|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи №101-150
Охранная система с оповещением по сотовому каналу.
С. КУДРЯШОВ, г. Саратов
Повсеместное развитие инфраструктуры телефонной связи, а также снижение стоимости услуг операторов мобильной связи и цен на мобильные телефоны делают привлекательным использование сотовой связи в качестве канала оповещения о срабатывании охранной системы. В ряде случаев, например, для загородной дачи, далеко расположенного гаража или оставленного в удаленном месте автомобиля такой канал оповещения оказывается единственно возможным. Зона оповещения такой системы совпадает с зоной охвата мобильной связью выбранного оператора, и с учетом роуминга может быть очень большой. А использование в качестве приемника тревожной информации второго мобильного телефона делает такую систему надежной и удобной в эксплуатации.
Самый простой и очевидный способ передачи сигнала тревоги через мобильный телефон — замыкать контактные пары его клавиш с помощью электромагнитных реле, имитируя нажатие на клавиши. Однако такое решение не позволяет создать простую и надежную конструкцию с развитыми функциональными возможностями. Лучшие результаты дает "нажатие" большего числа клавиш с помощью электронных замыкателей или, еще лучше, непосредственно портов микроконтроллера.
Такую возможность предоставляют мобильные телефоны так называемой М-серии (от М3188 до М3888) фирмы Motorola. Дело в том, что аппараты этой серии имеют необычную конструкцию контактуры — каждой клавише соответствуют не два, как обычно, а три контакта (рис. 1).
Один из них соединен с общим проводом, а на два других через резисторы сопротивлением 4,7 кОм подано напряжение высокого логического уровня (3 В). Резисторы, собранные в две матрицы по 4 штуки, видны на рисунке справа от контактов.
На рис. 2
показана разводка клавиатуры (соединенный с общим проводом третий контакт каждой клавиши не показан). Выводы резисторов, помеченные на рис. 1 и 2 буквами A—G, соединены с входами процессора мобильного телефона (позиционные обозначения указанных резисторов здесь и далее для упрощения опущены). При нажатии на любую клавишу ее проводящее покрытие замыкает все три контакта и на двух из семи выводах резисторов A—G высокий уровень сменяется низким, формируя своеобразный, уникальный для каждой клавиши, инверсный код "два из семи". Процессор интерпретирует его как нажатие на соответствующую клавишу.
Таким образом, с помощью управляющего контроллера, подключенного к точкам A—G мобильного телефона, можно не только имитировать нажатие на любую клавишу и, следовательно, управлять телефоном, но и фиксировать нажатие на клавиши пользователем. Оба этих свойства использованы в предлагаемой Охранной Системе Автономной (ОСА). Она обеспечивает ряд сервисных функций:
— отключаемую задержку времени при установке в режим охраны и снятия с охраны;
— оповещение при пропадании внешнего питания, при этом аккумуляторная батарея телефона исполняет роль резервного источника питания;
— высылку информационного сообщения SMS раз в сутки для подтверждения нормальной работы системы и отсутствия срабатываний при охране удаленных и редко посещаемых объектов;
— при подключении параллельно сторожевому автомобильному сигнализатору возможность отсеивать короткие сигналы сирены при установке в режим охраны и выходе из него с помощью брелока.
Тревожное оповещение осуществляется через сеть сотовой связи стандарта GSM путем рассылки сообщений SMS и дозвона на заданные телефонные номера (до трех номеров рассылки SMS и до трех номеров дозвона). Все основные узлы системы ОСА размещены внутри мобильного телефона, что повышает ее надежность и исключает необходимость установки на корпусе аппарата дополнительных разъемов. При этом телефонный аппарат с установленным блоком ОСА не теряет своих прежних функциональных возможностей. Выбор режима и установку параметров выполняют с клавиатуры телефона.
Анализ схемы клавиатуры (рис. 2) показал, что для управления мобильным телефоном в целях оповещения (рассылка SMS и дозвон по номерам из памяти SIM карты) достаточно пяти портов контроллера. Это дало возможность использовать контроллер PIC12F629 в восьмивыводном корпусе. Его описание можно найти на сайтах www.microchip.ru, www. microchip.com.
