DE19834719A1 - Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung und/oder Überwachung von vorbestimmten Räumen - Google Patents
Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung und/oder Überwachung von vorbestimmten RäumenInfo
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Description
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.
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.
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.
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.
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.
- - 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.
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:
- - Infrarot-Sender/Empfänger für Bildschirmabtastung
- - Infrarot-Empfänger für Fernbedienung
- - Steuerung der Display-Beleuchtung
- - Anschlußtechnik und Signalaufbereitung der BUS-Leitungen (BUS1, BUS2)
- - Anschlußtechnik der V24-Schnittstelle
- - Anschlußtechnik und Signalaufbereitung der Telefon schnittstelle
- - Spannungsversorgung
- - 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).
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.
Zur Ermöglichung von ggf. notwendigen Querlesen folgt zuerst
eine Inhaltsangabe der
Schaltungsbeschreibung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Signalleitung T1 wird einfach auf LOW geschalten und das
Relais RE1 fällt wieder ab.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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
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.
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.
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.
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)
- 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.
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998134719 DE19834719A1 (de) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung und/oder Überwachung von vorbestimmten Räumen |
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Family Applications (1)
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WO (1) | WO2000008840A1 (de) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZWICK, HARRY, 78126 KOENIGSFELD, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |