ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ОХРАННО-ПОЖАРНОГО КОНТРОЛЛЕРА
МОДЕЛЬ АМК-27
Охранно-пожарный контроллер модели АМК-27
1. Охранно-пожарный контроллер модели АМК-27 (далее по тексту контроллер) предназначен для идентификации состояния охранных и пожарных датчиков в реальном масштабе времени и управления подключенными к нему исполнительными устройствами (сирены, громкая связь, видеокамеры, ИК прожекторы, сканеры и т. д.).
Контроллер функционально обеспечивает выполнение следующих функций:
- Контроль состояния до 16 раздельных охранных и пожарных датчиков с анализом внутреннего сопротивления линий связи с ними при помощи 10-ти разрядного аналого-цифрового преобразователя;
- Включение и выключение 2-х видеокамер раздельно;
- Раздельное управление 2-мя видеокамерами (вверх - вниз, влево - вправо, фокус+ - фокус-, увеличение - уменьшение);
- Включение и выключение 2-х ИК-прожекторов раздельно;
- Раздельное включение и выключение 2-х каналов громкой связи и передачу до 4-х речевых сообщений раздельно длительностью по 5 секунд при мощности УНЧ в 22 Вт;
- Запись в внутреннюю память до 4-х речевых сообщений длительностью по 5 секунд;
- Регистрацию нажатия охранной кнопки;
- Контроль цепей питания по потреблению тока исполнительных устройств (регистрация тока в нагрузке от 50 мА).
Общая структурная схема контроллера представлена на рис.1.
2. Общий алгоритм работы системы.
Сигналы от компьютера поступают по общей шине данных на все подключенные к нему контроллеры. Каждый контроллер выполняет функции сбора информации о состоянии подключенных охранных и пожарных датчиков и управления исполнительными устройствами по командам от компьютера. Не смотря на то, что все контроллеры подключаются последовательно друг с другом, формирование общей шины данных осуществляется за счет того, что каждый контроллер является также и ретранслятором сигналов усиливая их и предварительно обрабатывая для достижения прохождения "чистых" импульсов в шине данных. При появлении неисправности или потере питающего напряжения контроллер самостоятельно гальванически отключается от общей шины данных перезамыкая входы и выходы, так, чтобы сигналы проходили к другим контроллерам минуя неисправный. Все контроллеры являются "ведомыми" и передают данные о состоянии датчиков только при их запросе. Поэтому каждый контроллер имеет свой индивидуальный адрес, который устанавливается на аппаратном уровне на плате.
Программная часть контроллера обеспечивает автономный режим и опрашивает охранные датчики с периодом 10 мс. При выявлении изменений состояния датчиков он регистрирует их и передает эти изменения при очередном запросе от "ведущего" компьютера.
На всех выходах датчиков контроля состояния объекта измеряется потенциал напряжения, возникающий при протекании тока в цепи. Он прямо пропорционален сопротивлению цепи датчиков и таким образом регистрация потенциалов в цепи позволяет оценивать изменение сопротивления шлейфа цепи от охранных и пожарных датчиков до контроллера. 10-ти разрядный АЦП, примененный для измерения потенциалов, позволяет достаточно точно измерять указанные величины и регистрировать их изменения.
Передача данных производится по асинхронному последовательному порту RS-232 со скоростью передачи данных 9600 бод.
Кодовая посылка от компьютера к контроллерам состоит из 3-х байт: адрес контроллера, команда управления и контрольная сумма пакета.
Сигнал от контроллера состоит из 6 байт: 1 байт - адрес контроллера, 4 байта состояния контроллера и охранных датчиков, 1 байт - контрольная сумма.
2. Технические характеристики контроллера.
2.1. Количество каналов подключения охранных и пожарных датчиков -16
2.2. Среднее значение сопротивление шлейфа каналов
подключения датчиков -2,4 кОм
2.3. Граничные значения сопротивления шлейфа каналов подключения
датчиков для регистрации срабатывания сигнализации: нижний предел -2,1кОм
верхний предел -3,2кОм
2.4. Время накопления сигнала срабатывания: охранного датчика -2,0 сек.
пожарного датчика -2,0 сек.
