centrala alarmu przeciw pożarowego.pdf
(
582 KB
)
Pobierz
141305659 UNPDF
Projekty AVT
Centrala alarmu
przeciwpożarowego
Do czego to służy?
Pozwalamy sobie zaprezentować na−
szym Czytelnikom kolejne urządzenie
z serii układów, które powinny być jakoś
specjalnie wyróżniane. Nie są to bowiem
urządzenia służące rozrywce czy nawet
zaawansowanym pracom hobbystycz−
nym. Są to układy, których zastosowanie
ma się przyczynić do wzrostu naszego
bezpieczeństwa i które w pewnych sytu−
acjach mogą zapobiec nieszczęśliwym
wypadkom. Pierwszym z serii był z pew−
nością detektor ulatniającego się gazu,
układ mogący w pewnym stopniu zlikwi−
dować jedno z największych zagrożeń
czyhających na mieszkańca średnio roz−
winiętego kraju w jego własnym domu.
Zajmijmy się teraz kolejnym zagroże−
niem: pożarami, a w jednym z najbliż−
szych numerów EdW pomyślimy, jak
choćby w minimalnym stopniu zwiększyć
bezpieczeństwo w dżungli, jaką jest bez
wątpienia ruch drogowy w naszym kraju.
W poprzednim numerze EdW opubliko−
wany został opis czujnika wykrywającego
dym i nienormalne podwyższenie się tem−
peratury. O ile jednak opisywany jeszcze
wcześniej czujnik ulatniającego się gazu
był całkowicie autonomicznym urządze−
niem, wymagającym jedynie dołączenia
zasilacza „wtyczkowego”, to czujnik prze−
ciwpożarowy wymaga dołączenia go do
wyspecjalizowanej centrali alarmowej.
Z wielu powodów wykorzystanie gotowej
lub samodzielnie wykonanej centrali za−
projektowanej do pracy w systemie anty−
włamaniowym nie wchodzi w grę. Sys−
tem zabezpieczający przed skutkami poża−
ru ma zupełnie inne wymagania technicz−
ne niż typowy system alarmowy. Przede
wszystkim czujniki wykrywające dym lub
obecność szkodliwych gazów w powiet−
rzu pobierają znacznie więcej prądu niż
elementy systemu przeciw włamaniowe−
go. Jeden tylko taki czujnik wymaga zasi−
lania prądem nie mniejszym niż 300mA
przy napięciu 9VDC. Nasza centrala zosta−
ła zaprojektowana do współpracy z maksi−
mum ośmioma czujnikami i musi dostar−
czyć prądu prawie 2,5A. Z kolei wiele fun−
kcji realizowanych przez centrale alarmo−
we przeznaczone do pracy w systemach
antywłamaniowych jest w przypadku ukła−
du ostrzegającego o powstaniu pożaru cał−
kowicie zbędnych. Zupełnie nieprzydatne
byłyby wszelkiego rodzaju układy opóźnia−
jące, kodowane włączanie i wyłączanie
2150
centrali czy też układy antysabotażowe.
Tak więc zaprojektowanie specjalnej cent−
rali przeznaczonej do współpracy z czujni−
kami AVT−2146 okazało się koniecznością.
Podczas projektowania układu przyję−
to następujące założenia konstrukcyjne:
1.Centrala musi dostarczać prądu o natęże−
niu do 2,5A i stabilizowanym napięciu 9V.
2.Do centrali można będzie dołączyć mak−
symalnie osiem czujników typu AVT−
2146, co oznacza możliwość kontrolowa−
nia aż ośmiu pomieszczeń jednocześnie.
3.Centrala musi umożliwiać natychmias−
towe ustalenie, w którym ze strzeżo−
nych obszarów powstał dym lub też
nadmiernie podniosłą się temperatura.
W przypadku powstania kryterium
alarmu w kilku pomieszczeniach na−
raz, układ musi dostarczyć informacji
o wszystkich tych pomieszczeniach.
4.Układ powinien zapewniać możliwość
ustalenia, jakie kryterium alarmu zo−
stało wykryte: dym czy podwyższona
temperatura.
5.Centrala powinna zostać wyposażona
w wbudowany akustyczny sygnaliza−
tor alarmowy. Aby nie zawyżać kosz−
tów wykonania układu zdecydowano
się na sygnalizator piezo średniej mo−
cy. Centrala powinna posiadać jednak
dodatkowe wyjście (tranzystor Open
Collector), które może umożliwić dołą−
czenie dodatkowych sygnalizatorów
akustycznych lub optycznych.
Urządzenie spełniające powyższe zało−
żenia zostało zaprojektowane i zbudowa−
ne, a jego prototyp przeszedł testy w Pra−
cowni Konstrukcyjnej AVT. Zbudowany
układ nazywa się „Centrala alarmu prze−
ciwpożarowego”, bo po prostu jakoś
trzeba było go nazwać. W rzeczywistości
jest to urządzenie, które może sygnalizo−
wać nie tylko powstanie pożaru, ale tak−
że wykrywać obecność toksycznych ga−
zów i wiele skażeń chemicznych.
Jak to działa?
Schemat elektryczny proponowanego
układu pokazany został na rysunku 1.
Dawno już nie widzieliśmy takiej ilości
diod naraz, prawda? Jednak te diody nie
tylko nie komplikują i nie podwyższają
kosztów wykonania urządzenia, ale
wręcz przeciwnie: upraszczają i „potani−
ają” konstrukcję.
Właśnie od tych diod, a właściwie od
ich dwóch grup zaznaczonych na schema−
cie szarymi prostokątami rozpoczniemy
omawianie zasady działania układu. Nasza
centrala zgodnie z założeniami pozwala na
dołączenie ośmiu czujników przeciwpoża−
rowych. Każdy z czujników posiada swa
wyjścia: jedno sygnalizujące wykrycie dy−
mu, a drugie informujące o nadmiernym
12
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97
Projekty AVT
Rys. 1.
wzroście temperatury. A zatem centrale
wyposażona została w szesnaście wejść,
po dwa na każdy z czujników. Na przewo−
dach doprowadzających sygnały z nieraz
dość odległych miejsc mogą wystąpić za−
kłócenia i przepięcia, które mogłyby
uszkodzić wejścia bramek CMOS. Właś−
nie ochronie przed przepięciami służą
wspomniane diody. Jeżeli na wejściu cen−
trali wystąpi napięcie większe o 0.6V od
napięcia zasilania to zostanie ono zwarte
do plusa zasilania za pośrednictwem dio−
dy D1. Podobnie stanie się w wypadku
napięcia ujemnego względem masy ukła−
du: zostanie ono zwarte przez diodę D2.
Analizę układu rozpoczniemy od mo−
mentu kiedy jest on już dołączony do za−
silania, ale na wszystkich wejściach
„panuje” spokój, nie zostało stwierdzone
żadne kryterium alarmu. Wyobraźmy so−
bie teraz, że na wejściu oznaczonym na
schemacie jako „Tor 0 Dym” powstanie
stan niski świadczący o wykryciu dymu
lub gazów w pomieszczeniu zabezpiecza−
nym przez czujnik 0. Za pośrednictwem
diody D1 stan niski zostanie wymuszony
także na wejściu 13 bramki IC8D i na po−
łączonych ze sobą wejściach bramki
IC8B. Dioda LED dołączona do wyjścia
bramki IC8B zapali się sygnalizując wy−
krycie dymu gdzieś na strzeżonym obsza−
rze. Jednocześnie stan wysoki z wyjścia
bramki IC8D zostanie doprowadzony do
wejścia 8 bramki IC3C powodując jej ot−
warcie i przepuszczenie przez nią sygna−
łu o częstotliwości akustycznej genero−
wanego przez generator multistabilny
zbudowany z bramki IC3D. Generator ten
jest kluczowany impulsami zegarowymi
o częstotliwości ok. 0,5Hz, tworzonymi
przez generator z bramką IC3A. Sygnał
akustyczny doprowadzony jest do sygna−
lizatora alarmowego piezo – Q1.
