РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

Модули пожарной (охранной) сигнализации «Акация»

Завершена разработка электроники для нескольких устройств универсальной электронной пожарно-охранной системы «Акация», легко конфигурируемой и расширяемой с помощью отдельных электронных модулей, выполняющих контроль разнообразных датчиков (открытие двери, задымление, движение и т.д.). Все функции охранной системы являются полностью настраиваемыми. С управляющего компьютера можно изменять любые параметры, конфигурировать сообщения, задавать временные интервалы, добавлять и удалять коды ключей пользователей и обслуживающего персонала, номера телефонов и т.д.

 

Передача сообщений на диспетчерский пункт производится по протоколу Ademco Contact ID (по телефонной линии) или по радио-модему Siemens (GSM-стандарта). Имеется функция отправки SMS-сообщений непосредственно на мобильные телефоны хозяев охраняемых помещений. Разработка электроники для этих устройств выполнялась на микроконтроллерах Atmel AVR и Microchip PIC.

 

Электронные устройства этой охранной системы разработаны по заказу ООО "Семь печатей". В нашей компании выполняется разработка электроники на заказ для охранных и пожарных систем сигнализации, систем вентиляции и кондиционирования, также вами может быть заказана разработка электронных систем с контролем разнообразных датчиков и устройств с дистанционной передачей информации.

 

В этой статье представляем вашему вниманию модули «TSS-7406-01 - Квартирное сигнальное устройство» и «TSS-7406 - Этажный блок». Дабы не растекаться мыслью по древу, остановимся, для примера, на самой простейшей конфигурации системы, используемой для охраны квартир жилого дома. В этом случае минимальная конфигурация системы включает следующие модули:

 

• TSS-7406-01 - Квартирные Сигнальные Устройства (по числу квартир);
• TSS-7406 - этажные блоки (по числу обслуживаемых этажей);
• TSS-7400 - центральный блок (один на подъезд или на полный дом);
• TSS-7404 - передатчик сообщений тревоги по протоколу Ademco Contact ID.

 

Описание всех этих модулей размещено на нашем сайте.

 

TSS-7406-01 - Квартирное Сигнальное Устройство (КСУ)

 

 

Для подключения к охранной системе сигнализации КСУ имеет разъем №1 (тип FD10P, 10 контактов), посредством которого КСУ подключается к квартирной трубке домофона, на которую приходят две линии: линия сети домофона и линия охранной сети. Эти линии прокладываются при строительстве дома или при последующем монтаже системы. Каждая линия выполнена двухпроводным ленточным (симметричным) кабелем.

 

Контакты разъема на печатной плате КСУ имеют следующее назначение:

 

• Питание +12В, шина обмена данными между КСУ и этажным блоком TSS-7406 (линия охранной сети);
• Общий провод (линия охранной сети);
• Шлейф №1 - пожарный датчик;
• Шлейф №2 - дверной датчик;
• Шлейф №3 - датчик охраны;
• Шлейф №4 - датчик охраны;
• Шлейф №5 - датчик охраны;
• Шлейф №6 - датчик охраны;
• Динамик;
• Динамик.

 

Контакт №1 служит для подключения КСУ к этажному блоку TSS-7406. По этой линии от блока TSS-7406 поступает напряжение питания +12В. По этой же линии происходит обмен данными между блоками TSS-7406 и КСУ. Этажный блок TSS-7406 имеет статус Master-абонента для этой шины данных, КСУ – Slave-абонент.

 

Контакты №3 - №8 используются для подключения шести шлейфов датчиков (герконы с нормально разомкнутыми контактами). Нормальное состояние датчиков (закрытые объекты охраны) – замкнутые контакты, размыкание контактов – датчик сработал. Для контроля целостности шлейфа датчиков контакты датчиков шунтируются резисторами 3кОм, последовательно с датчиками добавляется резистор 3кОм. Всего на один шлейф подключается не более 4-х датчиков.

 

Контакты №9 - №10 используются для подключения динамика сопротивлением 50 Ом. Динамик подключается к сети домофона через схему контрольного блока. Исправность цепей динамиков проверяется этажным блоком.

 

Двухцветный светодиод (красный и зеленый цвета свечения). Постоянное горение зеленым цветом – охрана снята, мигание красным цветом – охрана включена.<br /><br />Панелька для ключа iButton (Dallas). Служит для постановки на охрану и снятия с охраны. Касание ключом, во время горения светодиода зеленым цветом (при отсутствии разомкнутых датчиков охраны), устанавливает режим охраны, светодиод начинает мигать красным цветом. Касание ключом, во время мигания светодиода красным цветом, снимает режим охраны, светодиод постоянно горит зеленым цветом.

