17_11.pdf

rojekty AVT

VVT

Wszelkiego rodzaju aktywne czujniki

czyli tory podczerwienie stosowane

są w systemach alarmowych

i nadzoru. Niegdyś były bardzo

rozpowszechnione, ale obecnie ich

popularność nieco się zmniejszyła.

Zostały one częściowo wyparte

przez pasywne czujniki podczerwieni

− łatwiejsze w montażu, ale

i droższe. Jednak niejednokrotnie

zdarzają się sytuacje kiedy

zastosowanie toru podczerwieni jest

najlepszą metodą zabezpieczenia

strzeżonego obszaru. Dobrze

skonstruowane i poprawnie

umieszczone aktywne tory

podczerwieni są bardzo trudną do

sforsowania przeszkodą, trudniejszą

niż stosunkowo łatwe do

“oszukania” czujniki pasywne.

Kodowany

aktywny

tor podczerwieni

2015

Dotychczas konstruowane tory pod−

czerwieni miały jednak jedną wadę: przy

pomocy prostego nadajnika podczerwie−

ni, a nawet pilota od telewizora można

było łatwo przejść przez taką zaporę. Dla−

tego proponujemy inne rozwiązanie: tor

podczerwieni z kodowanym sygnałem.

W naszym układzie, składającym się

jak wszystkie aktywne czujniki podczer−

wieni z nadajnika i odbiornika. Nadajnik

wysyła, podobnie jak w innych torach

wiązkę promieniowania podczerwonego

o częstotliwości ponadakustycznej. Róż−

nica polega na tym, że w naszym ukła−

dzie wiązka ta jest modulowana sygna−

łem pochodzącym z kodera i odbierana

oraz demodulowana przez wyspecjalizo−

wany odbiornik podczerwieni. Otrzyma−

ny w ten sposób ciąg impulsów jest da−

lej kierowany do dekodera, który porów−

nuje otrzymaną informację z ustawio−

nym kodem. Jeżeli stwierdzona zostanie

jakakolwiek różnica system alarmowy

zostanie uaktywniony. Oczywiście

w skrajnym przypadku, kiedy to odbior−

nik nie odbierze żadnego sygnału alarm

także zostanie włączony. Tak więc

“oszukanie” proponowanego układu za

pomocą nadajnika wiązki podczerwieni

czy pilota jest absolutnie niemożliwe.

Więcej, jakiekolwiek próby wprowadze−

nia w tor dodatkowej wiązki podczerwie−

ni z pewnością spowodują powstanie

alarmu. Jest to nawet pewnym ograni−

czeniem: kodowanego toru podczerwie−

ni nie można instalować na obszarze, na

którym podczas działania systemu alar−

mowego ktoś posługuje się pilotami od

telewizorów. Nie należy jednak sądzić,

aby taki przypadek mógł zdarzyć się

w praktyce.

Kolejnym atutem proponowanego

układu jest jego duży zasięg. Zastosowa−

nie jako odbiornika wyspecjalizowanego

układu TFMS5360 pozwoliło w bardzo

prosty sposób prawie całkowicie unieza−

leżnić pracę odbiornika i dekodera od

warunków zewnętrznych. Natomiast za−

sięg toru zależy wyłącznie od mocy na−

dajnika i ukierunkowania wiązki. Produ−

cent układu, którym jest TEMIC, podaje

że możliwe jest uzyskanie zasięgu do

ponad 50m, bez stosowanie elementów

optycznych. Uzyskanie takich paramet−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

rojekty A

Projekty A

rojekty AVT

VVT

Rys. 1. Schemat ideowy toru podczerwieni.

rów wymaga jednak zastosowania bar−

dzo kosztownych diod nadawczych, tak

więc w naszym układzie zadowolimy się

mniejszym zasięgiem.

Opis działania

Schemat ideowy nadajnika i odbiornika

toru podczerwieni przedstawiony jest na rys.

rys.

wieni jest pewnego rodzaju nowością.

Jak już wspomniano MC145026 umożli−

wia ustawienie 19683 kombinacji kodu.

