Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электронная лаборатория на IBM PC. Инструментальные средства и моделирование элементов практических схем
.pdf
3.3. Блок управления
Схема для моделирования формирователя суммарной импульсной последовательности, поступающей по шине Г в блок сигнализации в качестве тревожного аудиосигнала, содержит (см. рис. 3.5,
â, ã) три источника однополярных импульсов U3, U4 и U5, пронумерованных в соответствии с сигналами на входах ИМС D3.1 с тем
отличием, что частота U3 увеличена в 64 раза для возможности проведения осциллографических измерений для всех трех сигналов
при приемлемой длительности развертки для U3. Измеряя длительность импульсов на выходе Г, нетрудно убедиться, что в суммарном
сигнале присутствуют составляющие сигналов U3, U4 и U5.
Вернемся к анализу схемы блока управления. При включении
питания (см. рис. 3.4) с помощью дифференцирующей цепи
R2-C2 (с защитным диодом Д2 для разряда С2 при выключении
питания) формируется сигнал общего сброса в виде логической
единицы, который через D5.1 и D6.1 подается на R-входы триггеров D8.1, D8.2 и D11. Операцию общего сброса можно осуществить также переключателем П2 переводом его в исходное положение С (Стоп) после пуска, что достаточно удобно при отладке системы (например, чтобы не ожидать выполнения неправильно
выбранной комбинации сработавших датчиков при имитации возможных режимов работы системы).
Запуск системы в дежурный режим производится кнопкой П
(Пуск) после перевода переключателя П2 в положение О (Охрана), при котором по шине О на указанную кнопку и резисторы
R8—R11 подается напряжение +12 В (вход ДУ1 служит для дистанционного управления постановкой и снятием с охраны — см.
разд. 3.6). При этом ИМС D8.1, работающая в режиме RS-триггера, по S-входу переводится в единичное состояние (на выводе
13 — сигнал логической 1), а счетчик секунд в D1 (по его R-входу
9) и счетчик минут D9.1 (по R-входу 15) через Д6 — в нулевое состояние (диоды Д5, Д6 и резисторы R4, R13 образуют двухвходовую схему ИЛИ). Через 4 минуты на выходе 13 D9.1 (шина 4 м)
формируется сигнал логической 1, что приводит к переводу выхода И-НЕ D4.3 в состояние низкого, практически нулевого потенциала, в результате чего триггер D8.1 через Д7 и инвертор D6.1 обнуляется и система переводится в дежурный режим. Защитный
временной интервал, в течение которого можно покинуть помещение, индицируется светодиодом Д17 и может быть установлен
также равным 1, 2 или 8 минут, в зависимости от того, к какому
выходу D9.1 подключен вывод 2 D4.3. Сигнал логической 1 на ин-
111
3. Система охранной сигнализации
версном выходе 12 D8.1 по шине «нП» поступает на логические
элементы D10.1 и D10.2 является разрешающим при формировании сигналов тревоги (см. ниже).
Схема для моделирования процесса запуска системы в части
формирования защитного временного интервала содержит (см.
рис. 3.6, à) упоминавшиеся ИМС D4.3 и D6.1, диод Д7, резистор
R5 и источник потенциального логического сигнала U, имитирующего состояние выхода ИМС D5.1 для рассматриваемого момента (вместо источника U можно также использовать модель D5.1,
соединив все ее четыре входа с общей шиной). При этом принимается, что на входах логического преобразователя, фрагмент лицевой панели которого показан на рис. 3.6, á, действуют логические сигналы А ≡ 4м (вывод 13 D9.1) и В ≡ Q (прямой выход 13
триггера D8.1). После нажатия кнопки в правой нижней части
преобразователя на его дисплее получаем таблицу истинности моделируемой схемы, из которой следует, что при А = 1 и В = 1
(комбинация 003) на ее выходе действует сигнал OUT = 1, что и
соответствует рассмотренному ранее алгоритму формирования защитного временного интервала.
112
à)
â)
á)
ã)
Рис. 3.6. Модели элементов блока управления
3.3. Блок управления
В дежурном режиме блоком реализуются следующие функции.
