AVT2039.pdf

Detektor − licznik przesuwających się

obiektów

kit AVT−2039

Do czego to służy

Proponowane urządzenie jest kolejnym

przykładem, że popularny i wielokrotnie już

stosowany w projektach seri−

i 2000 układ scalony NE555 potrafi prawie

wszystko. Tym razem ten “koń pociągowy”

elektroniki posłuży do skonstruowania pros−

tego ale niezwykle ciekawego urządzenia.

Zastosowań proponowanego układu może

być wiele, ale najbardziej typowym będzie

nadzorowanie pomieszczenia, do którego

wchodzą i wychodzą niewielkie liczby osób.

Urządzenie będzie w stanie stwierdzić czy do

nadzorowanego obszaru weszła jakaś osoba

czy też go opuściła. Układ może także poli−

czyć osoby znajdujące się w pomieszczeniu

i jeżeli stan licznika wyniesie zero, np. wyłą−

czyć światło w nadzorowanym miejscu. Jedy−

nym ograniczeniem (w wersji podstawowej

układu) jest maksymalna liczba osób przeby−

wających w pomieszczeniu, wynikająca z po−

jemności zastosowanego licznika.

Układ nie posiada wmontowanych żad−

nych czujników wykrywających poruszające

się osoby lub obiekty, ale może współpraco−

wać z licznymi czujnikami znajdującymi się

w ofercie AVT jako gotowe urządzenia lub

pod postacią kitów.

rech tanich i ogólnie dostępnych układów

scalonych, w tym z dwóch wspomnianych już

NE555. Zajmijmy się teraz analizą działania

urządzenia. Układ posiada dwa wejścia

oznaczone IN1 i IN2, połączone bezpośred

nio z wejściami bramek U2C i U2D. Bramki

te, zawarte w strukturze układu CMOS 4093,

są bramkami z przerzutnikiem Schmitta i ich

zastosowanie zamiast typowych bramek

NAND zostało podyktowane daleko idącą

Jak to działa?

Schemat ideowy układu przedstawiono na

rys. 1. Urządzenie składa się z zaledwie czte−

VCC

IN1

IN2

Diody typu 1N4148

U2D

100k

VCC

U2C

4093

22k

U2A

U2B

DIS

THR

4093

THR

4093

NE555

10nF

100uF

OUT1

OU2T

VCC

OUT3

BC548

Diody typu 1N4148

220k

22k

100uF

100nF

RST

40193

Rys. 1

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

datkowych (OUT1 i OUT2) dołączyli wskaź−

nik kierunku AVT2038 to obserwując ten

wskaźnik moglibyśmy uzyskać informację

czy do strzeżonego pomieszczenia ktoś

wchodzi czy wychodzi.

Nie o to, a w każdym razie nie tylko o to nam

chodziło. Wracając do analizy schematu za−

uważmy, że wyjścia bramek U2A i U2B połą−

czone są także z wejściami licznika rewersyj−

nego U4. Układ ten posiada dwa wejścia

zegarowe: CU (Count Up − Licz w górę) i CD

(Count Down − Licz w dół). Impulsy świadczą−

ce o wejściu kogoś do pomieszczenia dopro−

wadzane są do wejścia CU a sygnały

o opuszczeniu przez kogoś pomieszczenia

do CD. W ten właśnie sposób nasze urzą−

dzenie potrafi policzyć przebywające na da−

nym obszarze osoby.

Na początku analizy pracy układu powiedzieliśmy,

że licznik U4 został wyzerowany. Zaraz po pierw−

szym impulsie doprowadzonym do wejścia CU na

wyjściu Q1 tego liczni−

ka pojawił się stan

1 i tranzystor T1

zaczął przewodzić,

a połączony z nim

przekaźnik włączył

dopływ prądu do

oświetlenia w po−

mieszczeniu. Po−

nieważ do każdego

z wyjść licznika U4

dołączona jest jed−

na z diod zasilają−

cych bazę T1, tranzystor ten będzie przewo−

dził zawsze jeżeli tylko na wyjściach licznika

jest stan różny od zera.

Urządzenie nasze, tak jak każde inne urzą−

dzenie, posiada oczywiście pewne ograni−

czenia. Jednym z nich jest maksymalna po−

jemność licznika i co za tym idzie maksymal−

na ilość obiektów jakie układ może policzyć −

15. Inteligencja układu jest żadna i łatwo go

oszukać. Jeżeli na przykład przechodząca

korytarzem osoba cofnie się po minięciu pier−

wszego czujnika to zostanie policzona, mimo

że faktycznie nie wejdzie do pomieszczenia.

Także mijanie się dwóch osób przed czujni−

kami może spowodować totalne ogłupienie

układu. Nie wymagajmy jednak zbyt wiele od

urządzenia zbudowanego z czterech taniut−

kich kostek!

się zbyt krótki lub zbyt długi. Uzależnione to

będzie od szybkości i wymiarów poruszają−

cych się obiektów. Najprostszą metodą regu−

lacji czasu trwania impulsów będzie wstawie−

nie potencjometrów montażowych. na miejs−

ce rezystorów.

Możliwe modyfikacje

Rys. 2

prawnienia.