Jak to może być możliwe? Przecież na

schemacie widać wyraźnie dziewięć

wejść służących do ustawiania kodu:

A1...A9, a wiadomo że największa liczba

reprezentowana binarnym słowem 9 bi−

towym to 512 (DEC) − 111111111 (BIN) . Otóż

w układzie tym zastosowano ciekawą

metodę programowania kodera w syste−

mie trójkowym. Każde z wejść progra−

mujących może zostać ustawione

w trzech stanach: połączone z masą, po−

łączone z plusem zasilania i “zawieszo−

ne w powietrzu”. Teraz wszystko już się

zgadza: 3 9 =19683! Niezwykle interesują−

cy jest sposób, w jaki układ sprawdza

stan wyjść programujących. Bardzo ma−

łym prądem stara się on wymusić na we−

jściach kolejno stan wysoki i niski. Jeżeli

obie próby powiodą się, oznacza to że na

badanym aktualnie wejściu panuje stan

“trzeci”. O kostce MC145026 jak i o je−

go bliźniaku − dekoderze MC145028 da−

łoby się powiedzieć wiele jeszcze intere−

sujących rzeczy. Pełny opis tych ukła−

dów zająłby jednak ok. 11 stron, tak więc

Konstruktorów zainteresowanych szcze−

gółami ich budowy i pracy odsyłamy do

biuletynu USKA Układy Cyfowe 2/94.

Dla porządku w ramce podajemy podsta−

wowe dane techniczne tych układów.

Jak więc widać, znikomy pobór prądu

i duży zakres temperatur pracy predesty−

nują obydwa układy do pracy w syste−

mach alarmowych.

1. Zajmijmy się najpierw nadajnikiem.

Sercem układu nadajnika jest koder

typu MC145026 − U2. Jest to wyspecjali−

zowany układ kodujący przeznaczony

w zasadzie do pracy w pilotach do stero−

wania układami alarmowymi. Jego za−

stosowanie w aktywnym torze podczer−

Parametry układów MC145026 i MC145028

Napięcie zasilania

4,5...18VDC

Pobór prądu MC145026

400mA

Pobór prądu MC145028

800mA

Zakres temperatury pracy (ważne w układach alarmowych)

−40...+80 o C

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

rojekty A

Projekty A

rojekty AVT

VVT

Rys. 2. Przekaźnik.

W naszym układzie MC145026 usta−

wicznie emituje kody przeznaczone dla

odbiornika, ponieważ jego wejście uak−

tywniające TE\ jest permanentnie zwarte

do masy. Generowane impulsy przeka−

zywane są z wyjścia D(ata)OUT na we−

jście zerujące generatora multistabilne−

go zrealizowanego oczywiście na NE555

− U1. Częstotliwość pracy tego generato−

ra określają elementy R1, R2, PR1 i C1

i w przypadku zastosowania w odbiorni−

ku układu TFMS5360 musi ona wynosić

dokładnie 36kHz. Impulsy generowane

przez U1 i modulowane przez U2 wyste−

rowują następnie bazę tranzystora T1,

który z kolei steruje diodami IRED D1

i D2. Prąd tych diod ograniczany jest

przez rezystor R4. Jeżeli szczególnie bę−

dzie zależeć nam na zasięgu nadajnika,

to wartość tego opornika możemy

zmniejszyć do ok. 20 W . Warto wtedy wy−

mienić tranzystor T1 na typ BC338

(337...339), jeśli napięcie zasilania prze−

kroczy 8V.

Sposób programowania kodera omó−

wimy w części artykułu dotyczącej mon−

tażu i uruchamiania, tak więc przejdźmy

teraz do opisy odbiornika.

W odbiorniku toru podczerwienie pra−

cują dwa układy: U4 − TFMS5360 i U3 −

MC145028 − dekoder. Układ TFMS5360

był opisywany w biuletynie USKA RTV

i AV 1/95 oraz skrótowo w EdW. Podamy

więc jedynie jego najważniejsze para−

metry i częstotliwości pracy jego wersji.

Układ U4 odbiera zmodulowaną wiąz−

kę podczerwieni i przetwarza ją na ciąg

impulsów identycznych z impulsami wy−

twarzanymi przez koder. Identycznymi

co do kształtu i czasu trwania, ale nieste−

ty odwróconych w fazie. Dlatego też ko−

nieczne stało się zastosowanie tranzys−

tora T3 pracującego jako inwerter. Z ko−

lektora T3 impulsy już o prawidłowej fa−

Rys. 3. Płytka

drukowana

zie podawane są na wejście dekodera

U3.