Фрагменты принципиальной схемы телефона и схема устройства ОСА изображены на рис 3. Элементы, размещаемые на плате внутри мобильного телефона, обведены штрихпунктирной линией. Штриховыми линиями показаны удаляемые соединения, а утолщенными — вновь вводимые. Помимо платы, внутри телефона размещают также резистор R3. Разъем Х1 служит для подключения зарядного устройства, а Х2 — телефонной гарнитуры "Hands Free".
Порты GPO—GP2, GP4 и GP5 контроллера DD1 подключают параллельно к портам процессора телефона к точкам А—Е (см. рис. 1—3). Порт GP3 является входом информации о срабатывании (размыкании контактов) охранного датчика. Элементы С1 и R2 образуют противопомеховый фильтр. Диод VD1 защищает порт GP3, не имеющий встроенного защитного диода, от повышенного напряжения. Резистор R1 служит для подачи на вход GP3 высокого уровня при размыкании контактов охранного датчика.
Для подключения к устройству охранного датчика с замкнутыми контактами используют разъем Х2, отключенный от микрофонной цепи телефона. Штыревой частью диаметром 2,5 мм этого разъема обычно снабжают гарнитуры "Hands Free" и миниатюрные стереотелефоны для плейеров. Датчик подключают к крайним контактам штыря. При вставлении его в гнездо контакты датчика соединят точку J (рис. 3) с общим проводом и подадут на вход GP3 контроллера DD1 низкий уровень.
Для обеспечения работоспособности системы при пропадании внешнего напряжения питания служит переходник, схема которого показана на рис. 4.
В этом случае охранный датчик подключают не к разъему Х2, как описано выше, а к входу переходника, а сам переходник — вставкой Х1 в гнездо Х2 "Гарнитура" мобильного телефона. Сток транзистора VT1 через нижний по схеме на рис. 4 контакт вставки Х1 подключается к точке J (см. рис. 3), а на затвор через средний контакт с резистора R3 поступает напряжение внешнего источника питания. В этом состоянии транзистор VT1 открыт и подключает датчик к входу охранной системы. При пропадании напряжения на разъеме Х1 "Зарядка" транзистор VT1 закрывается, что приводит к срабатыванию ОСА.
Для питания системы от сети 220 В можно использовать стандартное зарядное устройство мобильного телефона. Если же требуется питать ее от источника с напряжением 12 В (например, от автомобильной аккумуляторной батареи), следует изготовить стабилизатор по схеме на рис. 5.
В исходном состоянии системы функция охраны отключена, все порты
контроллера DD1 работают на вход, а сам контроллер большую часть времени находится в режиме энергосбережения (SLEEP), практически не потребляя тока, но активизируясь каждые 2,9 с для подсчета времени, а также при нажатии на некоторые клавиши на клавиатуре и при размыкании охранной цепи для анализа ситуации.
При нажатии на клавиши телефона контроллер DD1 фиксирует длительность нажатия и код клавиши, и, если она нажата по специальному алгоритму, описанному ниже, контроллер переходит в режим установки параметров ОСА или в режим установки охраны. В режиме установки параметров с помощью клавиатуры мобильного телефона можно изменить некоторые параметры ОСА, которые будут сохранены в энергонезависимой памяти контроллера DD1.
В режиме установки охраны контроллер отсчитывает 60 с (если введена задержка) и переходит в режим охраны. При этом контроллер точно так же большую часть времени пребывает в состоянии SLEEP. Выйти из режима охраны можно путем нажатия на клавиши по специальному алгоритму, который распознает контроллер. При размыкании контактов охранного датчика на входе GP3 контроллера появляется высокий уровень, и после задержки в 30 с (если она введена) система переходит в режим оповещения.
