Разработка многоканальной системы сигнализации (стр. 1 из 5)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
«Разработка многоканальной системы сигнализации»
Гомель 2008
Введение
Дипломное проектирование – заключительный этап обучения учащихся технических специальностей в учреждении образования «Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии», который имеет своей целью:
1. Систематизацию, закрепление, расширение теоретических знаний и практических навыков и применение их для решения конкретных профессиональных задач;
2. Овладение методикой проектирования, формирование навыков самостоятельной проектно-конструкторской работы;
3. Приобретение навыков обобщения и анализа результатов, полученных другими разработчиками или исследователями;
4. Выявление уровня подготовленности учащихся для самостоятельной работы на производстве, в проектных организациях и учреждениях.
В соответствии с заданием на дипломный проект передо мной была поставлена задача разработать многоканальную систему сигнализации.
1. Расчетно-проектировочный раздел
1.1 Назначение и области применения
Тема моего дипломного проекта «Разработка многоканальной системы сигнализации». Система сигнализации предназначена для установки в квартире или любом другом помещении, нуждающемся в охране и оповещать звуковым сигналом, при срабатывании одного из датчиков, хозяина данного помещения либо охрану. Разрабатываемая система сигнализации может найти применение в любом помещении, нуждающемся в охране.
1.2 Разработка структурной схемы
Разработка структурной схемы является начальным этапом проектирования любого электронного устройства.
Структурной называется схема, которая определяет основные функциональные части изделия и связи между ними. Структурная схема лишь в общих чертах раскрывает назначение устройства и его функциональных частей, а также взаимосвязи между ними, и служит лишь для общего ознакомления с изделием.
Составные части проектируемого устройства изображаются упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы, т.е. с применением условно-графических обозначений. Внутри каждого прямоугольника, функционального узла устройства, указаны наименования, которые очень кратко описывают предназначение конкретного блока. Структурная схема светодиодной информационной панели, представлена на рисунке 1.2.1.
Структурная схема разрабатываемой многоканальной системы сигнализации состоит из следующих блоков:
Рисунок 1.2.1 Структурная схема
«Блок формирования временных интервалов» – представляет собой блок, в котором формируются временные интервалы. Этот блок выполняет функцию задатчика временных диапазонов срабатывания того или иного устройства, например срабатывание сирены.
«Источник питания» – в особых пояснениях не нуждается, так как собран по типовой схеме. Коммутация напряжения питания осуществляется контактами поляризованного реле.
«Сканер датчиков» – применение сканера обеспечивает автоматическое запоминание состояния датчиков в момент включения блока охраны как исходного. При этом датчики могут быть в произвольной комбинации замкнуты или разомкнуты – сигнализация сработает от изменения состояния, а при долговременном нарушении одного из четырех шлейфов охраны, через 3,5 мин работы сирены, сканер переключит цепь охраны на инверсный сигнал, т.е. если раньше данный шлейф срабатывал на размыкание, то теперь будет реагировать на изменение состояния (замыкание). Такое переключение при необходимости схема выполняет до трех раз, когда появляется импульс на выходе счетчика.
1.3 Разработка принципиальной схемы
Блок временных интервалов – (рис 1.3.1.1), состоит из триггера на элементах DD1.1. DD1.3; генератора импульсов DD3.1, DD3.2; счетчика импульсов DD5 селектора временных интервалов (12 и 6 с) на логических элементах микросхем DD6, DD3, DD7; ограничителя времени звучания звукового сигнала на счетчике DD2; триггера на элементах DD4 для обеспечения режима ожидания начала отсчета первого временного интервала (12 с). В качестве триггера выбираем микросхему 561ЛЕ5, а в качестве генератора импульсов D3.1, D3.2 выбираем микросхему 561ЛЕ5.
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». В качестве счетчиков подбираем микросхемы 561ИЕ11 и 561ИЕ16 соответственно.
Рассмотрим цоколевку счетчика типа ИЕ16 на рис 1.3.1.2.
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.
Рисунок 1.3.1.1 Формирователь временных интервалов.
Рис. 1.3.1.2 Цоколевка счетчика типа ИЕ16
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.
Налаживание блока временных интервалов начинается с установки резистором R12 порога запирания транзистора VT3 при напряжении 9 В в цепи аккумулятора (напряжение подается от регулируемого источника питания). После этого проверяется логика работы схемы в соответствии с описанием. При необходимости можно подстроить частоту тактового генератора резистором R9 для получения временных интервалов 6 и 12 с (или 8 и 16 с).
Сканер охранных датчиков (рис 1.3.1.3), собран на двух микросхемах. Четырехразрядный последовательно-параллельный регистр 2DD1 используется для запоминания исходного состояния охранных датчиков.
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.
Рисунок 1.3.1.3 Сканер охранных датчиков
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.
Рассмотри более подробно микросхему 561ЛЕ5.
Микросхемы типа ЛЕ5 выполняют логическую функцию т ИЛИ-НЕ, где т – количество входов. Реализация её обеспечивается последовательным соединением т МДП-транзисторов с каналом р-типа и параллельным соединением т МДП-транзисторов с каналом n-типа. На рис. 1.3.2.1 приведена принципиальная электрическая схема и таблица состояний логического элемента 2ИЛИ-НЕ, являющегося одним из элементов ИС ЛЕ5.
Этот тип элементов также имеет более высокий уровень Uвых и более низкий уровень Uвых, по сравнению с простейшим КМДП-инвертором. Чтобы величина Uвых не была ниже предельно допустимого уровня, ширина каналов МДП-транзисторов с каналом р-типа больше в т раз, чем у МДП-транзисторов с каналом л-типа.