SEMAFORY ŘÍZENÉ POČÍTAČEM

Vágner Vlastimil

Uvedené zapojení jsem navrhnul na přání kamaráda pro jeho děti koncem léta 2012 kdy jsme také započali s přípravnými pracemi. Ovládání počítačem jsme zvolili z důvodu vlastnění staré 486 včetně řídící desky od vánočního blikače který je mimo vánoce nevyužit a za několik let tyto semafory budou stejně nevyužity. Přípravek ovládá semafory křižovatky které jsme vyrobili ve dvou variantách první pro použití venku, druhá varianta semaforů je určena hlavně pro modelovou křižovatku použitou doma na hraní. Přípravek se připojuje na sériový port počítače PC nebo pomocí převodníku USB/COM, tento převodník musí podporovat všechny vstupy/výstupy původního sériového portu PC. Přípravek by mohl být použit i při dopravní výuce například v mateřských školkách a podobně. V žádném případě si neklade za cíl konkurovat továrním výrobkům může posloužit pro vlastní inspiraci.

POPIS PŘÍPRAVKU

Napájení přípravku je napětím 12VDC ze zdroje jehož zapojení je na obrázku č.06, přípravek semaforů je rozdělen na více částí. Zdroj je na vstupu napájení osazen vypínačem z vypínače je přívod veden na pojistku a z ní do transformátoru tento je použit toroidní transformátor 12VAC/100VA. Výstup 12VAC je dále usměrněn v usměrňovači který tvoří diodový můstek z něho je kladný napájecí napětí vedeno přes pojistku na svorkovnici.

První deska je řídící tato je osazena dvouampérovým stabilizátorem IO1 78S05 ten napájí všechny části sestavy dále signalizací zapnutého stavu led diodou a pak integrovanými obvody IO2 a IO3 CD4094 což jsou sérioparalelní posuvné registry.Řídící výstupy DTR,RTS,TXT z počítače PC jsou upraveny Zenerovými diodami D1,D2,D3 a rezistory R1,R2,R3 na vhodnou napěťovou úroveň vstupů IO1 a IO2 schéma zapojení je na obrázku č.01 deska je osazena pro propojení s dalšími částmi sestavy svorkovnicí.

Druhá deska je výkonová část z integrovaných obvodů IO4 IO5 což jsou osmi násobné invertující tranzistorová pole ULN2803 schéma zapojení této části je na obrázku č.02, deska je osazena pro propojení s dalšími částmi sestavy svorkovnicí.

Třetí deska je osazena spínacími tranzistory a rezistory pro omezení proudu led diod osazených v semaforech na křižovatce vyrobených pro použití doma. Deska je osazena svorkovnicí pro připojení vodičů od semaforů a svorkovnicí pro připojení druhé desky, zapojení desky semaforů pro domácí použití je na obrázku č. 03.

Čtvrtá deska je také osazena spínacími tranzistory tato deska je určena pro spínání led reflektorů které jsou použity ve venkovních semaforech schéma zapojení desky je na obrázku č.04. Tyto led reflektory jsou společně s paticemi umístěny v upravených částech z umělých flašek výroba semaforů je čistě individuální věc vývody od reflektorů každého semaforu jsou vyvedeny do rozvodné krabice. Kabelem jsou propojeny spolu vždy semafory na hlavní silnici tyto tvoří jednu sestavu a semafory na vedlejší silnici tvoří druhou sestavu. Tyto dvojice jsou poté propojeny kabely na řídící desku určenou pro venkovní semafory. Všechny součástky na deskách jsou osazeny na univerzální vrtané desce vzhledem k jednoduchosti zapojení.

Nákres křižovatky se semafory je na obrázku č.05 zde jsou označeny semafory na hlavní silnici označení je „A“ červená „B“ oranžová „C“ zelená „D“ červená „E“ zelená, označení A,B,C je pro signalizaci automobilů označení D,E je pro chodce na přechodu. Semafory na vedlejší silnici jsou označeny „A1“ červená „B1“ oranžová „C1“ zelená „D1“ červená „E1“ zelená označení A1, B1 C1 je pro signalizaci automobilů označení D1, E1 je pro chodce na přechodu.

