Принципиальная схема устройства - Радиосистема пожарной сигнализации

Исходя из технических требований и структурной схемы, выберем схемы и элементную базу для устройства.

В качестве генератора колебаний используем простой релаксационный генератор. При качественном проектировании данный генератор вполне стабилен по частоте [9]. Схема генератора изображена на рис. 4.1. Принцип работы генератора заключается в следующем: допустим, что когда впервые прикладывается напряжение, выходной сигнал ОУ выходит на положительное насыщение. Конденсатор начинает заряжаться до напряжения U+=5В с постоянной времени, равной R2C1. Когда напряжение конденсатора достигнет половины напряжения U+, ОУ переключается в состояние отрицательного насыщения и конденсатор начинает разряжаться до U- c той же самой постоянной времени.

релаксационный генератор

Рис. 3.1. Релаксационный генератор.

В качестве источника тока используем источник тока Хауленда (рис. 3.2) . Резисторы в данной схеме должны быть точно согласованы согласно выражению

,(4.1.).

Тогда выходной ток равен:

,(4.2.).

В качестве сопротивления RН В данной схеме выступает тело человека. Для расчета схемы выберем типичное значение RН=1 кОм.

Радиосистема информация релаксационный генератор радиомодуль

источник тока

Рис.3.2. Источник тока.

В качестве усилителя входного сигнала используется инструментальный усилитель AD622 фирмы Analog Devices. Он имеет высокое входное сопротивление. Также коэффициент усиления можно легко задавать с помощью резистора R1 (рис.4.3) в пределах от 2 до 1000, напряжение питания от +/-2.6 В до +/-15 В (используем 5 В) и миниатюрные размеры. Частотная характеристика усилителя равномерна до 80кГц, что более чем достаточно.

усилитель

Рис.3.3. Усилитель.

Для выделения полезного сигнала был выбран двухкаскадный амплитудный детектор (рис.3.4). В схеме для развязки С1 от нагрузки на выходе детектора включен повторитель в цепь общей ОС со входным операционным усилителем, что уменьшает дополнительную погрешность детектирования, обусловленную напряжением смещения нуля, входными токами и конечным усилением D2.

амплитудный детектор

Рис.3.4. Амплитудный детектор.

Далее сигнал подается на вход устройства управления (УУ). В качестве УУ выберем микроконтроллер PIC14000 (Microchip). Отличительной особенностью данного микроконтроллера по сравнению с другими данной фирмы, является наличие встроенного АЦП, большое количество портов и внутренний тактовый генератор. А так как одним из основных требований к устройству накопления были малые габариты, то эти особенности явились решающими. Технические характеристики микроконтроллера PIC14000 приведены в приложении 1. Аналоговый сигнал обрабатывается внутренним АЦП и его значения записываются во внешнее ОЗУ 24LC256 (Microchip). Схема включения 24LC256 на рис. 3.5.

схема включения озу 24lc256

Рис. 3.5. Схема включения ОЗУ 24LC256.

Емкости микросхемы (32Кбайт (256Кбит)) вполне хватает для записи информации в течении заданного промежутка времени. Низкое напряжение питания (2.5-5.5 В) и миниатюрные размеры, делают ее очень удобной в носимых накопителях. Связь с микроконтроллером осуществляется по двухпроводному последовательному интерфейсу I2C. Назначение выводов микросхемы памяти приведено в таблице 34.1.

Таблица 3.1.

Обозначение контакта

Функция

A0, A1, A2

Адресные входы:

Возможно включение до 8 микросхем 24xx256 параллельно на одну шину. Выводы служат для задания адреса микросхемы. Если используется одна микросхема, то выводыА0, А1, А2 присоединяются к общему проводу.

Vss

Общий:

SDA

Последовательный порт:

Двунаправленный порт для ввода адресов, записи и чтения данных.

SCL

Синхронизация:

Данный вывод используется для синхронизации обмена данных с внешними устройствами.

WP

Защита от записи:

Используется для защиты записанных данных от перезаписи. Если этот вход подключить к Vcc, то запись данных запрещена и возможно только чтение.. Если же к Vss (общий), то можно записывать и читать данные.

Vcc

Питание:

Контакт питания (от +2.5 до 5.5 В).

Микросхема памяти 24LC256 имеет следующие технические характеристики:

    -Максимальный ток записи 3 мА при 5.5 В. -Максимальный ток чтения 400 мкА при 5.5 В. -Типичный ток хранения 100 нА при 5.5 В. -Двухпроводной последовательный интерфейс, I2C совместимый. -Можно подключать до 8 микросхем на 1 шину. -5 мс максимальный цикл чтения. -Защита от статического напряжения до 4000 В. -Срок службы >200 лет. -Диапазон рабочих температур: от -400С до +850С (коммерческая версия); от -400С до +1250С (промышленная версия).

Для снижения стоимости схемы и экономии пространства на плате используем внутренний тактовый генератор микроконтроллера PIC14000 с номинальной рабочей частотой 4 МГц.

Для связи с ЭВМ используем микросборки приемника и передатчика - радиомодули. К их достоинствам можно отнести малые габаритные размеры и малую потребляемую мощность при приемлемых скоростях обмена информацией и дальности связи. Из всего спектра устройств были выбраны: передатчик TXM433F и приемник SILRX433F. Схема включения радиомодулей приведена на рис.3.6.

схема подключения радиомодулей txm433f и silrx433f

Рис. 3.6. Схема подключения радиомодулей TXM433F и SILRX433F.

Назначение выводов радиомодулей приведено в таблице 3.2.

Таблица 3.2.

Номер контакта

Обозначение

Функция

SILRX433F

(Приемник)

1

RFIN

Вход антенны. Этот контакт имеет номинальное полное сопротивление 50 Ом.

2

RFGND

Должен быть связана с заземляющей плоскостью. Имеет внутреннюю связь с выводом 4.

3

DETECT

Данный контакт используется при поиске несущей. Включает внешние цепи при обнаружении несущей. Если данная функция не используется, то этот контакт соединяется с выводом 5 (Vcc) через 10 кОм.

4

0V

Общий

5

Vcc

Вывод питания. Напряжение питания от 4 до 9 В (с нестабильностью не более 2 мВ) при токе 14 мА. Рекомендуется фильтр питания.

6

AF

Данный контакт может использоваться для управления датчиками модемов и DTMF декодеров.

7

DATA

Вывод данных

TXM433F

(Передатчик)

1

RFGND

Должен быть связана с заземляющей плоскостью. Имеет внутреннюю связь с выводом 4.

2

RFOUT

Соединяется с антенной. Полное выходное сопротивление 50 Ом.

3

Vcc

Контакт питания. Напряжение питания от +2 до +12 В.

4

0V

Общий

5

DATAIN

Вход данных.

В радиомодуле приемника SILRX433F не используем функцию поиска несущей. Для этого подключим контакт DETECT к Vcc (питание) через резистор R1=10кОм. В качестве антенны используем штыревую антенну отдельно для передатчика и приемника. Это антенна с круговой диаграммой направленности, что как нельзя лучше подходит для мобильного устройства, каким является накопитель.

Технические характеристики радиомодулей указаны в таблице 4.3.

Таблица 3.3.

Параметры

SILRX433A

TXM433F

Тип модуляции

ЧМ

ЧМ

Uпит., В

4...9

2...12

Iпотр., мА (активн.)

14

10

Ризл., мВт

-

1

Чувствит., мкВ

1

-

Скорость передачи, бит/с

10000

10000

Типовая дальность, м

200

200

Несущая частота, МГц

433.92

433.92

В качестве источника питания используются два элемента класса AA, дающие в сумме 3 В емкостью 750, 1000, 1200 мА/ч. Маломощные регуляторы напряжения ADP1111 (Analog Devices), обеспечивают на выходе стабильное напряжение 5 В. Так как в схеме УН для питания некоторых элементов используется двухполярное питание, то построен инвертор напряжения на С1,C2 и диодах VD1,VD2 (рис.4.7.). На рис.3.7. изображена схема преобразователя напряжения, построенного на ADP111. Схема и номиналы элементов были выбраны из каталога схем, предложенных фирмой-разработчиком.

адаптер питания

Рис.3.7. Адаптер питания.

Назначение контактов ADP1111 приведено в таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Номер контакта

Обозначение

Функция

1

ILIM

При нормальных условиях работы, этот контакт должен быть соединен с VIN. Когда требуется низкий ток, между ILIM и VIN должен быть включен резистор. Стандартный ток 400 мА требует включения резистора 200 Ом.

2

VIN

Вход напряжения.

3

SW1

Коллектор мощного выходного транзистора. Для конфигурации понижающего преобразователя, подключается к VIN. Для понижающего варианта присоединяется между индуктивностью и диодом (рис.4.7.).

4

SW2

Эммитер мощного выходного транзистора. Для конфигурации понижающего преобразователя, присоединяется между индуктивностью и диодом. Для понижающего варианта подключается к VIN (рис.4.7.).

5

GND

Общий

6

A0

7

SET

8

FB/SENSE

Похожие статьи




Принципиальная схема устройства - Радиосистема пожарной сигнализации

Предыдущая | Следующая