1. Генерация сигнала тревоги — осуществляется в зависимости
от комбинации сработавших в заданный промежуток времени датчиков, которые на схеме рис. 3.4 представлены в виде нормально
замкнутых контактов А1, А2, И1, И2, обозначенных в соответствии с блок-схемой на рис. 3.1. Срабатывание датчика из той или
иной группы фиксируется размыканием одного из указанных контактов и запоминается соответствующим RS-триггером ИМС D11
путем подачи на его S-вход потенциального сигнала через резисторы R8—R11. Срабатывание любого из датчиков сопровождается переводом выходного сигнала ИМС D5.2 из единичного состояния в нулевое, в результате чего:
— по шине С деблокируется (по R-входу 7) счетчик D9.2 числа
срабатываний ИК-датчиков И1, И2, сигналы с которых поступают на счетный с-вход 1 D9.2 через ИМС D2.2 и D2.3
(результатом работы D9.2 является сигнал логической 1 на
шине «чс» выхода схемы ИЛИ на диодах Д8—Д11);
— при наличии сигнала «нП» (нет пуска, при котором D8.1 на-
ходится в нулевом состоянии) сигнал с D5.2 по шине С переводит D4.2 в единичное состояние, а D4.1 — в нулевое, в
результате через Д5 деблокируются по входу 9 счетчик секунд в D1 и счетчик минут D9.1 — по R-входу 15, т. е. начинается формирование временных интервалов 1м — 8м.
Формирование сигнала тревоги производится ИМС D10.1 через
4 минуты после срабатывания одного из датчиков (сигнал 1 на
шине «4м»), а также при наличии единичных сигналов «нП», «чс»
и сигнала срабатывания датчика А1 или А2 (вскрытие входной
двери или разрушение стекла одного из окон или балконных дверей), формируемого ИМС D2.4 и D6.2. При этом сигнал логического 0 с выхода D10.1 инвертором D6.3 преобразуется в логическую 1, которая через резистор R15 открывает ключ на транзисторе Т, в результате чего:
— срабатывает реле Р (того же типа, что и в рассмотренном
выше акустическом датчике), нормально замкнутые контакты которого размыкаются, что вызывает срабатывание блока
оповещения;
— начинается разряд конденсатора С5 через R17 и через время,
приблизительно равное 0,7R17⋅C5 = 0,7⋅6,8⋅10
6
⋅10–6= 4,76 ñ,
происходит срабатывание инвертора D6.5, выходной сигнал
113
3. Система охранной сигнализации
которого через D5.1 и D6.1 переводит систему в исходное
состояние и через выключатель П1а и шину Т передается в
блок сигнализации для включения сирены.
В случае, если злоумышленник проник в защищаемые помещения другим способом, например, через вентиляционный шлюз
(сигналы с А1 и А2 отсутствуют), формирование сигнала тревоги
производится по числу срабатываний ИК-датчиков, фиксируемых
на выходах 5 или 6 счетчика D9.2 и передаваемых на D10.1 в виде
логической 1 через схему ИЛИ на диодах Д12, Д13 и резисторе R12.
Схема для моделирования процесса формирования сигнала
«чс» содержит (см. рис. 3.6, â), кроме элементов блока управления,
источник потенциального логического сигнала U, логические элементы D9.21 и D9.22, имитирующие входную логику счетчика
D9.2, программно управляемые ключи А1, А2, I1 и I2, имитирующие релейные выходы датчиков, и логический пробник Р. Время
срабатывания ключей выбраны в их диалоговых окнах следующим
образом: для А1 — время включения Ton = 0,5 c, время выключения Toff = 1,2 c (см. осциллограмму А1); для А2 — Ton = 1,5 c,
Toff = 10 c (выбранные параметры выходят за пределы времени
моделирования и поэтому не отображаются на экране осциллографа); для ИК-датчика I2 — Ton = 0,6 c, Toff = 0,7 c (осциллограмма I2 и первое срабатывание логического пробника Р); для I1 —
Ton = 1 c, Toff = 1,2 c (осциллограмма I1 и второе срабатывание
Р). Таким образом, при срабатывании ИК-датчиков на счетчике
D9.2 будет зафиксировано 2 импульса, что соответствует состоянию высокого уровня (логической 1) на выходе 4 D9.2. Если первым сработает один из ИК-датчиков, то оно не будет зафиксировано счетчиком D9.2 из-за задержки срабатывания D11 и D5.2.
