Разработка конструкции системы видеонаблюдения "Циклоп"
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время широко используются разнообразные охранные системы, системы видеонаблюдения и сигнализации, как на предприятиях, так и в быту. Практически в каждом подъезде установлены домофоны, во многих квартирах установлена сигнализация. На предприятиях охранные системы более сложные и надежные. Но в обоих случаях охранная система должна иметь высокое быстродействие, по возможности, обеспечивать возможность фиксации незаконного проникновения на охраняемую территорию злоумышленника на видеопленку либо на цифровой носитель информации, быть экономичной при потреблении ресурсов и дешевой. Автоматическая система видеонаблюдения «Циклоп» отвечает вышеперечисленным требованиям. При этом требование экономичности выполняется не только с точки зрения экономии электроэнергии. Данная система способна экономично использовать носитель информации, на который будет производиться запись, а так же она предусматривает полное отсутствие оператора. Обычные универсальные запоминающие пульты для радиоаппаратуры малопригодны, так как требуется определенная последовательность действий, которая зависит от внешнего управляющего сигнала.
«Циклоп» - устройство, предназначенное для дистанционного управления теле- и видеоаппаратурой в составе систем наблюдения. С помощью этого устройства можно автоматически включать видеоаппаратуру по заданной пользователем программе. На рисунке 1 представлена система видеонаблюдения, в состав которой входит устройство «Циклоп».
Рисунок 1 - Автоматическая система видеонаблюдения «Циклоп»:
а) - устройство «Циклоп»; б) – управляющий орган (датчик); в) – видеокамера; г) – видеомагнитофон; д) – телевизор
На рисунке показан один из способов включения «Циклопа» в систему видеонаблюдения. Данная система может быть упрощена или наоборот, содержать большее количество элементов. Управляющим органом может быть датчик движения или присутствия, квартирный звонок и т. д. Данная система может применяться как в жилых домах, так и в охранных системах на предприятиях.
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ, ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
«ЦИКЛОП» представляет собой небольшой прибор с цифровым табло, тремя кнопками управления, имеющий окно ИК приемника и выносной ИК излучатель. Прибор можно разместить в любом удобном для пользователя месте, а ИК излучатель крепят к стене или мебели напротив управляемого объекта.
Существует несколько способов кодирования информации для передачи по ИК каналу. Первый — высокочастотная модуляция. Сравнительно низкочастотной информационной посылкой модулируют несущую частоту, близкую к 43,5 кГц. Это позволяет отвязаться от постоянной составляющей инфракрасного фона помещения. Второй способ — команду представляют в виде кода "МАНЧЕСТЕР", который не имеет продолжительных нулевых или единичных состояний и поэтому хорошо защищен от помехи. Некоторые производители для более экономного расходования ресурса батареи питания пульта ДУ применяют способ однократной передачи кода. При нажатии на клавишу пульта сначала передается посылка с кодом команды, а затем следуют относительно короткие посылки с кодом удержания нажатой клавиши.
Задача устройства — принять и декодировать команды, записать их в энергонезависимую память, а затем, получив сигнал извне, транслировать эти команды в определенной последовательности. Качество работы во многом зависит от точности приема команд.
С выхода модуля BL1 очищенная от постоянной составляющей инвертированная цифровая последовательность поступает на вход Р3.2 микроконтроллера DD2.
Обработанная информация о принятых командах в специальной форме поступает на хранение в ПЗУ DS1. Сформированная кодовая последовательность с выхода Р1.0 контроллера DD2 поступает на вход элемента DD1.4, который в паре с DD1.3 образует генератор импульсов с периодом повторения 27,2 мкс. Этот параметр необходимо выдерживать как можно точнее, поскольку большинство однокристальных фотоприемников, бытовой аппаратуры для приема команд с пультов ДУ унифицированы и имеют одинаковые параметры несущей частоты.
С выхода элемента DD1.4 кодовая последовательность поступает на усилитель тока — транзистор VT2. Нагрузкой транзистора служат два ИК диода - излучателя VD2 и VD3. Они и управляют самой видеоаппаратурой.
Устройство «ЦИКЛОП» имеет два универсальных входа. Вход 1 — с гальванической развязкой на оптроне U1 — рассчитан на входное постоянное напряжение 12 В, но если его подключить через гасящий конденсатор, то можно работать и от сети ~220 В (например, подключить квартирный звонок). Вход 2 — это вход триггера Шмитта, собранного на транзисторе VT1 и элементе DD1.2.
На этот вход можно подавать и 12 В, и какой-либо аналоговый сигнал с микрофонного усилителя или аудиодомофона.
Сигналы с обоих входов проходят через цифровой фильтр, коэффициент передачи которого устанавливают программно. Оба входа способны срабатывать от любого фронта импульса, что позволяет использовать устройство с различными датчиками.
Устройство собирается на печатной плате из двухсторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Программа написана с учетом того, что частота задающего генератора — 24 МГц. Можно использовать кварцевый резонатор на другую частоту — от 10 МГц и более. Микроконтроллер DD2 (фирмы ATMEL) установлен в припаянную к плате панель.
При программировании устройства соединительные проводники должны быть возможно короче, чтобы уменьшить влияние наводок. Пульт дистанционного управления следует разместить на расстоянии 10...60 см от устройства. В память устройства заносят команды с пульта управления телевизора или магнитофона. По команде с внешнего датчика устройство выполнит заданную программу.
На панели управления расположены три кнопки и дисплей. Кнопками пользователь может выбирать разные варианты работы. Память устройства разбита на 16 разделов (программ), каждая из которых может состоять из 16-ти шагов (команд управления аппаратурой).
Для нормальной и эффективной работы устройства в системе видеонаблюдения необходимо правильно ввести программу в память.
В устройстве предусмотрено пять режимов работы.
РЕЖИМ "PROGRAM" - ПРОГРАММИРОВАНИЕ.
Режим "PROGRAM" включают нажатием на кнопку SB1 "Mode". Дисплей высветит '00 (точка, стоящая впереди, указывает на включение программирования). Если программы уже были введены и какую-то из них надо откорректировать, ее выбирают кнопками SB2 "<<" или SB3 ">>".
Символ в первом знакоместе табло — номер набираемой программы в шестнадцатиричном коде (0 — первая, F — шестнадцатая), а во втором — порядковый номер шага (команды) в программе, также в шестнадцатиричном коде.
Обращаем внимание на тип используемого пульта управления. Дело в том, что в системах ДУ используют несколько видов команд. Отличий в работе с телевизором или видеомагнитофоном может быть совершенно не видно, однако в устройство «ЦИКЛОП» эти команды вводятся по-разному. Для простых команд (без энергосбережения) все просто: одно нажатие — одна команда. При вводе команд другого вида нужно будет сделать три нажатия на одну и ту же кнопку пульта, чтобы «ЦИКЛОП» понял переданную команду. Разницу будет видно сразу по работе устройства. Пока команда достоверно не определена, перехода на следующий шаг не будет!
Определив команду, устройство переходит на следующий шаг программирования — номер на дисплее увеличится на единицу. Сейчас можно ввести в программу время паузы между командами или следующую команду. Время паузы набирают кнопками "<<" или ">>", его можно изменять от 1 до 256 с. Каждое нажатие добавляет задержку на 1 с, общее время в секундах дисплей показывает в шестнадцатиричном коде. После каждого нажатия на эти кнопки дисплей в течение приблизительно одной секунды индицирует длительность задержки, которая будет выполнена после только что заданной команды. По умолчанию она имеет минимально возможное значение — 1с.
После задания всех шагов программы нажатием на кнопку SB1 "Mode" можно прервать программирование и кнопками SB2 и SB3 выбрать для ввода следующую программу. Повторное нажатие на кнопку "Mode" вызовет переход устройства в режим "WORK" (об этом будет сказано ниже). Если при программировании вводится команда, уже введенная ранее, ей не отводится отдельное место в памяти, а в программу помещается лишь ее номер. Различить первичное и повторное введение какой-либо команды можно следующим образом: при первичном вводе, когда устройство не идентифицирует ее ни с одной из команд, уже имеющихся в памяти, на индикаторе появляется точка во втором знакоместе дисплея ('0'0) и остается до отпускания кнопки пульта; в том же случае, если вводимую команду устройство находит среди уже сохраненных в памяти, точка во втором знакоместе не появляется.
Эту особенность удобно использовать для определения достоверности захвата кода устройством. Если вы многократно вводите одну и ту же команду и все попытки или некоторые из них, кроме первой, сопровождаются появлением точки во втором знакоместе, значит, код определяется неуверенно. Следует подобрать расстояние между устройством и пультом либо избавиться от излишнего инфракрасного фона (задернуть шторы, если на дворе ярко светит солнце).
РЕЖИМ "TEST".
Режим "TEST" предназначен для отладки и проверки программы. Он состоит из двух разделов: проверки команд и программ. Войти в эти режимы можно из режима программирования.
При нажатии одновременно на кнопки SB2 и SB1 дисплей покажет L0. Символ L означает проверку команды, а цифра 0 указывает ее номер — первый. Выбрать проверяемую команду можно кнопками SB2 и SB3. При нажатии на кнопку SB1 устройство воспроизведет выбранную команду.
При нажатии одновременно на кнопки SB3 и SB1 дисплей покажет НО. В этом режиме можно проверить целую программу. Выбрать проверяемую программу можно кнопками SB2 и SB3. При нажатии на кнопку SB1 устройство воспроизведет выбранную программу. Таким образом можно проверить работу каждой отдельной команды и программы в целом. В случае неработоспособности хотя бы одной команды необходимо более внимательно перепрограммировать устройство.
При нахождении ошибки в выполнении программы можно будет вернуться в режим "PROGRAM" и перепрограммировать только ее.
Выйти из режима "TEST" можно, если снова нажать на те же кнопки, которые были нажаты при входе.
РЕЖИМ "WORK".
Режим "WORK" является основным. Пользователь может сам выбрать номер программы, записанной в память, по которой устройство будет работать.
Примеры показаний дисплея в режиме "WORK": мигающие символы 10 или 3- или 04. Это — режим ожидания импульса от любого входа. Первая цифра показывает номер программы, которая будет запускаться от входа 1, а вторая цифра — номер программы, которая будет запускаться от входа 2. Если вместо цифры дисплей высвечивает прочерк, это значит, что соответствующий вход отключен и устройство не будет реагировать на импульс. Когда на дисплее мигают два прочерка — отключены оба входа и «ЦИКЛОП» не будет выполнять ни одну программу. Выбрать программу для каждого входа можно кнопками SB2 и SB3.