2.5. Допустимый ток в нагрузке включения ИК-прожекторов и видеокамер -0,3А
при напряжении 12в
2.6. Количество каналов управления положением видеокамерами -2 х 8
2.7. Напряжение питания каналов управления положением:
вверх-вниз, влево-вправо -24в
2.8. Напряжение питания каналов управления положением:
фокус+ - фокус-, увеличение - уменьшение -12в
2.9. Используемый порт для связи с ПЭВМ - RS-232
2.10. Скорость передачи данных между ПЭВМ и РМ-С -9600 бод
2.11. Длина шлейфа шины данных между контроллерами - до 1500м
2.12. Величина тока преобразованных сигналов в «токовой петле» - 20мА
2.13. Автоматический перезапуск контроллера при «зависании» программы - 7 сек
2.14. Напряжение питания (постоянное) -16-40в
2.15. Потребляемая мощность без подключения нагрузки -5 Вт
2.16. Температура окружающей среды - -40 - +50 град. Цельсия
2.17. Относительная влажность воздуха -98%
2.18. Габаритные размеры - дл.-180мм, шир.-260мм, выс.-65мм
2.19.Вес -0,6 кГ
3. Описание работы контроллера.
3.1. В исходном состоянии контроллер обеспечивает постоянный контроль состояния цепей подключенных к нему датчиков охраны и пожарных извещателей. По сигналам от центрального компьютера он передает данные о состоянии контроллера, отдельных датчиков охраны, включает или выключает подключенные к нему исполнительные устройства.
В качестве центрального процессора применена однокристальная микроЭВМ типа PIC 16F877. В однокристальной микроЭВМ использованы три канала 10-ти разрядного АЦП, 20 каналов ввода-вывода с уровнями ТТЛ-логики. Управляющая программа процессора занимает 7 килобайт памяти программ, использует 194 байта ОЗУ данных, и 252 байта хранения данных в ЕЕPROM памяти.
3.2. Входные и выходные цепи, резервный блок.
Входной и выходной блоки построены по одинаковой схеме и обеспечивают прием и передачу сигналов управления по гальванически развязанной четырехпроводной линии связи, построенной по принципу "токовая петля". Сигналы от компьютера через входной и выходной блоки усиливаются и транзитно передаются на другие контроллеры, включенные последовательно в общую шину данных, а также на центральный процессор контроллера. Входной блок построен по принципу логического - ИЛИ - передавая данные, приходящие от центрального процессора и от других контроллеров через выходной блок. Резисторы R6 и R34, включенные в цепи эмиттеров выходных транзисторов VT4, VT7 обеспечивают прохождение тока в петлях связи 20 мА.
При неисправности контроллера для исключения разрыва общей шины данных сигналы от компьютера передаются через резервный блок, электромеханически замыкающий входы входного блока с выходами выходного блока. Таким образом сигналы на входе контроллера по резервной цепи передаются на другие модули исключая гальваническое подключение шины данных к неисправному контроллеру.
При этом контакт 1 входного блока подключается к контакту 3 выходного блока, 2 - к 4, 3 - к 1 и 4 - к 2.
Резервный блок построен на 4-х реле типа TRS-12VDC К1-К4 с ключами управления, выполненными на транзисторах VT1, VT3, VT5, VT6, VT8. Управление резервным блоком осуществляется от блока принудительного перезапуска, который отключает контроллер от шины данных при отсутствии напряжения питания или неисправности центрального процессора (отсутствия тактовых импульсов).
3.3. Блок установки адреса контроллера.
Каждому контроллеру назначается свой индивидуальный адрес от 0 до 31, по которому обращается компьютер. Установка адреса осуществляется с помощью перемычек, расположенных с левой стороны процессора. Таблица истинности адресов при различных положениях перемычек представлена в таблице 1.
Положение перемычек JP3-JP7 | Адрес | Положение перемычек JP3-JP7 | Адрес | ||||||||
JP3 | JP4 | JP5 | JP6 | JP7 | JP3 | JP4 | JP5 | JP6 | JP7 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 16 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 17 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 18 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 19 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 20 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 5 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 21 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 22 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 23 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 8 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 24 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 25 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 10 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 26 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 11 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 27 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 12 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 28 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 13 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 29 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 14 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 30 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 31 |
Где: 0 - перемычка замкнута;
1 - перемычка разомкнута.
При каждом приеме сигналов управления от компьютера контроллер анализирует состояние установленного адреса и, при совпадении в кодовой посылке сигнала обращения с адресом контроллера, осуществляет его обработку и выполнение команды. При несовпадении сигнала обращения с адресом контроллера, центральный процессор игнорирует сигналы управления и переходит в ждущий режим.
3.4.Блок принудительного перезапуска.
Блок принудительного перезапуска предназначен для аппаратного перезапуска процессора при нарушениях и сбоях в работе управляющей программы. Узел состоит из управляющего ключа (транзистор VT13), накопительного конденсатора (С10), развязывающей цепи (VT15) и формирователя импульсов запуска - инверторов DD7.1-DD7.4 и конденсатора С13. Цепь заряда конденсатора С10-R59 выбрана таким образом, чтобы открывание транзисторного ключа VT15 произошло через 9 секунд после отсутствия тактовых импульсов, вырабатываемых процессором. Период следования тактовых импульсов 1,5 сек. при скважности, равной 2.
При отсутствии тактовых импульсов транзистор VT13 закрывается, обеспечивая плавный заряд конденсатора С10 до значений, достаточных для отпирания транзистора VT15. Формирователи DD7.1 и DD7.2 обеспечивают формирование необходимой крутизны отрицательного фронта импульса для дифференцирующей цепи С13-R62. Цепь перезаряда конденсатора С13-R62 обеспечивает формирование на выходе инвертора DD7.4 отрицательного импульса длительностью 50 мс, который через вход MCLR перезапускает процессор DD2.
С выхода формирователя DD7.1 потенциал подается на транзисторный ключ VT3 резервного блока для управления исполнительными реле К1-К4. При отсутствии тактовых импульсов процессора потенциал на выходе DD7.1 изменяется с 0 на +2,4 в, который отключает реле, обеспечивая тем самым резервную коммутацию входов контроллера с выходами.
3ти канальный аналогово-цифровой преобразователь.
16-ти канальный АЦП предназначен для измерения сопротивления выходов охранных и пожарных датчиков и определения фактов их срабатывания по изменению сопротивления цепи датчиков на +/- 40%. Наиболее эффективное значение сопротивление цепи датчиков - 2,4 ком.
Выходы от охранных и пожарных датчиков подключаются к входам 16-ти канального аналогового мультиплексора, построенного на двух восьми-входовых мультиплексорах DA2, DA3. С выходов мультиплексоров сигналы подаются на входы 10-ти разрядного АЦП, имеющегося в архитектуре центрального процессора.
Для защиты входов мультиплексоров от перенапряжений и статического напряжения на всех входах установлены последовательно подключенные сопротивления R13-R28 и защитные диоды DA4-DA11, включенные во встречном направлении к цепи питания +5в и "земля".
В рабочем режиме контроллер последовательно подключает каждый вход мультиплексора к АЦП, проводит измерение физических величин на входах, сравнивает их с измеренными ранее в предыдущем цикле и принимает решение о регистрации наличия того или иного изменения. Для исключения случайных срабатываний информация о срабатывании каждого датчика в отдельности накапливается в течение 0,5 секунд для охранного датчика и 1,2 секунды - для пожарного датчика.
3.6.Синтезатор речи, блок управления записью речи и УНЧ.
Синтезатор речи совместно с УНЧ предназначен для передачи по громкоговорящей связи команд в речевом формате. Каждый контроллер имеет один синтезатор речи и два раздельных узла громкоговорящей связи, подключаемые к синтезатору по командам от компьютера.
Мощность УНЧ - по 22 Вт в каждом канале при внутреннем сопротивлении динамической головки 4 Ом. Узел управления записью речи позволяет оперативно вводить четыре речевых сообщения длительностью по 5 секунд.
Функционально в синтезаторе речи применена микросхема ISD1420. Установка адреса записи сообщений устанавливается двумя перемычками JP1 и JP2.
Внутренняя память разделена на 4 части со следующими входными адресами:
- сообщение №1 JP1 и JP2 замкнуты;
- сообщение №2 JP1 разомкнута, JP2 замкнута;
- сообщение №3 JP1 замкнута, JP2 разомкнута;
- сообщение №4 JP1 и JP2 разомкнуты..
Для записи сообщений следует подать на вход разъема RS-104, находящегося на передней части платы, низкочастотный сигнал с линейного выхода магнитофона и нажать кнопку SA2, находящуюся под фальшпанелью на плате. Исходя из специфики конфигурации микросхемы ISD1420, запись осуществляется в строгой последовательности от 1-го адреса к последнему, как указано выше, иначе каждая последующая запись будет стирать предыдущую.
3.7.Блок контроля тока в цепи нагрузки.
Блок контроля тока в цепи нагрузки предназначен для определения состояния работоспособности цепей исполнительных устройств. Блок фиксирует наличие или отсутствие тока в цепях нагрузки и позволяет оперативно определить неисправности в указанных цепях. Порог срабатывания - от 50 ма. Функционально блок построен на операционном усилителе DA15, который определяет падение напряжения на балластном сопротивлении R53. При превышении падения напряжения в 0,05 вольт на резисторе R53 происходит разбаланс потенциалов на входах 2 и 3 операционного усилителя DA15, при этом выходной потенциал операционного усилителя DA15 поднимается с +1,5 в до уровня +5в. Данный сигнал подается на вход А0 АЦП процессора, процессор регистрирует данное изменение потенциала и запоминает его в соответствующем регистре. При очередном запросе состояния контроллера от компьютера указанное изменение в токе нагрузки передается в компьютер для соответствующей обработки этой информации.
3.8.Коммутаторы включения напряжения питания ИК-прожекторов и видеокамер.
В контроллере предусмотрено раздельное включение и выключение четырех каналов питания подключаемых к контроллеру устройств (двух ИК-прожекторов и двух видеокамер). Максимальный коммутируемых ток устройств - 0,6 ампер. Узел функционально построен на электронном ключе DD7, имеющем четыре независимых мощных драйвера. При отсутствии команд управления о включении/выключении устройств, выходы ключей находятся в Z-состоянии (полностью отключены от питающего напряжения).
Для раздельного управления цепями питания устройств применен регистр DD6, в который записывается код управления устройствами.
Указанные каналы можно использовать для подключения и других устройств. Для обеспечения возможности управления различным напряжением на плате установлена трехконтактная перемычка JP8, с помощью которой можно выбирать коммутируемое напряжение питания: +12в или +24в.
3.9.16-ти канальный блок управления камерами (два восьмиканальных узла управления камерами 1 и 2) .
В контроллере предусмотрено раздельное управление двумя видеокамерами по 8-ми каналам каждый: вверх-вниз, влево-вправо, фокус+ - фокус-, увеличение-уменьшение. Блок управления камерами построен на 16-ти электронных мощных ключах (микросхемы DD8, DD9, DD10, DD12), дешифраторе DD5 (4 входа -16 выходов) и транзисторном ключе VT14. Максимальный ток в нагрузке - 0,3 ампер. В исходном состоянии дешифратор вследствие подачи на контакты 18,19 лог. 1 устанавливает запрещение на дешифрацию входных сигналов. При этом транзисторный ключ VT14 закрывает также и все электронные ключи управления поворотными устройствами видеокамер переводя их в Z-состояние (полностью отключены от питающего напряжения).
При получении команды управления от компьютера процессор на 1,5 секунды подает на вход дешифратора DD5 соответствующий код и устанавливает на входе стробирования (к.18,19 DD5) потенциал лог. 0. При этом одновременно транзисторный ключ VT14 разрешает работу электронных ключей. В зависимости от поданного на вход дешифратора DD5 кода включается соответствующий канал - на его выходе формируется сигнал лог.0, который разрешает протекание тока в исполнительных цепях поворотного устройства или устройства управления фокусом и увеличением/уменьшением.
3.10. Питание контроллера.
Для питания контроллера используется однополярное напряжение +18в - 26в.
Необходимое напряжение питания для исполнительных устройств +12в и +5в вырабатывается с помощью преобразователя напряжения DA17 (24в - 12в) и стабилизатора напряжения +5в, выполненного на микросхеме DA14.
Вход преобразователя напряжения DA17 защищен от переполюсовки напряжения питания. Стабилизатор напряжения DA14 защищен от перегрузки по току и короткого замыкания нагрузки на выходе. Для защиты входных цепей от короткого замыкания в цепи +24в на входе контроллера и на выходе +12в перед цепями исполнительных устройств установлены предохранители 3,1А.
4. Контроллер предназначен для эксплуатации при температуре от –40 до +50 град. Цельсия при относительной влажности до 98%.
5. Контроллер является унифицированным блоком и представляет собой герметичную конструкцию из АБС – пластика типа UD-94, не поддерживающего горение. Габаритные размеры - 260х180х65 мм. Ввод кабелей связи (диаметром от 5,3 до 3 мм) с датчиками охраны и исполнительными устройствами осуществляется через герметичные фитинги, крепко закрепляющие кабели по отношению к блоку.
