Акустический счётный сигнализатор

Акустический счётный сигнализатор (далее просто АСС) следит за открыванием входной двери и подсчитывает количество открываний входной двери с момента включения питания устройства. Открывание входной двери приводит к замыканию контактов геркона «Дверь» и запуску таймера, включающего сигнализатор «Тук-тук», а также к включению индикатора количества открываний входной двери. Время работы таймера составляет 7 секунд. АСС дополнительно снабжён кнопкой «№», которая позволяет вручную в любое время посмотреть количество прошедших событий (открываний входной двери).

АСС (см. рисунок 1) состоит из следующих основных частей:

— датчика-геркона SF1 «Дверь» и резистора R2;
— цепи установки в «0» при включении питания на элементах C1, R1;
— усилителя «дребезга» на элементах VT1, R3;
— таймерa, собранного на элементах DD1.1, R4, C2, VD2, VD3;
— триггера «переполнение» на микросхеме DD1.2;
— цепей развязки на диодах VD1, VD2 и VD5, VD6;
— счётчика – дешифратора DD2, работающего на семисегментный светодиодный индикатор HG1;
— токового ключа на полевом транзисторе VT2;
— сигнализатора «Тук-тук» на элементах VD4, R8, C4, C5, VT3, VT4, BA1 и автономного источника питания – батареи GB1.

При включении питания тумблером SA1, начинает заряжаться конденсатор С1. Ток протекает по цепи: «+» GB1, С1, R1, общий провод. Пока конденсатор не зарядился, на его обкладке «-» присутствует уровень логической 1, устанавливающий в исходное (нулевое) состояние счётчик DD2 (по входу «R» – вывод 5). Этот же установочный импульс подаётся на вход R (вывод 10) ИМС DD1.2 и — через диод VD1 — на вход R (вывод 4) ИМС DD1.1. Так АСС устанавливается в исходное состояние (дежурный режим).

«Замыкание» контактов геркона SF1 приводит к подаче положительного перепада напряжения (с «дребезгом») на истоковый повторитель – усилитель «крутизны» фронтов VT1R3 и далее, с истока VT1 — на вход С (вывод 3) триггера DD1.1. Так как на вход D (вывод 5) DD1.1 подано напряжение питания (логическая 1), то на неинвертирующем выходе Q (выводе 1) DD1.1 устанавливается 1. Токовый ключ на транзисторе VT2 открывается и через семисегментный индикатор HG1 в течение 7 секунд протекает ток. Длительность цикла определяется времязадающей цепью R4-C2. Работает таймер на ИМС DD1.1 так: Установившаяся на выводе 1 DD1.1 логическая 1 через резистор R4 заряжает конденсатор С2. Когда на обкладке «+» С2 напряжение вырастет до половины напряжения питания (плюс прямое падение напряжения на диоде VD2), триггер DD1.1 (по входу R — вывод 4) обнуляется и на выходе Q устанавливается логический 0. Конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD3, нагрузки отключаются. Малое сопротивление (единицы Ом) перехода сток – исток VT2 в течение этих же 7 секунд замыкало (через диод VD6) цепь питания HG1 и индикатор показывал количество прошедших открываний (срабатываний геркона SF1) входной двери. По окончании работы таймера полевой транзистор VT2 вошёл в режим отсечки и, как следствие, в режим экономии ёмкости батареи GB1.

Сразу после срабатывания SF1 «Дверь» (и запуска таймера) с выхода (вывода 2) DD1.1 отрицательный перепад напряжения подаётся на счётный вход С (вывод 4) DD2 и увеличивает содержимое счётчика DD2 на единицу. Микросхема DD2 имеет выход «переполнение» (вывод 2), на котором с начала 5-го и до конца 9-го счётного импульса присутствует логическая 1. Поэтому, по завершении первого счётного цикла (0 … 9) отрицательный перепад напряжения с вывода 2 DD2 через резистор R5 поступает на базу транзистора VT5 и закрывает его. VT5 работает в ключевом режиме и инвертирует входной сигнал. Таким образом, на коллекторе VT5 формируется положительный перепад напряжения, который поступает на вход С (вывод 11) триггера «Переполнение» DD1.2. При этом логическая 1 с информационного входа D (с вывода 9) DD1.2 записывается на неинвертирующий выход Q (вывод 13) DD1.2. Высокий логический уровень с выхода Q DD1.2 поступает на сегмент «h» (вывод 10) семисегментного индикатора HG1 и зажигает его. Светящаяся точка будет указывать на переполнение счётчика вплоть до выключения питания АСС, рекомендуя выключить и снова включить питание тумблером SA1. Как видно из схемы: и цифра, и точка (сегмент «h») на индикаторе HG1 могут светиться, только в течение 7 секунд работы таймера (в автоматическом режиме) или при нажатой кнопке SB1 «№» (в ручном режиме). Всё остальное время работы АСС находится в энергосберегающем режиме.

Включение индикатора HG1 нажатием на кнопку SB1 “№” не приводит к включению сигнализатора «Тук-тук» (как это происходит в автоматическом режиме), благодаря обратному смещению диода VD6.

Сигнализатор «Тук-тук» (далее просто СТТ) представляет собой акустический имитатор стука в дверь. СТТ в отличие от тональных сигнализаторов является менее надоедливым и для большинства присутствующих в помещении не ассоциируется с сигналом тревоги, а потому не отвлекает «не посвящённых» от основного рода деятельности. При открывании ключа VT2 напряжение положительной полярности через стабилитрон VD4 поступает на генератор, выполненный на транзисторах разной структуры. Время периодического заряда конденсатора С4 через резистор R8 выбрано так, чтобы головка динамическая издавала щелчки частотой 1 — 4 Гц, что обеспечивается сопротивлением резистора R8 120 кОм … 39 кОм (соответственно). Стабилитрон VD4 понижает напряжение питания + 9 В на величину, равную напряжению стабилизации стабилитрона. Конденсатор С5 является накопительным элементом фильтра постоянного тока и позволяет динамической головке ВA1 вырабатывать более «сочные» щелчки. Характер щелчков, напоминает звуки «ТУК-ТУК-ТУК-ТУК».

Подстройка АСС.

Собранный без ошибок АСС настройки обычно не требует. Время работы таймера можно уточнить подбором резистора R4*. Частоту щелчков – резистором R8*. Не рекомендуется устанавливать частоту СТТ более 10 Гц, так как при этом значительно возрастает потребляемый ток. Яркость свечения индикатора HG1 можно незначительно увеличить исключением (замыканием) резистора R7. Однако при этом потребуется ограничить ток (этим же резистором) в цепи питания сегмента «h». Объясняется это тем, что выходной ток логической 1 вывода 13 DD1.2 намного больше выходного тока (тока КЗ) логической единицы выходов микросхемы DD2.

Детали АСС.

В АСС использованы резисторы типа ОМЛТ. Конденсаторы С1, С2, С4, C5 – оксидные типа К50-35 или зарубежного производства. С3 – керамический, типа КМ4. Стабилитрон VD4 – любой, с током стабилизации не менее 20 мА и напряжением стабилизации 4,7 … 5,6 В. Остальные диоды – любые кремниевые, например, КД520 … КД522. Полевой транзистор VT2 – типа КП501А можно заменить КП505А (для некоторого увеличения громкости звуков «ТУК-ТУК-ТУК-ТУК»). Транзисторы VT3, VT4 — любые комплиментарные (и не только) пары биполярных транзисторов средней или малой мощности, например КТ3102 и КТ3107(соответственно). Германиевые транзисторы МП10 – МП42 также подходят хорошо, но потребуют увеличения размеров ПП (Печатной платы). Транзистор VT5 заменяется кремниевым маломощным (КТ306, КТ312, КТ342 с коэффициентом усиления по току не менее 100). Кнопка SB1 КМ1-I или другая малогабаритная; тумблер SA1 – малогабаритный МТS-102 или особо малогабаритный SМТS-102. Гнездо XS1 типа СНЦ-3,5 с гаечным креплением. В АСС применена микросхема DD1 К561ТМ2, которая (при доработке печатной платы) может быть заменена 564-й (но не 176-й) серией. Зарубежный аналог К561ТМ2 — CD4013A. Индикатор HG1 можно заменить аналогичным с ОК (другая цоколёвка потребует доработки ПП). Геркон SF1 – любой типа «тройник».

Ток дежурного режима АСС определяется в основном состоянием инвертора VT1-R6: через открытый транзистор VT1 ток достигает 2,5 мкА. Не подпорченные «статикой» микросхемы потребляют ток не более 1 мкА. Поэтому, если микросхемы DD1 и DD2 установить на сокеты (защитить от «статики» при пайке), то из АСС получится весьма экономичное устройство. В качестве GB1 используется миниатюрная щелочная (алкалиновая) батарея 6F22 · 9V зарубежного производства. Если 9…12 — месячного срока службы такой батареи (при непрерывной работе в дежурном режиме) не достаточно, то применяют литиевый аккумулятор Finepower KT-3113 «Крона» 9 В, 500 мА/час. Его можно заряжать через micro USB. Время заряда – до 7 часов. Правда стоит он в розничной продаже в 2021 году не дёшево — 599 рублей.

