Пожарная сигнализация на микроконтроллере. Схема охранной сигнализации с кодовым замком на AVR микроконтроллерах. Режимы и управление

Сегодня для обеспечения пожарной (охранной) безопасности в ассортименте имеется широкий спектр приборов, но цены на них для многих людей слишком высоки. Однако любой радиолюбитель, обладающий средним опытом, сможет сделать данный прибор сам и обеспечить безопасность своей квартиры, дачи, гаража, бани…

Предлагаемые в данной работе схемные решения испытаны в серийно выпускаемых приборах в процессе длительной эксплуатации.

Ядром пожарной (охранной) сигнализации является приёмно-контрольный прибор (ПКП),который отслеживает состояние шлейфов сигнализации (норма, короткое замыкание, обрыв)и датчиков (пожарных или охранных); включает световую и звуковую сигнализацию;осуществляет передачу сигналов на внешние устройства (пульт центрального наблюдения,модем GSM, адресный радиооповещатель, устройство пожаротушения и др.)

На Рис.1 представлена блок-схема ПКП на два шлейфа сигнализации, каждый из которых может иметь до десяти пожарных (охранных) датчиков. Аналог этого ПКП применялся для пожарной защиты электровозов ЭС5К и ЭП2К. Данный прибор был испытан со следующими датчиками:
- комбинированные (дым+тепло) типа ИПК-ТУ (Rдоб=0), «Профит» (Rдоб=1,3 КОм);
- дымовые типа ИП212-45 (Rдоб=1,1-1,2 КОм);
-тепловые типа ИП105 с разомкнутыми контактами (Rдоб=1,3 КОм), ИПК-ТУ-Т (Rдоб=0),
-шумовые, речь о которых ниже.

В принципе работу ПКП можно проверить и с объёмными датчиками, но у автора не хватает на это времени.Прибор регистрирует «Пожар» («Тревога») при срабатывании двух датчиков в одном или разных шлейфах сигнализации.Параллельно последнему датчику включается диод, который необходим для контроля шлейфа на обрыв VDок.

Принципиальная схема блока сопряжения представлена на Рис.2.

Схема работает следующим образом. Когда сигнал «прямой»=0, сигнал «обратный»=1, то транзистор VT4 закрыт, а транзистор VT2 открыт, и ток течёт через VT3, R7, датчики шлейфа сигнализации и VT2.При срабатывании датчиков ток через VT3 возрастает, а т.к. транзисторы VT3 и VT5 образуют токовое зеркало, то ток, протекающий через VT5 и R10, R11, R12, R13, DA2, DA3 возрастает в равной степени. Напряжение снимается с резисторов R10-R13 и сравнивается с напряжением ШЛ+ с помощью компараторов: DA4.1-«Внимание», DA1.2-«Пожар»,DA5.1-«КЗ».

Если сигнал «прямой»=1, а сигнал «обратный»=0, то VT4 открыт, а VT2 закрыт. Ток, величина которого определяется генератором тока на DA1.1, VT1, R1, R5, R6, C1, C2, течёт через оконечный диод, R8, VT4, и через VT3, R7, R8, VT4. Незначительная его часть течёт через R3, R4.Напряжение на ШЛ+ выше, чем на делителе R3,R4, и напряжение на выходе компаратора DA4.2 равно нулю. Повышение напряжения на ШЛ+ не сказывается на состоянии остальных компараторов. При обрыве шлейфа напряжение на делителе R3,R4 становится больше,чем на ШЛ+, и на выходе компаратора DA4.2 присутствует высокий уровень. На транзисторах VT6-VT13 собраны преобразователи уровня 24В в 5В для стыковки с контроллером.

Схема блока питания представлена на Рис.3.

Он состоит из зарядного устройства на VT1, VT2, VT3, стабилизаторов напряжения 12В и 5В на микросхемах DA2, DA3, сигнализатора пропадания сетевого напряжения на транзисторах VT4, VT5.

Блок питания содержит два аккумулятора 12В 4,5 А ч. Внешнее питание подается от покупного блока питания 24В 1А.

При разрядке аккумуляторов напряжение на делителе R11, R6 падает и VT2 открывается,открываются одновременно и VT1 с VT3 лавинообразно, и светодиод HL1 вспыхивает,конденсатор СЕ3 заряжается и напряжение на нём увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на делителе R11, R6 и закрытию VT1 и VT3. Зарядка аккумулятора, периодически (как и включение светодиода) происходит через транзистор VT3.

Блок контроллера совместно с блоками коммутации, индикации и звуковой сигнализации представлен на Рис.4.

Блок выполнен на реле К1-К3, которые управляются ключами на транзисторах VT1-VT3. Транзистор VT1 открыт и контакты реле К1 замкнуты, если ПКП работает в нормальном (дежурном) режиме.При появлении неисправности VT1 закрывается и контакты К1 размыкаются. Это необходимо для того, чтобы подать сигнал на внешнее устройство в случае полного отключения питания.

Блок звуковой сигнализации состоит из двух генераторов на микросхемах таймеров 555 -DD3,DD4 и выходного каскада на микросхеме DA1.1 (LM358), транзисторах VT4, VT5. Генератор на DD4 генерирует прямоугольные импульсы, и при его включении звучит тональный сигнал («Неисправность»,«Внимание»). Генератор на DD3 генерирует пилообразное напряжение, которое модулирует сигнал DD4. В результате звучит тревожный сигнал типа сирены («Пожар»). На выход блока индикации необходимо подключить либо динамик мощностью до 0,5 Вт, либо звуковой излучатель на 12В.

Блок контроллера выполнен на микросхеме DD1 (ATtiny 2313),цепь сброса которого -на DD2.1, DD2.2 (CD 4011), R1, C1, VD4. На DD2.3, DD2.4 выполнен буфер сигналов «прямой», «обратный.

Программа контроллера создана в среде AVR Studio 4 и прилагается к данной статье . Она включает проверку в цикле состояния входов порта В и в случае появления какого-либо события («Внимание», «Пожар», «КЗ», «Обрыв») его проверку - опрос данного входа в течении десяти циклов с интервалом 0,1с для избежания ложного срабатывания. Кроме того программа отслеживает появление двух событий «Внимание» в разных шлейфах сигнализации. С выхода PD6 осуществляется управление блоком сопряжения - переключение для проверки ШС на обрыв. Индикация состояния шлейфов осуществляется светодиодами HL1-HL6.

Как уже указывалось выше в ШС1 и ШС2 наряду с пожарными датчиками возможно подключение охранных датчиков: объёмных или шумовых. На Рис.5 представлена схема шумового датчика.

Он содержит микрофон (типа МКУ, МКЕ, «Шорох»), сигнал с которого поступает через регулирующий чувствительность датчика резистор R1 и разделительный конденсатор С1 на усилитель (VT1,R2,R3). Далее, проходя через разделительный конденсатор С2, сигнал детектируется на VD1, VD2 и «выравнивается» конденсатором С3, открывая транзистор VT2, при этом ток в шлейфе сигнализации увеличивается, и ПКП регистрирует событие – «Внимание». В дежурном режиме светодиод HL1 пульсирует с частотой 1Гц, которую вырабатывает генератор, построенный на микросхеме DD1 (CD 4011), R6, C4. При возникновении шума светодиод горит постоянно.

Аналог представленного датчика применялся в автомобильной сигнализации и хорошо себя зарекомендовал.

Следует отметить, что практически вся примененная элементная база в целях миниатюризации состоит из компонентов типа SMD.

В заключении хотелось бы осветить вопрос наиболее экономичного построения системы защиты нескольких объектов. Например, если на приусадебном участке имеются дом, баня, гараж и т.п.

В этом случае возможно применение адресной системы радиооповещения типа «Норма», которая состоит из адресных передатчиков – радиооповещателей (РОП) Рис.6 и приёмника (ППК) Рис.7

Дальность действия системы – 4…6км. Максимальное количество РОП – 254 шт. Радиоповещатель может быть состыкован с любым ПКП, имеющим релейный выход. ППК «Норма» имеет часы реального времени, выдаёт три координаты события: № зоны, № хранилища, № отсека (их можно переименовать или использовать не все) и запоминает три события «Пожар», место время и дату, когда они произошли. ППК имеет релейные выходы «Пожар», «Внимание», «Неисправность» для коммутации с внешними устройствами.

Данная система была разработана для автоматической системы пожаротушения артиллерийских складов и успешно прошла испытания.

Для начала давайте рассмотрим общую схему соединений охранной сигнализации. Она приведена на рис. 1 и включает:

• приемно контрольный прибор -ПКП;
• извещатели (датчики) - ИО;
• устройства звукового и светового оповещения - ОП;
• блок питания - БП.

Определенные модели ПКП имеют встроенный блок питания с возможностью подключения извещателей. Для небольшого количества датчиков мощности бывает достаточно. На схеме приемо контрольного прибора эти точки обозначаются как выход "плюс" и "минус" или "общий" напряжения 12 Вольт.

Обратите внимание - ПКП является центральной частью сигнализации, что, собственно, определяется назначением и принципом работы системы.

Приведенный пример иллюстрирует взаимосвязь оборудования системы безопасности, конкретные схемы подключения технических средств приводятся в документации предприятий изготовителей. Однако, для различных типов датчиков и приборов есть много общего, поэтому соединить их между собой можно не пользуясь специальными инструкциями и описаниями.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Рассмотрим как подключить охранную сигнализация на примере наиболее распространенных типов оборудования.

Приемно- контрольный прибор.

Это устройство в обязательном порядке имеет клеммы, обозначенные как "ШС" - шлейф сигнализации. В зависимости от его типа при подключении может учитываться полярность "+", "-". Это нужно при использовании адресных устройств или извещателей, получающих питание по шлейфу. Для обычных датчиков это не принципиально.

Кроме того, к ПКП подключаются:

• оповещатели,
• системы передачи извещений (СПИ) - клеммы ПЦН.

ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ СВОИМИ РУКАМИ

Тем, кто хочет сделать охранную сигнализацию самостоятельно хочу дать совет. Времена, когда было выгодно и целесообразно самому собирать охранные схемы из подручных материалов и деталей ушли безвозвратно. Можно, конечно, из подручных средств сделать своими руками подобие сигнализации, но это будет пародия на нормальную систему безопасности.

Тем не менее, для желающих дам некоторые пояснения и приведу схему, по которой можно собрать простую охранную сигнализацию. Поскольку принцип действия любой охранной системы заключается в обнаружении проникновения и оповещения об этом факте нам понадобятся:

• замкнутая электрическая цепь, которая будет нарушена при попытке проникновения (шлейф сигнализации - ШС);
• устройство фиксирующее нарушение (приемно контрольный прибор);
• средство извещения о тревожной ситуации (оповещатель).

Обратите внимание, вы можете все сделать из подручных средств, или частично использовать перечисленные технические средства. Таким образом можно сделать своими руками охранную сигнализацию для дачи или дома. Схема простейшей сигнализации из подручных средств приведена на рисунке 4.

Начнем с клемм "+", "-". К ним подключается источник питания. Не знаю что вы предпочтете, батарейку, сетевой адаптер от какого- либо устройства, может штатный блок питания - не суть важно.

Исходя из его параметров подбираем реле с нужным напряжением срабатывания. Кроме того, оно должно иметь два независимых нормально разомкнутых контакта. Это минимум. Транзистор должен иметь параметры соответствующие выбранному реле (рабочие коллекторные ток и напряжение). Коэффициент передачи не принципиален.

Номинал резистора достаточный для полного открывания транзистора. Он может лежать в достаточно широких пределах (10-50 кОм).

Кстати, если вы не имеете базовых знаний в схемотехнике и навыков работы с электро компонентами, то проще будет подобрать готовый комплект сигнализации, исходя из предъявляемых к ней требований.

В качестве ШС можно использовать тонкий провод, проложенный таким образом, чтобы нарушитель оборвал его при попытке нарушить охраняемую зону.

До тех пор пока шлейф сохраняет свою целостность транзистор закрыт. При обрыве он открывается, срабатывает реле, которое одной парой контактов включает систему оповещения, а другой, блокирует транзистор. Теперь даже при восстановлении охранного шлейфа контакты реле будут находиться в замкнутом состоянии до снятия со схемы напряжения.

По сути своей мы имеем триггер- защелку. Возможны и другие схемотехнические решения, которые можно придумать и реализовать самому, зная основной принцип работы охранной сигнализации. Кроме того, в самодельную сигнализацию можно подключать штатные (заводские) извещатели. Полученные таким образом комбинации будут богаче по своим возможностям.

Однако, простая охранная сигнализация обладает несомненным недостатком, заключающимся в неудобстве управления процессом взятия/снятия, а также отсутствием некоторых других опций, присущих профессиональным приемно контрольным приборам.

Таким образом, напрашивается вывод, сформулированный в начале раздела: даже своими руками систему охранной сигнализации для дома или дачи лучше сделать на базе специальных технических средств .

* * *

© 2014 - 2019 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов

Данная охранная сигнализация предназначена для охраны помещения (подвала) с использованием 2х типов датчиков.
1 тип датчиков сделан из магнитоконтактного ИО102-2 (СМК1). Он либо устанавливается стандартно на дверь (в каморку), либо магнит (неодимовый) приклеивается на висячий замок, а геркон закрепляется в раме двери (напротив). И любая манипуляция с замком приведет к срабатыванию охраны.
2 датчик - инфракрасный датчик движения (извещатель) типа Reflex. Он устанавливается внутри охраняемого помещения. На случай пожара или несанкционированого проникновения через перегородку, подпол и тп.

Принципиальная электрическая схема устройства показана на Рис.1

Схема генератора внешней сирены (G) показана на Рис.2

Габаритные размеры устройства приведены на Рис.3

Вид на монтаж показан на Рис.4

Алгоритм работы устройства

Вкл.питание Охраны (S1), загорится Зеленый светодиод и часто мигает Желтый светодиод и зуммер гудит. Через ~ 50сек Желтый гаснет, если замок на месте и никто не маячит перед ИК извещателем. Охрана выходит на дежурный режим. Горит только Зеленый.
- если висячий замок повернули для открывания или взлома, сработает Охрана - загорится Желтый, запищит зуммер и вкл. внешняя сирена. Если замок вернули в исх.положение, Желтый погаснет (через 2 импульса), но загорится Красный (сработка была - "Память")
- если внутри помещения будет тепловое воздействие на ИК датчик, то загорится (3 раза) Желтый и звук. После прекращения воздействия все гаснет и загорается Красный ("Память").
- чтобы "обнулить" Охрану нужно выкл. питание (S1) на более 5 сек. и снова включить.
- можно отключить автоматическое включение внешней сирены тумблером S3 (Выкл) и включать сирену вручную (дозированно) кнопкой S4.

Программа на PIC16F628 была написана 5 лет назад... и hex просто скопирован с кристалла

Список радиоэлементов

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)

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).