Принципиальная схема пожарной сигнализации с микроконтроллером. Дверная охранная сигнализация на микроконтроллере с ик-управлением. Добавление новых брелков

Данная простая мини-охранная сигнализация на микроконтроллере ATtiny 13 предназначена для охраны квартир, офисов, дач... При размыкании геркона сигнализация подаёт звуковой сигнал или при небольшой доработке можно сделать отправку SMS с мобильного телефона. Управление сигнализацией осуществляется ИК-брелками. Основные характеристики: динамическое питания фотоприёмника, пробуждение из режима "SLEEP" по прерыванию от сторожевого таймера в режиме "POWER-DOWN", и как следствие низкое энергопотребление - около 30мкА.

Принципиальная схема устройства довольна проста. ИК-приёмник - TSOP1736. Сердцем устройства является микроконтроллер ATtiny13. При размыкании контактов геркона срабатывает сигнализация. Принципиальная схема охранной сигнализации (для увеличения кликните по схеме):

Собранное устройство выглядит так:

Ик-передатчик для управления охранной сигнализацией собран на микроконтроллере ATtiny13 и десятке пассивных компонентов. Вместо транзистора BC847 можно использовать любой маломощный транзистор, например, КТ 315. Источником питания служат две литий-ионные батарейки типа CR. Принципиальная схема ИК-брелка для управления охранной сигнализацией (установка охраны/снятие с охраны):

Собранный брелок управления:

При использовании многоканального (на 99 каналов) ИК-передатчика на микроконтроллере ATtiny24 можно одновременно использовать большое количество сигнализаций находящихся рядом, управляя ими по выбору. Принципиальная схема многоканального ИК-передатчика:

Собранный многоканальный ИК-передатчик:

Программирование сигнализации

Стирание всех брелков

Установите перемычку на JP1.
Раздастся звуковой сигнал, индикатор непрерывно мигает красным цветом 0,5 Гц

Добавление новых брелков

Установите перемычку на JP2.
Индикатор непрерывно мигает зелёным цветом 0,5 Гц.
В подтверждение записи брелка раздастся звуковой сигнал 1 раз.
Если память брелков заполнена индикатор непрерывно мигает красным цветом 0,5 Гц.

Работа с устройством

Состояние прибора – снят с охраны (мигает зелёный светодиод с частотой 1Гц)

Принципиальная схема самодельной охранной сигнализации на микроконтроллере:

Стартовым элементом служит датчик движения LX19B (или LX19C). Такие свободно продаются в магазинах электротоваров и стоят не дорого. Датчик охранной сигнализации требует небольшой переделки: на его плате необходимо перерезать дорожки замыкающихся контактов реле и вывести от них два провода (по схеме сигнал «старт»). Когда в пространстве действия датчика появится человек, на схеме замыкается на общий провод контакт «Старт» и начинается отсчёт времени от 9 до 0 секунд. Это время высвечивается на семисегментном индикаторе. За это время с помощью кнопок необходимо набрать правильный код. Только тогда сигнализация отключится на 30 секунд. Этого времени вполне достаточно для того, чтобы войти в помещение и отключить сигнализацию изнутри.

Для набора кода используются 4 кнопки: Key1, Key2, Key3 и Key4 All. Они нажимаются в следующем порядке: 1-2-3-1-2-1. Эти кнопки могут располагаться в любом месте наборной клавиатуры, но нажиматься должны именно в правильной последовательности. Все остальные кнопки (Key4 All) соединены параллельно. При нажатии любой из них набор кода сбрасывается и всё нужно начинать сначала. Когда счётчик времени высвечивает «0», набор кода запрещается. Необходимо отойти от двери или неподвижно постоять, пока датчик не сбросит время на «девятку», а затем набрать код заново. Чем больше кнопок в клавиатуре, тем меньше вероятность подбора кода.

В качестве звукоизлучателя сигнализации используется любой автомобильный ревун. Оригинальная схема охранки была собрана на индикаторе с общим катодом, снятом с какого-то китайского прибора. Его названия не знает даже самый умный DataSheet. Поэтому для удобного повторения я перерисовал схему, плату и прошивку на всем более известный (но не самый яркий) индикатор АЛС324А, тоже с общим катодом. Вариант платы можно применить например такой, как в архиве, а при желании плату кнопок можно изменить.