Все детали АСС (кроме элементов SA1, SF1, SB1, ВА1, GB1) располагаются на печатной плате (см. рисунки 2 и 3) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Плата вместе с батареей GB1 устанавливается, например, в прямоугольном пластмассовом корпусе — мыльнице размером 100 х 60 х 30 мм. (см. чертёж фальшпанели на рис. 4). Тумблер SA1 «Питание», кнопка SB1 «№» крепятся на передней панели корпуса после приклеивания к ней и заклеивания скотчем цветного чертежа фальшпанели (рис. 4). Гнездо XS1 «Дверь» типа СНЦ-3,5 также крепится на передней панели и припаивается к точкам 2, 3 на плате. Встроенную головку BA1 2ГД-36 размещают в дополнительной аналогичной мыльнице, прикреплённой снизу. Допустимо также применить корпус с большими размерами. АСС устанавливается («навешивается») на два шурупа с полукруглыми головками, закреплённые на стене, или другой вертикальной поверхности. В задней стенке корпуса пропиливаются два паза – петли типа «уши» — в форме отверстий, имеющихся в металлических петлях-накладках для подвески мебели к стене, в которые входят головки шурупов. Глубина вкручивания шурупов в стену определяется экспериментально так, чтобы АСС навешивался на стену плотно, с заметным трением. Возможные варианты оформления передней панели АСС показаны на рисунках 4.

Уважаемые читатели! Предлагаем Вашему вниманию дополнительную информацию по схеме АСС, зашифрованную ребусом (см. рисунок 5). Ребус сообщает, как правильно обслуживать аккумулятор.

Если Вы разгадаете даже часть ребуса, то сможете получить бонус. Бонус содержит 2 рисунка ФП (фальшпанели) и готовый к термопереносу (в масштабе = 1:1) отражённый рисунок трассировки печатной платы. Вам достаточно разгадать только первые два рисунка. Получится слово (часть речи — наречие). Введите это слово и через печатный пробел количество рисунков, содержащихся в ребусе (двоичным пятиразрядным числом) в строку «Пароль» файла ASS_dop. Подсказки: 1). У Вас должна получиться «буквенно-цифровая конструкция» Хххххх_ХХХХХ из 12 символов. 2). Первое слово пароля пишите с заглавной буквы. 3). Младший разряд в двоичной системе счисления располагается справа, а старший — слева.
Архив файла ASS_dop (393 кБ) можно скачать здесь:

ass_dop.rar [392,89 Kb] (скачиваний: 3)

Для облегчения разгадывания ребусов сообщаю, что ребус нарисован в 3 горизонтальные строки.

Некоторые особенности изготовления АСС.

Рисунок 6.
Для авторского варианта АСС были использованы 2 стандартные мыльницы с габаритами 100 х 60 х 30 мм. Для того, чтобы BA1 типа 2ГД-36 смогла поместиться в такой мыльнице, в нижней (меньшей) половинке мыльницы, сделано отверстие под выступающий колпачок. С обратной стороны мыльницы приклеен тонкий лист электрокартона, который в свою очередь закрыт декоративной самоклеящейся плёнкой.

Рисунок 7.
Задняя часть верхней мыльницы имеет три крепёжных отверстия под винты М3х12. А Задняя часть нижней мыльницы имеет четыре крепёжных отверстия под винты М3х12. Для того, чтобы головки винтов не портили (не продавливали и не прорезали) декоративную самоклеющуюся плёнку, на винты желательно одевать шайбы. Шайбы зачастую бывают не высокого качества и своими заусеницами могут повреждать декоративные поверхности. Такие шайбы перед установкой в изделие желательно отстучать (выпрямить) молотком на наковальне. Чтобы цинковая или другая антикоррозийная защита шайб не была повреждена, выпрямление рекомендуется делать, обернув шайбы кусочком тонкого электрокартона. Винты следует закручивать «правильной» отвёрткой. Плоский конец отвёртки должен: 1). Доставать до «дна» шлица. 2) полностью утопать в шлице, но не «болтаться» в нём. 3). Быть достаточно широким, т. е. не быть меньше длины шлица.

