SMART KIT No. 1150 PŘENOSITELNÝ ALARM VŠEOBECNÝ POPIS Často potřebujeme chránit obsah nějaké zásuvky, kufříku, skříňky aniž bychom ji mohli stále sledovat. Důvodem může být okolnost, že taková např. skříňka nemá zámek nebo je časově náročné ji stále odemykat nebo zamykat. K tomuto účelu potřebujeme mít tedy nějaké zařízení, které je možno snadno instalovat a může se snadno přenášet. Takový doplněk by nás pak snadno upozornil, že se někdo bez oprávnění chce dostat do takto střeženého prostoru. Jak je známo většina kufříků ať již na dokumenty nebo nářadí je vybavena zámkem, který střeží obsah kufříku před podezřelými osobami. Avšak stávají se případy, že někdo odnese takový kufřík do vedlejšího pokoje, vnikne do něj a cenný obsah se ztratí. Může se to stát v případech techniků, kteří provádějí opravy v domovech zákazníků. Nemohou kufřík s nářadím stále zamykat a odemykat. Potřebují mít kufřík s nářadím stále odemčený aniž by ztráceli čas jeho stálým zamykáním a odemykáním. To co právě v tomto případě potřebujeme je zvukový varovný signál, který by nás upozornil v případě, že někdo nepovolaný si právě zahrává s naším drahocenným partnerem, kufříkem. Takto navržený obvod Smart Kit 1150 je přesně to co splňuje požadavky toho, kdo potřebuje chránit kufřík s dokumenty nebo pracovními nástroji, popřípadě skříňku, která ukrývá různé předměty. TECHNICKÁ SPECIFIKACE Napájecí napětí Spotřeba v módu STANDBY, LED nesvítí Spotřeba v módu STANDBY, LED svítí Spotřeba proudu, obvod aktivován.. 9V DC 1mA 8mA 22mA POPIS ZAPOJENÍ OBVODU Obvod je sestaven na základě integrovaného obvodu 4093, který obsahuje čtyři NAND-SCHMIDT hradla. Jak vidíme na obvodovém schématu zapojení, hradlo N1, N2 tvoří RS FLIP-FLOP paměťovou jednotku. Výstup hradla N2 je přiveden na vstup hradla N4, které pracuje jako buffer a současně jako invertor.toto hradlo řídí tranzistor TR1, který slouží jako spínač napětí pro bzučák. Pokud je spínač S1 sepnutý, přes odpor R3 se započne nabíjet kondenzátor C1. Po nabití kondenzátoru C1 se výstup hradla N3 překlopí do stavu logické 1. Následně výstup invertoru N4 je ve stavu logické 0 a připojený tranzistor TR1 se rozpojí. Bzučák v tomto stavu není připojen k napájecímu napětí a nevydává žádný zvuk. Navíc vzhledem k tomu co bylo výše uvedeno, po nabití kondenzátoru, výstup hradla N3 je ve stavu logické 1 a napájí přes omezující odpor R1 diodu LED D1. Tato dioda se rozsvítí a ukazuje čas který zbývá abychom mohli kufřík zavřít aniž by se rozezvučel bzučák. Hradlo N2 neprovede žádné změny v logické úrovni výstupu hradla N1 až do okamžiku nabití C1 na spouštěcí úroveň napětí hradla N2. Z toho důvodu Spínač S2 (například rtuťový spínač) nezpůsobí žádné změny v obvodu, bez ohledu na to jestli je sepnutý nebo rozepnutý.