 

Разъем №2 (6 контактов) для внутрисхемного программирования микроконтроллера PIC16F676.

 

Кнопка «Тревога». При нажатии кнопки на этажный блок передается код сигнала тревоги.

 

Каждое КСУ имеет жестко установленный адрес (идентификатор) с номером от 01 до 05. Адрес устанавливается на этапе программирования микроконтроллера и может быть изменен впоследствии только в случае перепрограммирования микроконтроллера (замены программного кода).

 

Принципиальная схема КСУ TSS-7406-01

 

 

Разработка электронных устройств (КСУ) проводилась исходя из принципа максимально возможной дешевизны, но без ущерба качеству работы. Был выбран микроконтроллер фирмы Microchip PIC16F676. Стабильность внутреннего генератора у этого микроконтроллера - 1%, что позволяет отказаться от использования кварцевого резонатора, удешевить схему, но сохранить стабильность работы при чтении кодов ключей Dallas iButton.

 

Внешний вид собранной печатной платы КСУ TSS-7406-01

 

 

 

 

Алгоритм передачи сообщений об изменении состояния шлейфов

 

Для примера будет рассмотрен шлейф №1, подключенный к КСУ №1.

 

При срабатывании от 1-го до 4-х датчиков шлейфа (при включенной активности шлейфа), начинается отсчет времени задержки тревоги. Длительность задержки определяется значением регистра №7.

 

Если до истечения времени задержки тревоги произойдет обрыв или замыкание шлейфа, то соответствующее сообщение об обрыве (тип 1) или замыкании шлейфа (тип 4) будет отправлено немедленно. Если до истечения времени задержки тревоги произойдет возврат шлейфа в нормальное состояние, то сообщения о срабатывании датчика (тип 2) и возврате шлейфа в нормальное состояние (тип 3) будут отправлены одно за другим по истечении времени задержки тревоги. Если до истечения времени задержки тревоги произойдет выключение охраны ключом, приписанным к КСУ №1, то никакие сообщения от шлейфа переданы не будут.

 

При включенной активности шлейфа, сообщения об обрыве (тип 1) или замыкании шлейфа (тип 4) в любом случае будут отправлены немедленно, не используя времени задержки тревоги, длительность которой определяется значением регистра №7.

 

Тревожные сообщения могут повторяться. Период блокировки сообщений для рассматриваемого шлейфа определяется значением регистра №209 = 20 20 20 20. Для примера показано время блокировки сообщений каждого типа по 20 секунд. Значение 0 отменяет повтор сообщения, сообщение в этом случае будет передаваться только один раз до отправки сообщения другого типа. Повтор тревожных сообщений используется для увеличения надежности системы, дабы исключить неполучение тревожного сообщения из-за различных форс-мажорных обстоятельств. Сообщение, которому соответствует 0 в регистре №209, отправляется немедленно, без каких-либо задержек, в соответствии с текущими изменениями состояния шлейфа. Исключение составляет только сообщение о срабатывании датчика (тип 2), минимальное время задержки передачи которого определяется значением регистра №7 (время задержки тревоги).

 

Сообщение о нормальном состоянии шлейфа (тип сообщения 3) не повторяется в любом случае, повторяются только тревожные сообщения (типы 1, 2 и 4). Для сообщения о нормальном состоянии шлейфа (тип сообщения 3) значению 0 в регистре №209 соответствует 0 сек. времени блокировки сообщения. Период блокировки сообщения о срабатывании датчика (тип 2) не может быть менее времени задержки тревоги, длительность которой определяется значением регистра №7. Если установлено меньшее значение, то период блокировки сообщения этого типа будет определяться значением времени задержки тревоги (регистр №7).

 

Все указанные в настоящем документе номера регистров соответствуют шлейфу №1, подключенному к КСУ №1. Для других шлейфов и других КСУ номера соответствующих им регистров можно узнать из "Таблицы регистров для TSS-7406". Поскольку алгоритм отправки сообщений (при срабатывании датчиков) получился довольно хитрым, учитывая также возможность его изменения и настойки пользователем через соответствующие управляющие регистры (о них будет сказано ниже), было принято решение использовать специальную тестовую плату для проверки алгоритма отправки сообщений и работы датчиков с целью выявления возможных проблем и неисправностей.

 

Принципиальная схема тестовой платы для КСУ

 

 

Внешний вид тестовой платы для КСУ

 

 

 

TSS-7406 - этажный блок охранной системы

 

 

В подъезде устанавливается необходимое количество этажных блоков TSS-7406 по числу этажей здания. К одному этажному блоку может быть подключено до 4-х КСУ. Контроль исправности динамиков внутри КСУ происходит путем пропускания через динамики постоянного тока величиной 1мА. К общей цепи подъезда динамики каждого этажа подключаются через разделительные конденсаторы. На каждом этаже устанавливаются до 5-ти динамиков, соединенных последовательно. Четыре динамика находятся в КСУ (в каждой квартире установлено по одному КСУ), а пятый динамик устанавливается в холле. В случае нарушения целостности цепи соединения динамиков (или в случае разрушения катушек динамиков) на центральный блок отправляется соответствующий код.

 

Подключение КСУ (Квартирных Сигнальных Устройств) и назначение разъемов

 

• Разъем N1 (2 контакта) для подачи питания +12В. Контакты разъема: +12В, Общий провод.
• Разъем N2 (2 контакта) для подключения к центральному блоку по интерфейсу RS-485. Контакты разъема: DATA[-], DATA[+].
• Разъем N3 (2 контакта) для подключения к общей (подъездной) цепи динамиков. Контакты разъема: Динамик (без соблюдения полярности).
• Разъем N4 – абонентский блок N1. Контакты разъема: +12В / Шина обмена данными. Служит для подачи питания +12В на абонентские блоки и для обмена данными. Общий провод, Динамик [–], Динамик [+].
• Разъем N5 – абонентский блок N2. Контакты разъема: аналогично разъему N4.
• Разъем N6 – абонентский блок N3. Контакты разъема: аналогично разъему N4.
• Разъем N7 – абонентский блок N4. Контакты разъема: аналогично разъему N4.
• Разъем для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega64.
• DIP-переключатель, состоящий из 4 секций. Служит для включения специальных режимов (программирование адреса блока и т.п.).
• Кнопка с нормально разомкнутыми контактами. Используется для управления специальными режимами работы совместно с DIP-переключателем.

 

Принципиальная схема этажного блока

 

 

Разработка электроники этажного блока охранно-пожарной системы «Акация» выполнена с использованием следующих компонентов: микроконтроллер фирмы Atmel ATmega64, адаптер интерфейса RS-485 фирмы Maxim MAX3483 (ADM485), микросхема EEPROM фирмы Atmel AT24C128 (AT24C256). На транзисторах VT1-VT4 выполнены стабилизаторы тока для питания КСУ.

 

Регистры настроек блока TSS-7406

 

Практически все возможные параметры системы являются настраиваемыми непосредственно с компьютера, подключенного к центральному блоку TSS-7400. Изменения параметров не нарушают текущего функционирования системы и могут производиться в любое время. Настройка сводится к изменению значения определенных служебных регистров в конкретном этажном блоке. Обращение к этажному блоку происходит через центральный блок TSS-7400.

 

TSS-7400 - центральный блок

 

Центральный блок рассчитан на подключение до 255 этажных блоков, что вполне достаточно для обслуживания целого дома. В реальной ситуации такого количества обслуживаемых этажей в доме не будет. К примеру, 17-ти этажный 5-ти подъездный дом имеет общее количество этажей - 85. На центральный блок стекается информация со всех этажных блоков и прочих разнообразных подключенных модулей, не рассматриваемых в данной статье. Центральный блок подключается к компьютеру для наблюдения за сообщениями, поступающими от различных датчиков и блоков, для конфигурирования системы и настройки любых блоков в системе и для общего управления системой. Для этого используется специальная управляющая программа. Центральный блок, используя встроенный GSM-модем, может отправлять сообщения в диспетчерскую, а также SMS-сообщения хозяевам квартир. Для передачи сообщений в диспетчерскую (по телефонной линии) к центральному блоку можно подключить блок TSS-7404 - передатчик сообщений тревоги по протоколу Ademco Contact ID.

 

 

TSS-7404 - передатчик сообщений тревоги по протоколу Ademco Contact ID

 

Ознакомиться с описанием блока TSS-7404, подключаемого к центральному блоку TSS-7400 для передачи сообщений в диспетчерскую по телефонной линии в формате Ademco Contact ID, можно странице "Проект N25. Передатчик сообщений от пожарно-охранных систем по протоколу Ademco Contact ID". Ознакомиться с описанием станции приема сообщений в формате Ademco Contact ID (для диспетчерской) можно странице "Проект N24. Станция приема сообщений от пожарно-охранных систем по протоколу Ademco Contact ID". Проект N26. Разработка электронных устройств для охранно-пожарного комплекса «Акация» выполнена Александром Петровичем Протопоповым (г. Москва), сайт автора: https://razrabotka.pro.