В некоторых случаях может потребоваться подключение к выходу
D2.3 конденсатора емкостью около 1 нФ для подавления дребезга
контактов датчика, если такой обнаружится в процессе наладки
системы.
2. Формирование сигнала ложной тревоги ¹1 — производится в
том случае, если нет срабатывания датчиков А1, А2 (на выходе
D2.4 сигнал логической 1) и И1 (на выходе D6.4 сигнал логической 1), но фиксируется срабатывание датчика И2 (на выходе 9
D11 сигнал логической 1), вызванное перемещением животных в
помещении, где установлен И2. В этом случае через 4 минуты и
при наличии сигнала «нП» на выходе D10.2 формируется сигнал
логического 0, который после инвертирования в D6.6 передается в
114
3.3. Блок управления
схему общего сброса (через D5.1) и через D4.4, выключатель П1б
по шине С3 — в блок сигнализации для кратковременного включения сирены с целью «умиротворения» животных.
3. Формирование сигнала ложной тревоги ¹2 — производится в
том случае, если в течение 4 минут фиксируются два и более срабатываний только датчика А2 (животные слишком громко «голосят»). В этом случае первое срабатывание А2 фиксируется на выходе 2 D11 в виде логической 1, которая передается на D-вход 5
триггера D8.2 с задержкой τ≈0,7R16⋅C4 = 0,7⋅10
6
⋅10–7= 0,07ñ, ÷òî
предотвращает запоминание первого срабатывания А2 при поступлении на с-вход D8.2 через D7.2 и D7.3 тактового сигнала с
вывода 4 D11. Этот сигнал поступает с небольшой задержкой,
определяемой постоянной времени интегрирующей R9-C3-цепи
(R9⋅C3 << R16⋅C4), предназначенной для защиты от дребезга контактов А2. Вторичное срабатывание А2, не меняя состояния сигнала на выходе 2 D11, переводит по с-входу D8.2 в единичное состояние, что при отсутствии срабатывания И1 (на выходе D6.4 —
сигнал высокого уровня) через 4 минуты вызывает срабатывание
D3.2, выходной сигнал которого через инвертор D7.1 передается в
схему общего сброса (через D5.1) и через D3.3, выключатель П1б
по шине Л — в блок сигнализации для кратковременного включения сирены с целью «умиротворения» животных. Заметим, что
при числе срабатываний А2 больше двух единичное состояние
D8.2 не меняется, поскольку на ее D-входе при этом сохраняется
сигнал 1 с выхода 2 D11.
4. Формирование сигнала ложной тревоги ¹3 — производится
при случайном срабатывании одного из датчиков (на выходе D7.4
сигнал логической 1), что, однако, не соответствует условиям выполнения п. 1—3. В этом случае через 8 минут выход И-НЕ D4.4
переводится в состояние низкого (нулевого) уровня, который через диод Д14 и D6.1 передается в схему общего сброса и через
D3.3, выключатель П1б по шине Л — в блок сигнализации для
кратковременного включения сирены.
Индикация времени отработки рассмотренных режимов работы
системы производится светодиодом Д16, управляемым инвертором D7.4 при наличии на шине С сигнала логической 1, т. е. при
срабатывании любого из датчиков.
Конструктивно БУ выполнен на монтажной односторонней печатной плате размером 75×75 мм в корпусе блока питания (фото
на рис. 3.7). Блок соединяется с остальными блоками с помощью
115
3. Система охранной сигнализации
Рис. 3.7. Монтажная плата блока управления
малогабаритного 21-контактного разъема ОНП-8-21. Не показанные на схеме блока выводы 4, 12 (разрешение по выходу и входу)
ИМС D6 и D7 (К561ЛН1) заземлены (лучше использовать
К561ЛН2, не оказавшейся у авторов «под рукой»).