Po uběhnutí času nabíjení (asi deset sekund) kondenzátoru C1 a pokud je nabit na dostatečnou spouštěcí úroveň hradla N2, výstup hradla N3 změní stav na logickou 0. S tímto zhasne LED dioda a my máme informaci, že obvod je ve STANDBY módu. Pokud je S1 sepnut, tak výstup hradla N2 je stále ve stavu logické 1. Při rozpojení S2 výstup N1 přejde do stavu logické 1 a protože vstup hradla N2 je připojen na výstup hradla N1, přejde výstup hradla N2 do stavu logické 0. Výstup hradla N4 přejde do stavu logické 1 a sepne tranzistor TR1. Tímto je připojeno napětí na bzučák, který začne vydávat tón. Pro umlčení zvuku bzučáku je potřeba rozpojit spínač S1. SESTAVENÍ OBVODU Nejdříve ze všeho bychom rádi připomněli některé základní znalosti pro stavbu elektronických obvodů na desce s plošnými spoji. Deska je vyrobena z tenkého izolačního materiálu a potažena slabou vrstvou vodivé mědi, která je tvarovaná tak aby vytvořila potřebná spojení mezi rozličnými komponentami daného obvodu. Nutnost použití správně navržené desky s plošnými spoji značně zrychluje sestavení obvodu a redukuje možnost chyb při zapojení. Desky stavebnic jsou předvrtané a na straně obvodů jsou vytištěny vývody obvodů pro jejich identifikaci což činí sestavení obvodu snazším. Aby deska byla během skladování chráněna před oxidací a tak zajištěn dokonalý stav mědí, je deska již během výroby potažena speciální vrstvou ochranného laku, který ji chrání před oxidací a rovněž usnadňuje pájení. Zapájení součástek do desky s plošnými spoji je vše co je třeba učinit pro sestavení obvodu. To jakým způsobem zapájení provedete velmi ovlivní úspěch nebo neúspěch vaší práce. Není to náročný postup a pokud dodržíte několik pravidel neměli by jste mít problémy. Páječka by měla být lehká a příkon by neměl překročit 25 Watů. Pájecí hrot by měl být ostrý a musí být stále čistý. K těmto účelům se vyrábějí speciální houbičky, které se navlhčí a čas od času můžete o ně očistit horký hrot aby byly odstraněny všechny nečistoty, které mají tendenci na hrotu ulpívat. Neodstraňujte nečistotu z hrotu smirkovým papírem. Pokud nejde hrot vyčistit pak jej vyměňte. Na trhu je mnoho druhů různých pájek a měli by jste zvolit kvalitní pájku, která obsahuje pájecí pastu v jádru pájky a tím bylo zajištěno vždy dokonalé spájení Nepoužívejte jinou pájecí pastu než tu, která je již obsažena v jádru pájky. Příliš mnoho pasty může způsobit mnoho problémů a bývá hlavní příčinou špatné funkce obvodu. Jestliže nicméně musíte použít dodatečnou pastu jako například v případě potažení měděných drátků, pak ji po ukončení pájení velmi pečlivě očistěte. Aby komponenty byly správně zapájeny dodržujte následující postup: Očistěte vývody součástek malým kouskem smirkového papíru. Vývody ohněte ve správné vzdálenosti od součástky a vložte součástku na její místo v desce. Může se stát, že máte součástku jejíž vývody jsou o něco silnější než otvor v desce a nelze je do desky zasunout. V tomto případě použijte mini vrtačku a otvory mírně zvětšete. Nezvětšujte otvory příliš jelikož by to mohlo znesnadnit vlastní pájení.
Uchopte horkou páječku a umístěte hrot na vývod součástky a současně držte konec pájecího drátu v bodě kde vývod prochází deskou. Pájecí hrot se musí dotýkat vývodu těsně nad deskou. Když se začne pájka tavit a roztékat počkejte až pokryje oblast okolo otvoru v desce a pasta vře a dostává se nad pájku. Celý proces by neměl trvat déle než 5 sekund. Oddalte pájecí hrot a ponechte pájku aby pomalu vychladla aniž by jste na ni foukali a nebo pohli se součástkou. Pokud je vše správně provedeno pak povrch spoje musí mít jasný kovový vzhled a konce spojů by měly být krátce nad vývody součástek. Pokud se pájení