DE19834719A1 - Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung und/oder Überwachung von vorbestimmten Räumen - Google Patents

Description

1. Einleitung und Gerätebeschreibung

Die hier vorgestellte Sicherheitsvorrichtung, im folgenden stets UCS genannt, stellt eine Kombination von jeweils für sich genommen bekannten Komponenten dar. Einzigartig ist jedoch die komplexe Zusammenführung aller Funktionen und Umweltinfor­ mationen in einem Gerät sowie deren Zusammenspiel.

Ein einziger Prozessor bekommt sämtliche Informationen und übernimmt alle Aufgaben des UCS. Die sich dadurch normalerweise ergebenden Timing-Probleme werden durch ausgeklügelte Mehr­ fachnutzungen von Hard- und Software gelöst. So wird der DTMF-De/Encoder außer für die Generierung und Erkennung von Telefon­ signalen auch für die Datenübertragung über beide BUS-Systeme sowie für die Erzeugung von Klingel- und Alarmsignalen verwen­ det.

Die ausschließliche Parametrisierung des gesamten Gerätes durch Software machen dieses Gerät absolut universell. Von der Kon­ trasteinstellung bis zur Signalstärkeregelung aller Ana­ logsignale werden sämtliche Vorgänge digital erfasst, verarbei­ tet und gesteuert. Dieses ermöglicht nicht nur einen extrem kompakten Aufbau des Gerätes, schaltungstechnisch ist es auch gelungen, trotz der vielfachen Funktionen ohne einen einzigen Einstellregler oder DIP-Schalter auszukommen. Dieses Gerät ist softwaregestützt vom Abgleich der Lichtschranken bis zur Adres­ sierung von Teilnehmern und Pegeleinstellungen z.Bsp. für die Freisprechfunktionen selbstparametrisierend.

Größter Wert wurde auf einen hohen und sehr einfachen Bedien­ komfort gelegt. So besitzt UCS keinerlei mechanische Tasten. Es kommt daher ein sehr großes und grafikfähiges Display mit einer speziell für dieses Gerät entwickelten mehrfarbigen Beleuchtung zum Einsatz, welche über erst seit sehr kurzer Zeit auf dem Markt befindlichen superhellen Leuchtdioden (LED) realisiert wurde.

Die Bedienung erfolgt über situations- und funktionsbezogene Tastatureinblendungen auf dem Display. Verschleiß und Fehlbe­ dienungen sind absolut ausgeschlossen. Die Nachteile von seit kurzem auf dem Markt befindlichen Touch-Panel-Tastaturen für LCD-Displays (sehr teuer und sehr kratzempfindlich) werden durch die Entwicklung einer infrarotgesteuerten Bildschirmab­ tastung vermieden.

Der Prozessor arbeitet gleichzeitig 16 Programme völlig unab­ hängig voneinander ab und ist damit mit den neuen Möglichkeiten von WINDOWS' 95/98 vergleichbar (Multitasking). Allein 4 Programme sind nur dafür da, die ordnungsgemäße Arbeit der anderen 12 Programme zu überwachen. Die gesamte Soft- und auch Hardware ist sehr modular aufgebaut und ermöglicht auch die Nutzung von Teilfunktionen. Über insgesamt 60 Aus- und 18 Ein­ gänge ist der Prozessor mit der Peripherie verbunden.

Bis zu 7 verschiedene Kommunikationsarten können gemischt und/oder teilweise auch gleichzeitig genutzt werden und eröff­ nen für die Funktionalität, das Handling und die Art und Weise der Datenübertragung völlig neue Wege.

Neu ist auch der verwendete BUS 1/BUS 2, an dem weitere Kombi­ melder (bis zu 255) angeschlossen werden können. Beide BUS-Systeme wurden, obwohl sie im Prinzip völlig gleich funktionie­ ren, aus Sicherheitsgründen getrennt. Damit ist es über eine an BUS 2 angeschlossene Wechselsprechanlage nicht möglich, in den BUS 1 einzugreifen, um ggf. weitere im überwachten Sicher­ heitsbereich angeschlossene Kombimelder zu manipulieren.

Die Kombimelder (welche mit einem Tranceiver auch per Funk be­ dient werden können) senden eine umfassende Umweltinformation in Form von Meßwerten. Die Meßwerte von Bewegungsmelder, Hel­ ligkeitsmelder, Temperaturmelder und (bei Bedarf) Gas/Rauch­ melder sowie Akustikmelder werden übertragen. Erst das UCS ent­ scheidet, ob und welche Aktionen aufgrund der vorliegenden Wer­ te gestartet werden sollen.

So wird eine Alarmentscheidung aufgrund des vorliegenden Meß­ wertes des Bewegungsmelders in direkter Abhängigkeit der Hel­ ligkeit und Uhrzeit (Mittagssonne prallt auf den Sensor) sowie der Temperaturänderung innerhalb eines Zeitrasters (Heizung läuft hoch, Jahreszeit ist dem UCS durch Funkuhr auch bekannt) gefällt. Eine gleichzeitige Akustikmeldung senkt wiederum die Auslöseschwelle.

Und genau hier kommt noch ein großer Vorteil des UCS dazu. Da­ durch, daß sämtliche Informationen vorliegen, kann UCS gleich­ zeitig mit die gesamte Steuerung vom Rolladen bis zur Heizung übernehmen, also auch hier werden vom Sensor bis zur Zen­ traleinheit Mehrfachnutzungen der vorhandenen "Intelligenz" möglich.

Das große Display und die ausschließliche Softwaresteuerung er­ möglichen hier sogar die Darstellung von Lageplänen mit der An­ zeige von örtlichen Gefahrenmeldungen sowie Regel­ vorgängen. Die Software kann durch die V24-Schnittstelle von einem PC/Laptop oder sogar jederzeit über die ohnehin vorhande­ ne Telefonschnittstelle in der ganzen Welt direkt geladen wer­ den.

Daraus ergibt sich wiederum eine völlig neue Art der dezentra­ len Überwachung von z.Bsp. Industriekomplexen, selbst wenn die­ se in der ganzen Welt verstreut sind. Es lassen sich bis zu 255 UCS's zu einem System zusammenschalten. Es ist dabei völlig egal, ob dieses über die BUS-Schnittstellen, via Telefon oder per Funk geschieht. Ganze Urlauberdörfer mit je einem UCS pro Haus sind überwach- und steuerbar. Durch die Kombimelder, wel­ cher ja schon einmal in Form des UCS selber vorhanden ist, weiß z.Bsp. die Familie in Deutschland auch genau über die Raum- und Außentemperaturen im spanischen Wochenendhäuschen Bescheid.

Eine Zusammenschaltung von UCS ist entweder in fester (ein System) oder lockerer (viele Systeme) Kopplung möglich.

In einer festen Kopplung funktionieren alle UCS wie eine Anlage und befinden sich jeweils gleichen Zustand. Es gibt eine wech­ selweise Master-Slave-Zuordnung. Die Zustandsänderung einer UCS bewirkt sofort einen Datenaustausch (über welche Schnittstelle auch immer) zu den anderen UCS, welche umgehend den gleichen veränderten Zustand einnehmen. Damit ist jedes UCS praktisch immer vor Ort, und sei es Kontinente weit entfernt.

Möglich ist dieses, da jedes UCS intern eine Zustandsmatrix verwaltet, in welcher jeweils die Zustände aller anderen fest gekoppelten UCS's abgespeichert sind. In dieser Matrix sind auch alle Verbindungsdaten abgelegt. So sind auch Mischkommuni­ kationsarten möglich, in denen z.Bsp. 3 UCS's per Funk kommuni­ zieren, während zwei UCS's an BUS 1 angeschlossen und 2 wei­ tere UCS's per Telefon erreichbar sind. Das ermöglicht ungeahn­ te Perspektiven sowohl im Überwachungs-, als auch im Informati­ ons- und Steuerungsbereich (z.Bsp. zentrale Steuerung/ Überwa­ chung von Industriekomplexen von einem Ort aus).

In einer losen Kopplung überwachen und unterstützen sich die UCS gegenseitig, ohne sich jedoch auf einen einheitlichen Zu­ stand zu einigen. Diese Betriebsart ist beim Aufbau von UCS-Anlagen in Mehrfamilienhäusern und überall dort notwendig, wo jedes UCS einen eigenen Sicherungs- und Steuerungsbereich hat. Zwei lose gekoppelte UCS ermöglichen über BUS 2 eine Kom­ munikation für Wechselsprechen, Klingeln, Türöffnen sowie all­ gemeinen Datenaustausch (Treppenlicht, Außentemperatur usw.), sind aber ansonsten autark. Die lose Kopplung ist ein Grundzu­ stand der UCS, kann allerdings auch abgeschalten werden.

Auch in der losen Kopplung wird eine Zustandsmatrix aufgebaut. Das hat mehrere Gründe:

Ein UCS in Wohneinheit(Haus) 1 weiß genau über den Zustand des UCS in WE (Haus) 2 Bescheid, um ggf. Hilfestellung zu leisten. Dies wird notwendig bei Alarmen und Notrufen jeder Art bzw. bei Störungsmeldungen, die mit einem Ausfall der Anlage enden könn­ ten.

Diese Informationen werden natürlich via Funk bzw. via BUS 1 oder BUS 2 auch von den anderen UCS bemerkt und einfach wie ein Rundspruch an alle erreichbaren UCS weitergeleitet. Diese Wei­ terleitung geschieht völlig unbeeinflussbar vom Nutzer/Bediener des UCS und ist damit natürlich automatisch auf den Funkweg bzw. auf an BUS1/BUS2 angeschlossene Teilnehmer beschränkt. Um die eigentlichen Aufgaben des UCS für den eigenen Bereich nicht zu beeinflussen, sind in der Abarbeitung des Datenverkehrs drei Prioritätsstufen festgelegt. In erster Priorität werden immer eigene Belange erledigt. In zweiter Priorität folgt die nach­ folgend beschriebene mittlere Kopplung und zuletzt werden alle empfangenen o.g. Signale weitergeleitet. Für die Zwischenspei­ cherung weiterzuleitender Meldungen gibt es für alle 3 Priori­ täten Puffer. Jeder Puffer kann bis zu 512 Meldungen aufnehmen und nacheinander gemäß den Prioritäten abarbeiten.

Die mittlere Kopplung schließlich bewirkt, daß eine 'fremdes UCS' nicht nur die Signale wie Alarme, Notrufe,Störungen be­ merkt - sondern auch anzeigt. Hier sind alle Formen der Nach­ barschaftshilfe möglich.

2. Stand der Technik

Es ist relativ schwierig, einen Stand der Technik zu beschrei­ ben, da ein Gerät in dieser Kombination und mit diesen Möglich­ keiten auch nicht im Entferntesten auf dem Markt (europä­ ischen?) existiert.

So können die nachfolgenden Vergleiche nur Ausschnitte aus den Möglichkeiten des UCS darstellen. In dem vergleichenden Stand der Technik kann deswegen nur auf die Funktionen gemäß Wech­ selspreche- und -alarmanlagen eingegangen werden.

Für diese Einsatzbereiche gibt es jeweils eine spezielle Gerä­ tetechnik auf dem Markt.

1. Wechselsprechen/Klingeln/Türöffnen

Marktführer sind hier die Firmen Siedle und Ritto. Diese Anla­ gen sind zwar insoweit technisch ausgereift, jedoch durch die fehlenden Schnittstellen und Intelligenz praktisch für keine anderen Aufgabengebiete einsetzbar. Die Geräte sind weitestge­ hend analog aufgebaut und erfordern einen hohen Abgleich- und Installationsaufwand.

2. Alarmanlagen

Diese Anlagen sind sehr spezifisch ausgelegt, so daß neben nor­ maler Einbruch-/Diebstahl-Überwachung noch Notruf und ggf. auch Brandmelder angeschlossen und verwaltet werden können. Zur Auf­ schaltung auf Sicherheitsdienste gibt es digitale Wählgeräte (DWG). Zur privaten Aufschaltung zu Freunden/Nachbarn usw. gibt es analoge Wählgeräte (AWAG). Wahlweise beide Aufschaltungsar­ ten wären zwar möglich, aber sehr unflexibel und sehr teuer (Preis beider Wählgeräte: zus. ca. 1200 DM). Flexible Rufnummer­ nänderungen wie zum Bsp. an den Urlaubsort sind nicht möglich.

DWG's und AWAG's können auch nur Informationen senden, nicht empfangen und zur Weiterverarbeitung an einen Prozessor überge­ ben. Hierzu müssen zusätzlich Modem's eingesetzt werden. Um al­ le Informationsmöglichkeiten auszuschöpfen, sind an einer Tele­ fonleitung also derzeit 3 Geräte notwendig, von den dafür not­ wendigen Schnittstellen ganz abgesehen.

Es gibt drahtgebundene und drahtlose Alarmanlagen. Drahtgebun­ dene Anlagen unterscheiden sich wiederum in konventionelle Ver­ drahtung und die adernsparende BUS-Verdrahtung.

Während die konventionelle Verdrahtung einen hohen Installati­ onsaufwand und Spezialwissen erfordern, hat die heuige moderne BUS-Verdrahtung mindestens noch den Nachteil teurer Endgeräte. Intelliente BUS-Systeme parametrisieren sich auch selbst, manu­ elle Adress-Codierungen entfallen - allerdings erfordert diese Technik ein noch höheres Spezialwissen und diese Geräte sind noch teurer.

Für beide Anlagentypen ist gleich, daß eine Zentraleinheit die gesamte Verwaltung und Signalisierung der Anlage übernimmt.

Drahtlose Anlagen splitten sich stark nach Qualität auf. Von der billigsten Baumarktanlage zu einem Preis von ca. 600 DM bis zu einer VdS-Anlage für ca. 10 000 DM reicht die Bandbreite.

3. Nachteile der aktuellen Technik

Der entscheidenste Nachteil ist zweifellos die Tatsache, daß es kein Gerät gibt, welches derart komplex alle für das UCS be­ schriebene Funktionen und Möglichkeiten beinhaltet.

Es ist also notwendig, mindestens eine Wechselsprechanlage, ei­ ne Alarmanlage mit Notruf- und Brandmeldern und ein automati­ sches Wählgerät zu installieren. Die daraus erwachsenden Nachteile sind:

• - hoher Energieverbrauch durch für jede Anlage eigene Stromver­ sorgung (mit allen trotz niedrigen Stromverbrauch in Ruhestel­ lung vorhandenen Leerlaufverlusten)
• - Wechselsprechanlagen haben keine Notstromversorgung und sind bei Stromausfall nicht funktionsfähig
• - Eine Vernetzung von vielen Anlagen (egal, über welchen Kommu­ nikationsweg) ist nicht möglich, so müßte praktisch in einem Mehrfamilienhaus jeder Teilnehmer eine eigene Anlage haben. Ge­ genseitige Überwachungen, Funkunterstützung, Nachbarschaftshil­ fe usw. sind mit den herkömmlichen Konzepten absolut nicht rea­ lisierbar.
• - Das Motto "Jede Kette ist so stark wie ihr schwächstes Glied" gilt ganz besonders für die herkömmliche Alarmtechnik. Noch so hohe Intelligenz in den Zentraleinheiten kann einen Fehlalarm nicht verhindern, wenn z.Bsp. ein Bewegungsmelder oder Brand­ melder fälschlicherweise auslöst. Alle auf dem Markt befindli­ chen Melder senden Ergebnisse und keine Meßwerte an die Zentra­ leeinheit. Damit können Zentralen nicht wie UCS aktiv in den Entscheidungsprozeß, ob es ein Alarm ist, eingreifen.

4. Der Aufbau der Sicherheitseinrichtung im Überblick

• - Einsatz von 31 teilweise hochspezialisierten IC's
• - LCD-Bildschirm mit über 8000 einzeln adressierbaren Bildpunk­ ten
• - Programmspeicher mit 512 kByte Flash für Datenerhalt auch bei Stromausfall (< 10 Jahre)
• - mittels Lithium-Batterie gepufferte Uhr und RAM mit 256 kByte Datenspeicher
• - Bildschirmtastatur (Touch-Screen) zur Darstellung und Verar­ beitung von bis zu 16 Tasten
• - farbige LCD-Beleuchtung zur zusätzlichen Informationsdarstel­ lung
• - serielle V24-Schnittstelle zur Ankopplung an Drucker, PC's und Modems zur Datenfernübertragung
• - Downloading neuer und kundenspezifischer Software in die ganze Welt möglich
• - Funk-Transeiver im 27/40 MHz-Band für Daten- und Sprechfunk, in den sicherheitsrelevanten Funktionen werden alle Datenübertragungen verschlüsselt und quittiert. Prozessorgesteuerter Wechsel über 40 Kanäle.
• - Integriertes DTMF-Wählgerät, welches nicht nur Daten und Er­ eignisspeicher an beliebige programmierte Stellen sendet, sondern auch mittels PIN-Code von aller Welt aus abgefragt werden und Steuerbefehle an den internen Prozessor zur weiteren Verarbeitung übermitteln kann.
• - 7 verschiedene Kommunikationsarten wechsel- oder gleichzeitig möglich
• - Zwei 2-Draht-BUS-Anschlüsse, an welche bis zu je 255 Teil­ nehmer angeschlossen werden können und an alle Datenübertragungs- und Sprechfunktionen ermöglicht. Über BUS 2 kann ebenfalls eine Gleichspan­ nung zur Versorgung und Akkupufferung aller angeschlossenen Module geführt werden. Interne Schaltungen stellen nicht nur die einwandfreie Trennung von Gleich-, Da­ ten- und Sprechspannung sicher - es ist auch völlig egal, in welcher Polarität die beiden Adern aufgeklemmt wer­ den.
• - konsequent softwaregesteuerte Funktionen, digitale Verstär­ kungsregelungen, Schwingungsunterdrückung und Rückkopplungsüberwachung für einwandfreie Freisprechfunktio­ nen.
• - zwei integrierte Lautsprecher für eine akustisch symmetrische Beschallung
• - eingebautes Kondensatormikrofon für Sprechverkehr und Pegel­ messungen
• - ständige Prozessorüberwachung durch Watch-Dog-Schaltung und ständig laufende Prüfprogramme
• - integriertes RESET-IC zur Spannungsüberwachung und kontrol­ liertem Wiederanlauf nach Stromausfall
• - zeitabhängig steuerbare Lautstärken (0-Max.) für Sirenen- /Quittiersignale sowie für den 1/2/3-Klang-Gong
• - interne Uhr mit Steuerfunktionen, welche über den Empfang des Zeitzeichensenders sekundengenau läuft und auch die automatische Umstellung von Sommer-/Winterzeit si­ cherstellt.
• - zwei integrierte PIR-Bewegungsmelder für Raumüberwachung, Feuermeldung, Durchgangszähler, Lichtschaltung usw. nach beiden Seiten des UCS
• - integr. Temperatursensor für Raumtemperaturmessung und als Wärmedifferentialmelder für Brandmeldung
• - zwei integr. Helligkeitsmelder für Dämmerungsschalter, Flam­ menmeldung usw.
• - integr. Gassensor für Gas-/Rauchmeldung und Luftalkoholmes­ sungen
• - Kombimelder, welche über BUS1 oder BUS2 alle Umweltinforma­ tionen aus den installierten Räumen mittels Meßwerte an das UCS übertragen (intelligente Melder)
• - höchste Sicherheit durch gleichzeitige und gemischte Übertra­ gung von Alarm/Brand/Notrufmeldungen via BUS-Schnittstelle, Telefonwählgerät und quittiertem Funk.
• - Funk-Abarbeitung in 3 verschiedenen Prioritätsstufen, welche auch ermöglicht, daß Fremdanlagen einen Funk-Hilfe-Ruf weiterleiten.
• - gegenseitige Funkunterstützung innerhalb einer Anlage zur Er­ höhung der Reichweite (z.Bsp im Hochhaus)
• - externe Kunststoffsignalgeber in sehr schönem Design, welche ebenfalls konventionell, am BUS und/oder via Funk angekoppelt sind.
• - absolute Sabotagesicherheit der ganzen Anlage durch die für jedes UCS vorhandene eigene Notstromver­ sorgung und durch die parallele und autarke Abarbeitung des gesamten Kommunikations- und Sicherheits­ programmes in jeder einzelnen Komponente, sei es nun ein UCS in einer Wohnung, ein Signalgeber, das Klingelbrett oder gar das Netzteil zur zentralen Versorgung aller UCS.
• - Ankopplung von Garagen und Fahrzeugen auf der Straße an das Haussystem durch Funkverbindung mindestens eines Signalgebers zu den Funksendern (sehr hohe Reichweite durch direkten Luftweg)
• - Jedes UCS (egal, in welcher Ausführung) ist ein Unikat, es gibt ca. 15 Mill. verschiedene Codenummern
• - höchste Sicherheit der Datenübertragung durch softwaremäßig verschlüsselten Code, welcher bis zu 1 Mill. unterschiedliche Codierungsarten verwaltet
• - Programmierung von 1-255 eigenständigen und/oder abhängigen Sicherungsbereichen
• - globale Zusammenschaltung von UKS via Telekommunikation und damit Bildung von weltweit verteilt laufenden dezentralen Anlagen, welche ein Sicherheitsnetz bilden (interessant für international tätige Firmen und ebenso interessant für die Überwachung des Häuschens in Spanien von Deutschland aus)
• - Klingeln und Wechsel sprechen zwischen Haustür und Handy mög­ lich (Weiterleitung bei Abwesenheit)
• - Fernsteuerung von verschiedensten Anlagen (Heizung, Rolladen usw.).
• - Statusabruf von aller Welt aus mittels jederzeit änderbaren 4 bis 8-stelligen PIN-Code
• - kontrollierte SLEEP-Funktion(Schlafmodus) zur Stromersparnis bei ausschließlichem Akkubetrieb.

5. Schaltbild und Schaltungsbeschreibung 5.1. Grundsätzliches

Die Schaltungsbeschreibung orientiert sich an dem als Anlage beigefügten Schaltplänen aller drei Module. Aufgrund der unter­ schiedlichsten Aufgaben, welche jeder Schaltungsteil übernimmt, erscheint eine Aufteilung in Baugruppen in Form von Block­ schaltbildern nicht als sinnvoll. Auf den Funktranceiver, wel­ cher aus einem handelsüblichen Sender/Empfänger im 433 MHz-Band mit 10 mW Sendeleistung besteht und Stand der Technik repräsen­ tiert, wird verzichtet.

Die Module sind:

1. ES_Matrix-Platine (Multiplexer)

• - Infrarot-Sender/Empfänger für Bildschirmabtastung
• - Infrarot-Empfänger für Fernbedienung
• - Steuerung der Display-Beleuchtung

2. ES_Schnittstellen-Platine

• - Anschlußtechnik und Signalaufbereitung der BUS-Leitungen (BUS1, BUS2)
• - Anschlußtechnik der V24-Schnittstelle
• - Anschlußtechnik und Signalaufbereitung der Telefon­ schnittstelle
• - Spannungsversorgung

3. ES_Prozessor-Platine

• - Prozessor mit Ein- und Ausgangsexpandern
• - Anschlußtechnik für alle anderen Platinen sowie für das LCD-Display
• - sämtliche Sensoren
• - analoge Signalverstärker
• - digitale Signalsteuerungen
• - DCF-Funkuhr
• - DTMF De-/Encoder

In der Schaltungsbeschreibung werden die Schaltungsteile modu­ lübergreifend erläutert!

Zum besseren Erkennen der einzelnen Bauelemente sind folgende Bezeichnungen mit fortlaufender Numerierung im Schaltplan ge­ wählt wurden:
BU xxx = Buchsen und Buchsenleisten
C xxx = Kondensatoren
D xxx = Dioden
Drxxx = Drosseln
IC xxx = integrierte Schaltkreise
PL xxx = Schraubklemmen
Rxxx = Widerstände
RE xxx = Relais
Trxxx = Transistoren und die Transformatoren (Übertrager).

Die Nummerung erfolgt von links nach rechts!

Viele Einzelleitungen sind speziell bei der Prozessorplatine in einem BUS: zusammengefasst (fett gezeichnet). Alle ein- und abgehenden Signalleitungen sind schwarz beschriftet.

5.2. Schaltungsbeschreibung 5.2.1 Der Überblick

Zur Ermöglichung von ggf. notwendigen Querlesen folgt zuerst eine Inhaltsangabe der Schaltungsbeschreibung

5.2.2. Der Prozessor

Die gesamte Schaltung wird von einem Prozessormodul IC 1 ge­ steuert und überwacht. Dieses Modul ist ein One-Chip-Computer und hat folgende Eigenschaften:

• - nichtflüchtiger Flash-Speicher für das Programm (512 kByte)
• - RAM-Speicher für Daten und Tabellen (256 kByte)
• - 25 I/O-Ports
• - 4 Analogeingänge mit 10 Bit Auflösung
• - 2 serielle Schnittstellen
• - interne Uhr.

Sehr wichtig und überhaupt existentiell für die einwandfreie Funktion des UKS ist die Möglichkeit, über sogenannte Task's mehrere Programme gleichzeitig ablaufen zu lassen.

Bis zu 32 Programme laufen parallel zueinander. Einige Program­ me haben dabei nur die Aufgabe, die einwandfreie Abarbeitung der anderen Programme zu überwachen.

In diesem Anwendungsfall heißt das, daß ein Programm die stän­ dige Auffrischung der Displaydaten vornimmt, während ein ande­ res Programm-Textinformationen in Pixel umrechnet, ein Programm die Tastatureingaben überwacht, ein Programm die Telefon- und die 2-Draht-BUS-Schnittstelle abfragt usw.

Sehr wichtig ist eine Task, welche überwacht, daß jedes andere Programm (Task) innerhalb eines bestimmten Zeitfensters be­ stimmte Programmschritte ausführt. Sollte dies nicht notwendig sein, wird dieses bestimmte Programm aus sich heraus neu ge­ startet. Zusammen mit einer ebenfalls parallel laufenden Watchdog-Task wird so sicher verhindert, daß sich Programme ganz oder teilweise oder gar der ganze Prozessor "aufhängen".

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, daß es bei zeitkritischen Aktionen des Ablaufes möglich ist, die Rechenleistung des Pro­ zessors, welche sich im Normalfall gleichmäßig auf die einzel­ nen Programme (Task's) aufteilt, zu ändern. So wird zum Bei­ spiel beim Empfang und beim Senden eines Protokolles über Tele­ fon, Bus oder Funk die Rechenleistung zu 70% zur Erstellung und Codierung des Protokolles verwendet.

Da daraus zum Beispiel resultierende zeitweilige langsame Dar­ stellungsart auf dem Display wird praktisch überhaupt nicht be­ merkt, da der Vorgang der Veränderung der Task-Priorität nur maximal 1,5 Sekunden dauert.

5.2.3. Schnittstelle zwischen Prozessor und Peripherie

Da für die gesamten Steuervorgänge wesentlich mehr I/O-Ports und analoge Messeingänge benötigt werden, werden externe Expan­ der-IC's vom Prozessor angesteuert. Zur Erwei­ terung um je 8 digitale Ausgänge werden TC 12, 13, 14 auf der Prozessorplatine sowie die IC 2 und 3 auf der Matrixplatine verwendet. IC 17 expandiert den Impulszählereingang des Pro­ zessors (PULSIN) auf 4 Eingänge für Funkuhr, IR-Lichtschranken, Funkempfänger und Hörtonauswertung. Ein analoger Meßeingang wird über den 4-fach-Analogschalter IC 18 für die Meßwerterfas­ sung beider integrierter PIR-Melder und beider Helligkeitsmel­ der verwendet.

Zusammenfassend verwaltet der Prozessor damit insgesamt 78 Ports, welche je nach Schaltungsart als Ein- und/oder Ausgänge sowie digital und/oder analog arbeiten.

Für den gesamten Datenaustausch gibt es einen einzigen 8-Bit- Daten-BUS (D0-D7 gemäß den Anschlüssen 2-9 am Prozessor IC7). Für die Auswahl der externen IC's und Baugruppen werden insge­ samt 15 Chip-Select-Leitungen zur Verfügung gestellt.

Die Chip-Select-Leitungen aktivieren den entsprechenden Schal­ tungsteil mit einem LOW und steuern im Einzelnen:
S0,1,2,3 (kommt von IC7) = Grafikprozessoren des LCD- Displays
P0,1,2,3,4 (kommt von IC9) = Ausgangsexpander
E0 (kommt von IC10) = Eingangsexpander
X3,4,5,6 (kommt von IC13) = digitale Potentiometer
CS (kommt von IC12) = DTMF-De-/Encoder.

5.2.3.1. Datenaustausch zwischen DTMF-Decoder und Prozessor

Die Art des Datenaustausches zwischen Prozessor und den peri­ pheren Teilen soll anhand des DTMF-Decoder/Encoders IC19 er­ läutert werden.

Als erstes wird vom Programm entschieden, ob über den Daten-BUS eine Information von IC 19 gelesen oder an IC 19 gesendet wer­ den soll. Dementsprechend wird die R/W-Leitung über den Expander IC12 (PIN9) auf High bzw. LOW gesetzt. Unter der Annahme, daß Daten gesendet werden, wird nun auf den Daten- BUS (Pin 2-9 an IC7) das entsprechende Byte gesetzt (z.Bsp. 255 8 × High). Die D/I-Leitug von IC19 (PIN11) wird entweder auf HIGH (es soll ein Statue gesendet werden) oder LOW (es wird eine Information für die Ausgabe gesendet) gesetzt.

