МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Описываемая здесь система предназначается для подачи сигналов тревоги от 12 источников, например, охранных датчиков пожарной сигнализации в садоводческих коллективах, по двум проводам на пульт индикации. Особенность системы - постоянный самоконтроль ее исправности.
Система состоит из двенадцати идентичных блоков кодирования с датчиками тревожного сигнала на их входах и пульта декодирования и индикации, соединенных между собой двухпроводной линией связи. Работая поочередно, каждый блок кодирования может выдавать сигнал "Норма" или "Тревога". Отсутствие сигналов от какого-либо
из блоков индицируется как неисправность этого блока или его датчика.
Для идентификации блоков кодирования используется числоимпульсный код - первый из них выдает в линию пачки из трех импульсов, второй - из четырех, двенадцатый - из 14-ти. В состоянии "Норма" длительность импульсов в пачке равна длительности пауз между ними. Блок кодирования, на вход которого от датчика поступил сигнал тревоги, выдает импульсы втрое большей длительности при сохранении пауз.
Блоки кодирования построены так, что для выдачи сигнала "Норма" или "Тревога" они автоматически выстраиваются в очередь в порядке возрастания числа импульсов в сигнале. Выключение, отсутствие или неисправность какого-либо из них, из-за чего прекращается выдача импульсов, не приводят к нарушению работы других блоков кодирования. В предельном случае возможна работа даже одного блока.
Система построена на микросхемах серий К176 и К561. Для повышения помехоустойчивости амплитуда импульсов в линии выбрана равной 50 В.
Каждый из блоков кодирования (рис. 86) работает следующим образом. На его вход "Линия" от других блоков системы приходят пачки импульсов отрицательной (относительно источника напряжения +50 В) полярности амплитудой 50 В. Делитель R1R2 приводит их к нормальному для микросхем КМОП уровню. Цепь DD1.2, R5, С1 подавляет короткие импульсные помехи и обеспечивает импульсам пачки крутые фронты.
Элемент DD1.3, диод VD1, резистор R6 и конденсатор С2 формируют импульс отрицательной полярности, фронт которого совпадает с фронтом первого импульса в пачке на выходе элемента DD1.2, а спад несколько задержан относительно спада последнего импульса пачки. Формирователь DD1.4, R7, СЗ по фронту и спаду импульса на выходе элемента DD1.3 вырабатывает короткий импульс положительной полярности, который, пройдя через элементы DD2.1 и DD2.2, устанавливает счетчики DD3 и DD5 в нулевое состояние. Счетчик DD5 во время паузы между пачками считает тактовые импульсы, следующие с частотой 256 Гц, измеряя таким образом длительность паузы между пачками. Тактовые импульсы формируются кварцованным генератором на элементе DD1.1 с делителем их частоты на микросхеме DD3, что обеспечивает высокую стабильность работы системы и исключает необходимость дополнительной настройки генератора. Работа делителя DD3, входящего в генератор, синхронизирована с началом и концом пачки импульсом, поступающим на его вход R.
Если длительность паузы превышает 16 периодов тактовых импульсов, сигналом с выхода 16 счетчика DD5 D-триггер DD7.2 устанавливается в единичное состояние (это происходит одновременно во всех блоках кодирования), после чего продолжается измерение паузы (рис. 87) И если подвижный контакт переключателя
SA1 находится в положении 1 , то спустя три импульса после переключения этого триггера сигнал лог. 1 с выхода 3 дешифратора DD8 включает элемент DD10.1, лог. 0 с его выхода через элемент DD2.2 устанавливает счетчики DD3, DD5 в нулевое состояние, а D-триггер DD7.1 -в единичное. Сигнал лог. 1 с прямого выхода триггера DD7.1 разрешает прохождение тактовых импульсов через элементы DD10.3 и DD4.4 на базу транзистора VT1. При этом на коллекторе транзистора формируется пачка из трех импульсов отрицательной полярности. Нагрузкой транзистора VT1 служит резистор, находящийся в блоке декодирования и индикации (R46 на рис. 88). Счетчик DD5 считает импульсы пачки, приходящие на его вход С через элемент DD2.3.