Tak więc wiemy już, że na strzeżonym
obszarze wykryto obecność dymu, ale nie
wiemy w jakim pomieszczeniu się to stało.
Informacji o tym dostarczy nam za chwilę
wyświetlacz DISP1. Przypomnijmy sobie,
że na wyjściu bramki IC1A został w mo−
mencie stwierdzenia kryterium alarmu
wymuszony stan wysoki, doprowadzony
następnie do wejścia X0 multipleksera
/ demultipleksera IC5. Jest to ciekawy
układ, który w dużym przybliżeniu możemy
porównać do zwykłego przełącznika obro−
towego o ośmiu pozycjach (patrz rysunek 2).
Różnica polega głównie na tym, że wejścia
przełączane są nie za pomocą obracania
ośką przełącznika, lecz za pomocą podawa−
nia na wejścia adresowe odpowiednich
stanów logicznych, zgodnie z tabelą 1.
Ważną rolę
w układzie pełni
licznik IC4A, któ−
rego trzy młodsze
wyjścia dołączo−
ne są do wejść
adresowych de−
multipleksera. Na
wejście zegaro−
we licznika poda−
wany jest nie−
ustannie ciąg impulsów prostokątnych ge−
nerowanych przez multiwibrator zbudowa−
ny na bramce IC3A. Wyjścia licznika dołą−
czone są także do wejść dekodera BCD na
kod wyświetlacza siedmiosegmentowego
IC6. Wydawałoby się więc, że na wyświet−
laczu powinny kolejno ukazywać się cyfry
od zera do siedmiu (zauważmy, że licznik
IC4A zeruje się po nadejściu ósmego im−
pulsu). Tak jednak nie jest ponieważ we−
jście wygaszania wyświetlacza BI znajduje
się w stanie wysokim.
Powróćmy znowu do sytuacji, kiedy
na wejściu „Tor 0 Dym” powstał stan
niski. Na wejściu 1 bramki IC1A został
za pośrednictwem diody wymuszony
także stan niski, a w konsekwencji na
wejściu X0 demultipleksera IC5 pojawił
się stan wysoki. Jeżeli teraz na we−
jściach adresowych IC5 a tym samym
na wejściach dekodera IC6 pojawi się
stan 000(BIN), to stan wysoki z wejścia
X0 zostanie przeniesiony na wyjście
X demultipleksera i po zanegowaniu
przez bramkę IC8C przekazany zostanie
na wejście wygaszania wskaźnika sied−
miosegmentowego.
Tab. 1 Tablica prawdy układu 4051
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97
13
Rys. 2.
Projekty AVT
Rys. 3. Schemat montażowy
Podsumujmy teraz, jak wygląda działa−
nie naszego układu po wykryciu kryte−
rium alarmu na jednym z jego wejść:
1.Pali się dioda LED D49 sygnalizując
wykrycie dymu
2.Generowany jest alarmowy sygnał
akustyczny
3.Na wyświetlaczu cyklicznie ukazuje się
cyfra 0, wskazując że dym został wykry−
ty w pomieszczeniu umownie oznaczo−
nym jako „0”.
Tak więc układ spełnia
postawione mu założenia
konstrukcyjne.
Uważni Czytelnicy pro−
szeni są o samodzielne
przeanalizowanie, co się
stanie w przypadku powsta−
nia kryterium alarmu na kil−
ku wejściach centrali jedno−
cześnie.
Pozostała część układu to
typowo skonstruowany zasi−
lacz wykorzystujący monoli−
tyczny stabilizator napięcia
78S09 – IC7. Tranzystor T1
może posłużyć do włączania
dodatkowych układów syg−
nalizacyjnych, takich jak sy−
reny o większej mocy czy
też sygnalizatory optyczne.
