Пожарныя система

    В данной курсовой будет описана схема  самодельной охранной системы, построенной  на микроконтроллере Attiny2313. Для нее используются любые датчики. Вместо GSM-передатчика используется обычный мобильный телефон. Питание устройства производится от любого из двух источников: аккумулятора GSM-телефона или внешнего питания. При включенном внешнем питании МК питается от него и производится зарядки АКБ телефона, а при его отсутствии – от АКБ телефона. 
 

    Конструирование 

    Выбор элементной базы. 

    Большинство элементов схемы  модуля охранной сигнализации стандартные и не требуют  особенных параметров, но некоторых  из них нужно подбирать в зависимости  от условий эксплуатации сигнализации.

    Важнейшим элементов схемы является микроконтроллер.

    Микроконтроллер – микросхема, предназначенная для  управления электронными устройствами. Эти микросхемы являются основой  для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных  приборах, таких как телефоны, стиральные машины и т. п. На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также ARM. В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность.

    В данном устройстве не понадобится высокопроизводительный микроконтроллер (такие как 16-битные MSP430), так как число задач в системе оповещения будет не велико.

    В таблице представлены основные характеристики двух микроконтроллеров: Attiny2313 и PIC16F628A (Таблица 1) 
 
 
 

    Таблица 1 – Характеристики Attiny2313 и PIC16F628A

    Два данных микроконтроллера, сравниваемых между собой по характеристикам, не сильно отличаются друг от друга. Следовательно, каждый микронтроллер может быть использован для использования в центральном блоке системы оповещения. Однако микроконтроллер Attiny2313(рисунок 1) дешевле. Поэтому его выгоднее использовать в нашей схеме.

    Рисунок 1 -- ATtiny2313 

    Стабилизаторы LM317

    Интегральные  стабилизаторы  LM317 используются в качестве позитивных регулируемых стабилизаторов напряжения. Они предназначены для тока более чем1,5 A, нагрузки с выходным регулируемым напряжением в диапазоне 1.2В до 37В. Номинальное выходное напряжение выбирается путем использования только резистивного разделителя, что делает устройство исключительно простым в использовании. Эта микросхема может заменить большое количество стабилизаторов с фиксированным напряжением.

    Особенности:

• Диапазон выходного напряжения 1.2 - 37 V
• Выходной ток более 1.5 A
• Нестабильность выходного напряжения 0.1%
• Защита от короткого замыкания
• Защита от перегрева

    В схеме питания стоят два стабилизатора  LM317:

• Для установки на выходе 12В;
• Для установки на выходе 4.2В(рисунок 2);

    Рисунок 2 -- Схема стабилизатора напряжения для установки 4.3В

    Остальные элементы нужно выбирать в зависимости  от удобства построения схемы, качества, цены. Для примера: стабилитроны защиты (защитные TVS диоды по официальной классификации) P6KE6.8CA можно заменить на P4KE6.8, 1.5KE6.8, 1N6267. Буквы СА обозначают, что прибор двунаправленный, но можно использовать и однонаправленные. Можно обойтись и без них, но тогда диоды VD6, VD7, VD8, VD9, VD10 лучше заменить на BAV99 – они выдерживают больший ток.

    Принцип работы

    Данная  охранная система с GSM-сигнализацией состоит из: ИК датчика, датчика на входную дверь, считывателя Touch Memory, сирены и модуля охранной сигнализации(Приложение А).

    ИК  датчик

    ИК  датчик-- датчик обнаруживающий перемещение каких-либо объектов.

    Принцип работы основан на отслеживании уровня ИК-излучения в поле зрения датчика (как правило, пироэлектрического). Сигнал на выходе датчика монотонно зависит от уровня ИК излучения, усредненного по полю зрения датчика. При появлении человека (или другого массивного объекта с температурой большей, чем температура фона) на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется оптическая система — линза Френеля. Иногда вместо линзы Френеля используется система вогнутых сегментных зеркал. Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения, оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. В зависимости от установки чувствительности датчика, для выдачи итогового сигнала на пироэлемент датчика должно поступить 2 или 3 импульса.

    Датчик  на входную дверь

    Устанавливается для контроля входной двери. Самым  простым и недорогим является магнитоконтактный датчик СМК, который используется, наверное, во всех схемах охранной сигнализации. СМК состоит из двух частей: геркона и магнита.

    Принцип работы основан на том, что при  приближении магнита к геркону, контакты в нем замыкаются; а при  удалении на расстояние большее, чем  критическое, контакты размыкаются. При  размыкании контактов нарушается целостность  шлейфа сигнализации на что немедленно реагирует устройство сбора и обработки информации.

    Считыватель Touch Memory

    Считыватель предназначен для передачи кода электронных  ключей “Touch Memory” на регистрирующий прибор и отображения состояния охраняемого объекта. Считыватель может быть с индикаторным светодиодом и без светодиода.

    Модуль  охранной сигнализации.

    Его основная задача— обрабатывать сигналы с датчиков охранной системы и производить запрограммированную операцию основываясь на собранных данных.

    Схема этого блока состоит из самого модуля и схемы питания (Приложение Б). Схема построена на микроконтроллере Attiny 2313.

    Принцип работы 
     К разъёму XS4 подключаются все входящие в блок провода, кроме сетевого – он идёт на XS1. С контактов 3, 5, 7 и 9 сигналы через защитные цепи поступают в процессор. Туда  же приходят сигналы с телефона, сообщающие о его включении и о приходящих звонках. Обрабатывая все эти сигналы, процессор управляет  оптронами, подключенными к клавиатуре телефона, а так же включением звукового оповещения – сирены или другой нагрузки до 500 мА (контакт 11 разъёма XS4) и светодиодом на считывателе ТМ (контакт 10 разъёма XS4). 
     Цепочки из двустороннего стабилитрона (защитного TVS диода), резистора, двух диодов и конденсатора должны защищать от импульсов, наводимых на длинные провода датчиков во время грозы и работающих рядом всевозможных генераторов электромагнитных помех (например, сварочных аппаратов).    

      Схема защиты по цепи идущей со считывателя ТМ (контакт 9 XS4) отличается отсутствием конденсатора 100n и стабилитрона, так как эту линию процессор постоянно опрашивает, посылая короткие импульсы к считывателю. Присутствие конденсатора убивает этот процесс напрочь, а наличие стабилитрона - только при длине провода более 20 метров. 
     Стабилитроны VD11 и VD16 выполняют такие же защитные функции. 
     К разъёму XS2 подключается  программатор при прошивке процессора.    

      Разъём XS3 – штыревой PLS2, при установке  не нём перемычки включение  сирены происходит одновременно  со всеми звонками хозяину,  а если не устанавливать –  то система первый звонок совершает  молча, а  последующие уже со включенной сиреной. Т.е. с установленной перемычкой, когда Вы сами открываете гараж, она будет верещать, пока не приложите ключ ТМ. Такая функция включается в зависимости от желания – некоторые хотят, чтоб окружающие знали, что в гараже установлена охранная сигнализация (один из способов “профилактики” правонарушений). 
     Кнопка S1 “Пр” служит для смены очерёдности дозвона (первый номер – второй номер).  
    На схеме нарисованы пять оптронов, но кнопку “Телеф. справочник” перестали использовать совсем, поэтому ОРТ3 можно не впаивать. Так же при использовании телефонов Philips не нужен ОРТ5.  
     Входной сигнал “Состояние телефона” приходит с клавиатуры, по нему процессор узнаёт, включен телефон или нет (в рабочем состоянии там единичка), и если нет, то включает его, активировав ОРТ1 длинным импульсом, который в свою очередь замыкает кнопку “Сброс”. 
     Сигнал “Звонок” берётся у Siemens-ов с контакта, куда подключался звуковой излучатель, а у Philips-ов с двигателя виброзвонка, в этом случае транзистор VT1 не устанавливается, а базовая и коллекторная площадки закорачиваются перемычкой из припоя.

    Теперь  по блоку питания. Все детали от сетевого клеммника XS1 до предохранителя FU3 – это стандартная схема (за исключением цепей индикации) из источника вторичного электропитания обеспечивающего 12 В и 0,4 А. Она состоит из выпрямителя построенного на диодном мосте(VDS1), вместе со сглаживающими конденсаторами и стабилизатора напряжения, построенного на интегральном стабилизаторе LM317 который устанавливает напряжение 12B (рисунок 2).

    Рисунок 2 – Принцип построения стабилизатора для установки 12В

      Транзистор VT4 и обвязка – это  защита аккумулятора от глубокого  разряда. Порог, при котором  транзистор отключает нагрузку - 10 вольт, устанавливается резистором R11.

      Стабилизатор на DA2 обеспечивает 4,2 вольта для питания процессорной части и телефона. Напряжение выставляется резистором R20. Можно собрать и на пятивольтовом стабилизаторе, включив последовательно с нагрузкой диод типа 1N4007.