Если схема кому-то приглянётся, но под рукой окажется какой-то другой индикатор, например с общим катодом или общим анодом, я по Вашему желанию и возможностям изменю печатку, схему и прошивку. Архив с файлами и прошивкой микроконтроллера на форуме. Если возникнут какие-то вопросы, там же я охотно на них отвечу. Удачи! Samopalkin

Обсудить статью СХЕМА ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Предлагаем схему универсальной охранной сигнализации на небольшом 8-ми выводном микроконтроллере ATTINY-13, при всей своей простоте реализующей множество удобных режимов работы.

Принципиальная схема охранного устройства

Алгоритм работа схемы

1. При включении питания, через 10 сек схема переходит в режим охраны, сигнализируя об этом подачей импульса длительностью 0,5 сек на сирену (при условии, что шлейфы замкнуты на корпус) и подается питание на светодиод который отображает «статус» системы.

1.1. Если на момент перехода в режим охраны один из шлейфов разорван то на сирену подается три импульса продолжительностью 0,5 сек и интервалом 0,5 сек, а светодиод «статус» начинает мигать 1 раз (если разорван шлейф №1), 2 раза (если разорван шлейф №2) и 3 раза (если разорваны шлейф №1 и №2) продолжительностью 1 сек и интервалом 0,5 сек с перерывом 4 сек, режим охраны не включается.

2. Если в режиме охраны шлейф №1 разрывается, то с задержкой 3 сек (для ручного снятия с охраны) начинается оповещение (импульс на сирену продолжительностью 60 сек и импульс продолжительностью 3 сек на светодиод оптопары).
Светодиод «статус» начинает мигать, как указано в п.1.1.

2.1. Если, с момента первого разрыва шлейфа №1, в течении 3-х минут шлейф не восстановлен то выдается повтор оповещения.

2.2. Если, с момента первого разрыва шлейфа №1, в течении 6-ти минут шлейф не восстановлен то выдается повтор оповещения.

2.3 Если, с момента первого разрыва шлейфа №1, шлейф не восстановлен в течении 7-ми минут то на светодиод оптопары подается 6 импульсов продолжительностью 3 сек с периодичностью 60 минут. На период разрыва шлейфа №1 охрана ведется по шлейфу №2.

2.4 Если во время процессов оповещения по шлейфу №1 происходит разрыв шлейфа №2, то оповещение по шлейфу №2 происходит с задержкой 60 сек.

2.5 Если по истечению 60 сек. после первого разрыва шлейф №1 восстановлен на период 10 сек., на любом этапе, то через 10 сек. схема продолжает работу с п.2, за исключением светодиода «статус» который запоминает что шлейф №1 был разорван (повторение п.2.5 возможно не более 10 раз).

3. Если в режиме охраны шлейф №2 разрывается начинается оповещение (импульс на сирену продолжительностью 60 сек и импульс продолжительностью 3 сек на светодиод оптопары). Светодиод «статус» начинает мигать, как указано в п.1.1.

3.1. Если, с момента первого разрыва шлейфа №2, в течении 3-х минут шлейф не восстановлен то выдается повтор оповещения.

3.2. Если, с момента первого разрыва шлейфа №2, в течении 6-ти минут шлейф не восстановлен то выдается повтор оповещения.

3.3 Если, с момента первого разрыва шлейфа №2, шлейф не восстановлен в течении 7-ми минут то на светодиод оптопары подается 6 импульсов продолжительностью 3 сек с периодичностью 60 минут. На период разрыва шлейфа №2 охрана ведется по шлейфу №1.

3.4 Если во время процессов оповещения по шлейфу №2 происходит разрыв шлейфа №1, то оповещение по шлейфу №1 происходит с задержкой 60 сек.

3.5 Если по истечении 60 сек. после первого разрыва шлейф №2 восстановлен на период 10 сек., на любом этапе, то через 10 сек. схема продолжает работу с п.3 за исключением светодиода «статус» который запоминает что шлейф №2 был разорван (повторение п.3.5 возможно не более 10 раз).

Датчики дыма являются более эффективным инструментом противопожарной сигнализации, так как, в отличие от традиционных тепловых датчиков, они срабатывают до образования открытого пламени и заметного роста температуры в помещении. Ввиду сравнительной простоты реализации, широкое распространение получили оптоэлектронные датчики дыма. Они состоят из дымовой камеры, в которой установлены излучатель света и фотоприемник. Связанная с ними схема формирует сигнал срабатывания, когда обнаруживается существенное поглощение излучаемого света. Именно такой принцип действия положен в основу рассматриваемого датчика.