Pomiędzy jego kolektor i plus zasilania
możemy włączyć przekaźnik o obciążal−
ności styków odpowiedniej dla przełącza−
nego obciążenia.
Wykaz elementów
Rezystory
R1 R16, R18,R19, R21: 10k
R17: 220k
R20: 100k
Kondensatory
C1: 470nF
C2: 1000µF/16
C3, C5: 100nF
C4: 470µF/10
C6: 22nF
Półprzewodniki
DISP1: wyświetlacz siedmiosegmentowy
LED (anoda)
D1 D48 1N4148 lub odpowiednik
D50,D49 LED czerwona i zielona f5
D51, D52, D53, D54 1N4001 lub odpowiednik
IC1,IC2,IC3,IC8: 4093
IC4: 4520
IC5: 4051
IC6: 4543
IC7: 78S09 (2,5A wersja 7809)
BR1 mostek prostowniczy 3A
T1 BC548 lub odpowiednik
Pozostałe
Q1 piezo PCA 100 − 08
Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10, Z13,
Z14 ARK2
Z11 gniazdo + wtyk do przewodu
taśmowego 14 pinów
Z12 złącze zaciskane do przewodu
taśmowego lutowane w płytkę
przewód taśmowy 14 ok. 15 cm.
transformator o napięciu wyjściowym
ok. 10 12VAC i prądzie maksymalnym
ok. 2,5A (nie wchodzi w skład kitu)
Rys. 4. Dołączenie czujników AVT−2146 do centrali
mi AVT−2146, to stabilizator napięcia nale−
ży wyposażyć w radiator, o wielkości
ustalonej doświadczalnie (stabilizator mo−
że być gorący, ale nie może parzyć).
Jedyną trudnością na jaką napotkamy
podczas montażu układu centrali może
okazać się połączenie przewodu taśmo−
wego ze złączem Z12. Autor radzi naj−
pierw wlutować złącze w płytkę, a dopie−
ro potem zacisnąć całość w imadle ra−
zem z przewodem taśmowym.
Zmontowany ze sprawdzonych ele−
mentów układ nie wymaga uruchamia−
nia ani regulacji i pracuje natychmiast
poprawnie. Płytka obwodu drukowane−
go nie została zwymiarowana pod żadną
konkretną obudowę, ale zaleca się za−
stosowanie obudowy metalowej, jaką
z łatwością znajdziemy w ofercie hand−
lowej AVT.
Na rysunku 4 pokazano schemat dołą−
czenia czujników AVT−2146 do centrali.
Zbigniew Raabe
Montaż i uruchomienie
Na rysunku 3 przedstawiona została
mozaika ścieżek dwóch płytek obwodów
drukowanych i rozmieszczenie na nich
elementów. Montaż rozpoczynamy od
płytki głównej – większej. Najpierw lutu−
jemy wszystkie diody małej mocy. Aby
nie zmniejszać czytelności schematu
i strony opisowej płytki, nie zostały one
ponumerowane. Ponieważ jednak
wszystkie diody są tego samego typu,
nie ma to najmniejszego znaczenia, gdzie
którą z nich umieścimy. Następnie mon−
tujemy coraz większe elementy kończąc
na kondensatorach elektrolitycznych
i stabilizatorze napięcia. Jeżeli przewidu−
jemy, że centrala będzie współpracować
z więcej niż trzema – czterema czujnika−
14
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/97
Plik z chomika:
witmat1
Inne pliki z tego folderu:
zimowy włącznik świateł samochodowych.pdf
(207 KB)
zestawy głośnikowe Hi-Fi.pdf
(372 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR i '51 2.pdf
(474 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR i '51 1.pdf
(609 KB)
zestaw uruchomieniowy dla procesorów AVR 89CX051.pdf
(472 KB)
Inne foldery tego chomika:
!!! SOFT !!!
Arduino Tutorial
Projekty
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin