Guardiano elettronico su un microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo portato all'attenzione dei lettori reagisce a un'interruzione delle linee di comunicazione elettrica (loop) e lo avvisa con segnali luminosi e acustici. Il "guardiano" è controllato dal microcontrollore PIC12F675 e l'allarme è attivato dal triac BTA140 ad esso collegato tramite il fotoaccoppiatore MOC3062.

Il "guardiano" elettronico descritto nell'articolo è destinato a proteggere una casetta da giardino. Lo scopo dell'installazione di un tale dispositivo è quello di spaventare un intruso quando tenta di entrare in casa e di attirare l'attenzione dei vicini sull'incidente utilizzando allarmi acustici e luminosi.

Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 1. La sua base è il microcontrollore DD1 PIC12F675, la cui frequenza di clock è impostata dal generatore integrato in esso a 4 MHz. I loop di sicurezza E4 ed E3 sono collegati alle linee GP3 e GP4 (pin 5 e 8, rispettivamente) tramite il blocco di contatti XT1-XT2. Ciascuno di essi può avere uno o più sensori collegati in serie (interruttori reed o pulsanti meccanici, indicati come interruttori SA2-SA5) installati su porte e finestre. In modalità standby, i contatti di tutti i sensori devono essere chiusi. I condensatori C4 e C5 proteggono gli ingressi del microcontrollore dal rumore impulsivo che è possibile sui loop di sicurezza.

Riso. 1. Schema del dispositivo

La parte esecutiva del dispositivo controllata da microcontrollore è realizzata su un optosimistore U1 e un triac VS1 ed è progettata per collegare lampade di segnalazione a incandescenza EL1, EL2 e sirene HA1, HA2.

L'indicazione necessaria per il funzionamento e il debug del dispositivo viene effettuata dai LED HL1 e HL2 di diversi colori, collegati alle linee GP1, GP5 (rispettivamente pin 6 e 2 del microcontrollore) tramite resistori limitatori di corrente R4 e R5. Il LED verde HL1 si accende quando si tenta di aprire la casa. Dalla sua luce, il proprietario sa che qualcuno ha tentato di entrare in casa in sua assenza. Il LED rosso HL2 indica che l'allarme è attivo (i pin 6 e 2 del microcontrollore cambiano stato contemporaneamente). Questo permette di verificare il funzionamento del dispositivo senza collegare sirene e lampade di allarme.

Il dispositivo è alimentato da una rete di corrente alternata di 230 V 50 Hz. La tensione di 5 V necessaria per il funzionamento del microcontrollore è creata dal trasformatore step-down T1, dal ponte raddrizzatore VD1, dal regolatore di tensione integrato DA1 e dai condensatori di filtro C1-C3. Il fusibile FU1 protegge dai cortocircuiti di emergenza.

Il dispositivo funziona come segue. Dopo aver attivato l'alimentazione a 230 V e aver fornito una tensione di +5 V al microcontrollore, viene avviato il programma del microcontrollore, che configura le sue linee GP4 e GP3 per l'ingresso e le linee GP0, GP1 e GP5 per le informazioni in uscita. Il programma implementa il seguente algoritmo per l'interazione con il proprietario:

1. Dopo l'accensione, il proprietario ha circa 60 secondi per uscire di casa e chiudere la porta.

2. 1 minuto dopo l'accensione, per verificare la funzionalità dei dispositivi, viene emesso un segnale di allarme per 1 secondo (la lampada si accende, la sirena suona). Il dispositivo va in servizio.

3. Lo stato dei sensori viene controllato ogni 1 secondo. Quando viene rilevato un sensore aperto, dopo 10 s viene attivato un segnale di allarme intermittente (1 s acceso - 1 s spento) e si accende il LED HL1 (come noto, dal suo stato il proprietario può determinare se il segnale di allarme era acceso in la sua assenza). È necessario un ritardo di 10 secondi nell'accensione dei segnali luminosi e acustici in modo che il proprietario che ritorna, dopo aver aperto la porta, abbia il tempo di spegnere l'alimentazione di rete senza far scattare l'allarme.

4. Dopo 3,5 minuti dall'accensione l'allarme si spegne e il microcontrollore verifica lo stato dei sensori. Se sono chiusi il dispositivo entra in modalità sicurezza, mentre il LED HL1 continua ad accendersi. Se viene rilevato un sensore aperto, il dispositivo entra in modalità standby host. Il proprietario che ritorna riporta il dispositivo al suo stato originale spegnendo l'alimentazione al dispositivo.

Il testo sorgente del programma del microcontrollore e il file HEX si trovano rispettivamente nei file Oxrana675.asm e Oxrana675.hex. Gli stessi file impostano la parola di configurazione necessaria del microcontrollore (3F0CH).

Le parti del dispositivo sono montate su due frammenti di breadboard in lamina di fibra di vetro. Su uno di essi (Fig. 2) sono installati un microcontrollore, un fotoaccoppiatore, resistori R2, R3, R6 e un condensatore C3, sul secondo tutte le altre parti.