По окончании третьего импульса на выходе 3 дешифратора DD8 появляется лог. 1. Этот сигнал не включает элемент DD10.1, так как на выходе элемента DD1.3 лог. 0, но устанавливает триггер DD7.1 в нулевое состояние, что, в свою очередь, переводит триггер DD7.2 в такое же состояние. В результате блок кодирования прекращает выдачу импульсов до появления паузы в 16 импульсов, которая во всех блоках кодирования переключает триггеры DD7.2 и активизирует их работу. В том случае, если во втором блоке кодирования переключатель SA1 установлен в положение "2", то после паузы в четыре импульса этот блок выдаст пачку в четыре импульса и также прекратит работу до появления паузы в 16 импульсов. Следующим сработает блок, в котором переключатель SA1 находится в положении "4", и выдаст пять импульсов, и т. д. Несоответствие порядка работы блоков положениям переключателей не принципиально и обусловлено лишь упрощением разводки печатных плат. После срабатывания последнего блока триггеры DD7.1 всех блоков устройства запрещают выдачу импульсов. Возникает пауза в 16 импульсов, активизирующая работу всех блоков, и цикл работы устройства повторяется. Длительность полного цикла работы всех блоков кодирования при частоте тактовых импульсов 256 Гц чуть меньше 1 с. Диод VD2 включает формирователь на элементе DD1.3 в момент начала первого импульса собственной пачки блока. Без диода первый импульс пачки получается несколько большей длительности из-за задержки фронтов импульсов в формирователе на элементе DD1.2. В зависимости от положения переключателя SA1 блок кодирования выдает от 3 до 14 импульсов в пачках. На случай нарушения контакта в переключателе введен резистор R 12, обеспечивающий выдачу пачки в 15 импульсов. Если такого резистора не будет, то при нарушении контакта в переключателе возможна непрерывная подача импульсов блоком в линию, что нарушит работу системы в целом. Так работают блоки кодирования в состоянии "Норма". Если, однако, на входе "Тревога" какого-либо блока появляется сигнал лог. 0, то триггер DD6, ранее блокированный по входу S, переходит в режим деления частоты на 2.
В этом случае длительность генерируемых импульсов в пачке увеличивается в три раза при сохранении интервалов между ними, а число импульсов сохраняется. Из-за отсутствия синхронизации работы триггера DD6 с моментом начала выдачи пачки первый ее импульс в режиме "Тревога" может быть как утроенной, так и нормальной длительности. Если сигнал лог. 0 приходит на вход "Неисправность", то выдача импульсов этим блоком прекращается. Схема блока декодирования и индикации приведена на рис. 88 и 89. Элементы DD4.1, DD4.2, DD1.2, DD1.3, счетчики DD2 и DD3 работают так же, как подобные детали блоков кодирования. Обнуляющие их импульсы формируются цепью C5R7 в начале принимаемой блоком пачки импульсов (рис. 90). В конце пачки формируется последовательность из двух импульсов - первый на выходе элемента DD4.3 стробирует дешифраторы "DD9-DD 12, а следующий за ним второй устанавливает счетчики DD2, DD3, RS-триггер из элементов DD5.4, DD6.1 в нулевое состояние. После прихода пачки в счетчике DD3 будет записано число импульсов в ней, а в момент окончания пачки при стробировании дешифраторов на соответствующем выходе дешифратора DD9 или DD10 появляется положительный импульс, который устанавливает один из 12-ти RS-триггеров микросхем DD13-DD15 в единичное состояние..
После выдачи всеми блоками кодирования "своих" пачек импульсов разной длительности все 12 RS-триггеров микросхем DD13-DD15 установятся в единичное состояние. При паузе, соответствующей 16 тактам, на выходе 16 счетчика DD3 появится лог. 1, формирующая последовательность из двух импульсов. Первый из них, возникающий на выходе элемента DD7.2, переписывает состояния триггеров микросхем DD13-DD18 в триггеры микросхем DD19-DD24, в результате чего вспыхнут зеленые светодиоды HL1-HL2, инфицируя исправность блоков кодирования и их датчиков. Второй же из этих импульсов, появившийся на выходе элемента DD8.1, установит триггеры микросхем DD13-DD18 в нулевое состояние. В случае появления пачки импульсов утроенной длительности -сигнал "Тревога" - по первому же ее импульсу срабатывает формирователь на элементе DD4.4 и диоде VD2, его выходной сигнал установит RS-триггер DD5.4DD6.1 в единичное состояние, что разрешит стробирование дешифраторов DD11, DD12.
В результате после окончания пачки импульсов соответствующий триггер микросхем DD16 - DD18 установится в единичное состояние, RS-
триггер DD5.4DD6.1 - в исходное состояние, а после паузы в 16 тактов переключится в единичное состояние один из триггеров микросхем DD22 -DD24 и включит соответствующий ему красный светодиод HL13 - HL24, индицирующий тревогу. Если в каком-либо из блоков кодирования или его датчике окажется неисправность, то соответствующий ему зеленый светодиод не включится, а на резисторе R13 возникнет лог. 1. Этот сигнал переключит элемент DD26.1 в нулевое состояние, что, в свою очередь, разрешит прохождение импульсов частотой 512 Гц через элементы DD26.2, DD26.4 и транзистор VT3, к звукоизлучателю ВА1. Звуковой сигнал излучателя может быть отключен тумблером SA1. Микросхема DD25 считает импульсы, следующие частотой 256 Гц, и устанавливается в нулевое состояние в начале каждой пачки импульсами, поступающими на ее вход R. Если пачки импульсов в линии отсутствуют в течение 4 с или импульсы идут непрерывно, импульсы обнуления счетчика DD25 не вырабатываются и на его выходе формируются импульсы длительностью 4 с с таким же интервалом между ними. Теперь мигает красный светодиод HL25 "Неисправность линии", звучит головка ВА1, сигнал которой также можно отключить тумблером SA1. При нажатии на кнопку SB1 счетчик DD27 устанавливается в нулевое состояние и фиксируется в нем, так как в это время на обоих входах элемента DD8.3 присутствует лог. 0. При сигнале "Тревога" включается транзистор VT2, а сигнал лог. 0 с выхода элемента DD8.3 разрешает работу счетчика DD27. Импульсы частотой 1024 Гц проходят через элементы DD26.3 и DD26.4 на звукоизлучатель ВА1 - раздается звуковой сигнал, который можно отключить тумблером SA2. Если длительность сигнала "Тревога" не превышает 16 с, то после его окончания счетчик фиксируется в нулевом состоянии, что обеспечивает выключение звукового сигнала при случайном срабатывании системы. При длительности сигнала "Тревога" более 16 с лог. 1 с выхода 212 счетчика DD27 запрещает дальнейший счет и предотвращает обнуление его при снятии сигнала "Тревога".
Кроме того, лог. 1 с того же выхода счетчика поступает на вход элемента DD8.1 и запрещает установку RS-триггеров микросхем DD13 - DD18 в нулевое состояние, что не позволяет погаснуть светодиодам, индицирующим номера сработавших датчиков, но позволяет включиться другим светодиодам. Такое состояние устройства поддерживается до нажатия на кнопку SB1. Блоки кодирования собраны на двусторонних печатных платах размерами 55 х 95 мм, а блок декодирования и индикации - на плате размерами 130х 130 мм. Никакого налаживания блоки не требуют. Проверить же их работоспособность можно поочередным подключением блоков кодирования к блоку декодирования и сигнализации и установкой переключателей SA1 блоков кодирования в различные положения. Ток, потребляемый одним блоком кодирования от источника стабилизированного напряжения 8...10 В, не превышает 1 мА, а потребляемый блоком декодирования и индикации от источника такого же напряжения определяется числом одновременно включенных светодиодов, а также сигналом "Тревога", и может быть 100...200 мА. От источника питания +50 В ток потребляет только резистор R46 (рис. 87), он составляет в среднем 20...25 мА. Автором проверена работа системы при длине двухпроводной линии связи 200 м. Если для линии связи использовать экранированный провод, то можно обойтись без источника + 50 В, уменьшив сопротивление резистора R46 до 330 Ом (0,5 Вт) и подключив его верхний (по схеме на рис. 88) вывод к источнику +10 В. При этом делители R1R2 во всех блоках и резистор R3 (см. рис. 86) следует исключить. Более того, по тому же проводу можно питать блоки
кодирования, дополнив их элементами по схеме рис. 91,а, а блок декодирования и индикации - по схеме рис. 91,6. Линия связи необязательно должна быть проводной. Можно, например, каждый блок кодирования дополнить радиопередатчиком, манипулируемым выходным сигналом с коллектора транзисто ра VT1, и радиоприемником, выходной сигнал которого через резистор R5 поступает на вход 13 элемента DD1.2, а блок декодирования и индикации - радиоприемником.Все эти радиоаппараты настраивают на одну частоту.
