РЕЧЕВОЙ СИГНАЛИЗАТОР
Ю. ПУШКАРЕВ, г. Ачинск Красноярского края
В настоящее время многие автомобили оснащены различными системами сигнализации, которые обычно при срабатывании воспроизводят комбинации тональных звуковых сигналов. Здесь описано устройство, информирующее водителя в речевой форме. Оно может быть также использовано, например, в сигнализаторе движения автомобиля задним ходом, а также в квартирном звонке, в электронных игрушках.
Речевой сигнализатор применим во всех случаях, когда требуются хранение и многократное воспроизведение небольших звуковых файлов. Устройство (см. схему на рис. 1) содержит узел запуска на триггерах DD2.1, DD2.2, транзисторе VT1 и реле К1, тактирующий генератор на логических элементах DD1.1, DD1.2 с инвертором DD1.3, счетный узел DD3, DD4, формирующий последовательные адреса для постоянного запоминающего устройства с ультрафиолетовым стиранием DS1, цифро-аналоговый преобразователь DD5 с усилителем на ОУ DA2 и мощный усилитель 34 DA3. Блок питания сигнализатора состоит из стабилизатора напряжения DA1 (5 В) и формирователя минусового пятивольтного напряжения на транзисторе VT2 и диодах VD4, VD5 для питания ОУ DA2.
Puc.1
Сигналом к началу работы устройства служит импульс с электрического блокиратора замка двери водите ля. У большинства систем сигнализации этот импульс имеет амплитуду 12 В и длительность около 0,5 с.
Первоначально питание поступает только на RS-триггеры DD2.1 и DD2.2. Они не имеют цепей предустановки, поэтому при подаче питающего напряжения триггер DD2.1 может находиться в любом состоянии. Триггер же DD2.2, оказавшись в нулевом состоянии, в нем и останется, а если в единичном, то устройство отрабатывает один цикл и возвращает триггер в состояние 0 подачей высокого уровня на вход R с выхода 2 счетчика DD4.2.
При срабатывании центрального замка импульс с его блокиратора поступает на входы сигнализатора: при открывании двери - на вход 1, а при закрывании - 2.
Когда открывается дверь автомобиля, управляющий импульс переключает триггер DD2.2 в единичное состояние. С прямого выхода этого триггера сигнал высокого уровня открывает транзистор VT1. Реле К1 срабатывает и через контакты К1.1 подает питание на усилитель ЗЧ DA3 и стабилизатор напряжения DA1. Начинает работать адресный счетчик DD3, DD4, ПЗУ DS1 и ЦАП DD5. Цепь C4R6 формирует сигнал обнуления счетчиков DD3 и DD4, задерживая начало их работы на 0,5 с для установления рабочего режима узлов устройства.
Тактирующий генератор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с частотой 11 кГц. С буферного элемента DD1.3 они поступают на базу транзистора VT2, который входит в состав формирователя минусового напряжения питания ОУ DA2.
Сигнал высокого уровня с прямого выхода триггера DD2.2, поступая на нижний по схеме вход элемента DD1.4, разрешает прохождение тактовых импульсов на вход линейки счетчиков DD3.1, DD3.2, DD4.1, DD4.2. На выходе счетчиков формируются последовательные адресные сигналы с 0000 по 1 FFF, которые поступают на адресные входы АО-А12 ПЗУ DS1.
Одновременно с триггером DD2.2 в состояние 1 переключается и триггер DD2.1 (если он в исходном состоянии находился в нулевом). С его прямого выхода напряжение высокого уровня поступает на адресный входА13 ПЗУ DS1 и устанавливает старший разряд начального адреса 2000 записанного звукового файла.
Таким образом, начинается считывание информации из ПЗУ в адресном промежутке с 2000 до 3FFF. Сигналы с выходов DO-D7 ПЗУ поступают на входы ЦАП DD5. И ЦАП, и ОУ DA2 включены по стандартной схеме. Аналоговый сигнал через фильтр R14C13 поступает на усилитель 34 DA3 и, усиленный, воспроизводится динамической головкой ВА1.
По окончании считывания информации из ПЗУ на выходе 2 счетчика DD4.2 появляется высокий уровень, который переводит триггер DD2.2 в состояние 0. Низкий уровень с прямого выхода запрещает прохождение тактовых импульсов генератора на вход счетчика, закрывает транзистор VT1, из-за чего реле К1 отпускает якорь, - устройство отключается и переходит в режим ожидания.
При закрывании дверей автомобиля управляющий импульс с блокиратора замка поступает на вход 2 устройства и переводит триггер DD2.1 в состояние 0, а DD2.2 - в состояние 1. Процесс работы устройства протекает так же, как при открывании двери. Отличие состоит лишь в том, что на вход А13 ПЗУ DS1 с прямого выхода триггера DD2.1 поступает сигнал низкого уровня, устанавливающий старший разряд начального адреса 0000. По этой причине при закрывании двери информация из ПЗУ считывается в промежутке адресов с 0000 по 1FFF.