3.4. Блок сигнализации
Блок сигнализации выполнен (см. рис. 3.8) на трех цифровых
ИМС (D1—D3), двухканальном усилителе мощности D4 и транзисторных ключах на T1, T2. При включении питания обнуление
триггеров ИМС D1 производится по шине О сигналом низкого
(нулевого) уровня с переключателя П2 в положении С (Стоп) в
блоке управления (см. рис. 3.4), при этом сигналы 1 на инверсных
выходах D1 через двухвходовой элемент И на R2, Д3, Д4 поддерживают счетчик секунд (вход В) D2 в нулевом состоянии.
При поступлении по шине Т сигнала тревоги триггер D1.1 переводится в единичное состояние, в результате чего деблокируются:
— D4 (через Д1 и вход 11) и сформированные в БУ двухтональ-
ные сигналы по шине Г поступают на оба входа усилителя
мощности через регулятор уровня на R9;
— ключи на Т1, Т2 через R8 и через клеммы Кл5, Кл6 и R12
подается питание на автономную сирену (пьезоэлектриче-
116
3.4. Блок сигнализации
скую или динамическую, например, малогабаритную DS-530
со звуковым давлением 117 Дб/м); вход ДУ2 служит для дистанционного управления сиреной — см. разд. 3.6:
— через Д4 — счетчик D2 времени звучания автономной или
сирены в виде 4-омных громкоговорителей, подключаемых к
клеммам Кл1, Кл2 (первый канал) и Кл3, Кл4 (второй).
Мощность каждого канала — 22 Вт.
Время звучания сирен определяется тем, к какому выводу D2
подключен вход D3.1; при показанном на схеме подключении это
время составляет около одной минуты. По истечении этого времени на выводе 5 формируется сигнал 1, который через D3.1 и D3.2
переводит D1.1 в исходное состояние и, следовательно, производится обнуление и блокировка D2.
При поступлении сигнала ложной тревоги по шине Л в единичное состояние переводится триггер D1.2, в результате чего деблокируются D4 (через Д2), ключи на Т1 и Т2 (через R7) и приводятся в действие сирены описанным выше образом на время, определяемое тем, к какому выводу D2 подключен вход 12 D3.3; при
показанном на схеме подключении это время составляет около
4 с. По истечении этого времени на выводе 13 формируется сигнал 1, который через D3.3 и D3.4 переводит D1.2 в исходное состояние. Резистор R12 служит для ограничения напряжения питания до 12 В, обычно используемом в промышленных сиренах; для
упоминавшейся выше DS-530 (потребляемый ток около 1 А)
R12 = 3,9 Ом (для более дорогой пьезоэлектрической сирены той
же мощности потребляемый ток почти на порядок меньше). Из
схемы блока видно, что для питания автономной сирены может
быть использован как выпрямитель блока питания (+17 В), так и
аккумулятор резервного питания (вход +Ак), который автоматически отключается при наличии +17 В через диоды Д5-Д6 двухвходовой схемы ИЛИ.
Конструктивно áëîê размещен â корпусе размерами
80×60×30 мм (корпус УКВ-блока от старого лампового радиоприемника), силуминовое основание которого используется в качестве радиатора для D4 и T2 (без электрической изоляции). Печатная
монтажная плата для цифровых ИМС имеет размер 40×25 мм и
крепится жесткими соединительными проводниками пайкой вертикально к плате размером 75×25 с остальными элементами,
включая клеммник. В зависимости от предпочтений и возможно-
117
3. Система охранной сигнализации
стей, рассмотренная схема может быть упрощена путем исключения из нее транзисторных ключей или D4.
à)
118
á)
â) ã)
Рис. 3.8. Блок сигнализации
3.5. Другие блоки системы
Для уточнения временных интервалов, формируемых счетчиками К561ИЕ10 в блоках управления и сигнализации рассмотрим
схему модели одной половины этой ИМС, содержащую (см.
