GSM-сигнализации

Главная | Статьи | GSM сигнализация

«GSM-сигнализация»–охранное устройство с оповещением по каналу сотовой связи


   Сегодня когда мобильный телефон стал такой же обыкновенной вещью, как и наручные часы, многие производители наделяют его все большим объемом дополнительных функций и интегрированных устройств, превращая привычный телефон в нечто намного большее, нежели устройство для передачи голоса на расстояние. Автор данной стати предлагает еще больше расширить функции мобильного телефона. Собрав устройство, описанное ниже, любой читатель сможет превратить свой телефон еще и в полнофункциональный пейджер охраной сигнализации, которая сможет в любое время суток и в любом месте страны сообщить о небезопасном прошествии на охраняемом объекте.

   Идея использования мобильного телефона для оповещения владельца о небезопасных происшествиях на охраняемом объекте не нова, но до сих пор была практически недоступна рядовому человеку ввиду дороговизны, как самих сотовых устройств, так и услуг операторов поддерживающих их работу. Это в свою очередь приводило к тому, что конструкции подобных устройств не находили приверженцев и были не востребованы в то время. Такая ситуация сохранялась до недавнего времени. Массовое производство сотовых телефонов и жесткая конкуренция операторов сотовой связи, сделали свое дело и привели к существенному удешевлению ринка сотовых устройств и услуг. В результате этого уже сейчас рядовому пользователю по карману, как сам мобильный телефон, так и услуги оператора сотовой связи. Все это позволяет теперь по новому взглянуть на охранные системы данного класса.

   Что же дает подобное охранное устройство? В первую очередь такая система дает невиданную ранее мобильность – пользователь может контролировать охраняемый объект как на расстоянии 100 метров, так и на расстоянии 100 километров и при этом быть всегда в курсе всех событий происходящих на объекте! Во--вторых, мобильный телефон дает пользователю привычный интерфейс, что намного упрощает передачу данных от охранного устройства владельцу и гарантирует адекватное их восприятие. В третьих, сложность построения такого прибора намного проще, нежели у стандартных охранных устройств использующих для связи радиоканал.

Конструкция охранного устройства «GSM--сигнализация» имеет следующие отличительные характеристики:

  • Невиданная ранее простота схемы (благодаря использованию современного микроконтроллера, количество деталей сведено к минимуму, что упрощает сборку и исключает необходимость наладки устройства);
  • Большой набор функций устройства;
  • Минимальная стоимость конструкции не сравнимая со стоимостью других подобных систем;
  • Возможность оповещения пользователя, как звонком, так и SMS--сообщением;
  • Имеет отдельный сигнализатор уровня сигнала сотовой сети, что позволяет устанавливать устройство в различных географических точках, что особо выгодно при установке охраной системы на автомобиль;
  • Большая надежность проверенная многолетним опытом эксплуатации.

схема подключения GSM--сигнализации

Рис. 1.

   Устройство «GSM--сигнализация» представляет собой небольшую приставку к мобильному телефону (смотрите рис. 1). Приставка (далее просто контроллер) связана с телефоном соединительным кабелем. При помощи этого кабеля контроллер может полнофункционально управлять телефоном, заставляя его исполнять те или иные команды такие, например как позвонить абоненту, отправить SMS--сообщение и др. К модулю контроллера подключаются охранные датчики, которые соединяются с устройством при помощи двух охранных шлейфов. В качестве датчиков могут выступать самые разнообразные устройства от простых контактных датчиков до сложных цифровых устройств, таких как датчики движения. Также к контроллеру подключается сигнализатор (например, звуковая сирена) для оповещения на объекте и потайная кнопка активации/деактивации охранного устройства. В случае возникновения происшествия на охраняемом объекте датчики системы подают сигнал контроллеру, тот в свою очередь активирует сотовый телефон, входящий в состав охраной системы и вынуждает его св язаться с телефоном владельца. В результате владелец получает на свой телефон сигнальный звонок о происшествии и SMS--сообщение с текстом, описывающим событие которое произошло. Также контроллер может активировать световые, звуковые и другие сигнализаторы на самом объекте (см. рис. 1).


Основные технические характеристики конструкции приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики устройства
Параметр
Значение
1
Напряжение питания устройства
12...16 В
2
Потребление тока устройством от внешнего источника питания в режиме зарядки аккумулятора
200 мА
3
Потребление тока устройством в дежурном режиме
15 мА
4
Диапазон рабочих температур*
0 С…50 С
5
Время работы системы от автономного аккумулятора мобильного телефона при отсутствии внешнего питания
3--5 дней
6
Поддерживаемые модели мобильных телефонов фирмы Siemens
C35, M35, S35, C45, S45, ME45, SL45
7
Количество независимых каналов для принятия сигналов от внешних датчиков
2
8
Тип оповещения
Звонок, SMS--сообщение
9
Количество силовых выходов устройства для управления внешними нагрузками
1
10
Мощность силового выхода (контактов силового реле)
1400 Вт (6А, 240В)
11
Количество деталей
31 шт.
12
Ориентировочная стоимость деталей устройства
45 грн.
*--зависит от диапазона рабочих температур мобильного телефона


Устройство имеет следующие функции и возможности:
  • Передача текстового сообщения SMS при появлении сигнала на любом из контролируемых входов охранных шлейфов;
  • Сигнальный дозвон и звуковое оповещение тональным сигналом при появлении сигнала на любом из двух входов;
  • Передача подтверждающего текстового SMS сообщения при переводе устройства в режим охраны;
  • Передача подтверждающего текстового SMS сообщения при выключении охраны на объекте;
  • Передача текстового SMS сообщения при пропадании/появлении внешнего питающего напряжения;
  • Передача текстового сообщения о состоянии, в котором находится система (режим «охрана» или режим «без охраны») при входящем звонке на телефон системы с зарегистрированного номера;
  • Возможность гибкой настройки всех основных параметров системы при помощи кодового слова записанного в первой ячейке телефонного справочника SIM--карты, которое позволяет настраивать следующие параметры:
  • Разрешение/запрет отправки SMS сообщения при переводе устройства в режим «без охраны»;
  • Разрешение/запрет отправки SMS сообщения при переводе устройства в режим «охрана»;
  • Разрешение/запрет отправки SMS сообщения при пропадании/появлении внешнего питающего напряжения;
  • Разрешение/запрет отправки SMS сообщения при появлении сигналов от охранных датчиков;
  • Выбор одного из трех режимов работы для каждого из двух входов для охранных шлейфов:
  • Запрет приема сигнала от входа;
  • Вход реагирует на замыкание охранного шлейфа;
  • Вод реагирует на обрыв охранного шлейфа;
  • Выбор время постановки системы в режим охраны (10 позиций);
  • Выбор времени, которое дается на деактивацию охраной системы (10 позиций);
  • Возможность отключения силового реле;
  • Выбор времени работы силовой нагрузки (9 позиций);
  • Оповещение пользователя о плохом уровне сигнала в GSM--сети при помощи сигнального светодиода;
  • Оповещение о пропадании связи контроллера с сотовым телефоном при помощи сигнального светодиода;
  • Оповещение о режиме работы устройства (охрана/без охраны) при помощи сигнального светодиода;
  • Оповещение о срабатывании любого из охранных датчиков при помощи сигнального светодиода;
  • Включение мощной нагрузки (звуковой сирены, сигнального освещения и др.) при появлении сигнала от охранных датчиков;
  • Бесперебойная работа охранного устройства при пропадании внешнего питающего напряжение от аккумулятора мобильного телефона;
  • Два отдельных входа для подключения внешних охранных датчиков с возможностью настройки режимов работы каждого шлейфа (3 режима);
  • Отдельный вход для подключения потайной кнопки постановки/снятия устройства в режим охраны;
  • Гальванически развязанный выход силового реле для подключения высоковольтной нагрузки;
  • Защита внутренних цепей устройства от неверного подключения полюсов внешнего источника питания;
  • Интегрированная схема зарядки аккумулятора мобильного телефона от контроллера охраной системы;
  • Полный контроль работы мобильного телефона и настройка всех его внутренних параметров контроллером «GSM--сигнализация»;
  • Большое количество поддерживаемых моделей сотовых телефонов, за счет поддержки устройством двух скоростей обмена данными (9600/19200 бит).

Электрическая схема устройства

Принципиальная электрическая схема охранного устройства «GSM--сигнализация» представлена на рис. 2. Как видно с рисунка устройство имеет небольшое количество деталей (30 штук), что для устройств подобного уровня очень мало. Основным элементом, который исполняет все функции по управлению устройством и мобильным телефоном, является современный 8--разрядный микроконтроллер PIC16F628A фирмы Microchip. Данная микросхема содержит практически все модули необходимые для построения данного охранного устройства. Большим плюсом этого микро--прибора является низкая цена, которая в основном и определяет конечную стоимость всего устройства. Устройство «GSM--сигнализация» использует следующие аппаратные ресурсы микроконтроллера: интегрированный асинхронный последовательный интерфейс связи, универсальные цифровые порты ввода/вывода, интегрированные таймеры/счетчики, два аппаратных прерывания, интегрированный генератор тактовой частоты и др. Перейдем к описанию других элементов схемы. Кварцевый элемент ZQ1 и конденсаторы C7, C8 подключ аются к выводам 15, 16 DD1, и используются для задания стабильной тактовой частоты, на которой будет работать микроконтроллер. Частота кварцевого резонатора жестко лимитирована значением 4 МГц, так как от него зависит стабильность работы всего устройства. Микросхема DD2 представляет собою внешний детектор напряжения питания. Она имеет три вывода, два из которых, выводы 2 и 3 используются для подачи питания, а на выводе 1 генерируется сигнал сброса микроконтроллера. Микросхема детектора устроена таким образом, что при снижении питающего напряжения ниже определенного порогового уровня в нашем случае порог равен значению 3,15 В, она переводит микроконтроллер в состояние сброса, а это в свою очередь защищает микросхему от нестабильной работы при питающих напряжениях ниже допустимых. Конденсатор С1 блокировочный, и необходим для нормальной работы супервизора (в соответствии с технической документацией на данную микросхему). Для визуального контроля за работой устройства используются сигнальные светодиоды HL1 и HL2 зеленого и красного цвета. Светодиоды непосредственно подключены к выводам 1 и 18 DD1, которые управляют их работой. Резисторы R7 и R8 ограничивают ток протекающий через светодиоды.

схема GSM--сигнализации

Рис. 2.

Для связи устройства с мобильным телефоном используется контактная вилка XS1, которая подключается непосредственно к контактному разъему сотового аппарата (см. рис. 3).

подключение мобильного телефона

Рис. 3. 

Низковольтные цепи устройства – микроконтроллер, детектор напряжения и светодиоды питаются непосредственно от аккумулятора мобильного телефона. Уровень выходного напряжения аккумулятора мобильного телефона колеблется в пределах 3,6…4,2 В, это позволяет напрямую запитать низковольтную часть устройства без использования дополнительных цепей стабилизации. Модели мобильных телефонов, которые рекомендуется использовать в паре с устройством «GSM--сигнализация» имеют специальный вывод на контактной колодке, на который напрямую подается напряжение с интегрированной аккумуляторной батареи. Нагрузочная способность данного выхода составляет 100 мА (по данным технической документации на мобильный телефон), что более чем достаточно для обеспечения питания низковольтной части устройства, ток потребления которой не превышает 15мА. Питающее напряжение подается от телефона на контакты 1 (GND) и 3 (BATT+) соединительной вилки XS1. Для сглаживания напряжения питания используются конденсаторы С2–С4.  

Для связи микроконтроллера и мобильного телефона используется последовательный цифровой интерфейс передачи данных. В микроконтроллер этот интерфейс интегрирован в виде отдельного модуля и поддерживается на аппаратном уровне. Мобильный телефон также наделен данным интерфейсом, выводы которого выводятся на его внешнюю контактную колодку. Выход передатчика последовательного интерфейса микроконтроллера, вывод 8 DD1, непосредственно соединен с контактом 5 (RX) вилки XS1, та в свою очередь соединена с входом приемника мобильного телефона. Вход приемника микроконтроллера, вывод 7 DD1, соединен с контактом 4 (TX) вилки XS1, который также соединяется с выходом передатчика последовательного интерфейса сотового аппарата. Для согласования уровня напряжения цифровых сигналов сотового телефона и микроконтроллера используются резисторы R1 и R2, которые включены последовательно в цфоном РїСЂРё помощи сигнального светодиода;

  • Оповещение Рѕ режиме работы устройства (охрана/без охраны) РїСЂРё помощи сигнального светодиода;
  • Оповещение Рѕ срабатывании любого РёР· охранных датчиков РїСЂРё помощи сигнального светодиода;
  • Включение мощной нагрузки (Р·РІСѓРєРѕРІРѕР№ сирены, сигнального освещения Рё РґСЂ.) РїСЂРё появлении сигнала РѕС‚ охранных датчиков;
  • Бесперебойная работа охранного устройства РїСЂРё пропадании внешнего питающего напряжение РѕС‚ аккумулятора мобильного телефона;
  • Два отдельных РІС…РѕРґР° для подключения внешних охранных датчиков СЃ возможностью настройки режимов работы каждого шлейфа (3 режима);
  • Отдельный РІС…РѕРґ для подключения потайной РєРЅРѕРїРєРё постановки/снятия устройства РІ режим охраны;
  • Гальванически развязанный выход силового реле для подключения высоковольтной нагрузки;
  • Защита внутренних цепей устройства РѕС‚ неверного подключения полюсов внешнего источника питания;
  • Р