В результате сигнализатор воспроизводит два коротких сообщения, одно - при открывании двери, другое - при закрывании.
Для программирования ПЗУ формируют с помощью любого звукового редактора файл в формате WAV 8 бит. Размер файла зависит от емкости ПЗУ и частоты дискретизации (тактирующей частоты); при частоте 8 кГц - 8 кбайт/с (речевая информация), при частоте 11 кГц - 11 кбайт/с (музыка, речь с высоким качеством). Затем редактором файлов, позволяющим работать с файлами в шестнадцатиричной системе (таким редактором комплектуют большинство программаторов), по адресам 0000-0039, в которых хранятся служебные сведения формата WAV, записывают код 7D, который соответствует паузе. После указанного редактирования информацию переносят в ПЗУ, по адресам 2000-3FFF при открывании двери и 0000-1FFF при закрывании.
С элементами, указанными на схеме, частота дискретизации равна 11 кГц, и устройство формирует два звуковых фрагмента длительностью по 0,7 с. В устройстве возможно применение микросхем ПЗУ большей емкости, например, 27С256, 27С512. Для увеличения адресного пространства используют выходы 2, 4, 8 счетчика DD4.2.
Резисторы R3-R5 на входе сигнализатора ограничивают запускающий импульс до уровня 6 В. Конденсаторы С2 и СЗ ослабляют действие помех. Конденсаторы С5, С7-С10 - фильтрующие в цепях питания.
Возможно использование всей емкости ПЗУ для воспроизведения одного звукового фрагмента. Для этого выход 2 счетчика DD4.2 соединяют с входом А13 ПЗУ DS1, а выход 4-с входом R триггера DD2.2. Элементы DD2.1, R3, VD1 и С2 становятся ненужными.
Устройство собрано на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 2. Обращаю внимание читателей на то, что почти все переходы с одной стороны печати на другую выполнены пропайкой соответствующих выводов деталей с обеих сторон. Лишь одна точка - она находится вблизи плюсового вывода конденсатора С4 - требует введения дополнительной проволочной перемычки.
Рис.2
Конденсатор С1 следует выбрать с малым ТКЕ. Оксидные конденсаторы - К50-35, К50-40, остальные - KM, K10-17. Транзисторы VT1, VT2 применимы любые из серий КТ315, КТ3102. Микросхему ПЗУ 27С128 допустимо использовать с небольшим числом неисправных ячеек памяти, при этом качество звучания заметно не ухудшится. Ее можно заменить отечественным аналогом К573РФ8А. Чтобы обеспечить быструю смену звуковых фрагментов, следует предусмотреть на плате панель для ПЗУ.
Микросхема DA3 работает в кратковременном режиме, поэтому в теплоотводе не нуждается. Диоды - любые из серий КД521, КД522. Реле К1 - РЭС49, паспорт РС4.569.501, или любое другое на напряжение срабатывания 9...12 В.
Вместо КР1157ЕН5В можно использовать стабилизаторы КР1157ЕН5А, КР1157ЕН5Б, КР1157ЕН5Г, а также КР1157ЕН501А, КР1157ЕН501Б, КР1157ЕН502А, КР1157ЕН502Б и зарубежный 78L05, но с учетом их иной цоколевки (см. "Радио", 1999, № 2, с. 69-71). Заметим, кстати, что в некоторых справочных изданиях последних лет дана цоколевка стабилизаторов серии КР1157ЕН5, отличающаяся от указанной в журнале "Радио". Так, входу (вывод 17) соответствует вывод 1, общему выводу (8) - 2, выходу (2)-3.
Некоторые системы сигнализации сопровождают открывание и закрывание замков дверей сигналами собственного оповещателя. Если невозможно отключить эти сигналы, надо применить в сигнализаторе реле К1 не с одной, а с двумя контактными группами (например, РЭС60, паспорт РС4.569.438), и второй группой отключать оповещатель на время работы сигнализатора.
Динамическая головка ВА1 подойдет любая мощностью не менее 2 Вт и сопротивлением не менее 4 Ом.
Устройство смонтировано в пластмассовой коробке и установлено за приборным щитком возле электродвигателя привода стеклоочистителя.
Налаживание сигнализатора заключается в подборке резисторов R1 и R2, которыми устанавливают частоту задающего генератора - 11 или 8 кГц. Точность установки не должна быть хуже 250 Гц. Чем точнее частота генератора совпадает с частотой дискретизации оригинала,тем выше верность воспроизведения. Общепринятый стандарт дискретизации - 11025 и 8000 Гц. Установку можно проводить и на слух, путем сравнения звучания устройства с оригиналом.
Подбирая резистор R12, устанавливают необходимую громкость воспроизведения. •
Радио 2/2002, с.35-37.