zdá být nesprávné, narušené nebo má tvar kuliček, pak jste vytvořili studený spoj. Odstraňte pájku odsávačkou nebo pájecím tamponem a proveďte opět spájení. Dejte velký pozor a by nedošlo k přehřátí spoje na desce jelikož by se mohl snadno oddělit od desky a odlomit se. Při pájení citlivé součástky je dobrým postupem držet vývod součástky nad deskou, ze strany součástek, pomocí kleštiček a tím odvést teplo, které by mohlo způsobit poškození součástky. Nepoužívejte více pájky než je potřeba jelikož mnoho pájky zvyšuje nebezpečí zkratu mezi sousedními spoji na desce zvláště pokud se nacházejí velmi blízko sebe. Po dokončení práce odstřihněte přesahující vývody součástek a desku vhodným roztokem pečlivě očistěte od pájecí pasty, která zůstala na desce. Všechny součástky jsou sestaveny na jednoduché desce plošného spoje Smart Kit 1150 délky 50mm a šířky 18mm. Toto jsou dostatečně malé rozměry pro umístění v kterémkoliv kufříku. Sestavení obvodu započněte zapájením všech vývodů a odporů R1, R2, R3. Následně zapájejte objímku integrovaného obvodu,kondenzátor C1, tranzistor TR1 a diodu LED. Dávejte pozor na polaritu kondenzátoru C1. Po zapájení všech součástek pečlivě obvod prohlédněte jestli někde nevznikly studené spoje. Rtuťový spínač je připojen do bodů 7 a 8. V klidové poloze je sepnut a vytváří stav STANDBY módu když je sepnut spínač S1.Bzučák je připojen do bodů 5 (-) a 6 (+). Napájení je přivedeno do bodů 1 a 2.kam připojíme bateriový kli 9V DC baterie. Bod 1 je záporný pól a bod 2 je kladný pól.spínač napájení je připojen do bodů 3 a 4. Zcela nakonec vložíme do objímky integrovaný obvod 4093. Ujistěte se, že všechny vývody směřují do kontaktů objímky před zatlačením obvodu do objímky. Pokud by došlo k ohnutí některého z vývodů, pak by nebyl správný kontakt mezi vývodem a objímkou a obvod by správně nepracoval. Nyní když jsou všechny součástky umístěny na svých místech proveďte celkovou závěrečnou kontrolu celého obvodu. Po osazení a kontrole celé desky plošného spoje můžeme začít s testem zapojení obvodu. Sepněte spínač S1. Spínač S2 by měl být také v poloze sepnuto a dioda LED by měla svítit asi po dobu 10 sekund. Po zhasnutí diody LED je systém připraven rozezvučet bzučák pokud dojde k pohybu spínače S2 a následně k jeho rozpojení. Předpokládejme nyní, že Spínač S1 je umístěn uvnitř chráněného prostoru avšak měl by být dosažitelný i když je kufřík uzavřen. V tomto případě máte 10 sekund umístit kufřík do polohy kdy je Spínač S2 sepnut. Pokud by kdokoliv pohnul s kufříkem aniž by před tím vypnul napájecí napětí pomocí spínače S1, bzučák se rozezvučí. Jediným způsob jak nyní umlčet bzučák je vypnout napájecí napětí. Můžete poté napájecí napětí opět hned zapnout a máte dalších 10 sekund na umístění kufříku do klidové polohy a celý proces se opakuje. V případě, že spínač S1 je dosažitelný
pouze při otevření kufříku, nikdo nemůže otevřít kufřík aniž by nedošlo k aktivaci bzučáku. Je také řešení vytvořit v kufříku otvor kam umístíme bzučák. Tento je pak při aktivaci obvodu mnohem více slyšet. U tohoto obvodu je nejdůležitější spolehlivost. Kromě velmi pečlivého sestavení celého obvodu, baterie musí být schopna napájet obvod po dlouhou dobu. Podle technické specifikace můžeme vidět, že obvod odebírá jen velmi malý proud dokonce i když je bzučák aktivován. Toto zaručuje dlouhou životnost baterie. Buďte opatrní při manipulaci se rtuťovým spínačem, protože rtuť je jedovatá. POKUD OBVOD NEPRACUJE Zkontrolujte obvod jestli nejsou někde studené spoje nebo můstky mezi souběžnými spoji na desce spojů. Také zbytky pájecí pasty mohou působit problémy. Zkontrolujte všechny vnější přívody a vývody zdali někde není chyba v