Riso. 2. Breadboard in lamina di fibra di vetro con dettagli del dispositivo

Possibile sostituzione del microcontrollore PIC12F675 - PIC12F629 (senza alcuna modifica al programma), fotoaccoppiatore MOC3062 - fotoaccoppiatore con una corrente operativa inferiore, ad esempio MOC3043 o MOC3063, ma in questo caso il resistore R1 deve avere una resistenza di 680 Ohm. Sostituiremo il ponte a diodi 2D906A con un altro che abbia parametri adeguati (ad esempio KTs407A o DB107) e invece dello stabilizzatore di tensione integrato a bassa potenza 78L05, sarà possibile utilizzarne uno qualsiasi con una tensione di uscita di 5 V (7805 , KR142eN5a, ecc.). Resistenze e condensatori di piccole dimensioni di qualsiasi tipo.

Il trasformatore step-down utilizzato dall'autore ha due avvolgimenti secondari, di cui solo uno utilizzato. La corrente consumata è insignificante, quindi è possibile utilizzare quasi tutti gli altri trasformatori a bassa potenza con un avvolgimento secondario di 8...12 V. Come interruttore di rete SA1 viene utilizzato un normale interruttore domestico montato a parete.

Il design del dispositivo nel suo insieme può variare a seconda delle capacità del radioamatore. L'autore ha posizionato le schede nell'alloggiamento di un vecchio contatore elettrico domestico (negli ultimi anni questi contatori sono stati massicciamente sostituiti con moderni più accurati, quindi trovare un alloggiamento del genere non sarà difficile). Due dei quattro potenti terminali a vite in esso contenuti vengono utilizzati per collegare i cavi che collegano il dispositivo a una rete a 230 V, e gli altri due sono cavi provenienti da sirene e lampade di allarme (nello schema questi contatti sono designati XT1-XT4). I fili del cavo vengono fatti passare attraverso i fori praticati nella custodia e collegati alla scheda tramite una morsettiera a vite XT5-XT8. I LED HL1 e HL2 sono installati su un circuito stampato all'interno della custodia (il loro bagliore si osserva attraverso la finestra di vetro al suo interno). La vista di installazione del dispositivo è mostrata in Fig. 3 (coperchio della custodia rimosso). Il ponte a diodi VD1 è montato sul retro della scheda grande e per questo motivo non è visibile.

Riso. 3. Vista dell'installazione del dispositivo

Per i loop è possibile utilizzare un cavo telefonico, ad esempio "noodles". Il numero di sensori collegati in serie viene determinato in base al numero di finestre e porte da monitorare. Il funzionamento del dispositivo è stato testato con spire lunghe fino a 10 m.Se una spira viene utilizzata per sicurezza, al posto del secondo viene installato un ponticello a filo.

Per spaventare un intruso e attirare l'attenzione dei vicini in campagna, una delle lampade e una delle sirene vengono posizionate all'interno, mentre il resto viene installato all'esterno, ad esempio sul tetto.

La versione dell'autore del dispositivo funziona con due lampade a incandescenza con una potenza di 40 W ciascuna e due sirene elettromeccaniche SS-1 (la potenza consumata da ciascuna di esse è di 30 W). Triac VS1 è dotato di un piccolo dissipatore di calore. Tuttavia, se la potenza consumata dai dispositivi di segnalazione non supera i 150...200 W, può funzionare senza dissipatore. Inoltre l'attivazione dell'allarme di sicurezza avviene raramente e per breve tempo, e l'allarme stesso è intermittente. L'optosimistor U1 semplicemente non ha il tempo di riscaldarsi durante il funzionamento.

Se necessario è possibile aumentare il numero di lampade e sirene, ma il triac VS1 dovrà essere installato su un dissipatore selezionato tenendo conto dell'aumento del consumo energetico.

Per funzionare con il dispositivo, oltre alle sirene elettromeccaniche di cui sopra, possono essere utilizzati dispositivi di segnalazione elettronica più moderni con una tensione di alimentazione di 230 V CA.

Lo svantaggio del dispositivo proposto è la sua volatilità: se viene a mancare la tensione di rete, cessa di svolgere le sue funzioni. Per evitare che ciò accada, è possibile collegarlo alla rete tramite un gruppo di continuità (UPS). Andrà bene qualsiasi piccolo UPS progettato per l'uso con un computer. Il funzionamento del dispositivo è stato testato con un UPS IPpON modello Back Verso 600.

Forse qualcuno deciderà di replicare il dispositivo di sicurezza proposto con dispositivi di allarme a bassa tensione e una batteria di riserva integrata. Per tale progetto, può essere utile la base del dispositivo descritto: un microcontrollore con un programma registrato nella sua memoria.

Il programma del microcontrollore può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/02/ohrana675.zip.

Autore: E. Shenov

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