Рисунок 8.
Если АСС предполагается эксплуатировать вне бытовых помещений, готовую плату рекомендуется защитить от влаги трёхкратным покрытием цапонлаком. Для того, чтобы динамическая головка BA1 громче воспроизводила звуки «ТУК-ТУК-ТУК-ТУК», в её металлическом корпусе было сделано отверстие. После этого увеличился ход бумажного диффузора.

В свободное пространство корпуса (сверху на ПП) можно вырезать и положить кусок поролона. Это позволит батарее GB1 не болтаться в корпусе и не соприкасаться с ПП.

Рисунок 9.
АСС в сборе можно посмотреть на рисунке 9. Так как ФП АСС заламинирована (защищена от влаги полоской скотча), то при фотографировании со вспышкой она даёт блики. На самом деле АСС выглядит привлекательнее, чем на фотографии.

Рисунок 10.
Штекер XP1, геркон SF1, резиновый крепёжный держатель геркона и постоянный магнит изображены на рисунке 11. Длина кабеля, подводимого к штекеру XP1, в авторском варианте составляет 3 метра. При этом не потребовалось защищать линию от индустриальных помех керамическими (безындукционными конденсаторами). Резиновый крепёжный держатель геркона выполнен из листовой резины 60х50х1,5мм. (подойдут также старые прадедушкины калоши). Держатель крепится двумя шурупами М3х12мм к верхнему косяку над дверью.
Если АСС планируется использовать для подсчёта покупателей, зашедших в магазин, для улучшения точности счёта нельзя забывать о необходимости установки на входную дверь пружины. Ведь пока дверь открыта, в помещение может пройти не один, а несколько человек.

Рисунок 11.
В отсутствие профессиональных штативов, оборудования и освещения работу ААС лучше продемонстрировать не над открывающейся и закрывающейся дверью, а на столе. Например, на рисунке 11 видно, что количество открываний (и закрываний) двери в данном случае равно пяти. Закрывание двери показания счётчика не изменяют и включения сигнала «ТУК-ТУК-ТУК-ТУК» не производят.

При закрытой двери геркон SF1 находится в сработанном состоянии и АСС пребывает в дежурном энергосберегающем режиме. При открывании двери включается режим подсчёта событий и включения 7-секундного звукового оповещения об открывшейся двери.

В качестве источника питания АСС можно использовать новую разработку производства КНР. Не дёшево и сердито. Аккумулятор в фирменной упаковке можно посмотреть на рисунке 12.

Рисунок 12.

Посмотреть, как работает АСС можно на видео 1. Съёмка велась в полузатемнённом помещении для того, чтобы хорошо были видны показания зелёного цифрового индикатора HG1.

На видео 2 показана работа АСС, когда количество открываний двери становится больше девяти. Показание «0.» (с яркой точкой) указывает на десятое открывание двери. Далее АСС продолжает счёт от «1.» до «9.» (от 11 до 19), но это уже в режиме «Переполнение». При нажатии на кнопку «№» невозможно будет сказать, на каком десятке идёт счёт. Точка в показаниях индикатора HG1 будет сохраняться вплоть до выключения питания тумблером SA1.

А вот что хотела сказать о поделке АСС бот Алиса (слушай mp3):

Приложение:

В конце статьи предлагаю Вашему вниманию четыре ЗРТ (загадки радиотехнической тематики). Эти загадки имеют прямое отношение к поделке АСС, поэтому, надеюсь Вам не придётся открывать «Подсказку» к загадкам.

Загадка №1.
У сплюснутой воронки магнитная заколка,
Бумажный воротник — дрожит и не молчит.

Загадка №2.
Гофрировано платье, а тело – магнит.
Мечтал работать, но лишь говорит.

Загадка №3.
Бумажная юбка, катушка из меди,
Зазор не большой, а по кругу – магнит.
Надумал размяться и мощность качает,
Одёжка трясётся, ей в такт звук летит.

Загадка — шарада №4.
Женское имя напишем сначала;
Но только не Зина, не Нина, не Алла.
Далее — ноту, и в самом конце –
восьмую (согласную) в «грузовике».

Подсказка:

 Показать / Скрыть текстОтветы ко всем четырём ЗРТ одинаковые.

Примечания:

1). В статье использованы ЗРТ №№ 206, 208, 209, 320.
2). При появлении ложных срабатываний АСС, резистор R2 следует зашунтировать керамическим конденсатором с ёмкостью порядка 0,022 мкФ.

Источник: usamodelkina.ru