В режиме оповещения контроллер имитирует нажатия на клавиши, воспроизводя последовательность, необходимую для рассылки SMS и дозвона по телефонным номерам из памяти SIM карты. "Нажатие на клавишу" происходит путем перевода двух из пяти портов на вывод информации и установки на них низкого уровня на время 100 мс.
Чертеж печатной платы (в масштабе 2:1) описываемого устройства представлен на рис. 6.
Она изготовлена из фольгированного стеклотекстолита
толщиной 0,5 мм. Монтаж — поверхностный. В устройстве использованы импортные резисторы и конденсаторы типоразмера 0805. Диод LL4148 можно заменить любым другим малогабаритным кремниевым для поверхностного монтажа либо в обычном миниатюрном корпусе, например, из серии КД102.
Если программатор, с помощью которого в контроллер будет загружена программа, не укомплектован панелью под корпус SOIC, то монтаж платы удобнее начать с установки на нее контроллера. Затем припаивают к его выводам проводники от программатора, программируют контроллер (НЕХ-файл программы указан в таблице) и после этого монтируют остальные детали.
Для припаивания проводников к контактам на плате мобильного телефона
потребуется паяльник с жалом, заточенным на конус, как у шила. Соединение между платами следует выполнять проводом МГТФ сечением 0,07 мм2.
Перед установкой в телефон собранной платы следует доработать гнездо разъема телефона для подключения гарнитуры "Hands Free" (Х2 на рис. 3).
Общий вид доработанного разъема с уже припаянными проводниками показан на рис. 7.
Контакты здесь, помеченные буквами Н, J, К, L2, соответствуют одноименным контактам на рис. 3. Для доработки разъем надо аккуратно выпаять, удалить контакт I, аккуратно поддев его остро заточенным шилом, т. е. разорвать цепь I—L (см. рис. 3). Далее перерезают проводник, соединяющий контакты J и К, проводник, отходящий от контакта Н. Теперь остается соединить проводником контакты К и L и установить разъем на прежнее место. Такая доработка препятствует отключению микрофона мобильного телефона при установке штыря разъема в гнездо и позволяет прослушать акустическую обстановку в охраняемом помещении при тревожном оповещении.
Контакт Н гнезда Х2 соединяют резистором R3 с гнездом Х1 "Зарядка". Если
функция оповещения при пропадании внешнего питания по каким-то причинам не нужна, то перерезать проводник от контакта Н и соединять этот контакт через резистор R3 с гнездом XS1 "Зарядка" не нужно. В этом случае не потребуется и переходник (см. рис. 4).
Контакт J гнезда Х2 соединяют с входом узла на плате. Плату приклеивают с правой стороны платы телефона двусторонним скотчем и припаивают ее выходные контакты к соответствующим контактам А—Е платы телефона. Общий вид на монтаж со стороны процессора мобильного телефона показан на рис. 8,
а со стороны клавиатуры — на рис. 9.
Резистор R3 следует поместить в отрезок пластиковой трубки подходящего диаметра.
Детали переходника (см. рис. 4) монтируют непосредственно на выводах штыря Х1 и размещают внутри его корпуса. Микросхему DA1 стабилизатора (см. рис. 5) необходимо снабдить небольшим теплоотводом. Стабилизатор я смонтировал в небольшой дюралюминиевой прямоугольной коробке.
Собранное без ошибок устройство налаживания не требует. Общий вид телефона с ОСА показан на рис. 10.
Теперь подробнее о режимах работы ОСА. Из них можно выделить два основных — "Телефон" и "Охрана", и три вспомогательных — "Установка параметров", "Постановка на охрану" и "Завершить". В режиме 'Телефон" ОСА отключена и телефон можно использовать как обычно.
В режиме "Охрана" ОСА включена и при срабатывании датчика производит оповещение немедленно или с задержкой в 30 с сначала рассылкой SMS, а затем дозвоном. Число номеров телефонов оповещения можно установить в режиме "Установка параметров" (см. ниже). После одноразового оповещения ОСА не будет контролировать состояние датчика в течение 5 мин. Если по прошествии этого времени произойдет повторное срабатывание датчика, цикл оповещения повторится. И так до тех пор, пока устройство не будет снято с охраны.