Jetzt liegen alle erforderlichen Informationen für IC19 an. Der Prozessor teilt dieses dem IC19 mit, indem er die Chip- Select-Leitung CS von IC19 (PIN10) über den Expander IC12 auf LOW legt. Nach 1 msec wird CS wieder auf HIGH geschaltet und der gleiche Vorgang wird jetzt für den nächsten peripheren Schalt­ kreis durchgeführt.

5.2.3.2 die Verwaltung der externen Ein-/Ausgänge

Die konsequente Überwachung und Steuerung aller Funktionen des UCS bis in den analogen Bereich hinein erfordert sehr viele I/O-Ports, welche von einem Prozessor nicht zur Verfügung ge­ stellt werden können. Hier arbeitet eine spezielle Treibersoft­ ware, welche Interrupt-gesteuert die gesamte Verwaltung über­ nimmt.

Prinzipiell dient jetzt der 8-Bit-breite Daten-BUS im Wechsel auch als Adress-BUS. Liegt die Adresse auf D0-D7 an, wird durch die Leitung Aclk an IC7 (PIN30) dem IC8 signalisiert, die Adresse zu übernehmen. Über die Adress-Latch-IC's IC9 (Ausgänge) und IC10 (Eingänge) wird je nach ausgegebener Adresse der entsprechende Ausgang (P0-P4 oder E0) auf LOW geschalten, worauf der Chip-Select dem angesprochenen IC's jetzt bedeutet, daß auf dem Daten-BUS die zu übernehmenden Da­ ten anliegen. Mit einem Impuls auf der DCLK-Lei­ tung des Prozessors (PIN31) werden diese Daten dann übernommen und stehen an den Ausgängen zur Verfügung.

Es ist möglich, bis zu 1920 Ein-/Ausgänge zu adressieren bzw. abzufragen. Hierzu besteht jedoch keine Notwendigkeit, zumal dann natürlich der Geschwindigkeitsaspekt nicht zu vernachläs­ sigen ist.

5.2.4. Die Telefon-Schnittstelle 5.2.4.1. Schaltungstechnik der Telefon-Schnittstelle (siehe Schnittstellenplatine)

Aufgrund der Bestimmungen des Telekommunikations- bzw. Postge­ setzes ist dieser Schaltungsteil konsequent auf die Einhaltung der Parameter wie Potentialtrennung, Wechselstrom- und Gleich­ strombelastung des a/b-Anschlusses ausgelegt. Zur Poten­ tialtrennung dient ein Übertrager mit einem Verhältniss von 1 : 1. Mit einem genau auf die Telefonfrequenzen ausgelegten Be­ reich von 400 Hz-3,5 kHz besitzt dieser a/b-seitig einen Wech­ selstromwiderstand von 600 Ohm und einen Gleichstromwiderstand von 32 Ohm. Damit liegen diese Parameter genau in dem Bereich eines normalen Endgerätes wie z.Bsp. ein Telefon oder Anrufbe­ antworter.

Die Potentialtrennung wird durch das Relais, die getrennten Wicklungen des Übertragers und dem Optokoppler zur Erkennung eines Rufsignales gewährleistet. Die Isolationsspannung be­ trägt dabei mindestens 1,5 KV.

Im Ruhezustand ist das Relais RE 1 abgefallen und der Übertra­ ger TR2 auf die BUS-Schnittstelle 1 aufgeschalten (siehe weiter unten). Lediglich der Optokoppler IC1 liegt auf der a/b-Leitung. Die anliegende Gleichspannung auf der Telefonseite in Höhe von ca. 40-65 Volt wird durch den Kondensator C1 abge­ blockt.

5.2.4.2. Rufannahme

Eine ankommende Klingel-Wechselspannung wird von C1 durchgelas­ sen und mit den Widerstand R1 auf der Schnittstellenplatine auf das notwendige Maß begrenzt. Die Diode D1 gewährleistet, daß nur die richtige Halbwelle die LED im Optokoppler TC1 durch­ steuert.

Sekundärseitig befindet sich im Optokoppler IC1 ein Fototran­ sistor, welcher bei einem Signal durchsteuert und den Kondensa­ tor C2 über den Widerstand R2 (10 kohm) auflädt. Die Zeit­ konstante ist so gewählt, daß nur eindeutige und wenigstens 1,5 sec dauernde Rufsignale C2 auf über 2,5 Volt aufladen, eventu­ elle kurze Störspannungsspitzen werden eleminiert.

Über dem Schutzwiderstand R3 (10 kohm) gelangt die anstehende Gleichspannung auf die Prozessorplatine. Hier wird der Expan­ dereingang 8 von IC15 (PIN18) über die Signalleitung T2 ange­ steuert. Innerhalb von ca. 5 sec. entlädt sich C2 auf der Schnittstellenplatine zwar wieder, durch mindestens eine Abfra­ ge pro Sekunde erkennt der Prozessor jedoch sicher ein Ruf­ signal.

Ob dieser Ruf nun angenommen wird, entscheidend ausschließlich die Software und ist sowohl vom derzeitigen Zustand des UCS als auch von Installationseinstellungen abhängig:

• 1. UKS ist scharf (ein-)geschalten
• 2. die Raumhörfunktion ist aktiviert
• 3. UKS soll immer abheben (kann eingestellt werden, wenn UKS eine eigene Nebenstelle ist)
• 4. welcher Datenverkehr mit welchem Prioritätsgehalt findet auf der BUS1-Schnittstelle gerade statt.

Bei Rufannahme wird die Signalleitung T1 über den Prozessor IC7 auf HIGH gesetzt. Auf der Schnittstellenplatine bewirkt dies eine Durchsteuerung von Transistor TR1 und das Telefonrelais RE1 zieht an. Jetzt wird der Übertrager TR2 aufgeschalten. Die damit entstehende Gleichstromlast von 32 Ohm entspricht dem Ab­ heben eines Telefonhörers. Der Signalaustausch kann beginnen und wird weiter unten erläutert.

5.2.4.3 Auflegen

Die Signalleitung T1 wird einfach auf LOW geschalten und das Relais RE1 fällt wieder ab.

5.2.4.4 Aufbau einer Verbindung

An dieser Stelle muß zuerst bemerkt werden, daß UKS ausschließ­ lich im mittlerweile weltweit verbreiteten MFV-Verfahren arbei­ tet. Die Möglichkeit des veralteten Pulswahlverfahrens ist zwar realisierbar, wurde jedoch nicht berücksichtigt. Die Aufschal­ tung auf ISDN-Anlagen ist über einen durch Anrufbeantworter, Faxgeräte usw. meist sowieso vorhandenen a/b-Adapter ohne wei­ teres möglich. Eine reine UCS-Variante für ISDN-Anschlüsse ist angedacht und wird mit fortschreitender ISDN-Technik demnächst umgesetzt. Das gleiche gilt übrigens auch für eine reine D1/D2-GSM-Funkvariante.

UCS entscheidet zuerst einmal, ob die Notwendigkeit einer Ver­ bindungsaufnahme besteht. Diese hängt von folgenden Faktoren ab:

• 1. Art der Kopplung mit anderen UCS's (fest, mittel, lose), wel­ che angerufen werden sollen
• 2. aktueller Zustand
• 3. Datenverkehr und Datenpriorität auf dem BUS1
• 4. allgemeine Priorität und Notwendigkeit für die angestrebte Verbindung.

Soll eine Verbindung stattfinden, wird erst einmal der "Hörer abgenommen", indem TR1 auf der Schnittstellenplatine das Relais RE1 ansteuert. Jetzt erfolgt eine sogenannte Hörtonauswertung, in welcher geprüft wird, ob ein dauerndes, intermittierendes oder gar kein Freizeichen anliegt.

Der Prozessor schaltet jetzt seinen Impuls-Meßeingang (PIN18) ein. Gleichzeitig wird IC17 auf Eingang 4 geschaltet (PIN2), an dem der Ausgang des Signalverstärkers 2 von IC6 angeschlossen ist.

Die ankommenden Tonsignale werden über den Trafo TR2 auf der Schnittstellenplatine ausgekoppelt, mit den Zenerdioden D3 und D4 auf zulässige Werte begrenzt und über R5 und C5 auf den NF-Knotenpunkt auf der Prozessorplatine (Signalleitung: NF) einge­ speist.

Jetzt regelt der Prozessor IC7 das 100-stufige digitale Poten­ tiometer IC5 so lange hoch, bis am Impuls-Meßeingang (PIN18 von IC7) meßbare Impulse auftreten.

Der jetzt empirisch ermittelte Wert des digitalen Potis wird zur Ausschaltung von Toleranzen und für sichere Detektion auto­ matisch nochmals um 30% erhöht. Dieser ermittelte Wert wird üb­ rigens auch für die folgende Kommunikation genutzt. Damit wer­ den bei jeder Kommunikation optimal und neu ermittelte Signal­ parameter digital eingestellt. Leise und schlechte Verbin­ dungen werden damit weitestgehend pegelmäßig vom UCS selbst ausgeregelt. Im übrigen werden diese Verstärkungswerte eben­ falls in der Tabelle aller Verbindungsparameter eingesetzt, so daß sich UKS das nächste mal wesentlich schneller anhand eige­ ner Erfahrenswerte einjustieren kann.

Erst jetzt beginnt die eigentliche Messung der Impulse, welche eindeutig erkennen lassen, ob ein Freizeichen vorhanden ist (gleichmäßiger Dauerton), ob besetzt ist oder ob es sich um ei­ nen Nebenstellenanschluß handelt.

Sollte kein Freizeichen vorhanden sein, wird durch kurzes ab­ fallen (100 msec) und wieder anziehen des Relais' RE1 versucht, die Leitung frei zu bekommen (Blockadefreischaltung). In einer Nebenstelle wird durch wählen einer "0" versucht, ein Amtsan­ schluß zu bekommen (automatische Amtsholung). Sollte auch die­ ser Versuch fehlschlagen, wartet UCS jetzt 30 sec und startet einen neuen Anrufversuch (insgesamt weitere 10 Versuche in einem Abstand von 1 min.). Schlagen alle Versuche fehl, ver­ sucht UCS eine Verbindung über die anderen Kommu­ nikationswege (BUS 1/2, Funk) zu erreichen.

Unter der Annahme, daß ein Freizeichen erkannt ist, gibt UCS jetzt über den DTMF-Decoder IC19 auf der Prozessorplatine die der Rufnummer entsprechende Tonfolge in einem stan­ dardisierten Abstand von 100 msec pro Ziffer aus.

Unter Auswertung des Rufsignales wartet UCS jetzt darauf, daß eine Verbindung zustande kommt (die maximale Wartezeit beträgt 30 sec.). Der Datenaustausch kann nun beginnen.

5.2.5. die BUS-Schnittstellen 1 + 2 5.2.5.1. Schaltungstechnik

Der große Vorteil Hard- und softwaremäßiger Mehrfachnutzungen kommen hier besonders zur Geltung. Beide Schnittstellen arbei­ ten prinzipiell genauso wie die Telefonschnittstelle. Der Un­ terschied zwischen beiden BUS-Schnittstellen liegt nur darin, daß BUS 2 zusätzlich noch Gleichspannung einkoppeln kann und daß BUS 1 weitestgehend die Hardware der Telefonschnittstelle nutzt (Umschaltung durch Relais RE1). Eine Trennung von BUS1 und 2 war notwendig, da am BUS1 ange­ schlossene BUS-Kombimelder durch z.Bsp. eine Wechselsprechver­ bindung auf BUS2 nicht beeinflußt werden dürfen. Außerdem ist es möglich, eine Wechselsprechverbindung auf BUS2 sofort über eine Telefonverbindung weiterzuleiten (wenn man mal nicht zu Hause ist).

Die Aus- und Einkopplung der Niederfrequenz-Signale (Daten und Sprechspannung) wird wie bei der Telefonschnittstelle über ei­ nen Übertrager gleicher Ausführung sichergestellt. Außer der damit erzielbaren sehr guten Störspannungsfestigkeit und Ent­ kopplung wird erreicht, daß das NF-Signal symmetrisch über den BUS übertragen wird. Äußere Störfelder, welche ja im Gleichtakt auf beide Leitungen einwirken, werden somit sehr wirksam unter­ drückt. Verbindungen werden damit genauso sicher wie in der Te­ lefontechnik. Leitungslängen von vielen hundert Metern können somit problemlos überbrückt werden.

Da die Übertrager ständig am BUS angeschlossen ist, wird durch die Kondensatoren C3 und C4 bzw. C9 und C10 sichergestellt, daß keine Gleichspannung durch die Primärwicklung fließen kann.

Über den BUS2 besteht die Möglichkeit, Gleichspannung im Be­ reich von 10-24 Volt für die Stromversorgung in den Kommunika­ tionspausen und für die Akkupufferung für jedes an diesem BUS angeschlossene UCS bereitzustellen.

Um auch für Gleichspannung eine polaritätsunabhängige Einspei­ sung zu ermöglichen (sehr anschlußfreundlich bei der Installa­ tion), wird die Spannung über 2 Drosseln Dr1 und Dr2 auf einen Brückengleichrichter D7 geführt. Die Drosseln verhindern, daß Wechselspannungssignale < 20 kHz (notwendig für das Rufsignal auf 38 kHz) über den Gleichrichter kurzgeschlossen werden.

Der Feldeffekt-Transistor TR4 ist als regelbarer Widerstand für die Ab- und Zuschaltung der Einspeisung auf der Leistungsseite verantwortlich. Die Verwendung eines FET ist an dieser Stelle ideal, da er praktisch leistungslos zwischen einen Durchgangs­ widerstand von 0,03 Ohm und einigen Mega Ohm ohne bedeutsame Ver­ lustleistungen umgeschalten werden kann.

An dieser Stelle zeigt sich auch der Vorteil einer für jedes UCS eigenen Notstromversorgung. Außer der Sabotagesicherheit durch Abschaltung der zentralen Stromversorgung übernimmt der interne Akku auch die zentrale Versorgung des UCS, wenn über den BUS2 gerade ein Datenaustausch bzw. Sprechverkehr stattfindet.

Genauso wie bei einer Verbindung über die Telefonschnittstelle werden die ankommenden Tonsignale werden über den Trafo TR2 und/oder auf der Schnittstellenplatine ausgekoppelt, mit den Zenerdioden D3 und D4 bzw. D5 und D6 auf zulässige Werte be­ grenzt und über R5 und C5 bzw. R6 und C6 auf den NF- Knotenpunkt auf der Prozessorplatine (Signalleitung: NF) einge­ speist.

5.2.6 die serielle Schnittstelle (V24)

Die serielle Schnittstelle arbeitet im normalen V24-Standard und ermöglicht den Anschluß aller möglichen Geräte mit seriel­ ler Schnittstelle (PC/Latop, Drucker, Modem usw.).

Die Anschlüsse R×D und T×D werden direkt an den Prozessor IC7 (PIN27 und PIN28) geführt. Notwendige EMV-Maßnahmen sind be­ reits im Prozessor vorhanden.

Bei jedem Kaltstart (Neustart bzw. RESET) fragt der Prozessor zuerst die Schnittstelle ab, ob Daten bzw. Programme geladen werden sollen. Dieser hardwaremäßig im Prozessormodul intern festgelegte Modus ermöglicht es völlig unabhängig von der Software neue Programme zu laden. Hingegen ist das Downloading von Daten über diese Schnittstelle z.Bsp. auch mit Hilfe eines Modems von der Software überwacht.

5.2.7. die Bereitstellung der negativen Kontrastspannung

Ein LCD-Display benötigt immer eine negative Betriebsspannung, um den Kontrast einstellen zu können. Die meisten Displays er­ zeugen diese Spannung intern. Der Kontrast wird mit einem Ein­ stellregler und bei vielen Geräten durch ein von außen zugäng­ liches Potentiometer eingestellt (siehe Laptop's).

Um hier konsequenterweise den Weg der kompletten softwaremäßi­ gen Steuerung nicht zu verlassen, wurde hier ein neues Verfah­ ren angewandt.

Der Prozessor besitzt zwei getrennt regelbare PWM-Kanäle (Pulsweitenmodulation). Diese PWM-Kanäle werden im UCS vielfäl­ tig genutzt. Ein Kanal wird unter anderem dazu verwendet, mit­ tels einer veränderlichen Frequenz den Kontrast softwaremäßig zu steuern.

Auf der Prozessorplatine befindet sich ein Spannungsvervielfa­ cher üblicher Schaltungstechnik mit den Dioden D1 bis D8. Die an der zweiten und sonst nicht genutzten V24-Schnittstelle des Prozessormodules IC7 vorhandene negative Ruhespannung des RTS-Signales (-7,5 V an PIN24 und PIN29) wird vervielfacht.

Die Zeit der Umladeprozesse der Kondensatoren C3, C7 und C13 be­ stimmt die Höhe der Spannungsaufstockung und wird durch den PWM1-Ausgang geregelt. Einer Ausgangsfrequenz von 612 Hz bis 16 kHz entspricht einem Spannungshub von -5 Volt bis -18 Volt. Da­ mit ist eine ideale Kontrastregelung möglich.

5.2.8 Die analogen Signalverstärker

Für die Steuerung und Verstärkung aller Analogpegel werden ins­ gesamt 7 hochspezialisierte IC's eingesetzt. Diese befinden sich auf der Prozessorplatine. Dabei sind 5 Signalwege fest­ gelegt, von welchen 4 Wege digital steuerbar sind:

• 1. NF-Knotenpunkt <<< Verstärkung <<< Lautsprecher 1
• 2. NF-Knotenpunkt <<< Verstärkung <<< Lautsprecher 2
• 3. NF-Knotenpunkt <<< Verstärkung <<< BUS 1 + Telefon
• 4. NF-Knotenpunkt <<< Verstärkung <<< BUS 2
• 5. Mikrofon <<< Verstärkung <<< NF-Knotenpunkt.

5.2.8.1. Ausgangsverstärker

Als Ausgangsverstärker kommen STEREO-BTL-Audioverstärker zum Einsatz (IC1 und IC6), bei denen beide Kanäle jeweils getrennt genutzt werden und für diesen Anwendungsfall folgende und ent­ scheidende Vorteile besitzen:

• 1. symmetrische Leistungsausgänge in Brückenschaltung, damit hoher Leistungshub bei geringer Betriebsspannung und relativ hohem Lastwiderstand (40 Ohm) und problemlose symmetrische Ein­ kopplung auf die Ausgangstransformatoren der Schnittstellen.
• 2. gleichspannungsgesteuerte Verstärkungsregelung und damit ho­ her Entkopplungsgrad zwischen den digitalen Regel-IC's und den Analogsignalen.
• 3. integrierte elektronische Kurzschluß- und Temperatursiche­ rungen aller Ausgänge.
• 4. praktisch keinerlei externe Beschaltung notwendig
• 5. linearer Frequenzgang bis zu 40 kHz (wichtig für die Ruf­ signalgenerierung und die automatische Rückkopplungsmessung und -regelung).

Die NF-Signaleingänge sind miteinander verbunden und bilden ge­ meinsam mit der Einspeisung der Mikrofonsignale (IC16) und des DTMF-De/Encoders (IC19) den NF-Knotenpunkt der Schaltung. Alle Niedrigpegel laufen in diesem Knotenpunkt zusammen und werden je nach Steuerung der digitalen Potentiometer auf die Schnitt­ stellen weitergeleitet.

Die Steuerung der digitalen Potis muß softwaremäßig genau rich­ tig erfolgen, sonst könnte es im Extremfall passieren, daß Ein- und Ausgänge quasi wechselspannungsmäßig kurzgeschlossen wer­ den, was zu unkontrollierbaren Schwingungen in den analogen Schaltungsteilen führen kann.

5.2.8.2. automatische Schwingungsunterdrückung und Signalpegel­ regelung

An dieser Stelle soll gleich die automatische Kontrolle und Nachregelung bzw. Unterdrückung wilder Schwingungen erläutert werden. Der äußerst kompakte Aufbau, mögliche Fertigungs- und Temperaturtoleranzen, unterschiedliche Signalpegel auf den Schnittstellen und verschiedene sonstige Umweltbedingungen beim Einsatz des UCS machen es dringend notwendig, die Pegel und unkontrollierbare Schwingungen zu überwachen und aus­ zuregeln.

Auf der Regelungsseite werden hierzu wiederum die digitalen Po­ tis verwendet, mit dessen Hilfe jeder Signalzweig pegelmäßig beeinflusst werden kann. Einmal ermittelte Pegelwerte sind im Speicher des UCS hinterlegt und dienen als Erfahrungs­ werte für die nächste Kommunikation, über welche Schnittstelle auch immer.

Wie werden nun die verschiedenen Analogsignale erkannt und vor allen Dingen von wilden Schwingungen unterscheiden?

Hierzu wird wiederum der Impuls-Meßeingang des Prozessormodules IC7 (PIN18) genutzt. Da eigentlich alle 4 Eingänge des Ana­ logschalters IC17 belegt sind, wird der Eingang für das DCF-Uhrenmodul, welcher ja sowieso sehr selten genutzt wird (maximal 4-mal pro Tag und bei jedem Kaltstart), angesteu­ ert.

Das Uhrenmodul wird über den Ausgangsexpander IC14 (PIN6) in den Stand-By-Modus geschalten. Jetzt können über den freige­ schalteten Eingang von IC17 die Frequenzen auf dem NF-Knotenpunkt eingelesen werden.

Mit Absicht wurden hier weder ein Zwischenverstärker noch ir­ gendwelche Impulsformer eingesetzt, obwohl der Impuls- Meßeingang des Prozessors eigentlich einwandfreie Rechtecksig­ nale verlangt.

Einer der eindeutigen Unterschiede zwischen Digital- und Ana­ logtechnik ist der, daß die Signalformen unterschiedlich sind. Analogsignale sind frequenz- und amplitudenmoduliert und im Normalfall sinusförmig. Digitalsignale sind, wenn überhaupt, nur frequenzmoduliert und besitzen einen konstanten LOW/HIGH-Pegel.

Wenn ein Analogverstärker übersteuert wird, geht auch dieser in den Begrenzungsmodus über und die sinusförmigen Halbwellen nä­ hern sich einem Rechtecksignal. Genau diese Tatsache, daß näm­ lich plötzlich eindeutig identifizierbare Impulse, gleich wel­ cher Frequenz, anliegen und daß bei einer Kommunikation ja auch entsprechend der anzusteuernden Schnittstelle mindestens ein Signalverstärkerausgang am NF-Knotenpunkt anliegt, wird ge­ nutzt, die Signalstärke zu steuern. Der so ermittelte Über­ steuerungswert wird um 30% auf einen Mittelwert rückgerechnet und den aktiven digitalen Potis als Einstellwert übermittelt.

Die eingehenden gemessenen Frequenzen schließlich zeigen dem Prozessor auch eindeutig auf, ob ein unkontrollierbares Schwin­ gen vorliegt. Es ist Tatsache, daß wilde Schwingungen bis in Megaherzbereich reichen können.

Der Impuls-Meßeingang kann Frequenzen bis 156 200 Hz messen. Aus der Tatsache heraus, daß im UCS-Analogbereich maximale Nutzfrequenzen von 40 kHz verarbeitet werden, werden Frequenzen < 80 kHz eindeutig als wilde Schwingungen detektiert und können durch Rückregelung der gerade aktiven digitalen Po­ tis wirksam bekämpft werden.

Ein positiver Nebeneffekt ist nicht nur, daß es auch wieder ge­ lungen ist, ohne jegliche Einstellregler auszukommen, sondern die Signal- und Schwingungsfestigkeit des gesamten UCS ist damit jederzeit kontrollierbar und auf die jeweiligen Verhält­ nisse automatisch einstellbar.

Im übrigen wird dieses Prinzip ebenfalls bei der automatischen Rückkopplungsregelung eingesetzt.

5.2.8.3. Eingangsverstärker (Mikrofon)

Für den Signalverstärker des Mikrofones wird ebenfalls ein Spe­ zial-IC (IC16) eingesetzt. Er ist nicht nur speziell für den Anschluß von auch beim UCS eingesetzten Kondensatormikrofonen entwickelt wurden, er hat durch eine intelligente Geräuschaus­ wertung auch die Fähigkeit, Sprache und Hintergrundgeräusche voneinander zu unterscheiden und eine entsprechende Regelspan­ nung zur Verfügung zu stellen.

Während das verstärkte Mikrofonsignal wiederum in den NF-Knotenpunkt eingespeist wird (PIN3 von IC16), wird mit dem Steuersignal an PIN6 der Transistor TR2 geregelt, welcher wie­ derum ausschließlich auf beide Regeleingänge für die Lautspre­ cherverstärker (IC1) wirkt.

Zusammen mit der nachfolgend beschriebenen automatischen Rück­ kopplungsregelung ermöglicht damit das UCS einwandfreie Frei­ sprechfunktion sowohl innerhalb einer Wechselsprech­ anlage als auch innerhalb einer Telefonverbindung.

5.2.8.4. automatische Rückkopplungsregelung

Die Regelung wird nach dem gleichen Prinzip wie die unter Punkt 5.2.8.2 beschriebene Schwingungsunterdrückung realisiert. Al­ lerdings wird die Schwelle der Erkennungsfrequenz von < 80 kHz auf 4 kHz stark verringert und die einzulesenden Impulse werden nicht vom NF-Knotenpunkt sondern wie für die Hörtonauswertung am Ausgang L8 an IC17 (PIN2) ermittelt. Das sichert eine aus­ reichende Amplitude für den Meßeingang (jetzt interessiert nur noch die Frequenz).

Das am Mikrofonverstärker-IC16 angeschlossene Tiefpassfilter sperrt alle vom Mikrofon aufgefangenen Frequenzen < 3,5 kHz. Sollten dennoch am NF-Knotenpunkt höhere Frequenzen mit kon­ stantem Spektrum über den Impuls-Meßeingang zu messen sein, werden sofort beide Lautsprecher um jeweils 1% zurückgeregelt.

Pro 1% wird die Rückregelung innerhalb von 5 msec realisiert (max. 200 Regelschritte in einer Sekunde) und damit als nicht störend, sondern im Gegenteil, als sehr wirksam empfunden.

Eine softwaremäßige Zeitkonstante legt fest, in welchem Zeitin­ intervallen auch wieder ein Versuch der Hochregelung stattfindet (500 msec nach der ersten rückkopplungsfreien Phase).

Im Endergebniss stellt sich das System ständig auf einen stabi­ len Wert ein, welcher sich je nach den Pegelverhältnissen bei­ der Kommunikationspartner kontinuierlich nachregelt.

Im Übrigen werden auch diese Werte gespeichert und als "Erfahrungswerte" für die nächste Kommunikation als Startein­ stellung herangezogen.

5.2.9. Funkuhr (Schaltungstechnik und Auswertungen)

Die Funkuhr soll in erster Linie sicherstellen, daß dem UCS ei­ ne stets genaue Uhr-, aber auch Jahreszeit zur Verfügung steht. Bei der Erstinbetriebnahme des UCS ist die Hinterlegung dieser Daten äußerst wichtig. Sollte die automatische Ermittlung auf­ grund des schlechten Funkempfanges (relativ unwahrscheinlich) nicht möglich sein, wird der Betreiber unbedingt aufgefordert, aktuelle Uhrzeit und Datum manuell einzugeben.

In zweiter Linie, aber deswegen nicht wesentlich unwichtiger, dient die integrierte Funkuhr einer wesentlichen Erhöhung des Informationsangebotes an den Betreiber.

Die Uhrzeit und das Datum so deswegen wichtig für das UCS, weil beide Kenngrößen ein äußerst wichtiger Faktor im Entscheidungs­ prozeß des UCS sind, ob z.Bsp. ein Einbruch- oder Brandalarm ausgelöst werden muß. Wie schon in der Gerätebe­ schreibung erwähnt, werden hier mögliche Einflußfaktoren auf die Meßergebnisse von Bewegungs- und Brandmeldern durch Sonnen­ einstrahlung und Heizungen berücksichtigt.

Zum Einsatz kommt hier ein industriell gefertigtes Funkuhrenmo­ dul, welches nicht größer als eine 1-Pfennig-Münze ist. Dieses Modul liefert im TTL-Pegel die empfangenen Zeitzeichen­ signale, welche durch den Prozessor IC7 über den Impuls- Meßeingang eingelesen und deco­ diert werden.

Eine Besonderheit im Datenprotokoll des empfangenen Zeitzei­ chensignales besteht darin, daß man zwar die Sekundenimpulse ständig empfängt, jedoch alle anderen Informationen wie Tag, Monat, Jahr, Sommer/Winterzeit erst innerhalb einer Minute kom­ plett übertragen werden. Daraus folgt, daß es nur möglich ist, eine komplette Information zu erhalten, wenn der Impuls- Meßeingang des Prozessors mindestens 1 und maximal 2 min. stän­ dig auf das Uhrenmodul durchgeschalten ist.

Um einen Informationsverlust durch die Stummtastung der anderen 3 Eingänge des Analogschalters (IC17) zu vermeiden, ist der Eingang des Funkuhrenmodules ausschließlich in zweiter Priori­ tät gesteuert. Das heißt, immer wenn an den anderen Eingängen "nichts los ist", liest UCS den Funkuhr-Eingang. Und wenn es aufgrund der Kommunikationsruhe möglich ist, eine vollständiges Zeitprotokoll zu lesen, wird automatisch die interne Uhr und der Datumszähler synchronisiert. Damit sind die Intervalle der Synchronisation fließend und können je nach Kommunikationsbe­ darf sowohl 2 Minuten als auch 24 Stunden betragen. Eine Zwangssynchronisation (Erhöhung auf Prioritätsebene 1) findet allerdings einmal täglich (zwischen 1-3 Uhr in der Nacht) statt, um ggf. mögliche Umschaltungen zwischen Sommer- und Win­ terzeit nicht zu verpassen.

Auf den Aufbau des DCF-Protokolles soll hier nicht weiter ein­ gegangen werden, da dieses hinlänglich bekannt und Stand der Technik ist.

5.2.10. Infrarot-Lichtschranken (IRLS) 5.2.10.1. Schaltungstechnik

Die gesamte Schaltungstechnik der IRLS befindet sich auf der Matrixplatine. Gesteuert werden alle Lichtschranken durch die 8 Ausgänge des Expanders IC3 sowie durch einen Ausgang des Ex­ panders IC2 (IR-Fernbedienung).

Für die Abtastung des Bildschirmes existieren 8 IRLS, von denen 4 horizontal und 4 vertikal angeordnet sind. Es wird nur eine Bildschirmhälfte abgetastet um die Möglichkeit zu haben, auch während der Einblendung von bedienbaren Tasten in der anderen Bildschirmhälfte weitere Informationen darstellen zu können.

Die jeweils 4 Lichtschranken bilden eine Matrix, so daß genau 16 Kreuzungspunkte entstehen. Bei der grafischen Darstellung der Tasten ist es sehr wichtig, daß die Zentren der gezeichne­ ten Tasten örtlich mit den Kreuzungspunkten der Lichtschranken übereinstimmen.

Die 8 Ausgänge schalten jeweils den Empfänger und zugehörigen (gegenüberliegenden) Sender gleichzeitig ein, indem der Ausgang auf HIGH gesteuert wird. Die Ladeelko's C1, 2, 3 . . . 11 erfüllen jetzt eine Doppelfunktion.

Einmal speichern sie in der per Software gesteuerten Anlaufpha­ se (5 msec) elektrische Energie, welche dann mit einem Stromstoß über die IR-Senderdioden in einen IR-Impuls umgewandelt wird. Zum zweiten sorgen sie dafür, daß die Impulsenergie nicht über die gemeinsamen "kalten Enden" von Empfänger und Sender über­ tragen wird und damit keine eindeutige Detektion des eigentli­ chen Infrarotsignales zulassen.

Nachdem, wie schon beschrieben, der entsprechende Elko inner­ halb 5 msec ausreichend auf-geladen ist, werden durch den Im­ pulsgeber IC1 alle Katoden der Senderdioden in einem In­ tervall von 35 µsec zu 1,5 msec wechselweise auf Masse und auf +5 Volt gesteuert. Ein Impulsstrom fließt dabei nur durch den Sender, welcher durch den Expander IC3 tatsächlich auf HIGH geschalten ist.

Zur Strombegrenzung dient dabei lediglich der Widerstand R11 von 10 Ohm. Der kurzzeitig fließende Impulsstrom in Höhe von ca. 300 mA (mittlere Stromaufnahme beträgt nur 3 mA) ist sowohl für die Senderdiode als auch für den Impulsgeber-IC und den Expander-IC völlig ungefährlich, da die mittlere Einschalt­ dauer lediglich 1% beträgt.

Der zugehörige IR-Empfänger ist in der HIGH-Phase in Sperrich­ tung gepolt. Die eintreffende IR-Strahlung löst an dessen Kol­ lektor eine Modulation aus, welche auf den Eingang des Spe­ zial-Empfänger-IC's (PIN16 an IC4) gelangt. Ein integriertes Aktivfilter sperrt alle IR-Frequenzen, welche unter 20 kHz lie­ gen. Damit können netzgebundene Störer (z.Bsp. Leucht­ stoffröhren) wirksam unterdrückt werden.

Die automatische Verstärkungsregelung (AGC) in IC4 bewirkt, daß die Signale im konstanten TTL-Pegel an PIN9 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen. Von dort gelangen sie über den Analogschalter IC17 auf der Prozessorplatine zum Impuls- Meßeingang des Prozessormodules IC7.

5.2.10.2. Bildschirmabtastung

Wie oben beschrieben, werden nur die exakt zugehörigen Sen­ der/Empfänger-Paare angesteuert bzw. abgefragt. Das ist unbe­ dingt notwendig, da bei einem Mindest-Öffnungswinkel von 30° für Sender und Empfänger besonders auf den horizontalen länge­ ren Strecken permanente Fehldeutungen möglich sind.

Die Software entscheidet nun entsprechend dem jeweiligen Bear­ beitungszustand und der gerade angezeigten Grafik, welche der 8 Lichtschranken abgefragt werden soll. Danach ist also erkennbar, daß nur die gerade wichtigen Lichtschranken (z. B. nur 2 Stück für eine Taste) bearbeitet werden, um Rechenzeit zu sparen.

Die maximale Rechenzeit ist demnach für die komplette Einblen­ dung von 16 Tasten notwendig (Zehnertastatur und Richtungsta­ sten). Trotzdem ist auch in diesem Fall ein Zyklus von mindestens 3 Abfragen pro Sekunde gewährleistet.

Wie wird nun eine Tastenbedienung softwaremäßig erkannt? Zur Erläuterung wird davon ausgegangen, daß alle 16 Tasten und da­ mit alle 8 Lichtschranken ausgewertet werden sollen.

Über den Impuls-Meßeingang werden nacheinander pro Lichtschran­ ke je 8 Impulse eingelesen. Diese 8 Werte werden auf einen Wert durchsucht, welcher mindestens 4mal vorkommt. Durch Integration wird dann ein Näherungswert berechnet und mit dem zu erwartenden "Erfahrungswert" aus den letzten 3 Abfragen ver­ glichen.

Wird jetzt eine Übereinstimmung festgestellt, bedeutet das für UCS, daß die Lichtschranke ohne Unterbrechung funktioniert. Weicht der ermittelte Wert über 100% vom Erfahrungswert ab oder läßt sich keine Näherungswert bestimmen, gilt die Lichtschranke als unterbrochen.

In diesem Fall wird die Unterbrechung durch eine nochmalige Ab­ frage der Lichtschranke nachgeprüft. Stimmen die Werte überein, meldet das Programm endgültig eine Unterbrechung.

Nachdem dieser Vorgang für alle 8 Lichtschranken durchgeführt ist, wird durch entsprechende Zuordnung von jeweils 2 Licht­ schranken berechnet, welche Taste "gedrückt" ist.

5.2.10.3. IR-Fernbedienung

Für das Einlesen von Signalen einer IR-Fernbedienung ist der Fototransistor TR14 vorgesehen. Nach jedem Abfragezyklus der Bildschirm-Lichtschranken wird über den Expander IC2 auf der Matrixplatine der Emitter des Empfängers einmal kurz auf HIGH (PIN19) gelegt. Eintreffende IR-Impulse können nun wie unter Punkt 5.2.10.2 eingelesen und ausgewertet werden.

Obwohl es durch die softwaremäßige Auswertung der Impulse theo­ retisch auch möglich ist, jede beliebige IR-Fernbedienung "einzulernen", ist eine eigene zum UCS gehörende Fernbedienung vorgesehen, welche über 4 Tasten folgende Funktionen ermög­ licht:

• 1. Signal aus
• 2. Ruf annehmen/Tür öffnen
• 3. intern scharf/unscharf
• 4. Service
• 1. + 2. Notruf.

Auf die Technik der IR-Lichtschranke soll hier nicht weiter eingegangen werden, da die Schaltung genau dem Impulsgeber auf der Matrixplatine entspricht. Die 5 unterschiedlichen Sendefrequenzen werden durch Parallelschaltung von unterschied­ lichen Widerständen zu R1 mittels Tastendruck erreicht. Der Wert von R1 beträgt im Unterschied zur Matrixplatine 220 k.
Taste 1 <<<< R = 150 k
Taste 2 <<<< R = 100 k
Taste 3 <<<< R = 56 k
Taste 4 <<<< R = 33 k.

Als Betriebsspannung werden 9 V genutzt. Damit ist nicht nur der Einsatz preisgünstiger Batterien möglich, die erhöhte Spannung bewirkt auch eine deutlich verbesserte Reichweite.

Die Impulsenergie beträgt für die Sendediode mindestens 600 mA bei einer Einschaltdauer von maximal 2,5% (je nach R1).

5.2.10.4. Display-Beleuchtung

Displays in dieser Größenordnung werden nach heutigen Stand ausschließlich mit CFL-Beleuchtungen betrieben. Das sind kleine Leuchtstoffröhren, welche mittels eines Inverters mit Wechsels­ pannung in Höhe von ca. 400-500 Volt versorgt werden.

Diese Art der Beleuchtung ist jedoch aus zwei Gründen im UCS nicht einsetzbar. Einerseits ist eine mehrfarbige Beleuchtung für Signalisationszwecke unrealisierbar. Zum Zweiten strahlen mit Wechselspannung betriebene Leuchtquellen derartig viel In­ frarotenergie ab, daß eine Bildschirmabtastung mit Infrarot- Lichtschranken absolut unmöglich ist.

Es wurden deshalb superhelle Leuchtdioden eingesetzt, die erst seit kurzem auf dem Markt gibt. Wie am Schaltplan der Matrix­ platine erkennbar ist, würden verschiedenfarbige LED's zu 2-er, 3-er bzw. eine 4-er Gruppe zusammengefasst (sind im Schaltplan durch jeweils ein Schaltzeichen gekennzeichnet).

Insgesamt kommen folgende LED's zum Einsatz:

• 1. 16 LED's D3-D9 (weißleuchtend) für die Grundbeleuchtung
• 2. 8 LED's D16-D18 (rotleuchtend) für Alarmmeldungen
• 3. 4 LED's D19 (gelbleuchtend) für Brandmeldungen
• 4. 1 LED D21 grünleuchtend neben dem Display zur Betriebanzeige
• 5. 1 LED D22 gelbleuchtend neben dem Display zur Anzeige von Störungen.

Alle LED's werden über den Expander IC2 angesteuert und eben­ falls per Software an- und ausgeschalten.

Zur rein optischen Anzeige von Zuständen wird beim UCS erstma­ lig auch die Displaybeleuchtung genutzt. Dies hat den großen Vorteil, daß auch schon bei einer Entfernung, in welcher die Schrift oder Grafik noch nicht eindeutig erkennbar ist (zum Beispiel auch bei Brillenträgern, welche gerade keine Brille aufhaben), durch optische Signale eindeutig die Art der Meldung darzustellen. Ein weiterer Vorteil ist, daß taubstumme Betrei­ ber ebenfalls eindeutig auf eine Alarmsituation hingewiesen werden.

Folgende Signalisationsarten werden zusätzlich zum dargestell­ ten Text und Grafik verwendet:

• 1. DIEBSTAHL-Alarm abwechselnde Beleuchtungsänderung von Normallicht auf Rotlicht (ganzer Bild­ schirm)
• 2. EINBRUCH-Alarm wie Diebstahl, jedoch wird das Rot­ licht in der Rotphase als Lauflicht dargestellt
• 3. NOTRUF ständiges Rotlicht mit kurzen Nor­ mallichtphasen
• 4. RAUCH/GAS-Alarm flackerndes Rotlicht in unregelmäßi­ gen Abständen
• 5. FEUER-Alarm flackerndes Rotlicht mit flackerndem Gelblicht in unregelmäßigen Abständen
• 6. STÖRUNGEN abwechselnde Beleuchtungsänderung von Normallicht auf Gelblicht

6. Informationsverarbeitung 6.1. Einlesen von analogen Informationen

Im Unterschied zur Funkschnittstelle werden alle Signale der Telefon- und der BUS-1/2-Schnittstellen analog verarbeitet. Die ankommenden Signale werden auf den NF-Knotenpunkt eingespeist und weiter über C35 zum DTMF-De/Encoder IC19 (PIN2) auf der Prozessorplatine geführt.

Der Decoder ist vom Prozessor bereits auf Empfang parametri­ siert und erwartet DTMF-Töne. Sollte ein gültiger Ton empfangen werden, wird dieser in IC19 in eine Zahl (0-15) umgewandelt, in einem internen Puffer zwischengespeichert und bei Anforde­ rung dem Prozessor über den Datenbus übermittelt.

Obwohl eigentlich nur für den Telefonbetrieb sinnvoll, wartet der Prozessor nach dem Rufannahmebefehl und nach dem Empfang einer gültigen Zahl immer genau 3 Sekunden. Diese relativ lange Zeit ist notwendig, um auch die manuelle Fernabfragemöglichkei­ ten über PIN-Code zu ermöglichen. Ist in dieser Zeit keine gül­ tige Zahl im Buffer von IC19, legt der Prozessor wieder auf bzw. bricht die Protokolleinlesung ab.

Da innerhalb einer Datenübertragung zwischen zwei UKS die Rate wesentlich schneller ist (100 msec = 50 msec BCD-Zahl + 50 msec Pau­ se), kann ein Befehl zum Auflegen auch dann erteilt werden, wenn das Protokoll vollständig, decodiert, gültig und quittiert ist. Da das Protokoll aus 8 BCD-Zahlen besteht, wird nach gül­ tigen Empfang von 8 Zahlen die volle Rechenleistung (zeitweilige Änderung der Task-Priorität) für die Decodieung und Beantwortung des Protokolles verwendet. Eine Kommunikation zwischen zwei UKS dauert damit für eine quittierte Informati­ onsübermittlung ca. 1,3 sec.

Aus Sicherheitsgründen gilt dieses 3-Sekunden-Raster auch, wenn 8 völlig falsche Zahlen übermittelt werden. Dies verhindert, aufgrund vorzeitigen Wiederauflegens des UKS den gültigen PIN-Code zu ertesten.

Die zweite Möglichkeit ist natürlich auch die normale Übertra­ gung von Sprache. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die digitalen Potis die Aufregelung für die Lautsprecher vor­ nehmen.

So ist auch ein Monitorbetrieb (Mithören) für alle Schnittstel­ len (außer Funk) möglich.

6.2. Ausgabe von analogen Informationen

Die Ausgabe von Informationen unterscheidet zwei Möglichkeiten. Entweder es besteht bereits eine Verbindung (beide BUS-Schnittstellen) oder es muß erst eine Verbindung aufgebaut werden Telefon-Schnittstelle). In diesem Fall läuft folgender Vorgang ab:
Über die Signalleitung T1 Relais RE1 zum Anzug gebracht. Damit ist praktisch die Verbindung zum Telekommunikationsnetz herge­ stellt. Jetzt können über dem DTMF-Decoder/Encoder IC19 die über den Datenbus vom Prozessor gesendete Zahlen an Pin8 aus­ gegeben werden.

Ob diese Zahlen eine Rufnummer oder ein Datenprotokoll darstel­ len, ist vom Vorgang her genau das Gleiche, so daß nachfolgen­ des für beide Arten der Datenausgabe gilt.

Von Pin8 an IC19 gelangt das Signal über eine Pegelanpassung R29 auf den NF-Knotenpunkt. Das Signal wird über einen Zweig der Analogverstärker verstärkt und gelangt so auf den Ausgangstrafo TR2 der Schnittstellenplatine. Die dabei entste­ hende primärseitige Sprechspannung ist hoch genug, um sowohl über DTMF-Töne Wählvorgänge auszulösen als auch um Daten mit entsprechenden Pegel auszugeben.

Im Fall der Sprachübertragung (z.Bsp. Raumhören/Babyfon) wird per Software sichergestellt, daß PIN9 am Expander IC14 auf HIGH gelegt wird und damit den im Kondensatormikrofon befindlichen Vorverstärker mit Spannung versorgt.

6.3. Steuerung von BUS-Teilnehmern

Die Aufnahme der Kommunikation in das Telefonnetz wird einfach durch Ansteuerung des Relais RE1 gestartet. Jedoch an den BUS- Schnittstellen sind alle Teilnehmer ständig verbunden. Außerdem wird über einen BUS sogar Gleichspannung übertragen.

Obwohl die reine Daten- und Sprachübertragung im Bereich von 400 Hz bis 3,5 kHz erfolgt und im Datenbereich natürlich eben­ falls mit DTMF-Signalen gearbeitet wird, müssen vorher alle an­ geschlossenen Teilnehmer-mit einem wesentlich höherfrequenteren Signal veranlasst werden, ihren BUS-Anschluß von der eingespei­ sten Gleichspannung abzukoppeln und damit für niederfrequente Wechselspannungen freizugeben.

Hier wird vom Prozessor IC7 über den PWM-Kanal 0, ein Rufsignal mit 38 kHz generiert und in den entsprechenden Übertrager einge­ speist. Da der Übertrager bei dieser Frequenz eine 40-fache Dämpfung gegenüber dem normalen NF-Signal (0,4-3,5 kHz) auf­ weist, wird die Verstärkung mit dem zugehörigen digitalen Poti um ca. 60 dB hochgeregelt. Damit ist auch ein ausreichender Pe­ gel selbst beim Anschluß von 255 Teilnehmern gewährleistet.

Bei der Übertragung auf dem BUS2 ist durch die gleichzeitige Gleichspannungsspeisung noch eine weitere Besonderheit reali­ siert. Das Wechselspannungs-Rufsignal wird der anliegenden Gleichspannung auf dem BUS überlagert. Die in jedem UCS und sonstigen BUS-Teilnehmern (z.Bsp. Kombimelder) vorhandenen Drosseln DR1 und DR2 bilden zusammen mit dem Kondensator C11 einen Sperrkreis für den Bereich dieser Ruffrequenz. Damit wird ein Abfließen des Signales über den Gleichrichter verhindert und das Rufsignal gelangt fast ohne Dämpfung auf den Übertrager TR3.

Die Ruffrequenz auf BUS1 und BUS2 wird wieder wie bei der Hörtonauswertung über den Impuls-Meßeingang des Prozessors bei allen Teilnehmern erkannt.

Jetzt wird der Eingang des Transistors TR4 auf der Schnittstel­ lenplatine nach LOW geschalten. Daraufhin sperrt der als elek­ tronischer Widerstand arbeitende FET-Transistor TR4 und trennt damit das UCS von der Gleichstromversorgung. Das UCS läuft jetzt ausschließlich über die eigene Stromversorgung bzw. über einen integrierten Akkumulator.

Dieser Vorgang wird von allen am 2D-Bus angeschlossenen UCS's durchgeführt, so daß der 2D-Bus jetzt gleichspannungsfrei und damit bereit zur Übertragung niederfrequenter Wechselspannung ist.

Claims (1)

1. Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung und/oder Überwachung von vorbestimmten Räumen mit einer an eine Bedieneinheit ange­ schlossenen Steuereinrichtung, mit Sensoren, mit einer Melde­ einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungselemente der Bedieneinheit ausschließlich durch virtuel­ le, auf einem Bildschirm dargestellte Tastensymbole gebildet sind, daß die Steuereinrichtung einen internen Speicher auf­ weist, in welchen Identifikationsnummern ähnlicher Sicherheits­ vorrichtung speicherbar und ein die Sicherheitsvorrichtung selbst eineindeutig identifizierender Code gespeichert ist, daß durch die Steuereinrichtung eine selbstätige Veränderung der Schwelle für die Ausgabe von Meldungen nach Maßgabe der von den Sensoren erfaßten Umgebungsbedingungen durchführbar ist, und daß eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen ist, um mit ähnlichen Sicherheitseinrichtungen in Kontakt zu treten.