Jak już wspomniano, w wielu zastosowa−

niach ograniczeniem może być mała pojem−

ność licznika umożliwiająca zliczenie maksy−

malnie 15−u obiektów. Nic jednak nie stoi na

przeszkodzie, aby układ rozbudować przez

dodanie dowolnej liczby liczników. Można też

zastosować liczniki oraz dekodery z wyświet−

laczami LED tworząc rozbudowane urządze−

nie, które mogłoby znaleźć zastosowanie np.

jako licznik taśmy magnetofonowej. Projekt

modułu zawierającego cztery liczniki rewer−

syjne i cztery dekodery z wyświetlaczami zo−

stał przez AVT opracowany. Moduły takie

można będzie łączyć szeregowo, tworząc

liczniki o dowolnej pojemności. Jeżeli pomysł

ten spotka się z zainteresowaniem Czytelni−

ków to zostanie w najbliższym czasie opubli−

kowany.

Jak już wspomniano, istnieje możliwość zbu−

dowania efektownego i funkcjonalnego urzą−

dzenia nadzorującego przez połączenie ukła−

dów AVT2038 i AVT2039. Obydwa urządze−

nia zmontowane są na płytkach drukowanych

o identycznych wymiarach i mających iden−

tycznie rozmieszczone otwory pod śruby mo−

cujące. Połączyć należy dwa wyjścia układu

AVT2039 oznaczone na płytce OUT1 i OU2

a wejściami AVT2038.

Zbigniew Raabe

przezornością. Rozwiązanie takie zabezpie−

cza nas bowiem przed trudnymi do przewi−

dzenia skutkami pojawienia się na wejściu

układu stanów nieustalonych, które mogłyby

zakłócić pracę układu. Stanem nieaktywnym

wejść urządzenia jest stan niski, co ułatwia

współpracę układu z większością czujników

i torów podczerwieni, które zwykle pracują

w trybie NC (Normally Connected − zwykle

Rys. 3

zwarte). Zakładamy, że do wejść układu pod−

łączone są dwa czujniki, np. dwa tory pod−

czerwieni umieszczone w korytarzu prowa−

dzącym do pomieszczenia, w którym światło

może się palić tylko wtedy, kiedy ktoś w nim

przebywa (rys. 2). Uprzednio nacisnęliśmy

przycisk RESET, na wszystkich wyjściach U4

panuje stan niski i tranzystor T1 nie przewo−

dzi. Przechodząca korytarzem osoba, udają−

ca się w stronę strzeżonego pomieszczenia

uruchamia czujnik 1, z którym połączone jest

wejście IN1 naszego układu. Na wyjściu

bramki U2C pojawia się stan niski, który do−

prowadzony do wejścia wyzwalającego prze−

rzutnika monostabilnego U1 rozpoczyna ge−

nerowanie przez ten układ impulsu o czasie

trwania określonym pojemnością C2 i rezys−

tancją R1. Wyjście bramki U2C połączone

jest z wejściem zerującym drugiego przerzut−

nika monostabilnego U3 i w momencie gene−

rowania przez U1 impulsu wymusza na nim

stan niski. Poruszająca się korytarzem osoba

dociera teraz do czujnika 2. Na wejściu IN2

urządzenia powstaje stan wysoki, który po

zanegowaniu przez bramkę U2D wyzwala...

nie, nic podobnego, układ U3 nie może wy−

generować impulsu ponieważ na jego we−

jściu ciągle jeszcze trwa stan niski. Jeżeli któ−

rykolwiek z dwóch przerzutników monostabil−

nych zostanie wyzwolony to wyzwolenie dru−

giego będzie możliwe dopiero po zakończe−

niu generowania impulsu przez pierwszy! Tak

więc przesuwanie się obiektu w prawo będzie

zawsze powodowało reakcję przerzutnika

U1, a przesuwanie się w lewo − U3. Już w tej

chwili nasz układ mógłby spełniać użyteczną

funkcję: gdybyśmy bowiem do jego wyjść do−

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci hand−

lowej AVT, jako “kit szkolny”

AVT−2039

WYKAZ ELEMENTÓW

Kondensatory.

C3, C1 10nF

C2, C4, C5 100µF

C6 100nF

Rezystory.

R1, R2, R7 22k<234>

R3, R4, R5 100k<234>

R6 220k<234>

Półprzewodniki.

D1...D8 1N4148 lub odpowiednik

T1 BC548 lub odpowiednik

U1, U3 NE555

U2 CMOS 4093

U4 CMOS 40193

Pozostałe.

Złącze ARK3 1szt.

Złącze ARK2 1szt.

Przycisk do wlutowania w płytkę

Montaż i uruchomienie

Układ montujemy na płytce z laminatu jedno−

stronnego kierując się rysunkiem 3 i informa−

cjami na stronie opisowej płytki. Zasady

montażu tak prostych urządzeń są ogólnie

znane, pamiętajmy tylko o wlutowaniu zwo−

rek i umieśćmy układy scalone w podstaw−

kach. W prototypie przycisk RESET umiesz−

czony był na płytce drukowanej, ale w ukła−

dzie funkcjonalnym można przenieść go w in−

ne miejsce.

Zmontowany ze sprawdzonych elementów

układ nie wymaga uruchamiania i działa od

razu, co nie znaczy że działa dobrze. Z war−

tościami elementów R1, R2, C2 i C4 czas

trwania impulsów generowanych przez prze−

rzutniki monostabilne wynosi ok. 1,5 sek.

W wielu przypadkach czas ten może okazać

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: