Охранный сигнализатор с акселерометром на ATmega48V-10AU (с печатной платой)

October 3, 2012 by admin Комментировать »

Любителям отдыха на природе часто
приходится оставлять свои вещи (рюкзак, палатку, лодку, велосипед и т. п.) без
при­смотра. В таких случаях хочется иметь малогабаритный и не тре­бующий
сложного монтажа на “объекте” сигнализатор, способ­ный охранять любой
предмет, и при попытке его переместить вызывать звуковым сигналом находящегося,
как правило, неда­леко владельца. В предлагаемом приборе датчиком перемеще­ния
служит акселерометр, оформленный в виде микросхемы.

Акселерометр — устройство, измеряющее
ускорение. В простейшем случае это закрепленный на пружинном подвесе массивный
предмет — маят­ник. Пока эта система неподвижна или движется в любом
направлении с по­стоянной скоростью, маятник находит­ся в уравновешенном
исходном состоя­нии. Но при любом изменении скорости он, сжимая и растягивая
пружины, отклоняется от этого положения в на­правлении. противоположном направ­лению
вектора ускорения.

В земных условиях на акселеро­метр,
даже если он неподвижен, всег­да действует ускорение земного при­тяжения.
направленное к центру нашей планеты и равное 9,8 м/с (это значе­ние обычно
принимают за единицу и обозначают буквой д) Акселерометр, находящийся в покое,
показывает значения проекций вектора притяже­ния на свои координатные оси.
Любое изменение положения объекта, на котором он установлен, приводит к
изменению этих проекции, что может быть использовано для подачи сигнала тревоги.
К изменению показаний аксе­лерометра приводит и вибрация объ­екта и его
движение с непостоянной скоростью.

Схема сигнализатора показана на рис.
1. Датчик В1—микромеханический трехосевой акселерометр MMA7260QT (https://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/
MMA7260QT.pdf) Он имеет три выхо­да аналоговых сигналов, пропорцио­нальных
значениям проекций вектора ускорения на осях X, Y и Z, направления которых
показаны на рис. 2. Преду­смотрены два цифровых входа для выбора предела
измерения (1,5 g, 2 g, 4 g или 6 g) и один для перевода акселерометра в
“спящим” режим Фак­тически используется только один пре­дел — 1,5 д,
однако оба входа его выбо­ра подключены к микроконтроллеру DD1, и если
потребуется можно про­граммно выбрать и другой

Микроконтроллер работает от
встроенного тактового генератора час­тотой 1 МГц Основное назначение разъема
ХР1 — подключение програм­матора. Но при необходимости к нему можно подключить
внешнее исполни­тельное устройство. Звуковые сигналы подаются с помощью НА1 —
пьезокера мического излучателя звука со встроен­ным генератором SMA-24L-P10 Он
имеет широкий допустимый интервал питающего напряжения (1,8 15 В) малое
потребление тока (менее 10 мА) уровень громкости звука до 98 дБ

При подаче сигнала тревоги, когда
требуется максимальная громкость, напряжение питания излучателя НА1 повышает до
13,5 14,5 В преобразо­ватель напряжения на транзисторе VT1, который открывается
с частотой 500 кГц импульсами с выхода ОСОБ микроконтроллера. Возникающие при
этом на дросселе L1 импульсы напря­жения самоиндукции заряжают через диод VD1 конденсаторы
С5 и С6 В этом режиме на выходе РВ7 микро­контроллера установлено напряжение
близкое к нулевому, так что напряже­ние в точке соединения резисторов R4. R5 и
на входе ADC7 встроенного в мик­роконтроллер АЦП пропорционально напряжению, до
которого заряжены конденсаторы С5, Сб.

Как только напряжение на конденса­торах
достигает 14,5 В, импульсы на выходе ОСОБ микроконтроллера пре­кращаются и
конденсаторы более не заряжаются, а лишь разряжаются то­ком, потребляемым
излучателем звука (транзистор VT2 при подаче любого звукового сигнала открыт).
Как только напряжение снижается до 13.5 В. им­пульсы на выходе ОСОБ
возобновляют­ся и конденсаторы вновь заряжаются. Так организована обратная
связь, ста­билизирующая напряжение питания излучателя

Когда сигнал тревоги не подается,
транзистор VT1 закрыт, преобразова­тель напряжения выключен, на излуча­тель
поступает через дроссель L1 и диод VD1 напряжение около 3 В от гальванических
элементов G1, G2 Этим обеспечивается сравнительно небольшая, комфортная для
владель­ца громкость вспомогательных сигна­лов, подаваемых при включении и
установке режима работы сигнализа­тора.

На выходе РВ7 микроконтроллера в
отсутствие тревоги установлен высо­кий уровень напряжения, поэтому цепь R4R5 ток
практически не потреб­ляет. С целью экономии энергии напряжение на переменный
резистор R1 также подается с одного из выхо­дов (РВ5) микроконтроллера Оно
включается лишь время от времени, когда микроконтроллер измеряет установленное
переменным резисто­ром напряжение порога срабатывания сигнализатора.

Сигнализатор собран на односто­ронней
печатной плате, изображенной на рис. 3 Ее форма выбрана исходя из размещения в
стандартном корпусе G1200 Большинство деталей — для поверхностного монтажа*
постоянные резисторы и керамические конденса­торы — типоразмера 0805, оксидные
конденсаторы — танталовые в корпусе В или С.  Они установлены на плату со стороны печатных
проводников. Здесь же имеется одна перемычка из изоли­рованного провода.  Остальные, пока­занные штриховыми линиями
распо­ложены на обратной стороне платы и могут быть неизолированными.

На фотоснимке рис. 4 видно как
расположены на обратной стороне пла­ты переменный резистор R1 (R1212N или
235012), дроссель L1 (SDR0604 его выводы удлинены припаянными к ним проводами,
или другой с допустимым.

током не менее 100 мА),
излучатель звука НА1. разъем ХР1 (PLD-10) и кноп­ка SB 1 с толкателем высотой
не менее 13 мм. Кассета с двумя гальванически­ми элементами типоразмера AAA при­клеена
к плате.

После подачи питания микроконт­роллер,
выполнив необходимые на­чальные операции, отключив напряже­ние от резисторов R1,
R4, R5 и “усы­пив” акселерометр В1 подачей низкого уровня на его
вывод 12 сам переходит в спящий режим.  В
этом состоянии сигнализатор потребляет ток не более 3 мкА, поэтому выключатель
питания в нем не предусмотрен.

Для активизации прибора необхо­димо
кратковременно нажать на кноп­ку SB1 Микроконтроллер, “проснув­шись”,
прежде всего измерит суммар­ное напряжение элементов G1 и G2.  Если оно в норме (более 2,6 В), после­дует
один короткий звуковой сигнал, ниже этого значения — два сигнала, ниже 2,4 В —
три сигнала При напря­жении менее 2.2 В работа сигнализа­тора невозможна. Подав
шесть сигна­лов, он возвратится в спящий режим.

При достаточном напряжении пита­ния
сигнализатор необходимо закре­пить на охраняемом предмете и еще раз
кратковременно нажать на кнопку SB1. Последует необходимая для успо­коения
вибрации 15-секундная пауза, каждая секунда которой отмечается звуковым
сигналом Затем будут изме­рены и записаны в память микроконт­роллера значения
напряжения на трех выходах акселерометра Они послужат исходными для выявления
изменений, требующих подачи сигнала тревоги Измеряется и запоминается также по­рог
срабатывания, установленный пе­ременным резистором R1 (от 5 до 100 % выбранного
предела измерения ускорения).

Далее сигнализатор переходит в
режим охраны со средним током по­требления около 20 мкА. Микроконт­роллер
“просыпаясь” два раза в секунду, измеряет показания акселе­рометра и
оценивает результат. Если изменение ускорения по любой из трех осей превысит
установленный порог для предотвращения ложного сраба­тывания будет немедленно
выполнено еще пять дополнительных измерений по подозрительной оси. Если хотя бы
три из них превысят порог, будет вклю­чен непрерывный звуковой сигнал тре­воги
повышенной громкости. Кроме того, на конт. 2 разъема XS1 устано­вится низкий
уровень напряжения, а на конт. 10 — высокий Эти сигналы можно использовать для
включения внешнего исполнительного устрой­ства: мощной сирены, сигнальной лампы
и пр.

Чтобы выключить сигнал тревоги,
необходимо не менее 8 с удерживать кнопку SB1 нажатой. Снять сигнализа­тор с
охраны (даже если он не срабо­тал) можно, удерживая кнопку нажатой более 3 с.
Но следует иметь в виду, что при большой чувствительности при­косновения к
кнопке может оказаться достаточно для срабатывания В любом случае сигнализатор
перейдет в спящий режим, а уровни напряжения на указанных выше контактах
разъема сменятся противоположными

Программа микроконт­роллера сигнализатора находится на FTP-сервере по
адресу:  
ftp.radio.ru/pub/2010/06/sequrity.zip


Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты