Опис принципу роботи охоронного сигналізатора на транзисторах

2.2 Опис принципу роботи охоронного сигналізатора на транзисторах

 

Автомобільний охоронний пристрій на транзисторах встановлюється усередині салону автомобіля і забезпечує включення звукового сигналу при проникненні стороннього в автомобіль.

Основні технічні характеристики пристрою:

·           час переходу в режим охорони від 7 до 10 секунд.

·           час затримки спрацювання сигналізації від 5 до 7 секунд.

·           тривалість звучання сигналу тривоги від 60 до 120 секунд.

·           тривалість звукової посилки 0,5 секунд.

·           тривалість паузи 1,5 секунд.

·           струм споживання в режимі охорони не більше ніж 3 мА.

Принципова електрична схема автомобільного охоронного пристрою на транзисторах приведена на рис. 1.1 (див. Додаток 1).

Розглянемо принцип дії даного пристрою. Перед виходом з автомобіля водій включає тумблер SA1, встановлений в потайному місці. При цьому напругою +12 V, яка йде від акумулятора, через резистор R2 опором 5-10 МОм відбувається заряд конденсатора С1. Час заряду конденсатора С1 приблизно складає 7-10 с. За цей час водій повинен вийти з автомобіля і закрити за собою двері. Після заряду конденсатора С1 відкривається польовий транзистор VT1, і на стік транзистора VT2 поступає напруга негативної полярності, оскільки негативна клема акумулятора заземлена на корпус автомобіля. На затвор транзистора VT2 подається «замикаючий» позитивний потенціал, який створюється падінням напруги на резисторі R3. Струм, споживаний автомобільним охоронним пристроєм в режимі охорони, складає одиниці міліампер, а саме 3 мА.

При відкритті дверей водія, замикаються контакти вимикача SB1, а при гойданні автомобіля спрацьовує датчик гойдання SB2, при цьому через резистор R1 на затвор транзистора VT2 поступає напруга, що відкриває його. Струм, що протікає через резистор R1, швидко заряджає «запам’ятовуючий» конденсатор С2, який протягом 1-2 хвилин підтримуватиме транзистор VT2 у відкритому стані, навіть тоді коли розімкнуться контакти вимикача SB1 і датчика SB2. Струм, що протікає через відкритий транзистор VT2 і резистор R6, заряджає конденсатор СЗ. За час 5–7 секунд напруга на ньому досягає 4 В. Якщо за цей час тумблер SA1 не буде вимкнений, то мультивібратор, зібраний на транзисторах VT3, VT4, із загальмованого стану перейде в автоколивальний режим. При цьому електронний ключ на транзисторі VT5 періодично включатиме реле звукових сигналів К1. Контактами цього реле включається штатний сигнальний пристрій автомобіля.

При відкритті решти дверей автомобіля (окрім дверей водія), капота, кришки багажника замикаються вимикачі SB3 - SBn. При цьому конденсатор СЗ миттєво заряджає до напруги живлення, що приводить до негайного спрацьовування звукової сигналізації автомобіля.

Настройка охоронного сторожа полягає в установці тривалості і періодичності повторення звукових сигналів. Час звучання звукової сигналізації після закриття дверей автомобіля може регулюватися підбором місткості конденсатора С2. Тривалість сигнальних посилок і пауза між ними визначаються місткостями конденсаторів С4 і С5. Для вказаних на схемі номіналів цих елементів тривалість звучання і паузи відповідно рівні 0,5 і 1,5 секунд.

При монтажі схеми слід користуватися заземленим паяльником, інакше його електростатичний потенціал може вивести з ладу польові транзистори VT1 і VT2. У схемі польові транзистори VT1, VT2 типу КП103 можна замінити на КП301, а транзистор VT5 типу КТ816Б – на КТ818А або КТ837. Всі електролітичні конденсатори в схемі повинні бути з малими струмами витоку. Можна використовувати конденсатори типів К52, К53 з різними індексами. У автомобілях, не обладнаних реле К1, яке дає включення звукових сигналів, необхідно встановити додаткове реле типу РС-527, використовуване в ланцюзі включення фар автомобіля, або реле стартера типу РС-507Б.

2.3 Опис принципу роботи електронного автосторожа

Пропонований автомобільний охоронний пристрій, який називають електронним автосторожом, при напрузі живлення 12В споживає від батареї акумуляторів в охоронному режимі струм не більше 180 мкА.

 Схема автосторожа зображена на рис. 2.2. Після включення живлення тумблером SА1 поступає напруга до вузлів сторожа і починається повільна зарядка конденсатора С6 через резистор R11. В цей час на виході інвертора DD1.4 діє низький рівень, конденсатори С3 і С4 розряджені. Йде витримка часу, протягом якої власник автомобіля може вийти з салону і закрити за собою двері. Через відрізок часу, рівний = 0,7*R11*С6 (час - в секундах, якщо опір в мегаомах, а місткість – в мікрофарадах), на виході інвертора DD1.4 встановиться високий рівень і сторож перейде в черговий режим.

Якщо тепер відкрити кришку багажника або капот, замкнуться контакти SF1 або SF2, на виході інвертора DD1.1 виникне високий рівень і почнеться зарядка конденсатора С4 через резистор R6 і діод VD5, а також конденсатора С3 через діод VD8. Зарядка цих конденсаторів відбудеться також при включенні запалення, при цьому відкриється транзистор VТ1, забезпечуючи низький рівень на вході інвертора DD1.1.