zapojení. Překontrolujte pečlivě jednu po druhé všechny součástky. Vyměňte součástky u kterých mohlo dojít k přehřátí, vypadají podezřele nebo jsou deformované. Nejsou některé součástky umístěné nesprávnou orientací? Nepřehřáli jste některé součástky během pájení? Nejsou na desce plošného spoje zkraty mezi sousedními spoji? Používali jste pájecí pastu? Desku plošného spoje je zapotřebí zcela očistit od pájecí pasty. Pájka obsahuje dostatečné množství pájecí pasty, která je zapotřebí ke kvalitnímu pájení. Pokud jste vše překontrolovali a popřípadě opravili podle výše uvedených doporučení, zkuste opět připojit napájecí napětí k obvodu. Pokud obvod stále nepracuje. Pak neváhejte a obraťte se přímo na nás. Naši technici vám rádi pomohou vyřešit problém související s touto stavebnicí. Pokud se vám stále nedaří obvod uvést do chodu, zašlete nám obvod ke zkoušce a opravě. Obdržíte jej zpět co nejdříve, zcela opravený a schopný funkce v celém rozsahu. SEZNAM SOUČÁSTEK R1 560Ω 0,25W (zelená, modrá, hnědá) R2 10kΩ 0,25W (hnědá, černá, oranžová) R3 1MΩ 0,25W (hnědá, černá, zelená) C1 10µF/16V elektrolytický kondenzátor TR1.. BC548 D1. LED dioda IC1. 4093 integrovaný obvod S1... 3,5 mm MONO jack S2... rtuťový spínač Bz... bzučák Příslušenství: Deska plošného spoje Smart Kit 1150, 6 vývodů, pájka, bateriový klip, 14 DIL objímka pro integrovaný obvod.
Schéma zapojení obvodu alarmu Schéma propojení vývodů na desce plošného spoje
Obecný návod na sestavení elektronických stavebnic Elektronické stavebnice, by měla osazovat osoba znalá práce s elektronickými součástkami a oživovat osoba s kvalifikací odpovídající povaze zařízení. Pokud je stavebnice napájena síťovým napětím 230V, mělo by se vždy jednat o osobu s patřičnou kvalifikací, nebo pod dohledem osoby která tuto kvalifikaci má při dodržování všech pravidel práce pod napětím! SESTAVENÍ Nejdříve ze všeho bychom rádi připomněli některé základní znalosti pro stavbu elektronických obvodů na desce s plošnými spoji. Deska je vyrobena z tenkého izolačního materiálu a potažena slabou vrstvou vodivé mědi, která je tvarovaná tak aby vytvořila potřebná spojení mezi rozličnými komponentami daného obvodu. Nutnost použití správně navržené desky s plošnými spoji značně zrychluje sestavení obvodu a redukuje možnost chyb při zapojení. Desky stavebnic jsou předvrtané a na straně obvodů jsou vytištěny vývody obvodů pro jejich identifikaci což činí sestavení obvodu snazším. Aby deska byla během skladování chráněna před oxidací a tak zajištěn dokonalý stav mědí, je deska již během výroby potažena speciální vrstvou ochranného laku, který ji chrání před oxidací a rovněž usnadňuje pájení. Zapájení součástek do desky s plošnými spoji je vše co je třeba učinit pro sestavení obvodu. To jakým způsobem to provedete velmi ovlivní úspěch nebo neúspěch vaší práce. Není to náročný postup a pokud dodržíte několik pravidel neměli by jste mít problémy. Páječka by měla být lehká a příkon by neměl překročit 25 Watů. Pájecí hrot by měl být ostrý a musí být stále čistý. K těmto účelům se vyrábějí speciální houbičky, které se navlhčí a čas od času můžete o ně očistit horký hrot aby byly odstraněny všechny nečistoty které mají tendenci na hrotu ulpívat. Neodstraňujte nečistotu z hrotu smirkovým papírem. Pokud nejde hrot vyčistit pak jej vyměňte. Na trhu je mnoho druhů různých pájek a měl by jste zvolit kvalitní pájku, která obsahuje pájecí pastu v jádru pájky a tím bylo zajištěno vždy dokonalé spájení Nepoužívejte jinou pájecí pastu než tu, která je již obsažena v jádru pájky. Příliš mnoho pasty může způsobit mnoho problémů a bývá hlavní příčinou špatné funkce obvodu. Jestliže nicméně musíte použít dodatečnou pastu