Jeżeli dwukrotnie został rozpoznany

ciąg impulsów odpowiadający liczbie po−

danej na wejścia programujące U3 to

wyjście VT tego układu przechodzi

w stan wysoki i pozostaje w nim aż do

przerwy w transmisji danych lub do mo−

mentu wykrycia błędu. Stan wysoki

z wyjścia dekodera wysterowuje za po−

średnictwem rezystora R7 bazę tranzys−

tora T2 zasilającego przekaźnik PK1. Sty−

ki tego przekaźnika są zwarte podczas

normalnej transmisji, a rozwierają się na−

tychmiast po wykryciu błędu lub przerwy

w przesyłaniu danych. Tak więc nasz tor

podczerwieni pracuje w trybie NC (Nor−

mally Closed) i może współpracować

z wejściami central przeznaczonymi do

tego trybu pracy. Ponieważ użyty prze−

kaźnik ma 2 pary styków NO i NC, latwo

można zmienić wyprowadzenie złącza

NC na NO, łącząc kroplą cyny punkty na

dolnej dtronie plytki, a przecinając ścież−

kę od styku NO (ozn. strzałką). Dla ulat−

wienia zamieszczany strukturę wewnętr−

zną przekaźnika ( rys. 2

menty większe gabarytowo. Ze względu

na być może trudne warunki w jakich bę−

dzie pracowało nasze urządzenie, pod

układy scalone nie stosujemy tym razem

podstawek. Kondensator C6 musimy

“położyć”, tak aby nie zasłaniał okienka

odbiornika U4. Pamiętajmy, że montuje−

my układ alarmowy i, jeżeli nie chcemy

być nękani fałszywymi alarmami, to na−

szą pracę musimy wykonać wyjątkowo

dokładnie.

Po zmontowaniu płytek pozostaje

nam jedynie regulacja generatora fali

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R7, R11: 10k W

R2: 22k W

R3, R8: 560 W

R4: 100 W

R5: 100k W

R6, R9: 51k W

R10: 220k W

PR1: 100k W heltrim

Kondensatory

rys. 2).

Ponieważ przerwa w transmisji da−

nych może oznaczać jedynie (poza

ewentualnym uszkodzeniem układu)

przerwanie wiązki podczerwieni przez in−

truza, a błędy w przesyłanych danych −

próbę “złamania” zabezpieczenia, nasz

układ spełnia postawione mu wymaga−

nia.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 3

rys. 2

Kondensatory

C1: 330pF

C2: 10nF

C3, C7, C9, C11: 100nF

C4, C6, C8: 100µF/16V

C5: 5,1nF

C10: 22nF

Półprzewodniki

D1, D2: diody IRED

T1, T2, T3: BC548

U1: NE555

U2: MC145026

U3: MC145028

U4: TFMS5360

Różne

Najważniejsze

parametry TFMS5360

Napięcie zasilania 5V DC

Zakres temp. pracy −25°C...+85°C

Częstotliwość fali nośnej:

TFMS5300

rysunku 3 widzimy rozmieszczenie

elementów na płytkach drukowanych

nadajnika i odbiornika. Płytki zostały wy−

konane na laminacie jednostronnym.

Przed rozpoczęciem montażu płytki nale−

ży rozłamać, a następnie pilnikiem wy−

równać krawędzie. Ponieważ szczęśli−

wie udało się uniknąć konieczności sto−

sowania zworek, od razu możemy przy−

stąpić do montowania rezystorów.

W dalszej kolejności montujemy ele−

30kHz

Różne

PK1: przekaźnik typu G6H−2−101

OMRON

Z1, Z2, Z3: ARK2

Obudowa typu KM−25B, 2 szt.

TFMS5330

33kHz

TFMS5360

36kHz

TFMS5380

38kHz

TFMS5560

56kHz

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

rojekty A

Projekty A

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

rys. 2

Kondensatory

Półprzewodniki

rysunku 3

Różne

rojekty AVT

VVT

nośnej w nadajniku i ustawienie kodów.

