| |
разное / Статьи - Охранное устройство на основе мобильного телефона |
|
 |
Охранный сигнализатор на основе мобильного телефона
Идея использования GSM канала связи в целях охранной сигнализации не нова. Существует очень много дорогих промышленных систем зарубежного производства, недоступных массовому потребителю. Описаний же в литературе устройств, пригодных для повторения радиолюбителями, в особенности малоопытными, практически нет.
Известные сигнализаторы ( например, [1] ) вполне функциональны, но сложны, как ввиду использования малораспространённой элементной базы, так и наличием микроконтроллеров, нуждающихся в программировании. Неудобства связаны также и использованием в качестве передатчиков мобильных телефонов определённых марок и множеством подключений к аппарату.
Описанное ниже устройство под силу изготовить радиолюбителю средней квалификации, так как оно не содержит дефицитных деталей, несложно в налаживании и может работать совместно с любым мобильным телефоном при минимуме подключений к нему. Кроме того, необходимое внимание уделено резервному электропитанию, что очень важно, в особенности в сельской местности. Сигнализатор удобен в охране как помещения, так и автомобиля.
Принцип действия сигнализатора состоит в следующем. После размыкания контактов охранного датчика (конечного выключателя или геркона) мобильный телефон циклически дозванивается по последнему набранному на нём номеру замыканием контактной пары кнопки «Вызов» с помощью электронного реле. Принципиальная схема устройства изображена на рис. 1. Устройство состоит из трёх функционально законченных узлов: стабилизаторов напряжения с зарядным устройством (DA1, DA2, DA3, VТ1, VТ2), логического узла управления замыканием кнопки «Вызов» (DD1, DD2, VT4) и узла активации (DD3, DD4, VT5, VT6).
Зарядное устройство, выполненное на стабилизаторе DA1 [2] обеспечивает зарядку герметичной кислотно — свинцовой батареи аккумуляторов GB1 напряжением 6 В, емкостью 4 А · ч ( RB640E, RB640BS - китайского производства, имеющиеся в широкой продаже).
После подачи напряжения питания 12 В (такое напряжение питания выбрано для возможности использования устройства как в стационарном, так и в автомобильном варианте без пересчёта элементов схемы, в стационарном же варианте возможно питание устройства от источника напряжением 10…30 В при соответствующем выборе при этом реле К1 и пересчёте резисторов R1-R3) срабатывает реле К1 и своими контактами К1.1 подключает батарею к зарядному устройству. Через резисторы R9 и R10 начинает протекать зарядный ток. Если он превысит значение 0,1 С (0,4 А для указанной батареи), напряжение на резисторе R8 достигнет 0,6 В. Открывшийся транзистор VT2 шунтирует резисторы R6 и R7, что приводит к уменьшению напряжения на выходе зарядного устройства и ограничению зарядного тока на требуемом уровне. Одновременно напряжение на резисторах R9 и R10 открывает транзистор VT1, включается светодиод HL2, свидетельствующий о том, что батарея заряжается. По мере зарядки напряжение на батарее увеличивается и при снижении зарядного тока менее 0,02 С (80 мА) транзистор VT1 закрывается и светодиод гаснет, что свидетельствует об окончании зарядки. В таком состоянии аккумуляторная батарея может быть подключена к устройству неограниченно долго. Светодиод HL1 индицирует подключение устройства к сети. Контакты реле К1.2 исключают влияние элементов устройства на режим заряда аккумуляторной батареи, т.к. общий провод узлов устройства при питании от сети при этом подключается до узла ограничения зарядного тока батареи (транзистор VT2 и резисторы R8-R12) и узлы устройства таким образом не находятся в цепи заряда аккумуляторной батареи. Светодиод HL3 индицирует состояние «Резервное электропитание». Он включается при пропадании сетевого напряжения и подключении к устройству аккумуляторной батареи.
Стабилизатор DA2 необходим для приведения входного напряжения (12 В) к уровню напряжения аккумуляторной батареи (6 В) и обеспечивает питание всего устройства в целом.
Стабилизатор DA3 питает (3,6 В) мобильный телефон — передатчик.
Логический узел управления замыканием кнопки «Вызов» телефона обеспечивает необходимую выдержку времени при выходе из помещения, последовательное двукратное срабатывание электронного коммутатора, приводящее к замыканию кнопки «Вызов» телефона (первое замыкание кнопки вызывает номер из памяти телефона, второе — его вызов) и циклический алгоритм вызова на случай занятости телефона — приёмника вызова.
Срабатывает устройство на размыкание контактов. Как только контакты SF1(дверной датчик) разомкнутся (это произойдёт при открывании двери), устройство переходит в режим сигнализации — начинает звонить по ранее введенному номеру, повторяя серию звонков с периодом примерно в 1 мин. до тех пор, пока не будет выключено питание узлом активации.
В момент подачи питания на узел управления замыканием кнопки «Вызов» телефона через контакты реле К3.1, начинается зарядка конденсатора С6 через резистор R17. На эту зарядку уходит примерно 20 с. В течение этого времени RS триггер на элементах DD1.3, DD1.4 принудительно удерживается в нулевом состоянии ( на выходе элемента DD1.3 низкий уровень) и не реагирует на изменение уровня на нижнем по схеме входе элемента DD1.4, а значит на состояние дверного датчика SF1. В течение этого времени необходимо покинуть помещение.
Выходной уровень триггера инвертируется транзистором VT3 и на нижний по схеме вход элемента DD1.1 и на вход R счетчика DD2 поступает высокий уровень. В результате счетчик DD2 удерживается в нулевом состоянии, а мультивибратор на элементах DD1.1 и DD1.2 блокируется и импульсов не вырабатывает. В таком состоянии на всех выходах счетчика DD2 будет низкий уровень, транзисторVT4 закрыт, реле К2 обесточено и его контакты разомкнуты. Данное состояние устройства соответствует дежурному режиму.
Предположим, при нахождении устройства в дежурном режиме, дверь открыли. Контакты датчика SF1 разомкнулись и через резистор R16 на нижний по схеме вход элемента DD1.4 поступил высокий уровень. Триггер DD1.3, DD1.4 переключается в единичное состояние, напряжение на коллекторе транзистора VT3 уменьшается почти до нуля. При этом запускается мультивибратор на элементах DD1.1, DD1.2 и на вход С счетчика DD2 поступают импульсы. Период повторения импульсов — 7 с. По окончании 1 и 3 импульса мультивибратора на выходах 1 и 3 счетчика соответственно поочередно появляется высокий уровень, что приводит к открыванию транзистора VT4 и срабатыванию реле К2, которое своими контактами К2.1 дважды, с интервалом в 14 с. замыкает контакты кнопки «Вызов» мобильного телефона. По окончании четвёртого импульса на входе С счётчика, диоды VD4,VD5 закрываются, что приводит к закрыванию транзистора VT4. По окончании одиннадцатого и тринадцатого импульса на входе С счётчика происходит повторное двукратное замыкание контактов кнопки «Вызов» телефона, и.т.д., т.е. замыкания кнопки происходят циклически через каждые 10 импульсов мультивибратора.
Светодиод HL4 индицирует нажатие кнопки «Вызов» телефона ( в принципе, он необходим на этапе налаживания устройства — в дальнейшем его можно исключить).
Узел активации [3] предназначен для управления реле К3 с помощью герконового датчика SF2. Контакты реле замыкаются и размыкаются при каждом замыкании контактов датчика (при каждом поднесении магнитного брелока к месту установки геркона SF2). Узел управляет логическим узлом, осуществляющим замыкание кнопки «Вызов» телефона при входе и выходе из помещения, т.е. при постановке на охрану и снятии с охраны. При этом обеспечивается подача или снятие напряжения питания (6 В) на логический узел управления кнопкой «Вызов» телефона.
Узел активации состоит из одновибратора на триггере DD3.1, триггера DD3.2, транзистора VT5 и реле К3. После подачи питания на устройство, реле К3 обесточено, контакты К3.1 разомкнуты. При замыкании контактов геркона SF2, импульсом дребезга контактов запускается одновибратор и вырабатывает положительный импульс продолжительностью около 0,5 с. На выходе триггера DD3.2 при этом появляется высокий уровень, транзистор VT5 открывается, реле К3 срабатывает и своими контактами К3.1 подаёт питание на логический узел. При следующем замыкании контактов геркона SF2 одновибратор опять вырабатывает одиночный импульс длительностью около 0,5с., который приводит к тому, что триггер DD3.2 изменяет своё состояние — на выходе триггера появляется низкий уровень, транзистор VT5 закрывается, реле К3 обесточивается и контакты К3.1 разрывают цепь подачи питания на логический узел управления кнопкой «Вызов» телефона. Таким образом, каждое замыкание контактов геркона SF2 изменяет состояние реле К3, контакты К3.1 которого в свою очередь подают или отключают питание на логический узел.
Генератор прерывистого сигнала на микросхеме DD4 служит для звукового полусекундного оповещения о режимах активация — деактивация, т.е. каждый раз, кратковременно поднося брелок к месту установки геркона SF2, раздается прерывистый звуковой сигнал. Генератор состоит из двух взаимосвязанных мультивибраторов, один из которых — на элементах DD4.3 и DD4.4, формирует на выходе пачки импульсов с частотой повторения около 2 Гц, а второй — на элементах DD4.1 и DD4.2 импульсы заполнения частотой около 1 кГц. Генератор запускается подачей на нижний по схеме вход элемента DD4.3 управляющего напряжения высокого уровня с выхода одновибратора на триггере DD3.1. Свечение светодиода HL5 сигнализирует дополнительно об активации.
Общий алгоритм работы системы следующий:
Выходя из помещения, подносим кратковременно магнитный брелок к месту установки геркона SF2. Полусекундный звуковой сигнал и свечение светодиода HL5 свидетельствуют о постановке системы на охрану;
Выйти из помещения необходимо примерно в течение 20 с., в течение этого времени система не будет реагировать на открывание — закрывание двери;
При несанкционированном открывании двери в помещение, примерно через 25 с. (это время зависит как от частоты импульсов мультивибратора на элементах DD1.1 и DD1.2, так и скоростью дозвона, определяемой самой сетью GSM) происходит дозвон по номеру телефона, набранного последним на мобильном телефоне – передатчике;
Непрерывный дозвон до абонента происходит примерно в течение 45… 50 с., в это время звонит телефон — приемник, затем через 50…60 с. паузы происходит повторный сорокапятисекундный дозвон и.т.д. циклически;
После получения оповещения о взломе телефоном — приемником, нажав на нем кнопку «Вызов», возможно осуществить прослушивание охраняемого объекта в течение 45… 50 с.;
Для разблокирования системы необходимо после открывания двери в течение примерно 20 с (это время зависит от частоты импульсов мультивибратора на элементах DD1.1 и DD1.2) кратковременно поднести магнитный брелок к геркону SF2. При этом звучит короткий звуковой сигнал и гаснет светодиод HL5.
В устройстве применены реле РЭС22, паспорт РФ 4.500.129 (К1); РЭС 49, паспорт РС 4.569.026 или РС 4.569.032 (К2, К3). Можно применить и другие реле с соответствующим числом контактных групп. К1 — на напряжение срабатывания 12 В; К2, К3 — на напряжение срабатывания 4…6 В. Диоды VD1, VD2 заменимы любыми, выдерживающими ток, вдвое больше зарядного (400 мА).
Указанные на схеме транзисторы допустимо заменить на любые из серий КТ 315 (VT1, VT3, VT6), КТ 3102 (VT2), КТ 815 (VT4, VT5).
Телефонный капсюль BF1 используется от самого же телефона, используемого в устройстве. Его необходимо аккуратно демонтировать из корпуса телефона. Стабилизаторы DA1, DA2, DA3 размещены на трёх игольчатых теплоотводах размерами 45 х 20 мм.
Все детали, за исключением дверного датчика, геркона узла активации, телефонного капсюля и светодиодов, смонтированы на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 125 мм х 60 мм.
Телефон соединяют с печатной платой двумя парами проводов. Одну пару припаивают непосредственно к печатным проводникам, идущим к контактам кнопки «Вызов», вторую — к печатным проводникам питания телефона. Кроме того, из телефона выносится наружу экранированным проводом микрофон, который используется для прослушивания помещения.
Правильно собранное устройство требует минимального налаживания. При отключенной аккумуляторной батарее подают питание и, подбирая резистор R6, устанавливают на выходе зарядного устройства напряжение 6,75 В. Вместо батареи кратковременно подключают резистор сопротивлением 10 Ом мощностью 2 Вт и измеряют протекающий через него ток. Он не должен превышать 0,4 … 0,45 А.
Измеряют напряжение 6 В и 3,6 В на выходе стабилизаторов DA2 и DАЗ соответственно, в крайнем случае подбирают резисторы R15 и R26 для корректировки этих значений.
Для проверки работоспособности всего устройства включают телефон –передатчик и набирают номер телефона, по которому надо будет дозвониться.
Плата охранной сигнализации, телефон и аккумуляторная батарея установлены в общем прочном пластмассовом корпусе. Светодиоды (5 штук) вынесены на лицевую панель корпуса (для скрытности светодиоды можно и не устанавливать). Геркон SF2 может быть расположен как внутри корпуса так и снаружи в скрытном месте. Датчик SF1 располагают на косяке дверного проема, если сигнализация используется в помещении, или используют штатный дверной выключатель, если это автомобиль. В автоварианте желательно использовать совместно с описываемым сигнализатором уже имеющуюся охранную автомобильную сигнализацию, подав высокий уровень при срабатывании имеющейся сигнализации на нижний по схеме вход элемента DD1.4 логического узла управления замыканием кнопки «Вызов» телефона (при этом отключают датчик SF1 и резистор R16 ) .
Также внутри корпуса закрепляют микрофон и телефонный капсюль, извлеченные из корпуса телефона. В корпусе просверливают два небольших отверстия и изнутри приклеивают к этим отверстиям микрофон и телефонный капсюль.
Питание 12 В подают на блок через разъем, расположенный на боковой поверхности корпуса.
В авторском варианте к базовому варианту охранной сигнализации (рис. 1), добавлены два узла: датчик движения (на схеме не показан) и речевой модуль (рис.2).
Цифровой выход датчика движения подключен к нижнему по схеме входу элемента DD1.4 (при этом отключают датчик SF1 и резистор R16). При возникновении движения в зоне действия датчика, на входе RS триггера появляется высокий уровень, что приводит к запуску мультивибратора и счетчика логического узла.
Речевой модуль (рис.2) предназначен для произношения фразы «Система активирована, пожалуйста покиньте помещение» при активации системы (поднесении брелока к геркону при выходе из помещения). Впрочем, можно записать для воспроизведения и любую другую фразу, по желанию.
Речевой модуль [4] состоит из микросхемы записи - воспроизведения речи DD1 и усилителя мощности DA1. Методика записи речи в микросхему ISD 1416Р представлена в [4].
При выходе из помещения, поднеся магнитный брелок к геркону SF2, на выводе 12 триггера DD3 появляется высокий уровень. При этом на выводе 24 DD1 речевого модуля появляется низкий уровень, что приводит к воспроизведению голосовой фразы, записанной ранее в микросхему DD1.
Датчик движения и речевой модуль установлены также в общий корпус системы.
Недостатки описанной выше охранной сигнализации определяются в основном недостатками GSM сетей связи.
Л и т е р а т у р а.
Кудряшов С. Охранная система с оповещением по сотовому каналу. — Радио, 2005, №6, с.42 — 45.
Педяш В. Зарядное устройство для герметичных кислотно — свинцовых аккумуляторов. – Радио, 2004, №7, с.38, 39.
Маньковский А. Несколько устройств автоматики и телемеханики. — Радио, 2004, №11, с. 34 — 36.
Партин А. Звуковой модуль на одной микросхеме. — Радио, 2002, №11, с.40,41.
Источник
|
|
|
|