рис. 3.8, á) четыре D-триггера Т1—Т4. В качестве имитатора секундных сигналов используется источник U однополярных импульсов типа меандр с инвертором N на выходе. Из осциллограмм
на рис. 3.8, â видно, что на выходе второго триггера (ключ Z в
нижнем положении) сигнал появляется через 1,5 периода входного, т. е . отсчитываемый интервал на 0,5 с меньше ожидаемого. На
столько же короче будет интервал и на выходе Т4 (см. осциллограмму на рис. 3.8, ã); в случае же блока управления все формируемые D9.1 временные интервалы будут на 0,5 минуты короче указанных на схеме. Объясняется это тем, что скважность меандра
равна двум; очевидно, что при ее увеличении наблюдаемое «укорочение» будет уменьшаться.
3.5. Другие блоки системы
1. Блок контроля (БК) (рис. 3.9) содержит движковый переклю-
чатель П на три положения. В левом положении (РАБ — работа)
релейные выходы датчиков (клеммы А1в, А2в, И1в, И2в) соединяются с блоком управления (клеммы А1, А2, И1, И2); в среднем
положении (0) выходы датчиков и соответствующие им входы БУ
находятся в режиме холостого хода. В правом положении (КНТ —
контроль) к блоку управления подключаются имитаторы датчиков
в виде микропереключателей А1к, А2к, И1к, И2к, коммутация которых позволяет проверить работу блока управления в ранее рассмотренных режимах, в частности, при проверке режима формирования сигнала тревоги используется светодиод Д, свечение которого прекращается при размыкании нормально замкнутых
контактов реле К1 и К2 в БУ. Для этого пара проводников от этих
контактов, подсоединяемых в рабочем режиме к блоку оповещения, временно подключаются к рассматриваемому блоку через
контакты К1, К2 (гнездо-вилка от размонтированных разъемов).
Поскольку блок находится примерно на расстоянии 1 м от блока
управления, то вторые выходы всех четырех датчиков в нем объединены и выведены на отдельную клемму, которая соединяется с
общей шиной только в БУ. В рассматриваемый блок заведена на
отдельные клеммы шина питания датчиков +12 Â.
119
3. Система охранной сигнализации
Рис. 3.9. Блок контроля
Блок коммутации соединений (БКС) представляет набор клемм
для подсоединения к блоку управления групп датчиков (8 клемм),
шины их питания (2 клеммы), сигналов управления и шины питания сирены (6 клемм). Блок размещается на расстоянии около 3
метров от блока управления.
Блок питания (БП) выполнен в укороченном корпусе от блока
питания популярного в 1970-õ годах бытового компьютера
БК-07 с использованием его предохранителя Пр (см. рис. 3.10),
выключателя сети Т, силового трансформатора Тр, выпрямителя
на диодах Д1—Д4, дросселя Др и конденсаторов фильтра С1, С2.
Плата выпрямителя с конденсаторами фильтра дополнена конденсатором С3 и монтажной платой шириной 24 мм и высотой 65 мм,
на которой размещены: стабилизатор напряжения на ИМС
КР142ЕН1А с эмиттерным повторителем на Т2 (размещен на радиаторе размером 5×5 см над трансформатором Тр); цепь заряда
аккумулятора Ак в буферном (Б) (через R1+R2 и Д5, ток подзаряда 35 мА) и форсированном (З) (через R2 и Д5, ток заряда 100 мА)
режимах, переключаемых ползунковым переключателем П; параметрический стабилизатор на R3, Д6 с эмиттерным повторителем
на Т1; защитные диоды Д5, Д7 (1N851) (защита от разряда аккумулятора через стабилизатор и защита выхода последнего при аварийном отключении сети) и Д8 (защита Т1 при отключении аккумулятора).
В блоке питания использованы в качестве резервного два последовательно включенных герметизированных свинцово-кислотных 6-вольтовых аккумуляторов (SLA) марки СА645 емкостью
4,5 А⋅час китайского производства. Особенностью этих аккумуляторов является то, что даже при токе подзаряда 35 мА напряжение
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]