Приведенный здесь датчик дыма использует батарейное питание, поэтому, в целях увеличения практичности, он должен в среднем потреблять очень малый ток, исчисляемый единицами микроампер. Это позволит ему в течение нескольких лет проработать без необходимости замены батареи питания. Кроме того, в исполнительной цепи предполагается использование звукового излучателя, способного развить звуковое давление не менее 85 дБ. Типичным способом обеспечения очень малого электропотребления устройства, которое должно содержать достаточно сильноточные элементы, как, например, излучатель света и фотоприемник, является его повторно-кратковременный режим работы, причем длительность паузы должна во много раз превышать длительность активной работы.

В таком случае среднее потребление будет сводиться к суммарному статическому потреблению неактивных компонентов схемы. Реализовать такую идею помогают программируемые микроконтроллеры (МК) с возможностями перевода в микромощный дежурный режим и автоматического возобновления активной работы через заданные интервалы времени. Таким требованиям полностью отвечает 14-выводной МК MSP430F2012 с объемом встроенной Flash-памяти 2 кбайт. Данный МК после перевода в дежурный режим LPM3 потребляет ток, равный всего лишь 0.6 мкА. В эту величину также входит потребляемый ток встроенного RC-генератора (VLO) и таймера А, что позволяет продолжать счет времени даже после перевода МК в дежурный режим работы. Однако данный генератор очень нестабилен. Его частота в зависимости от окружающей температуры может варьироваться в пределах 4…22 кГц (номинальная частота 12 кГц). Таким образом, в целях обеспечения заданной длительности пауз в работе датчика, в него должна быть заложена возможность калибровки VLO. Для этих целей можно использовать встроенный высокочастотный генератор - DCO, который откалиброван производителем с точностью не хуже ±2.5% в пределах температурного диапазона 0...85°С.

Со схемой датчика можно ознакомиться на рис. 1.

Рис. 1.

Здесь в качестве элементов оптической пары, размещенных в дымовой камере (SMOKE_CHAMBER), используются светодиод (СД) и фотодиод инфракрасного (ИК) спектра. Благодаря рабочему напряжению МК 1.8…3.6 В и надлежащим расчетам других каскадов схемы, достигнута возможность питания схемы от двух батареек типа ААА. Для обеспечения стабильности излучаемого света в условиях питания нестабилизированным напряжением рабочий режим СД задается источником тока 100 мА, который собран на двух транзисторах Q3, Q4. Данный источник тока активен, когда на выходе P1.6 установлен высокий уровень. В дежурном режиме работы схемы он отключается (P1.6 = «0»), а общее потребление каскадом ИК излучателя снижается до ничтожно малого уровня тока утечки через Q3. Для усиления сигнала фотодиода применена схема усилителя фототока на основе ОУ TLV2780. При выборе этого ОУ руководствовались стоимостью и временем установления. У данного ОУ время установления составляет до 3 мкс, что позволило не использовать поддерживаемую им возможность перехода в дежурный режим работы, а взамен этого - управлять питанием усилительного каскада с выхода МК (порт P1.5). Таким образом, после отключения усилительного каскада он вообще не потребляет никакого тока, а достигнутая экономия тока составляет около 1.4 мкА.

Для сигнализации о срабатывании датчика дыма предусмотрены звуковой излучатель (ЗИ) P1 (EFBRL37C20 , ) и светодиод D1. ЗИ относится к пьезоэлектрическому типу. Он дополнен компонентами типовой схемы включения (R8, R10, R12, D3, Q2), которые обеспечивают непрерывную генерацию звука при подаче постоянного напряжения питания. Примененный здесь тип ЗИ генерирует звук частотой 3.9±0,5 кГц. Для питания схемы ЗИ выбрано напряжение 18 В, при котором он создает звуковое давление порядка 95 дБ (на расстоянии 10 см) и потребляет ток около 16 мА. Данное напряжение генерирует повышающий преобразователь напряжения, собранный на основе микросхемы IC1 (TPS61040 , TI). Требуемое выходное напряжение задано указанными на схеме номиналами резисторов R11 и R13. Схема преобразователя также дополнена каскадом изоляции всей нагрузки от батарейного питания (R9, Q1) после перевода TPS61040 в дежурный режим (низкий уровень на входе EN). Это позволяет исключить протекание токов утечки в нагрузку и, таким образом, свести общее потребление данным каскадом (при отключенном ЗИ) до уровня собственного статического потребления микросхемы IC1 (0.1 мкА). В схеме также предусмотрены: кнопка SW1 для ручного включения / отключения ЗИ; «джамперы» для конфигурации цепи питания схемы датчика (JP1, JP2) и подготовки к работе ЗИ (JP3), а также разъемы внешнего питания на этапе отладки (X4) и подключения адаптера встроенной в МК отладочной системы (X1) через двухпроводной интерфейс Spy-Bi-Wire.

Рис. 2.

После сброса МК выполняется вся необходимая инициализация, в т.ч. калибровка генератора VLO и настройка периодичности возобновления активной работы МК, равной восьми секундам. Вслед за этим МК переводится в экономичный режим работы LPM3. В этом режиме остается в работе VLO и таймер А, а ЦПУ, высокочастотная синхронизация и прочие модули ввода-вывода прекращают работу. Выход из этого состояния возможен по двум условиям: генерация прерывания по входу P1.1, которое возникает при нажатии на кнопку SW1, а также генерация прерывания таймера А, которое происходит по истечении установленных восьми секунд. В процедуре обработки прерывания по входу P1.1 вначале генерируется пассивная задержка (примерно 50 мс) для подавления дребезга, а затем изменяется на противоположное состояние линии управления ЗИ, давая возможность вручную управлять активностью ЗИ. Когда же возникает прерывание по таймеру А (прерывание ТА0), выполняется процедура оцифровки выхода усилителя фототока в следующей последовательности. Вначале выполняются четыре оцифровки при отключенном ИК светодиоде, затем - четыре оцифровки при включенном светодиоде. В дальнейшем эти оцифровки подвергаются усреднению. В конечном счете формируются две переменные: L - усредненное значение при отключенном ИК светодиоде, и D - усредненное значение при включенном ИК светодиоде. Четырехкратные оцифровки и их усреднения выполняются с целью исключения возможности ложных срабатываний датчика. С этой же целью выстраивается дальнейшая цепочка «препятствий» ложному срабатыванию датчика, начиная с блока сопоставления переменных L и D. Здесь сформулировано необходимое условие срабатывания: L - D > x, где x - порог срабатывания. Величину x выбирают опытным путем из соображений нечувствительности (например, к пыли) и гарантированного срабатывания при попадании дыма. Если условие не выполняется, происходит отключение светодиода и ЗИ, сбрасывается флаг состояния датчика (AF) и счетчик SC. После этого, выполняется настройка таймера А на возобновление активной работы через восемь секунд, и МК переводится в режим LPM3. Если условие же выполняется, проверяется состояние датчика. Если он уже сработал (AF = «1»), то никаких дальнейших действий выполнять не нужно, и МК сразу переводится в режим LPM3. Если же датчик еще не сработал (AF = «0»), то выполняется инкрементирование счетчика SC с целью подсчета числа обнаруженных выполнений условия срабатывания, что в еще большей степени позволяет повысить помехоустойчивость. Позитивное решение о срабатывании датчика принимается после обнаружения трех подряд условий срабатывания. Однако во избежание чрезмерного затягивания задержки реагирования на появление дыма, длительность нахождения в дежурном режиме сокращается до четырех секунд после первого выполнения условия срабатывания и до одной секунды - после второго. Описанный алгоритм реализует программа, доступная .

В заключение определим средний потребляемый датчиком ток. Для этого в таблицу 1 занесены данные по каждому потребителю: потребляемый ток (I) и длительность его потребления (t). Для циклически-работающих потребителей, с учетом восьмисекундной паузы, средний потребляемый ток (мкА) равен I × t/8 × 10 6 . Суммируя найденные значения, находим средний потребляемый датчиком ток: 2 мкА. Это очень хороший результат. Например, при использовании батареек емкостью 220 мА·ч расчетная длительность работы (без учета саморазряда) составит около 12 лет.

Таблица 1. Средний потребляемый ток с учетом восьмисекундной паузы в работе датчика

Пожарная сигнализация является сложной системой, которая помогает обнаружить источник возникновения огня. Кроме того, в ней предусматривается система речевого оповещения, дымоудаления и другие важные функции. Общие моменты работы такого оборудования представляют многие, однако не все из них понимают, каким образом происходит оповещение о нарушениях. Из-за этого могут возникнуть сомнения по поводу того, а стоит ли вообще устанавливать эту систему, так как может показаться, что оно не очень надежно. Для этого мы более подробно рассмотрим принцип, по которому работает пожарная сигнализация.

Принцип работы оповещения

Вначале напомним, из чего состоит пожарная сигнализация:

• сенсорные устройства, то есть извещатели и датчики;
• оборудование, отвечающее за сбор и обработку информации с сенсорных устройств, датчиков;
• оборудование централизованного управления, например, центральный компьютер.

Периферийные устройства (обладают самостоятельным конструктивным исполнением и подключаются к контрольной панели):

• принтер сообщений: печать служебных и тревожных сообщений системы;
• пульт управления;
• световой оповещатель;
• звуковой оповещатель;
• модуль, изолирующий короткое замыкание: используется для того, чтобы обеспечить работоспособность кольцевых шлейфов в том случае, если произошло короткое замыкание.

В общем принципе работы нет ничего сложного: через специальные датчики информация поддается программе обработки, а затем выводится в мониторинговый центр, отвечающий за безопасность. Здесь отдельное внимание стоит уделить самим датчикам, которые делятся на два вида.

1. Активные датчики. В них генерируется постоянный сигнал, принадлежащий охраняемой зоне. Если он изменяется, они начинают реагировать.
2. Пассивные датчики. Их действие основано на прямом изменении окружающей обстановки, что вызывается возгоранием.

Кроме того, датчики могут отличаться по механизму действия:

• работа за счет инфракрасного механизма;
• за счет магнитокрасного механизма;
• за счет комбинированного механизма;
• реагирование на разбитие стекла;
• применение периметральных активных переключателей.

Алгоритм действий

После того, как датчики обнаружили источник возгорания, пожарная сигнализация начинает выполнять алгоритм действий. Если принципиальная схема сделана верно, то весь алгоритм сработает правильно.

1. Для того чтобы люди узнали о начале пожара, должна включиться система оповещения. Она может быть светозвуковой или обычной, то есть звуковой. Состав и тип оповещения определяется на этапе проектирования. Это зависит от площади здания, его высоты и так далее. Система оповещения обязательно включает в себя световые таблички с надписью «выход», которые помогают найти выход в задымленном пространстве.

   

2. Освобождение всех путей эвакуации людей. Это возможно при наличии системы контроля и управления доступом (СКУД). Пожарная сигнализация подает в нее сигнал и она, то есть СКУД, дает возможность находящимся в здании людям покинуть опасное место без препятствий.

   

3. Включение системы автоматического пожаротушения. Здесь возможны три варианта: водяное пожаротушение, водопенное, порошковое или газовое пожаротушение . Тип определяется по НБП, а также имуществом, которое находится на объекте. Для примера можно взять библиотеку. Представим, что тушение пожара в ней будет осуществляться пеной или водой. В таком случае убытки от этого будут такими же, как от самого пожара.

   

4. Включение системы дымоудаления. Это важно для того, чтобы люди не отравились вредными веществами, содержащимися в дыме от пожара. Также из системы приточной вентиляции должна прекратиться подача воздуха с улицы, так как он способствует раздуванию пламени. Все эти команды также подает автоматическая пожарная сигнализация.

   

5. Если в здании есть лифты, он должны опуститься до уровня первого этажа и заблокироваться, но перед этим должны открыться двери.

   

6. Отключение потребителей тока. Системы жизнеобеспечения переходят в аварийный режим. Сама система безопасности снабжается от ББП, то есть блоков бесперебойного питания.

Схема подключения сигнализации

Чтобы все эти моменты были выполнены качественно, важно правильно составить принципиальную схему подключения сигнализации . С помощью нее эксплуатация системы будет эффективной и безопасной.

Напомним, что принципиальная схема отличается двумя важными моментами:

• показывает, как воспроизвести схему;
• дает информацию о составе схемы и принципах функционирования, что также полезно при доработке или ремонте оборудования.

Обычно схеме подключения дается вместе с комплектом сигнализации. Нужно следить за соблюдением всех аспектов установки оборудования. Правильная схема и точное следование ей поможет быстро отреагировать на очаг возгорания и предпринять все необходимые действия, которые направлены на спасение людей.

Как видно, принцип, по которому осуществляется работа пожарной сигнализации, достаточно прост. Главное, чтобы все заложенные в ней действия были выполнены вовремя, так как речь идет о жизни. Это также является главной причиной, по которой нужно своевременно и внимательно устанавливать пожарную сигнализацию, которая служит на благо всем людям.