Дозвон на каждый номер — однократный, в течение 30 с, без контроля состояния телефонной линии. Поэтому для надежности дозвона рекомендуется
выбирать такой номер, где телефон оборудован определителем номера и поддерживает функцию "Ждущий вызов" (т. е. получающий сигнал во время разговора о поступившем новом звонке).
Режим "Установка параметров" позволяет пользователю установить и проконтролировать число номеров телефонов рассылки SMS, число номеров телефонов дозвона и параметры работы ОСА. В этом режиме система три раза переходит в "быстрое меню" (переход в "быстрое меню" происходит при нажатии на кнопку "Т") и подсвечивает каждый раз в течение 3 с пункт меню с соответствующим номером (пункт меню с номером 9 соответствует нулю). Клавишами "<" и ">" можно выбрать пункт меню с другим номером.
Первый раз подсвечивается пункт меню, номер которого равен числу телефонов рассылки SMS. Второй раз подсвечивается пункт меню, номер которого равен числу телефонов дозвона. Третий — пункт, номер которого отражает параметры системы и равен сумме следующих членов: +1 — задержка при постановке на охрану (60 с) и снятии (30 с); +2 — нечувствительность к кратковременным (менее 0,5 с) срабатываниям датчика; +4 — рассылка примерно раз в сутки информационного SMS, если не было срабатывания ОСА. Например, выбор пункта меню с номером 2 означает,
что ОСА будет входить в режим охраны и выходить без задержки и не будет реагировать на кратковременные срабатывания датчика (удобно при работе на автомобиле). Выбор пункта меню с номером 5(1 + 4 = 5) означает, что ОСА будет входить в режим охраны и выходить с задержкой, будет реагировать на кратковременные срабатывания датчика и рассылать раз в сутки информационное SMS (удобно при охране удаленного объекта, например, дачи).
Режим "Постановка на охрану" служит для перехода из режима "Телефон" в режим "Охрана". При включенной задержке происходит листание в течение 60 с пунктов "быстрого меню". При замкнутом охранном датчике период листания пунктов "быстрого меню" равен 2 с, при разомкнутом — 0,5 с. Это обстоятельство позволяет оценить состояние датчика в момент постановки ОСА на охрану. Если и число номеров телефонов рассылки SMS и дозвона установлено равным нулю, то перехода в режим "Охрана" не произойдет и ОСА вернется в режим "Телефон".
Режим "Завершить" служит для перехода из всех режимов в режим "Телефон". В этом режиме подсвечивается пункт меню "Батарея. Завершить?" (возможно также появление сообщений "Идет зарядка батареи" или "Недоступно"). При нажатии на кнопку "ОК" произойдет переход из текущего режима в режим "Телефон". Если в течение 3 с кнопка "ОК" не была нажата, система вернется в текущий режим.
Выбор необходимого режима выполняют клавишами "С" или "Т" мобильного телефона. Если он находится в режиме "Телефон", то для перехода в режим "Установка параметров" следует нажать на кнопку "С" и удерживать ее не менее 3 с, а для перехода в режим "Постановка на охрану" следует нажать и удерживать не менее 3 с кнопку "вверх".
Чтобы вернуться из режимов "Охрана" и "Постановка на охрану" в режим "Телефон", следует нажать на 1 с на кнопку "С". ОСА перейдет в режим "Завершить". Для подтверждения следует нажать на кнопку "ОК".
Если в режиме "Постановка на охрану" при включенной задержке нажать на кнопку "вверх", то ОСА вернется к началу режима "Постановка на охрану", т. е. заново начнет отсчитываться интервал в 60 с.
Перед эксплуатацией необходимо подготовить мобильный телефон к работе и установить параметры ОСА. Прежде всего заряжают батарею аккумуляторов телефона. Далее заносят номер службы коротких сообщений (SMS) в пункт меню "Центр обработки SMS". Номер SMS можно узнать у оператора сотовой связи. В первые семь ячеек Телефонной книги заносят номера телефонов, по которым будут отправляться SMS и выполняться дозвон. Номера телефонов в первых трех ячейках используют для рассылки SMS. В ячейки № 4, 5 и 6 помещают телефонные номера дозвона. Выбор единого телефонного номера для рассылки SMS и дозвона позволяет после получения тревожного сигнала прослушать охраняемую зону с помощью встроенного микрофона. Номер телефона в ячейке № 7 используется для рассылки информационного SMS. Вне зависимости от реально используемого для оповещения числа телефонных номеров для правильной работы ОСА необходимо заполнить первые семь ячеек Телефонной книги.
Подготовьте исходящие SMS. Первое сообщение будет отправлено по номеру телефона из ячейки № 1; второе сообщение — по номеру из ячейки № 2; третье — по номеру из ячейки № 3. Подготовьте информационное SMS. Если включен соответствующий режим, то это сообщение при отсутствии тревожного оповещения будет отсылаться примерно раз в сутки по телефонному номеру из ячейки № 7. Поскольку контроллер ОСА тактируется внутренним RC-генератором, не отличающимся температурной стабильностью, периодичность рассылки информационного SMS может несколько отличаться от суточной. Порядковый номер этого сообщения в памяти телефона должен на единицу превышать число SMS, выбранных для тревожного оповещения. Используя режим "Установка параметров", установите необходимое число телефонов рассылки SMS и число телефонов дозвона.
Выключите звонок и звуковое сопровождение нажатия на клавиши.
Для правильной работы ОСА необходимо, чтобы некоторые пункты "быстрого меню" (переход в "быстрое меню" происходит при нажатии на кнопку "вверх") были расположены в следующем порядке: первый пункт — "исходящие SMS", второй пункт — "порядковый номер?" ("найти по номеру ячейки"), девятый пункт — "индикатор батареи". Проверьте и подкорректируйте в случае необходимости пункты "быстрого меню".
Подключите внешний источник питания и охранный датчик к охранной системе и подайте питание. Следует отметить, что автомобильные зарядные устройства для мобильных телефонов, подключаемые к бортовой сети через "прикуриватель", имеют недостаточно мощный выход. Дело в том, что при отрицательной температуре батарея мобильного телефона теряет значительную часть своей емкости, а ее внутреннее сопротивление увеличивается настолько, что батарея может не обеспечить пикового потребляемого тока при звонке или отсылке SMS. В этих условиях узел питания должен принять нагрузку на себя, иначе мобильный телефон может отключиться.
Охранная цепь может состоять из нескольких последовательно соединенных замкнутых пар контактов. Возможно также подключение охранных датчиков любых других типов, формирующих при срабатывании плюсовой сигнал напряжением 3... 12 В. При установке в автомобиль ОСА можно подключить параллельно сирене уже установленного автомобильного охранного сигнализатора. В этом случае удобно установить ее параметры таким образом, чтобы она не реагировала на короткие сигналы, издаваемые сиреной при установке на охрану и снятии с охраны с помощью брелока.
Закрепите телефон в укромном месте и убедитесь, что уровень принимаемого сигнала достаточен. При слабом сигнале используйте внешнюю антенну.
Эффективность ОСА зависит от скрытности размещения системы и ее использования. Уделите этому вопросу особое внимание. Для увеличения надежности системы держите в секрете номер мобильного телефона ОСА. Периодически удаляйте входящие SMS как с телефона ОСА, так и с телефонов, на которые она производит рассылку SMS.
Описанный в статье принцип управления мобильными телефонами серии М фирмы Motorola может быть использован и в других конструкциях с применением сотовой связи.
Примечание редакции. Программу для микроконтроллера вы найдете на сайте редакции по адресу
ftp://ftp.radio.ru/pub/ 2005/06/OSA.zip
Радио №6 2005 год
|