Po zapnutí semaforů a spuštění programu na počítači začnou na semaforech jak na hlavní silnici tak na vedlejší silnici blikat oranžové led diody v rytmu dvě vteřiny svítí a dvě vteřiny nesvití současně jsou zhasnuty led diody pro chodce toto se opakuje do stisku klávesy „S“ toto je shodné pro obě varianty semaforů. Po stisku klávesy „ S „ se na dobu kterou si zadáváme do souboru (viz dále k popisu programu) rozsvítí oranžové na hlavní tak i vedlejší silnici a současně se rozsvítí červená pro chodce jak na hlavní tak i vedlejší silnici. Po uplynutí doby již přejdou semafory do řízení počítačem. Tento řídí semafory takto při svícení červené pro auta na hlavní silnici svítí zelená pro auta na vedlejší silnici současně svítí zelená pro chodce na hlavní silnici a červená pro chodce na vedlejší silnici. Tato doba rozsvícených semaforů se opět nastavuje zadáním parametrů ( viz dále k popisu programu), před ukončením doby svícení zelené pro automobily na vedlejší silnici zhasne zelená pro chodce na hlavní silnici a rozsvítí se červená viz obrázek č.07,toto je stejné i opačně . Poté se na semaforech na hlavní silnici k rozsvícené červené pro auta rozsvítí oranžová, chodcům svítí červené jak na hlavní tak na vedlejší silnici. Současně se na vedlejší silnici k svítící zelené přidá oranžová tato doba rozsvícení této kombinace se opět zadává do souboru (viz dále popis programu). Po uplynutí nastavené doby svícení semaforů společné červené-oranžové na hlavní silnici a svícení semaforů zelené-oranžové na vedlejší silnici se na hlavní silnici rozsvítí na semaforech zelená pro auta a červená pro chodce a na semaforech na vedlejší silnici pro auta červená pro chodce zelená. Po uplynutí nastavené doby se celý cyklus opakuje stejně v opačném pořadí hlavní silnice semafory zelená-oranžová pro auta chodci červená vedlejší silnice červená-oranžová pro auta chodci červená.

Seznam součástek řídící desky:

Rezistory : R1,R2,R3…..10K /0.6W , R4….2K2 , / 0.6W

Kondenzátory: C1,C2…100nF (keramika),C3…470uF/16V Elektrolyt

Led dioda D1…2V/0.002A 3mm , Diody D1,D2,D3….4.7V Zenerky

Stabilizátor IO1…78S05 , IO2,IO3…CD4094 posuv.registr + patice

Svorkovnice na propojení desek

Seznam součástek : IO4 , IO5 ULN2803A + patice pro IO,

svorkovnice na propojení

Seznam součástek : semafory druhá varianta (domácí použití)

Rezistory : R6, R9, R12, R17, R22, R26, R2, R32, R36, R41….4K7,

R7, R8, R10, R11, R13, R14,R15, R16, R18, R19,R20, R21, R23, R24, R25, R27, R28, R30, R31, R33, R34, R35, R37, R38, R39, R40, R42, R43…..180R

Tranzistory : T1 – T10….BC327-40

Led diody : led průměr 5mm

L53IT…..12KS, červená,

L53SGC...12KS, zelená,

L53YT…..4KS, žlutá (v semaforech nahrazuje oranžovou)

Seznam součástek : semafory první varianta (použití venku)

Rezistory : R6 až R15…..4K7,

Tranzistory : T1 - T10….BD244C

Led reflektor 12V/1.5W 12KS Typ: LED-18/RED (červená)

Led reflektor 12V/1.5W 12KS Typ: LED-18/GRE (zelená)

Led reflektor 12V/1.5W 4KS Typ: LED-18/YEL (žlutá)

Seznam součástek zdroj pro semafory

Transformátor : toroidní TOR1-1 x 12V/100VA

Diodový můstek : KBU8J

Vypínač, pojistkový držák, pojistky dle použitého transformátoru

Zobrazení vypnutí zelené pro chodce před zhasnutím zelené auta

POPIS PROGRAMŮ

Programy jsou odladěny v Turbo Pascalu jsou uloženy v adresáři SEMAFORY ŘÍZENÉ POČÍTAČEM včetně tohoto popisu a tabulek,mají názvy TEST.EXE SEMAFOR.EXE a ODEČET.EXE všechny programy jdou spustit na počítačích kde není ani pevný disk v tomto případě stačí když PC má disketovou mechaniku a disketu si naformátujeme a vytvoříme si na ní systémové soubory a poté přihrajeme soubory které chceme spouštět.Pokud chceme programy spouštět na počítačích kde je OS Windows 95/98 máme dvě možnosti buď při startu PC stiskem klávesy F8 zvolíme pouze DOS nebo je můžeme spouštět z příkazové řádky.Pokud máme na počítači OS Windows 2000,XP,NT,Windows7,Starter můžeme tyto programy spouštět POUZE Z PŘÍKAZOVÉ ŘÁDKY POKUD JSOU WINDOWS ŘÁDNĚ NAINSTALOVÁNY, JAKO 32-BITOVÁ VERZE. V 64-BITOVÉ VERZI PROGRAMY NEFUNGUJÍ

POPIS OVLÁDÁNÍ PROGRAMŮ :

TEST.EXE : Program na oživení přípravku po spuštění programu zadáme hodnotu sériového portu kde je připojený přípravek,tuto hodnotu zadáváme tak že stiskem klávesy s číslicí 1 volíme port COM1,stiskem klávesy s číslicí 2 volíme port COM2 atd.Po volbě portu zadáme hodnotu v maximálním rozsahu do 65535 po jejím zadání stiskneme klávesu ENTER program pak na dalším řádku zobrazuje tuto hodnotu v binární hodnotě a na dalším řádku tak jak je poslána na integrované obvody IO2 a IO3 to znamená že zobrazí : výstup Lo ….. Hi….. hodnota za Lo znamená integrovaný obvod IO2 a hodnota za Hi integrovaný obvod IO3.Nové zadání je možné po stisku klávesy MEZERNÍK a po zadání nové hodnoty opět stiskem ENTER.Program se ukončí stiskem klávesy ESC,po stisku klávesy ESC se program okamžitě ukončí provede přepnutí monitoru do normálního stavu,provede vypnutí výstupů zvoleného sériového portu tzv.že vše uvede do normálu.

ODECET.EXE : Program pro zadání hodnot jak dlouho na semaforech svítí zelená, kombinace dvou barev zelená-oranžová a kolik vteřin před zhasnutím zelené pro auta zhasne zelená pro chodce. Po spuštění programu se zobrazí b= zde zadáváme hodnotu jak dlouho budou na semaforech svítit oranžové po stisku klávesy „ S „. Po zadaní parametru stiskneme klávesu ENTER zobrazí se další hodnota d= zde zadáváme hodnotu jak dlouho bude na semaforech svítit na hlavní a vedlejší silnici jedna barva. Po zadaní hodnoty stiskneme klávesu ENTER zobrazí se další hodnota f= zde zadáváme hodnotu jak dlouho budou na semaforech svítit dvě hodnoty červená-oranžová, zelená-oranžová po zadání stiskneme klávesu ENTER. Po stisku se zobrazí poslední hodnota h= zde zadáváme hodnotu o kolik vteřin dříve vypne zelená pro chodce při svitu zelené pro auta.

Příklad na semaforech na hlavní silnici svítí zelená auta na semaforech vedlejší silnice svítí auta červená parametrem d=10 je zadaná doba svitu uvedených barev 10 vteřin. Parametrem h=7 je zadaná doba svitu zelené chodci vedlejší silnice to znamená že zelená chodci zhasne o 3 vteřiny dříve než zelená auta hlavní silnice ( D – H). po zadání posledního parametru se v adresáři kde je soubor ODEČET.EXE se vytvoří soubor s názvem CAS.HOD. Vytvořený soubor CAS.HOD SE MUSÍ NACHÁZET VE STEJNÉM ADRESÁŘI JAKO SOUBOR SEMAFOR.EXE. Před spuštěním programu SEMAFOR.EXE musíme mít vytvořený soubor CAS.HOD.

SEMAFOR.EXE : Program na ovládání semaforů po spuštění programu se na monitoru zobrazí volba sériového portu. Zvolíme sériový port kde je připojený přípravek volbu volíme stiskem kláves 1 – 4 stiskem klávesy 1 volíme port com1, stiskem klávesy 2 volíme port com2 atd. Po volbě portu se na monitoru zobrazí SPUSTENI AUTOMATU STISKNI S, před stiskem klávesy S musí na semaforech blikat pouze oranžová chodci nesmí svítit. Po stisku klávesy S se na monitoru zobrazí hlavní silnice a vedlejší silnice dále auta svítí chodci svítí a na semaforech bliká oranžová po zadanou dobu. Po uplynutí zadané doby se již pravidelně dle zadaných hodnot rozsvěcují a zhasínají led v semaforech, současně se stav zobrazuje i na monitoru počítače. Program ukončíme stiskem klávesy ESC.

Oživování programu pro semafory připojený PC je přes USB

Zobrazení na monitoru po stisku klávesy „S“

Spuštěný program příkazová řádka OS Windows7-Startér

Spuštěný program pod OS DOS

Led diody nahrazující semafory při testu programu

Bližší informace : vagnervlastimil@sezanm.cz

Hodně zábavy Vágner Vlastimil