 мощность потребляемая диодами КД521А:
РVD1-VD4 = (IПP* UПР) * 4 = (1 * 0,05) * 4 = 0,2 Вт;
1.3.4.6 мощность потребляемая диодами Д247Б:
РVD6 = (IПP* UПР) = (1,5 * 0,05) = 0,075 Вт;
1.3.4.7 мощность потребления многоканальной системы сигнализации:
Р = РDD1 – DD6 + РVT1-VT5 + РR1 – R14,R15,R16-R24 + РVD5 + РVD1-VD4 + РVD6 = 3,22 + 1,85 + 3,35 + 0,26 + 0,2 + 0,075 = 8,955 Вт.
1.4 Разработка блока (системы) электропитания
Источник питания в особых пояснениях не нуждается, так как собран по типовой схеме. Коммутация напряжения питания осуществляется контактами поляризованного реле К1, которое выполняет роль триггера. Особенностью такого реле является способность поддерживать переключающие контакты в нужном положении при отсутствии напряжения на обмотке – достаточно кратковременной подачи напряжения на соответствующую обмотку, чтобы переключить группу контактов. В качестве резервного источника питания G1 могут применяться 10 аккумуляторов типа НКГЦ – 0,5 или более мощные. Принципиальная схема приведена на рисунке 1.4.1.
Рисунок 1.4.1. Принципиальная схема источника питания
Подбираем микросхему стабилизации напряжения DA1 КР142ЕН8Б. Подбираем реле переключения питания К1 РЭС32Б РС4 520.204. Подбираем стандартный трансформатор ТН5–220–50. Подбираем диоды КД521А.
2. Конструкторско-технологический раздел
2.1 Разработка печатной платы
Печатные платы представляют собой диэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.
При конструировании РЭА на печатных платах используют следующие методы:
1. Моносхемный применяют для несложной РЭА. В том случае вся электрическая схема располагается на одной ПП. Моносхемный метод имеет ограниченное применение, так как очень сложные ПП неудобны при настройке и ремонте РЭА. Недостаток – сложность системы соединительных проводов, связывающих отдельные платы.
2. Функционально-узловой метод применяют в РЭА с использованием микроэлектронных элементов. При этом ПП содержит проводники коммутации функциональных модулей в единую схему. На одной плате можно собрать очень сложную схему. Недостаток этого метода – резкое увеличение сложности ПП. В ряде случаев все проводники не могут быть расположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этом используют многослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкцию несколько слоёв печатных проводников, разделённых слоями диэлектрика. В соответствии с ГОСТом различают три метода выполнения ПП: