Alarm-Wählgerät AW 50 Teil 1/2
Aus ELVjournal
04/2006
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Technische Daten
| Übertragungsband | 868,35 MHz |
| Reichweite | bis 100 m (Freifeld) |
| Spannungsversorgung | 4 x LR06/Mignon und/oder Netzteil 7–12 VDC, ab 50 mA, Pmax 15 VA |
| Schutzart | IP 30 |
| Umgebungstemperatur | 0 bis 50 °C |
| Lagerungstemperatur | -25 bis +70 °C |
| Rel. Luftfeuchte | 5 bis 93 %, nicht kondensierend |
| Abmessungen (B x H x T) | 80 x 110 x 40 mm |
| Max. Geräteanzahl im AW-50-System | 16 |
Der
Funk-Alarmwähler AW 50 kann direkt mit dem
KeyMatic®-CAC-Funk-Codeschloss zusammenarbeiten. So kann man sich
informieren lassen, wenn jemand sich unbefugt am Codeschloss zu schaffen
macht. Der Alarmwähler kann bis zu drei vorprogrammierte Telefonnummern
anwählen und eine entsprechende Sprachnachricht ausgeben.Allgemeines
Das
KeyMatic®-CAC-Codeschloss verfügt über umfangreiche Sicherheits
features, um einen unberechtigten Zugang zu verhindern. Eine davon ist
ein Funkruf an den Funk-Alarmwähler AW 50, nachdem die dritte falsche
Codeeingabe am Codeschloss vorgenommen wurde. Der aktivierte Alarmwähler
ruft bis zu drei vorprogrammierbare Telefonnummern an und meldet den
Manipulationsversuch mit einer zuvor aufgenommenen Sprachnachricht.
Dadurch kann man, selbst wenn man nicht zuhause ist, individuelle
Alarm-Maßnahmen auslösen, die Videoaufzeichnung einer Überwachungskamera
aktivieren oder das Außen- oder Innenlicht zur Abschreckung einschalten
lassen. Der Anschluss des AW 50 ist sehr einfach, da nicht einmal eine
zusätzliche Telefondose benötigt wird. Das Gerät wird einfach zwischen
Telefon und Telefon dose geschaltet. Die Spannungsversorgung erfolgt mit
vier Mignonbatterien, wobei alternativ auch die Möglichkeit besteht,
ein Steckernetzteil anzuschließen. Das Netzteil muss eine Gleichspannung
von 7 bis 12 V mit einer Strombelastbarkeit von 50 mA liefern.Funktion
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| Bild 1: Frontansicht des Alarmwählers AW 50 |
Bedienung
Zur
ersten Inbetriebnahme ist zuerst die Spannungsversorgung
sicherzustellen. Es kann eine alleinige Versorgung durch Batterien, eine
alleinige Versorgung durch ein Netzteil oder eine kombinierte
Versorgung durch Netzteil und Batterien erfolgen. Im zuletzt genannten
Fall übernehmen die Batterien die Versorgung bei Netzausfall. Diese
Variante ist natürlich die sicherste. Danach erfolgt der Anschluss an
das Telefonnetz, wobei zwei Möglichkeiten zur Verfügung stehen:
1. Direktanschluss, bei dem das Gerät zwischen der Telefondose und dem Telefon zwischengeschleift wird.
2. Anschluss an eine Telefonanlage (analog oder ISDN) als Nebenstellenanschluss.
Nach
Herstellung der Spannungsversorgung und Anschluss an das Telefonnetz
ist das Wählgerät betriebsbereit und kann programmiert werden. Da die
Programmierung Schritt für Schritt im zugehörigen Handbuch beschrieben
wird, möchten wir an dieser Stelle nur auf die Besonderheiten des
Gerätes eingehen. Wie die Frontseite (Abbildung 1) zeigt, sind die
Bedien- und Anzeigeelemente übersichtlich angeordnet. Grundsätzlich
gilt, dass jeder Tastendruck durch das Aufblitzen der grünen Status-LED
bestätigt wird.
Zur
Programmierung der Rufnummern stehen drei Speicherplätze mit jeweils
bis zu 22 Stellen zur Verfügung. Für die Sprachaufnahme sind zwei
Speicherplätze vorhanden, wobei jede Nachricht bis zu 15 Sekunden dauern
darf. Direkt am Alarmwähler kann ein Testruf aktiviert werden, um alle
programmierten Telefonnummern sowie die ordnungsgemäße Verbindung zum
Telefonnetz zu kontrollieren. Des Weiteren ist die Funkstrecke zwischen
dem Codeschloss und dem Alarmwähler zu überprüfen, ohne dass dabei ein
Anruf ausgelöst wird. Im normalen Betrieb wird bei Alarmauslösung
zunächst die auf Speicherplatz 1 gespeicherte Nummer angewählt. Wird
hier nach ca. einer Minute nicht abgenommen, wählt das Gerät die Nummern
der Speicherplätze 2 und 3 an. Kommt es auch hier nicht zur Annahme des
Anrufs, wiederholt der AW 50 den kompletten Anwahlzyklus nach einer
kleinen Pause. Sollte es immer noch nicht zur Annahme des Anrufs kommen,
wird der komplette Wahlzyklus ein drittes und letztes Mal durchlaufen,
bevor das Gerät die Anrufaktivitäten einstellt. Schaltung
Zur
besseren Übersicht ist die Schaltung des AW 50 in drei Teilschaltbilder
aufgeteilt. In Abbildung 2 ist die Mikrocontroller- Einheit mit
Recorder-IC, in Abbildung 3 der analoge Schaltungsteil und in Abbildung 4
die Spannungsversorgung dargestellt.
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| Bild 2: Mikrocontroller-Einheit des Alarmwählers AW 50 |
Mikrocontroller-Einheit
Zentrales
Bauelement des Alarmwählers ist der Single-Chip-Mikrocontroller IC 3,
der alle Steueraufgaben innerhalb des Gerätes übernimmt. Der Controller
verfügt über zwei integrierte Taktoszillatoren, die an Pin 7 und 8 bzw.
an Pin 10 und 11 extern beschaltet werden. Der schnelle Oszillator (an
Pin 7, Pin 8) ist immer nur kurz in Betrieb (z. B. beim Datenempfang)
und benötigt extern nur einen einzigen Widerstand (R 40). Den weitaus
größten Teil der Zeit arbeitet der Controller mit dem langsamen
stromsparenden Oszillator an Pin 10, Pin 11, der mit dem 32-kHz-Quarz Q
2, den Kondensatoren C 25, C 26 und dem Widerstand R 39 beschaltet ist.
Für einen definierten Power-on-Reset innerhalb des Gerätes sorgt der
Kondensator C 24 an Pin 12. Die 16 Bedientasten des Gerätes sind in
einer Matrix verschaltet und direkt mit Port 1.0 bis 1.3 sowie Port 2.0
bis 2.3 verbunden. Die Status-LEDs D 10, D 11 liegen mit der Anode an
der positiven Betriebsspannung. Zur Aktivierung wird dann Port 4.2 bzw.
4.3 nach Masse gezogen. Zur Speicherung von sämtlichen Daten und
Parametern dient das I2C-Bus- EEPROM IC 4. Dieses IC ist direkt mit Port
4.4 und Port 4.5 des Controllers verbunden. Die Spannungsversorgung des
HF-Empfängers wird über Port 4.6 aktiviert. Sobald der Port nach Masse
zieht, wird T 10 durchgesteuert. Über den Widerstand R 41 erfolgt die
Versorgung der Zener-Diode D 12, wobei dort ein Spannungsabfall von ca.
3,9 V entsteht. Diese Spannung liegt an der Basis von T 8 an,wodurch
sich am Emitter und somit am HF-Modul eine Betriebsspannung von ca. 3,2 V
einstellt. Die empfangenen Daten des HF-Moduls gelangen über den Open-
Collector-Transistor T 11 auf Port 4.7 des Mikrocontrollers. Das
Voice-Recorder-IC (IC 7), rechts im Schaltbild, enthält alle Stufen, die
zur Sprachaufzeichnung und -wiedergabe sowie -speicherung erforderlich
sind. Alle Funktionen dieses ICs werden vom Mikrocontroller gesteuert.
An externer Beschaltung sind nur noch wenige Komponenten erforderlich.
Das Mikrofon ist über die Kondensatoren C 28 und C 29 direkt am Baustein
angeschlossen. Über die Widerstände R 52 sowie R 42 bis R 44 wird das
Mikrofon mit Spannung versorgt. Die Elkos C 30 und C 37 dienen in diesem
Zusammenhang zur Störunterdrückung. Die automatische
Verstärkungsregelung des Bausteins ist an Pin 26 extern zugänglich und
mit dem RC-Glied R 45, C 31 beschaltet. Der Miniatur- Lautsprecher zur
Sprachausgabe ist über ST 3 und ST 4 mit den zugehörigen Ausgangs-Pins
des ICs verbunden.Analogteil
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| Bild 3: Analogteil des Alarmwählers AW 50 |
Der
analoge Schaltungsteil des AW 50 ist in Abbildung 3 dargestellt. In
diesem Schaltungsteil geht es um die Telefonanbindung, die
Signaltonerkennung und die Erzeugung der DTMF-Tonwahl-Signale. Der
analoge Amtsanschluss bzw. der Anschluss an eine Nebenstelle der
Telefonanlage (analog oder ISDN) erfolgt über ST 8 und ST 10. Im
Ruhezustand werden die Signale dann über die Kontakte des Relais REL 1
und die Sicherung SI 1 zum Telefon anschluss durchgeschleift. Hier kann
weiterhin ganz normal ein Telefon angeschlossen und genutzt werden. Bei
einer Alarmwahl wird allerdings dieses Telefon vom Amt bzw. der
Telefonanlage getrennt. Der VDR-Widerstand VDR 1 dient zum
Überspannungsschutz. Im Alarmfall wird vom Mikrocontroller der
Transistor T 3 durchgesteuert, in dessen Kollektorkreis sich das Relais
REL 1 befindet. Nun ist nicht mehr das Telefon, sondern das
Line-Interface des Alarmwählers über den mit D 4 bis D 7 aufgebauten
Brückengleichrichter mit dem Telefonnetz verbunden. Aktiviert
und gehalten wird das Interface mit einem Signal vom Mikrocontroller,
das über R 50 auf die Basis des Transistors T 12 gekoppelt wird. Über R
25 wird gleichzeitig T 6 in den leitenden Zustand versetzt und somit die
Interface-Schaltung aktiviert. T 9 und externe Beschaltung sorgt für
die entsprechend den Spezifikationen erforderliche Mindeststrombelastung
und die Transistoren T 4 und T 5 begrenzen zusammen mit den externen
Komponenten den Maximalstrom auf 60 mA. Die Spulen L 1 und L 2 dienen
zur hochfrequenten Störunterdrückung. Das DTMF-Tonwahl-Signal zur Anwahl
der programmierten Rufnummer wird vom Mikrocontroller gesteuert und
mithilfe des DTMF-ICs (IC 2) generiert. Extern benötigt das IC nur noch
den Quarz Q 1 und die beiden Kondensatoren C 35 und C 36. Das Tonsignal
wird über C 17 auf den mit IC 1 A aufgebauten, nicht invertierenden
Verstärker gekoppelt, der aufgrund des Widerstandsverhältnisses von R 19
zu R 18 keine Verstärkung, sondern eine Dämpfung um den Faktor 5,6
vornimmt. Mit dem gepufferten Ausgangssignal wird über C 22, R 29 die
mit T 9 aufgebaute Stromquelle moduliert. Nach der Anwahl folgt die
Auswertung des Freizeichens mithilfe der im oberen Bereich des
Schaltbildes eingezeichneten Signaltonerkennung. Dazu gelangt das vom
Telefonnetz kommende NF-Signal über R 6 und C 10 auf den mit IC 1 D und
externer Beschaltung aufgebauten Bandpassfilter. Das vom Bandpassfilter
ausgefilterte 425-Hz-Signal wird über C 13 auf den mit IC 1 C
aufgebauten invertierenden Verstärker gekoppelt, der eine Verstärkung um
den Faktor 10 vornimmt. Der mit D 3, R 13 und C 16 aufgebaute
Spitzenwert-Gleichrichter mit nachgeschaltetem Pufferverstärker (IC 1 B)
liefert beim Freizeichen ein entsprechendes Logiksignal für den
Mikrocontroller. Sobald kein Freizeichen mehr vorhanden ist, wird mit
dem vom Voice-Recorder kommenden Alarmtext über R 35, C 23 und R 29 die
mit T 9 aufgebaute Stromquelle moduliert. Spannungsversorgung
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| Bild 4: Spannungsversorgung des AW 50 |
Die
Spannungsversorgung des AW 50 ist in Abbildung 4 zu sehen. Entweder
gelangt die an ST 1, ST 2 anliegende Batteriespannung über SI 2, D 13
oder die vom Steckernetzteil kommende Spannung über D 14 auf den Eingang
des Spannungsreglers IC 6. Die Dioden D 13 und D 14 dienen dabei zur
gegenseitigen Entkopplung. Während C 1 eine erste Pufferung vornimmt,
sorgt IC 6 für die Stabilisierung auf 4,4 V. Der Elko C 4 verhindert
Schwingneigungen am Ausgang des Spannungsreglers und die
Keramikkondensatoren C 2, C 3 sowie C 6 bis C 8 sind zur
Störunterdrückung direkt an den Versorgungspins der einzelnen ICs
angeordnet. Die Batteriespannung wird mit T 1 überwacht. Solange eine
ausreichend hohe Batteriespannung vorhanden ist, wird T 1 über den
Basisspannungsteiler R 1, R 2 im Sperrzustand gehalten. Das Low-Bat-
Signal zum Mikrocontroller liegt dann auf Massepotential. Im zweiten
Teil des Artikels werden die einzelnen Schritte für den Aufbau des
Alarmwählers AW 50 detailliert und mit vielen Abbildungen beschrieben. Fachbeitrag online und als PDF-Download herunterladen
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- Alarm-Wählgerät AW 50 Teil 1/2
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