МІКРОКОНТРОЛЕРНА ПІДСТАНЦІЯ ДЛЯ ПЕРЕДАЧІ ПО РАДІОКАНАЛУ ЦИФРО-КОДОВАНИХ ПОВІДОМЛЕНЬ
Науковий керівник – к. т.н, доцент
Хмельницький національний університет
Згідно з поставленим технічним завданням в представленому проекті вирішується задача розробки мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень.
Зазначену розробку можна віднести до систем охорони, але основним її призначенням є функції, характерні для радіопередавачів цифрових кодованих сигналів.
Поглянувши в історію, можна відзначити, що для даного класу обладнання вона є досить великою.
Проблеми організації зв'язку ідуть у глибину сторіч. Сама сутність людини потребувала спілкування та обміну інформацією. Прообразом ліній зв'язку була сигналізація за допомогою вогнищ, використання оптичних і акустичних сигналів. Також давно виникла ідея ретрансляційних (переприймальних) станцій.
За принципами передачі інформації сучасні радіорелейні лінії беруть свій початок від кур'єрської пошти (relay означає “зміну коней”). В Франції під час Великої французької революції вперше були організовані станції, що приймають та передають на вежах і пагорбах, створюючи регулярні лінії зв'язку.
Минуло двадцять років після Великої французької революції і в 1837 р. американець Морзе розробив систему телеграфного апарата і запропонував код, що складається з крапок і тире. Таким чином, тільки на початку ХIХ в. спроби винайти електричний зв'язок мали успіх.
В 1832 р. російський академік П. Шиллінг побудував першу лінію телеграфного зв'язку, у 1876 р. американець Белл одержав патент на винахід телефону, поклавши початок мовного зв'язку по проводах. Початок ХХ в. ознаменувався винаходом радіо російським вченим – починає історію передача повідомлень радіоканалами.
У 1956 р. фірма Веll Laboratories побудувала першу цифрову лінію зв'язку для передачі мови за принципом імпульсно-кодової модуляції.
Загалом, сучасне суспільство - генератор великих обсягів інформації і, якщо навіть тільки частина цієї інформації потребує передачі на значні відстані, ця частина дуже значна.
Зараз важко собі уявити розміри цього інформаційного масиву: телеграми, листи, мовні повідомлення, повідомлення служб, банківські рахунки, газети, журнали, телевізійні програми. Сучасні системи зв'язку здатні передавати повідомлення у будь-якій формі: телеграфні, телефонні, телевізійні, масиви даних, друкарські матеріали, фотографії та інше.
Повідомлення для передачі за допомогою засобів електрозв'язку (так у нас прийнято називати те, що американці називають telecommunication) повинно бути попередньо перетворене в сигнал, під яким розуміється фізична величина, що змінюється, адекватно повідомленню. Процес перетворення повідомлення в сигнал називається кодуванням.
Сукупність технічних засобів, що забезпечують передачу електричних сигналів від одного пункту до іншого називають каналом передачі інформації. Входи каналу підключаються до передавача, а виходи - до приймача. Неодмінною складовою будь-якого каналу є лінія зв'язку - провідна, кабельна, радіо, мікрохвильова, оптична та супутникова.
Передача великих інформаційних потоків на значні відстані здійснюється за допомогою кабельних, радіорелейних і супутникових ліній зв'язку. Спостерігається широке застосування оптичного зв'язку по оптичних кабелях, стрімко розвивається супутниковий зв'язок.
В той же час для вирішення локальних задач, до класу яких можна віднести функції комплексного захисту приміщень, частіше використовуються малопотужні підстанціі для передачі повідомлень по радіоканалу, що усуває потребу у прокладанні кабелів, закупівлі дорогого обладнання і закупівлі ліцензії на використання смуги радіочастот.
Саме такого класу мікроконтролерну підстанцію для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень розроблено в складі даного проекту.
Електрична структурна схема мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень наведена на рисунку 1.
Рисунок 1 – Схема електрична структурна передавача
Як видно з схеми структурної, мікроконтролерна підстанція для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень складається з таких блоків:
- МК – мікроконтролер;
- КГЧ – кварцовий генератор частоти;
- USB/RS-232 – мостова схема узгодження інтерфейсів RS-232 мікроконтролера і USB ЕОМ;
- ПЗП – постійний запам'ятовуючий пристрій;
- ОЗП – оперативний запам'ятовуючий пристрій;
- FlashRAM1-FlashRAM4 – модулі (мікросхеми) Flash-ОЗП;
- ПМ – передавач-модулятор сигналів;
- МР – модуль радіопередаючий (антена);
- БЖ – блок живлення;
- АК – акумулятор;
- LED – елементи світлодіодної індикації.
Мікроконтролер МК – основний керуючий елемент мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень. Він зберігає необхідні програми роботи і забезпечує їх виконання, тим самим реалізує загальне управління роботою вузлів підстанції і контроль їх справності (реалізує їх самодіагностування). Також мікроконтролер формує пакети цифро-кодованих повідомлень і керує їх передачею в радіоефір. При підключенні мікроконтролерної підстанції до ЕОМ мікроконтролер реалізує взаємодію з ЕОМ в процесі обміну даними.
Кварцовий генератор частоти КГЧ забезпечує генерацію опорної частоти для синхронізації роботи мікроконтролера.
Мостова схема узгодження інтерфейсів RS-232 мікроконтролера і USB ЕОМ (USB/RS-232) призначена для забезпечення можливості підключення мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень до ЕОМ.
Постійний запам'ятовуючий пристрій ПЗП містить відповідні отримуваним (можливим до отримання) від інших підсистем і в ході самодіагностування повідомленням про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень їх цифро-кодовані аналоги, призначені для передачі по радіоканалу.
Оперативний запам'ятовуючий пристрій ОЗП призначений для реєстрації отримуваних від інших підсистем і в ході самодіагностування повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень, а також переданих цифро-кодованих повідомлень з реєстрацією їх часових параметрів для можливості подальшого аналізу роботи мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень зокрема і системи комплексного захисту приміщень в цілому.
Модулі (мікросхеми) Flash-ОЗП FlashRAM1-FlashRAM4 безпосередньо утворюють оперативний запам'ятовуючий пристрій ОЗП.
Передавач-модулятор сигналів ПМ призначений для підготовки до передачі по радіоканалу сформованих мікроконтролером пакетів цифро-кодованих повідомлень шляхом їх частотної модуляції.
Модуль радіопередаючий (антена) МР безпосередньо призначений для передачі по радіоканалу сформованих мікроконтролером пакетів цифро-кодованих повідомлень після процедури їх частотної модуляції.
Блок живлення БЖ перетворює наявні вхідні напруги в постійну напругу з рівнями 5 В і 12 В, що є необхідним для роботи схем мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень, а також керує переключенням на резервне джерело живлення акумулятор АК при зникненні напруги 220 В і підзарядкою акумулятора АК при відновленні напруги 220 В.
Акумулятор АК - резервне джерело живлення мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень, що включається при зникненні напруги 220 В.
Елементи світлодіодної індикації LED сповіщають про активне (використовуване) джерело живлення.
Спроектований пристрій має наступні технічні характеристики:
· Тип мікроконтролера: ATMEGA-16.
· Засоби індикації: світлодіоди.
· Радіочастота передавача: 433 МГц.
· Спосіб модуляції сигналу: частотна модуляція цифрового сигналу.
· Дальність передачі: 100м.
· Спосіб підключення до ЕОМ: USB-порт.
· Допустимі способи живлення:
- мережа живлення 220 В;
- резервний акумулятор на 12 V.
· Режим використання акумулятора: автоматичне включення при зникненні напруги живлення основного джерела та автоматична підзарядка при відновленні напруги живлення основного джерела.
· Напруга живлення блоку керування: +5 ± 10 %В, +12± 20 %В.
· Споживаний струм: 61 мА.
· Споживана потужність: 325 мВт.
Підводячи підсумок проведеним проектним роботам можна зробити такі висновки.
Призначенням розробленої мікроконтролерної підстанції є формування пакетів цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень з подальшою їх передачею по радіоканалу службам контролю.
Робоча частота для передачі пакетів цифро-кодованих повідомлень обрана рівною 433 МГц, оскільки робота на цій частоті не потребує ліцензування.
Живлення мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень реалізується від мережі 220В. У випадку відсутності напруги основного живлення, робота мікроконтролерної підстанції для передачі по радіоканалу цифро-кодованих повідомлень про стан контрольованих параметрів системи комплексного захисту приміщень реалізується із живленням від вбудованого акумулятора, який автоматично підзаряджається при появі напруги в основному джерелі (при появі напруги напруги живлення в мережі 220В).
Література
1. Цифрові радіоприймальні системи / За ред. М. І. Жодзішского. М.: Радіо і зв'язок, 19с.
2. Радіопередавач Visonic MCT-100 / http://www. fsgroup. /ua /catalog/guard-systems/wireless_alarm_system /17901.html
3. Простий радіопередавач діапазону 88-108 МГц / http://ua. /2011/10/prostij-radioperedavach-diapazonumgc-2/
4. Радіопередавач / http://*****/radioperedavach/
5. Радіопередавач HARRIS PLATINUM Z / www. *****
6. Національний стандарт України ДСТУ pr EN :2004 - системи передавання тривожних сповіщень та обладнання / http://zakon. /
7. GPS охорона і моніторинг, спутникова охорона / http://www. google. /
8. Підвищення ефективності потужних радіопередавальних пристроїв / Под ред. . М.: Радіо і зв'язок, 19с.
9. , Матюшкін Б. Д., Поляк обробка сигналів: Учеб. посібник для вузів. М.: Радіо і зв'язок, 19с.