jako například v případě potažení měděných drátků, pak ji po ukončení pájení velmi pečlivě očistěte. Aby komponenty byly správně zapájeny dodržujte následující postup: Očistěte vývody součástek malým kouskem smirkového papíru. Vývody ohněte ve správné vzdálenosti od součástky a vložte součástku na její místo v desce. Může se stát, že máte součástku jejíž vývody jsou o něco silnější než otvor v desce a nelze je do desky zasunout. V tomto případě použijte mini vrtačku a otvory mírně zvětšete. Nezvětšujte otvory příliš jelikož by to mohlo znesnadnit vlastní pájení. Uchopte horkou páječku a umístěte hrot na vývod součástky a současně držte konec pájecího drátu v bodě kde vývod prochází deskou. Pájecí hrot se musí dotýkat vývodu těsně nad deskou. Když se začne pájka tavit a roztékat počkejte až pokryje oblast okolo otvoru v desce a pasta vře a dostává se nad pájku. Celý proces by neměl trvat déle než 5 sekund. Oddalte pájecí hrot a ponechte pájku aby pomalu vychladla aniž by jste na ni foukali a nebo manipulovali se součástkou. Pokud je vše správně provedeno pak povrch spoje musí mít jasný kovový vzhled a konce spojů by měly být krátce nad vývody součástek. Pokud se pájení zdá být nesprávné, narušené nebo má tvar kuliček, pak jste vytvořili studený spoj. Odstraňte pájku odsávačkou nebo pájecím tamponem a proveďte opět spájení.
Dejte velký pozor a by nedošlo k přehřátí spoje na desce jelikož by se mohl snadno oddělit od desky a odlomit se. Při pájení citlivé součástky je dobrým postupem držet vývod součástky nad deskou, ze strany součástek, pomocí kleštiček a tím odvést teplo, které by mohlo způsobit poškození součástky. Nepoužívejte více pájky než je potřeba jelikož mnoho pájky zvyšuje nebezpečí zkratu mezi sousedními spoji na desce zvláště pokud se nacházejí velmi blízko sebe. Po dokončení práce odstřihněte přesahující vývody součástek a desku vhodným roztokem pečlivě očistěte od pájecí pasty, která zůstala na desce. Pokud jste se řídili výše uvedenými pokyny a byli jste pozorní při umísťování součástek do desky se spoji pak by se neměly vyskytnou žádné problémy v zapojení desky s plošnými spoji. Postupujte podle pokynů jak jsou uvedené výše a připájejte nejdříve všechny vývody DIL pouzdra, následně všechny odpory a kondenzátory. Sledujte polaritu elektrolytických kondenzátorů a také správně usaďte pouzdro DIL podle značky na desce a výřezu na pouzdru. Na desce je prostor pro přímé umístění potenciometru, ovšem vše záleží na tom jakou použijete krabičku pro obvod. Pokud musíte umístit potenciometr dále od desky je potřeba provést propojení stíněnými kablíky k zamezení nežádoucího šumu. Po ukončení pájení všech spojů na desce ji pečlivě očistěte od pájecí pasty a pozorně desku prohlédněte zdali nejsou někde špatné spoje nebo zkraty mezi souběžnými spoji na desce. Pokud se vše jeví v pořádku umístěte integrovaný obvod do jeho pouzdra a pripojte napájecí napětí dle schematu. Připojení audio signálů by mělo být provedeno stíněným kablíkem aby se zamezilo nežádoucímu šumu nebo interferenci. POKUD OBVOD NEFUNGUJE Zkontrolujte obvod jestli nejsou někde studené spoje nebo můstky mezi souběžnými spoji na desce spojů. Také zbytky pájecí pasty mohou působit problémy. Zkontrolujte všechny vnější přívody a vývody zdali někde není chyba. Prohlédněte obvod zdali nechybí některá součástka nebo jestli není vložena na nesprávném místě. Ujistěte se, že všechny polarizované součástky (např. diody, elektrolyty, ostatní polovodiče a další) byly zapájeny se správnou polaritou. Ujistěte se, že napájení má dostatečné a správné napětí a je správně připojeno k obvodu. Překontrolujte jestli nejsou v obvodu poškozené nebo nefunkční součástky.