NÁVOD K OBSLUZE Obj.č.: 11 52 40 - Stavebnice 11 52 74 - Hotový výrobek S pomocí tohoto senzoru lze ve spojení s příslušnou elektronikou signalizovat déšť, sníh, nebo kroupy. Rovněž jej lze využít k automatickému ovládání různých zařízení (např. ke stahování markýz, otevírání a zavírání skleníků apod.) Automatické vyhřívání čidla zajišťuje správnou funkci při námraze, sněhu a po dešti.
Upozornění! Před uvedením na trh, byla tato stavebnice testována v několika prototypech. Většina závad bývá zpravidla způsobena neodborným způsobem osazení a oživování. Při sestavování dodržujte postup, který se skládá z několika kroků: 1. Osazení součástek na hlavní desce 2. Osazení součástek na desce čidla 3. Oživení Zvláštní pozornost věnujte pájení (vodivé můstky, studené spoje apod.). Používejte páječku s menším hrotem a vhodné neagresivní tavidlo (nejlépe kalafunu). Záruka Na tento přístroj je poskytována záruka 2 roky, pokud je závada způsobena vadou materiálu nebo jinou výrobní vadou. Záruku nelze uplatňovat v těchto případech: - jestliže bylo při pájení použito tavidlo obsahující kyselinu. - pokud byly součástky nesprávně osazeny a pájeny Totéž platí: - při svévolných úpravách a změnách zapojení - při úpravách konstrukce a nesprávném uskladnění stavebních prvků - při použití jiných než originálních součástek a dílů - při škodách způsobených zásahem jiné osoby - při překročení nebo nesprávném připojení napájecího napětí - při použití jiné než předepsané pojistky nebo při jejím překlenutí Popis zapojení: Koncepce zapojení je založena na speciálním integrovaném obvodu LM 1830. Tento obvod byl původně určen k detekci kapalin v nádržích. V našem případě je využit k indikaci deště (sněhu apod.). Dvě čidla detekují vlhkost a IO srovnává odpor mezi těmito dvěma vodiči s referenčním odporem. Dohled nad oběma čidly je prováděn pomocí střídavého signálu. Tím je zamezeno polarizačnímu efektu, který se vyskytuje při stejnosměrném napětí a pomalu vede k zvětšování přechodového odporu. Díky tomuto principu, má toto zařízení neměnící se hodnoty o původní nastavení zůstává stabilní. Oscilátor, který zajišťuje generování střídavého signálu je již zabudován v IO a k jeho činnosti postačí pouze jeden externí kondenzátor, kterým se nastaví požadovaný kmitočet. Při hodnotě C ext - 1nF bude tento kmitočet asi 6 khz. Referenční odpor IO má hodnotu 13 kω, s touto hodnotou je porovnáván odpor čidla. Tato hodnota je ale pro dosažení maximální citlivosti čidla příliš nízká, proto je třeba připojit externí rezistor v sérii s kondenzátorem přímo k výstupu oscilátoru (pin 5) - v našem případě byl zvolen odpor 47 kω. Jakmile se nyní odpor čidlo vlivem vlhkosti zmenší na menší hodnotu než má vztažný odpor, dojde ke zmenšení velikosti střídavého signálu přiváděného z oscilátoru na detektor o lim k zavření interního spínacího tranzistoru (v normální stavu je detekovaným napětím oscilátoru otevřený. Jeho otevřený kolektorový výstup (12) je invertován externím tranzistorem T1, který jednak ovládá signalizační LED a dále výstupní spínací tranzistor T2, který může spínat např. relé. Na pin č.9. je připojen filtrační kondenzátor detektoru, který vyhlazuje detekovaný signál. Při existující vlhkosti (tedy nízký vstupní odpor) má pin č. 12 proti zemi vysokou impedanci a plusové napětí, které přivádí na bázi tranzistoru rezistor R2 otevírá tranzistor T1, což je signalizováno rozsvícením LED. Oba vodiče vedoucí'od senzoru jsou připojeny na zem a vstup detektoru (pin 10). Na vstup č 10 je přes Rl o Cj přivedeno malé střídové napětí od oscilátoru. Tato větev přizpůsobuje referenční impedanci, se kterou bude srovnávána impedance na senzoru C4 blokuje napájecí napětí a dioda D2 je ochrana proti přepólování. Při aktivním T1, dojde k otevření tranzistoru T2 přes R3 a tím k propojení svorky Vyhřívání (Heizung ±H) s napájecím napětím, které je přes tuto svorku přivedeno na vyhřívací SMD rezistory na desce senzoru. Tylo rezistory s odporem 1,2 kω jsou připojeny ze spodní strany senzorové desky a při napájení napětím 12V je na každém z nich ztrátový výkon 120 mw, který
se přemění v teplo. Dohromady tedy vyhřívají senzor výkonem 1,2 W, jakmile je na čidle indikována vlhkost (např. námrazu). Vyzářeným teplem je čidlo v krátkém rose vysušena a znovu připraveno plnit funkci pokud přestane pršet. Tento princip rovněž zabraňuje vzniku námrazy. Vodivé dráhy čidlu na horní straně senzorové desky jsou pozlaceny a tím chráněny proti korozi. Pájecí body na spodní straně jsou ale ošetřeny jen pájecím lakem a proto nesmí do senzorové krabičky pronikat vlhkost. Zvolený princip vyhřívání zapojuje topné těleso jen při přítomné vlhkosti (námraze) no čidle. Pil vysoké vlhkosti protéká mezi kolektorem a emitorem tranzistoru T2 proud asi 125 ma, zatímco v klidovém stavu pod 10 ma. K vlastnímu sestavení: Při sestavování stavebnice podle návodu a nákresů s rozpiskou součástek, by neměly vzniknout žádné zvláštní problémy. Celý postup sestavení a oživení se skládá ze třech po sobě následujících stupňů: l. stupeň - osazení součástek na hlavní desce: l. l Rezistory Nejprve je třeba osadit pět rezistorů. Vývody ohněte do pravého úhlu. Hodnoty jsou značeny barevným kódem (viz obr.). Kód bývá často špatně čitelný, proto je vhodné jednotlivé rezistory před zapájením přeměň! ohmmetrem. Značení je tříbarevné, čtvrtý proužek vyznačuje toleranci (zlatý 5%). Proužky se vyhodnocují zleva doprava a kód se čte stejně tak. R1 =47k žlutá fialová oranžová R2 =4 k Z žlutá fialová červená R3 =4 k 7 žlutá fialová červená R4 =27k červená fialová oranžová R5 =4k 7 žlutá fialová červená 1.2 Diody Vývody je třeba upravil stejně jako u rezistorů. Při osazováni je nutno dbát na správnou polaritu. Katoda je označena proužkem. Správnou polohu zjistíte z obrázku a z nákresu osazení desky. Diody, stejně jako ostatní polovodiče nepájejte příliš dlouho, vysoká teplota je může poškodit. D1 = 1N4148 univerzální dioda D2 = 1N4148 univerzální dioda l.3 Kondenzátory Nejprve osaďte keramické kondenzátory C2 a C5 (malé keramické polštářky). Potom připájejte fóliový kondenzátor ČI a nakonec oba elektrolyty. U elektrolytických kondenzátorů je třeba dodržet správnou polaritu. Pozor! Polarita elektrolytických kondenzátorů bývá značena různými výrobci různě. Často bývá vyznačena znaménky + a - na bocích, nebo je plusový vývod delší než mínusový.
C1 = 0.047μF = 47 nf = 47 000 pf = 473 (foliový kondenzátor) C2 = 0.001μF = 1 nf = 1 000 pf = 102 (keramický kondenzátor) C3 = 4.7 μf 16 Volt (elektrolytický kondenzátor) C4 = 47 μf 16 Volt (elektrolytický kondenzátor) C5 = 0.1 μf = 100nF = 100000pF = 104 (keramický kondenzátor) 1.4 IO-patice Zasuňte a zapájejte do desky palici pro integrovaný obvod Pozor! Na jedné z kratších stran palice je zářez. Patici osaďte značkou ve správném směru, tedy k pozici pro LED (viz nákres desky). Není to sice nutné, ale při osazovaní vlastního obvodu postačí mít zářez na IO a na palici na stejné straně. Pak máte jistotu, že je obvod osazen správně. 1.5 Tranzistory V tomto zapojení jsou použity dva tranzistory různého typu - jeden NPN a druhý NPN. Jejich poloha na desce je jednoznačně vymezena rozložením otvorů nelze je ledy zapojit jinak než správně. Pozor však na jejich možnou záměnu! O pájení platí totéž co u diod nebo jiných polovodičů. T1 = BC 547 (nebo 548,549A, B, či C) NPN tranzistor T2 = BC 557 (nebo 558,559A, B, či C) PNP tranzistor Pohled ze spodu 1.6 LED diody Připájejte červenou LED. l zde je třeba dbát na správnou polaritu. Přepólováním diodu sice nezničíte, ale nebude svítit. Delší vývod je anoda a musí být připojen na kladný pól, kratší katoda pak na záporný.
LD1 * červená 3 mm nízko příkonová Chcete-li si být jisti správným zapojením, můžete si polaritu diody přezkoušet podle zapojení na obrázku: LED dioda nebude svítit při zapojení v nepropustném směru (katoda + ) LED dioda s předřadným odporem bude svítit (katoda - ) Jelikož je v této stavebnici použita nízko příkonová LED, které k plnému svitu postačí proud 4 ma, použijte při případném zkoušení místo rezistorů 270 R hodnotu 4 k 7. Před umístěním na desku nasuňte LED do přiloženého distančního držáku. 1.7 Svorkovnice Svorkovnici vložte do desky a připájejte. Při pájení (nejen svorkovnice) dodržujte stanovený postup a používejte kvalitní' cín zabráníte tak vzniku studených spojů, které se velmi obtížně lokalizují. Třípólová svorkovnice 1.8 Konektor Stejně jako svorkovnici v předešlém bodě, zapájejte do desky konektorovou lištu (s kolíčky). Pozorneotočil! Třípólový konektor
1.9 Integrovaný obvod IO Do zapájené patice zasuňte integrovaný obvod. Před jeho zasunutím vyrovnejte a přizpůsobte jeho vývody svorkám palice (tak aby byly proti sobě). Obvod zasouvejte opatrně, aby nedošlo k ohnutí nebo ulomení vývodu. Značka na kratší straně obvodu musí být na stejné stlané jako značka na patici - tedy směrem k LED. Při zasunutí v obrácené poloze dojde většinou ke zničení integrovaného obvodu. I0 1 = LM 1830 N detektor kapaliny Blokové schéma IO II. stupeň - montáž prvků na desku senzoru 2.1 SMD rezistory Rozmístěte a připájejte SMD rezistory na desku senzoru podle osazovacího nákresu. Všechny rezistrory mají stejnou hodnotu a mohou být tedy libovolně zaměněny. Osazení a připájení vyžaduje trochu trpělivosti, hlavně nemáte-li k dispozici speciální nástroje pro tuto práci. R6 až R15 = 1 k 2 = 122 Stavební díl Pájecí plocha
2.2 Kabel s konektorem Nasuňte konektor s kabelem na protikus (kolikovou lištu), který je připájen na hlavní desce. U lišty jsou na hlavní desce popsány jednotlivé plny. Podle nich určete zapojení otevřeného konce kabelu. Na desce senzoru jsou stejným způsobem označeny jednotlivé pájecí body. Na tylo připájejte odpovídající žíly kabelu lak, aby byly propojeny stejně označené body na desce senzoru a na hlavní desce. 2.3 Závěrečná kontrola Před uvedením do provozu překontrolujte ještě jednou celé zapojení. Zaměřte se zejména na to, zda jsou součástky osazeny na správných místech a se správnou pobílou (diody, elektrolyty). Zkontrolujte kvalitu pájení, pozor na vodivé můstky mezi jednotlivými spoji (nemusí být okem viditelné) Schéma zapojení Osazovací schéma
IIl. stupeň oživení 3.1 Po kontrole osazení můžete přistoupit k oživení zařízení. UPOZORNĚNÍ! Tento přistroj je možno napájet pouze z dobře filtrovaných (nejlépe stabilizovaných) stejnosměrných zdrojů nebo z baterií (akumulátorů). Při napájení ze zdrojů obsahujících rušivou střídavou složku (modelářské napáječe apod.) může dojít ke špatné funkci nebo dokonce k poškození zařízení. POZOR! Napájecí zdroje musí splňoval bezpečnostní předpisy (schválení EZU). 3.2. Na napájecí svorky připojte stejnosměrné napětí 11 až 15 V. Pozor no polaritu!. 3.3. Dotkněte se plochy senzoru lehce navlhčeným prstem. - červená LED se musí rozsvítit - plocha senzoru se musí pomalu ohřívat (červená LED bude svítit současně s ohříváním plochy senzoru). 3.4. Po oschnutí senzoru musí červená LED zhasnout a vyhřívání přestat pracovat. 3.5. Mezi svorku kladného napájecího napěli + a svorku OUT je možno připojil malé relé s maximálním proudem cívky do 100 m A, což při napájení 12 V odpovídá odporu cívky min. 120Ω. Svítí-li červená LED, musí být kotva externího relé přerušena. Externí ochranná dioda (která se běžně používá při indukční zátěži) není nutná - je již zapojena na základní desce 3.6. Je-li potud vše v pořádku, přeskočte následující popis vyhledávání a odstraňování závad. 3.7 Nesvítí-li LED tehdy, kdy by měla, naopak svítí-li stále nebo přístroj evidentně nepracuje, odpojte rychle napájecí napětí a prozkoušejte znovu celou desku podle následujícího postupu: Postupujte krok za krokem podle tohoto návodu. Jednotlivé kroky si raději zaškrtávejte (takto nic nevynecháte) - dříve než začnete s přezkušováním, vypněte napájeni! - je napájecí napětí připojeno se správnou polaritou? - je napájení připojeno no správné svorky? - nalézá se napětí napájecího zdroje v předepsaném rozsahu 11-15V? - nejsou mezi sebou zaměněny rezistory. Přeměřte ještě jednou hodnoty rezistorů podle odstavce 1.1. - jsou diody zapojeny se správnou polaritou? Zkontrolujte jejich polohu podle osazovacího schématu. Katoda D1 (proužek) musí směřovat k T1, katoda D2 k R4. - je LED správně polarizována? Katoda je charakterizována větší elektrodou v průhledném pouzdře diody. Tato katoda musí být spojeno s R5. - jsou správně osazeny tranzistory? Nejsou překrouceny a prohozeny jejich vývody? - nejsou Tranzistory T1 a T2 prohozeny mezi sebou? Zkontrolujte, zda jejich typové označení souhlasí s návodem a osazovacím schématem. - jsou elektrolytické kondenzátory zapojeny se správnou polaritou? Zkontrolujte jejich označení se zapojení dle nákresu. - není integrovaný obvod zasunut do palice obráceně? Značka (výřez, tečka) na jeho kratší straně musí směřovat k LED. - je integrovaný obvod zasunut řádně v palici? Není některý z vývodů mimo palici? - není mezi spoji na desce zkrat? Pečlivě zkontrolujte celou desku plošných spojů. (vhodné je prosvítit desku zespodu lampičkou). Není některý spoj naopak přerušen? - nejsou no desce studené spoje. Přezkoušejte každý pájecí bod. Pinzetou hýbejte se součástkami zda jsou pevně připájeny, popřípadě znovu propájejte "podezřelé spoje. - nepoužili jste nevhodný pájecí prostředek, který vytvořil vodivé spoje na desce? (různé pájecí kapaliny a pasty) Upozornění! Používání prostředků obsahujících kyselinu není dovoleno! Doporučujeme používat pouze kolafunu.
3.8 Po přezkoušení zařízení podle předchozích kroků a případném odstranění chyb můžete provést opakované oživení podle odstavce 3.2. Pokud jste nepřehlédli nějaké chyby a není-li některá součástka vadná, musí zapojení pracovat. Doporučení k vestavbě do krabice - desku upevněte do víka krabičky (je možné přiobjednat) tak, aby aktivní plocho čidla směrovala do otvoru ve víku a plocha s vyhřívacími odpory dovnitř krabičky. Místo styku je vhodné utěsnit silikonovým tmelem, aby se zabránilo pronikáni vlhkosti. - k utěsnění kabelu v otvoru krabičky použijte vodotěsnou průchodku. Důležitá upozornění! Přístroj je možno napájet pouze předepsaným napětím. Při montáži senzoru dbejte na to, aby byl otočen aktivní plochou vzhůru, a aby byla loto plocha skloněna pod úhlem přibližně 45. Tím bude zajištěn odtok vody při dešti. Spotřebič zapojený no výstup OUT (např. relé) může odebírat maximální proud 100 ma! Přístroj se nesmí používat pro snadno vznětlivé a hořlavé kapaliny. Zařízeni nepatří do rukou dětem. Ve školách a zájmových kroužcích se může se stavebnicí pracovní pouze pod dohledem vyškolené osoby. Není dovoleno používat při stavbě zařízení jiné než originální součástky. Opravy může provádět jen odborně způsobilá osoba. Technická data: Napájení: 11-15V= Odběr proudu: 6-8 ma Spínaný výstup: do 100 ma (pro relé nebo jinou elektroniku) Rozměry: 40 x 45 mm Tato stavebnice je určena pro využití jako dešťový senzor. Jiné použití, které neodpovídá podobnému zaměření, není dovoleno. Tento návod k použití je publikace firmy Conrad Electronics. Návod odpovídá technickému stavu při tisku. Změny vyhrazeny! 5/2006 Doc