 

Рис. 2.2. Принципова схема електронного автосторожа[13]

Через короткий час конденсатори С3 і С4 будуть заряджені і на виході інвертора DD1.3 встановиться низький рівень. Далі починає відкриватися транзистор VТ2, що комутує ланцюг реле звукового сигналу автомобіля. Звукові сигнали тривоги повторюються протягом часу біля 0,7*R9*СЗ. Після цього сторож знову переходить в охоронний режим.

При відкритих капоті або багажнику, при включеному запаленні сигнали тривоги подаються до тих пір, поки або не буде знеструмлений сторож тумблером SА1, або не будуть закриті капот, кришка багажника і вимкнено запалення.

Якщо в черговому режимі будуть відкриті двері салону автомобіля, швидко заряджатиметься конденсатор СЗ, а через час 0,7*R10*С4 (7...12 секунд) – конденсатор С4. За цей проміжок часу сторож повинен бути вимкнений, інакше зазвучить тривожний сигнал. Всі тимчасові витримки можуть бути змінені відповідним вибором номіналів часозатримуючих ланцюгів.

Вузол С2R14VD10С7 служить для вирівнювання стрибків напруги в бортовій мережі, що перевищують 15 В, і для захисту від перешкод. Діод VD1 захищає транзистор VT2 від зміни напруги самоіндукції, що може виникати на обмотці реле звукового сигналу. Діод припаяний до виведень цього реле.

Основна печатна плата та схема розміщення елементів данного аналога показана на рис.3.1 (див. Додаток 3).

3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ

 

3.1 Розробка структурної схеми

 

Структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора зображена на кресленні (дивіться графічну частину. Схема електрична структурна) та на рис. 3.1.

 

Рис. 3.1. Структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора.

Розглянувши структуру та принцип функціонування аналога, можна зробити висновок, що для побудови автомобільного охоронного сигналізатора пристрій повинен включати такі основні блоки:

1.                мікроконтролер;

2.                кварцовий резонатор;

3.                світловий сигналізатор;

4.                електронний ключ до системи запалення;

5.                електронний ключ до сирени;

6.                контакти капот-багажник;

7.                датчик до замку запалення;

8.                стабілізатор;

9.                вмикач;

10.              акумуляторна батарея.

На рис. 3.1 зображена структурна схема автомобільного охоронного сигналізатора. Джерелом живлення даного пристрою слугує звичайний акумулятор автомобіля напругою 12В, від якої напруга живлення на всі інші елементи схеми подається через стабілізатор напруги.

Умовно всі лінійні інтегральні стабілізатори напруги можна поділити на декілька груп. До однієї групи можна віднести стабілізатори з фіксованою вихідною напругою. Всередині цієї групи вони ще класифікуються за полярністю сформованої на виході напруги (позитивну чи негативну, відносно загального проводу), за величиною вихідної напруги і по максимальному струму, що віддається в навантаження. Перераховані параметри є ключовими.

Іншу групу представляють регульовані стабілізатори, вихідна напруга яких може змінюватись в деяких визначених межах. Вони також розрізняються за полярністю і по вихідному струму. В самостійну групу виділяють багатоканальні стабілізатори, які формують на виході декілька напруг, а подекуди навіть різної полярності. І ще одна група – стабілізатори з відносно малою потужністю, які нерідко характеризуються мінімальною різницею напруг між входом і виходом (впритул до 0,1 В).

В даному приладі стабілізатором напруги слугує інтегральний стабілізатор типу KP1157EH502A, який належить до першої групи вищеперерахованої класифікації, і на виході якого формується напруга живлення +5В. На рис. 2.1 (див. Додаток 2) приведена схема інтегрального стабілізатора напруги, зібраної на ІМС типу KP1157EH502A. Вибір інтегрального стабілізатора напруги був обумовлений його перевагами: високою надійністю, високим ККД, малими розмірами, низькою вартістю.

Саме в якості пристрою керування було використано мікроконтролер фірми „Microchip” (США) – PIC16F84А. Вибір даної мікросхеми ґрунтується на тому, що вона володіє високою швидкодією, широкими функціональними можливостями. Вбудований енергонезалежний запам’ятовуючий пристрій дозволяє записувати та оперативно змінювати величину проміжкової частоти цифрової шкали.

Мікроконтролери підгрупи PIC16F8x відносяться до сімейства 8-розрядних КМОП мікроконтролерів групи PIC16Cxxx, для яких характерна порівняно низька вартість, повністю статична КМОП-технологія та висока продуктивність. Випускаються у корпусах з 18 та 28 виводами, залежно від типу, з попередньо заданим типом зовнішнього генератора тактових імпульсів – кварцовим резонатором чи RC-ланкою.

Всі мікроконтролери підгрупи PIC16F8x використовують гарвардську архітектуру з RISC-процесором, які володіють наступними основними властивостями:

–          використовується тільки 35 простих команд;

–          всі команди виконуються за один цикл (400 нс при частоті 10 МГц), крім команд переходу, які потребують два цикли;

–          робоча частота 0 Гц ... 10 МГц (в даному випадку 4 МГц);

–          роздільні шини даних (8 біт) і команд (14 біт);

–          512  14 або 1024