Regulacji częstotliwości generatora do−

konujemy za pomocą potencjometru

montażowego PR1, kierując się wskaza−

niami miernika częstotliwości. Jeżeli te−

go użytecznego przyrządu nie posiada−

my, to pozostaje nam regulacja metodą

kolejnych przybliżeń. Włączamy obydwa

elementy toru podczerwieni do zasilania,

a do styków przekaźnika dołączamy dio−

dę LED z rezystorem szeregowym tak,

aby zwarcie styków powodowało zapale−

nie diody. Ustawiamy nadajnik i odbior−

nik naprzeciwko siebie i kręcąc poten−

cjometrem PR1 staramy się uzyskać

efekt zapalenia się diody. Kiedy nam się

to uda, dalej pokręcając potencjometrem

staramy się ustalić dwa punkty, przy któ−

rych dioda gaśnie i ustawiamy PRek po−

między tymi punktami. Następnie odsu−

wamy nadajnik od odbiornika i powtarza−

my regulację. Po kilku takich zabiegach

i coraz precyzyjniejszej regulacji dojdzie

do sytuacji, w której dioda nie będzie się

już zapalać. Będzie to oznaczać, że usta−

wiliśmy dobrze częstotliwość, a jedno−

cześnie przekroczyliśmy maksymalny za−

sięg toru.

W przypadku użycia miernika częstot−

liwości należy przeciąć połączenie na

płytce drukowanej między wyjściem 15

U2, a wejściem 4 U1. Na płytce znajduje

się oznaczony fragment tej ścieżki, który

po regulacji należy ponownie połączyć

kroplą cyny. Jeśli ktoś zastosuje pod−

stawki pod układ scalony U1 lub U2, wy−

starczy oczywiście odgiąć odpowiednią

nóżkę U1 lub U2. Należy pamiętać, żeby

operacja kalibracji w tych warunkach nie

trwała zbyt długo, bowiem może to spo−

wodować zbytnie nagrzanie się rezysto−

ra R4 i tranzystora T1.

Ostatnią czynnością przed umieszcze−

niem płytek w obudowie jest ustawienie

kodu. Właściwie był już od początku

ustawiony: na wszystkich wejściach pro−

gramujących kodera i dekodera był stan

“trzeci” i taki układ, umożliwiający

sprawdzenie i regulację urządzenia, też

jest jednym z możliwych kodów. Naj−

prawdopodobniej jednak będziemy

chcieli kod zmienić i możemy to uczynić

w bardzo prosty sposób. Na płytce, tuż

obok punktów lutowniczych końcówek

układu służących ustawianiu kodu, zna−

jdują się szeregi punktów lutowniczych.

Jeden szereg połączony jest z masą,

drugi z plusem zasilania. Programowanie

wykonujemy zwierając kropelkami cyny

pola lutownicze końcówek układów do

masy, do plusa lub pozostawiając je nie−

podłączone. Najważniejsze jest aby kody

ustawione w odbiorniku i nadajniku były

identyczne. Dla ułatwienia programowa−

nia na stronie lutowniczej zaznaczono

numerację kolejnych pozycji kodu.

Płytki nadajnika i odbiornika zostały

zwymiarowane pod obudowy typu KM−25B

i w takich właśnie zalecamy je umieścić.

Jeżeli tor będzie pracował poza pomiesz−

czeniami zamkniętymi, to niezbędne jest

zabezpieczenie płytek przed wpływami

atmosferycznymi odpowiednim prepara−

tem, a wycięte w obudowie otwory na dio−

dy i odbiornik TFMS zakleić kawałkami

przezroczystego polistyrenu.

Jeszcze jedna uwaga: otwór przez

który wiązka podczerwieni będzie docie−

rać do odbiornika nie powinien być zbyt

duży (jego średnica nie powinna przekro−

czyć 6...10mm). Zbyt wielki otwór mógł−

by powodować złe działanie układu. Przy

małych odległościach i w pomieszczeniu

zamkniętym odbiornik mógłby “łapać”

promieniowanie odbite od ścian, umożli−

wiając tym samym ewentualnemu intru−

zowi sforsowanie zapory.

Zbigniew Raabe

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/97

rojekty A

Projekty A

Zbigniew Raabe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: