Устройство сигнализирующее счетное (далее просто УСС) контролирует открывание входной двери и подсчитывает количество открываний входной двери с момента включения питания устройства. Открывание входной двери приводит к замыканию контактов геркона "Дверь" и запуску таймера, включающего светозвуковой сигнализатор "Гости".

Светозвуковой сигнализатор "Гости" представляет собой прерываемый двумя красными МСД (мигающими светодиодами) тональный сигнал зуммера. За счет небольшого различия частот встроенных в МСД тактовых генераторов, прерывание тона не является периодическим, а потому становится более заметным, особенно в условиях повышенного зашумления помещения различными звуками. Время работы таймера составляет 7 секунд.

Дополнительно УСС снабжен кнопкой "№", которая позволяет вручную в любое время посмотреть количество прошедших событий (открываний входной двери).

Схема УСС (см. рис. 1) состоит из следующих основных частей: цепи установки в "0" при включении питания на элементах С1, R1; датчика - геркона SF1 "Дверь" и резистора R2, вводящего (в исходном положении) транзистор VT1 в режим отсечки; усилителя "дребезга" на элементах VT1, R3; таймера на микросхеме (элементы DD1.1, R4, С2, VD2, VD3); триггера "переполнение" на микросхеме DD1.2; цепей развязки на диодах VD1, VD2 (логического элемента "2ИЛИ" на дискретных элементах); счетчика - дешифратора DD2, работающего на семисегментный светодиодный индикатор HG1 красного цвета свечения; токового ключа на полевом транзисторе VT2; светозвукового сигнализатора "Гости" на элементах А1...АЗ, С4; источника питания - батареи GB1.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

При включении питания тумблером SA1 начинает заряжаться конденсатор С1. Ток протекает по цепи: "+" GB1, С1, R1, общий провод. Пока конденсатор С1 не зарядился, на его обкладке "-" присутствует уровень логической 1, устанавливающий в исходное (нулевое) состояние счетчик DD2 (по входу "R" - вывод 5). Этот же установочный импульс подается на вход R (вывод 10) ИМС DD1.2 и - через диод VD1 - на вход R (вывод 4) ИМС DD1.1. Так УСС устанавливается в исходное состояние (дежурный режим). Замыкание контактов геркона SF1 "Дверь" приводит к подаче положительного перепада напряжения (с "дребезгом") на истоковый повторитель - усилитель "крутизны" фронтов VT1, R3 и далее, с истока VT1 - на вход С (вывод 3) триггера DD1.1. Так как на вход D (вывод 5) DD1.1 подано напряжение питания (логическая 1), то на неинвертирующем выходе Q (вывод 1) ИМС DD1.1 устанавливается логическая 1. Токовый ключ на транзисторе VT2 открывается и через его комплексную стоковую нагрузку А1...АЗ, С4 (светозвуковой сигнализатор "Гости") в течение 7 секунд протекает ток. Длительность цикла определяется времязадающей цепью R4, С2.

Работает таймер на ИМС DD1.1 следующим образом. Установившаяся на выходе (выводе 1) DD1.1 логическая 1 через резистор R4 заряжает конденсатор С2. Когда на обкладке "+" С2 напряжение вырастет до половины напряжения питания (плюс прямое падение напряжения на диоде VD2 порядка +0,7 В) триггер DD1.1 (по входу R - вывод 4) обнуляется и на выходе Q устанавливается логический 0. Конденсатор С2 быстро разряжается через диод VD3, стоковая нагрузка VT2 отключается. По окончании работы таймера полевой транзистор VT2 вошел в режим отсечки и, как следствие, в режим экономии емкости батареи GB1.

Сразу после срабатывания SF1 "Дверь" (и запуска таймера) с выхода (вывод 2) ИМС DD1.1 отрицательный перепад напряжения подается на счетный вход С (вывод 4) DD2 и увеличивает содержимое счетчика DD2 на единицу. Аналогичное увеличение содержимого счетчика DD2 происходит после каждого открывания двери, и прохождения счетного отрицательного перепада. Микросхема DD2 имеет выход "переполнение" (вывод 2), на котором с начала 5-го и до конца 9-го счетного импульса присутствует логическая 1. Поэтому, по завершении первого счетного цикла (0...9) отрицательный перепад напряжения с вывода 2 DD2 через резистор R6 поступает на базу биполярного транзистора VT3 и закрывает его.

Транзистор VT3 работает в ключевом режиме и инвертирует входной сигнал. Таким образом, на коллекторе VT3 формируется положительный перепад напряжения, который поступает на вход С (вывод 11) триггера "переполнение" DD1.2. При этом логическая 1 с информационного входа D (вывод 9) DD1.2 записывается на неинвертирующий выход Q (вывод 13) DD1.2.

Высокий логический уровень с выхода Q DD1.2 поступает на вывод 10 (сегмент "h", "запятая") семисег-ментного индикатора HG1 и подготавливает его к зажиганию (когда будет нажата кнопка SB1 "№"). Как видно из схемы, и цифра, и запятая (сегмент "h") на индикаторе HG1 могут светиться только при нажатой кнопке "№" (в ручном режиме). Все остальное время работы УСС находится в энергосберегающем режиме. Если при нажатии кнопки SB1 "№" вместе с цифрой ярко светится запятая, то УСС перешел в режим переполнение, то есть произошло более 9 событий (открываний двери), и рекомендуется обнулить счетчик, выключив и повторно включив УСС тумблером SA1 "Питание". В принципе можно обойтись и без обнуления, но при считывании показаний не будет понятно, сколько (10, 20, 30 или более) событий нужно будет приплюсовать к показаниям индикатора, чтобы получить действительное количество открываний двери.

При закрывании двери геркон SF1, возвращаясь в исходное состояние, дребезга контактов не дает, а по отрицательному перепаду напряжения на входе С (выводе 3) DD1.1 повторного запуска таймера, собранного на элементах DD1.1, R4, С2, VD2, VD3, не происходит. Светозвуковой сигнализатор "Гости" работает следующим образом. Когда на время работы таймера транзистор VT2 открывается, постоянное напряжение положительной полярности с батареи GB1 проходит через зуммер (блок А1) на два включенных параллельно МСД (блоки А2 и A3).

Так как сопротивление открытого канала VT2 составляет единицы Ом, то рабочий ток зуммера в основном определяется собственным сопротивлением зуммера (блока А1) и рабочими токами МСД. МСД начинают ярко вспыхивать и манипулировать (управлять) периодическими включениями зуммера. Звучание зуммера происходит непрерывно за счет накопительного конденсатора С4, но имеет пульсирующий характер, определяемый режимами работы МСД. (Строго говоря, два МСД применены для увеличения рабочего тока зуммера до 20 мА, а применение разных типов МСД с несколько отличающимися частотами вспышек дает большую пронзительность звука.)

Настройка

Собранный без ошибок УСС настройки обычно не требует. Время работы таймера можно уточнить подбором резистора R4*. Яркость свечения семисегментного индикатора HG1 (при нажатой кнопке SB1 "№") зависит от номинала резистора R5. Яркость свечения индикатора HG1 можно незначительно увеличить исключением (замыканием) резистора R5. Однако при этом потребуется ограничить ток (этим же резистором) в цепи питания сегмента "h". Объясняется это тем, что выходной ток логической 1 вывода 13 DD1.2 намного больше выходного тока (тока КЗ) логической единицы выходов микросхемы

DD2. УСС сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до +5 В. Нижний предел работоспособности в основном определяется нагрузкой: последовательным включением зуммера А1 (+3 В) и МСД А1 и А2 (минимум +2 В). Длина проводной линии, соединяющей геркон SF1 с корпусом УСС, в авторском варианте составила 2,2 метра. При появлении ложных срабатываний УСС, которые возможны при большей длине линии, резистор R2 следует зашун-тировать дополнительным керамическим конденсатором с емкостью порядка 0,022 мкФ.

Детали

В УСС использованы резисторы типа ОМЛТ. Конденсаторы С1, С2, С4, - оксидные типа К50-35 или зарубежного производства. C3 - керамический, типа КМ5, К10-7, К10-17. Диоды - любые кремниевые, например КД520...КД522. Полевой транзистор VT1 можно заменить BS170; VT2 - типа КП501 с любым буквенным индексом. Транзистор VT3 - любой кремниевый маломощный типа КТ301, КТ306, КТ312, КТ315, КТ342 (разные цоколевки) с коэффициентом усиления по току не менее 100. Кнопка SB1 KM1-I или другая малогабаритная; тумблер SA1 -малогабаритный MTS-102 или особо малогабаритный SMTS-102. Гнездо XS1 типа СНЦ-3,5 с гаечным креплением. В УСС применена микросхема DD1 серии К561, которая может быть заменена зарубежным аналогом CD4013A. DD2 К176ИЕ4 зарубежных аналогов не имеет. Индикатор HG1 можно заменить аналогичным с объединенными катодами (другая цоколевка потребует доработки ПП и, возможно, включения в цепь каждого сегмента по токоограничительному резистору, если индикатор не является суперярким, - для выравнивания яркости свечения сегментов). Геркон SF1 - любой типа "тройник", имеющий, как минимум, нормально замкнутые контакты.

Ток дежурного режима УСС определяется в основном состоянием инвертора VT3, R7: через открытый транзистор VT3 ток достигает 23 мкА. Микросхема потребляют ток не более 1 мкА. Поэтому, если транзистор VT3 заменить инвертором (1/4 часть ИМС К561ЛА7 или К561ЛЕ5), то из УСС получится весьма экономичное устройство, однако это потребует увеличения размеров печатной платы. Можно также попробовать вместо биполярного транзистора VT3 (КТ3102) установить полевой транзистор типа КП501, увеличив сопротивление R7 в десять раз, а вместо резистора R5 установить перемычку. Выводам Б, К, Э биполярного транзистора должны соответствовать выводы 3, С, И полевого транзистора (соответственно). При этом рассчетный дежурный ток УСС составит 2,5 мкА, что сопоставимо с током саморазряда батареи.

В качестве GB1 используется щелочная миниатюрная батарея типа 6F22 - 9V зарубежного производства. Отечественный аналог - "Корунд" лучше не использовать. Если 9-12-ти месячного срока службы такой батареи (при непрерывной работе в дежурном режиме) не достаточно, то применяют (с увеличением размеров корпуса) 2 "плоские" батареи 3R12 (+4,5 В), соединенные последовательно.

Автор: А.Ознобихин, г.Иркутск