Аналіз електричної схеми

3. Аналіз електричної схеми

Структурна схема пристрою, що розробляється представлена на рис. 3.1.

Датчиками охоронної системи, які використовуються для моніторингу стану об’єкту, можуть бути, як вже встановлені на автомобілі і працюючі зі штатною ОСТ, так і додаткові, спеціально встановлені датчики. Базовими є сенсори удару, руху, відкривання дверей, капоту та сигнали ввімкнення запалення автомобіля.

Базовий GSM термінал призначений для прийому даних від мобільного терміналу в режимі CSD та SMS. Це потрібно у випадку зникнення зв’язку, що здійснюється через GPRS канал, чи при відсутності з’єднання з мережею Internet.

На кожному ДЦ встановлене програмне забезпечення користувача з картографічними модулями. Відповідно до місцеположення програмне забезпечення завантажує з Internet мережі потрібну карту (карти можуть бути доступні з серверу виробника, наприклад компанії Transnavi.com, або з будь-якого іншого, на якому налагоджений доступ до завантаження відповідних карт з мережі Internet) і в подальшому працює з нею. З ДЦ можна встановлювати налаштування для мобільного терміналу та здійснювати прослуховування салону автомобіля в реальному часі. Сервер 1 та сервер 2 (рис. 3.1) виконують захисну та розвантажувальну функції відповідно. Фізично сервер 2 може бути суміщений з ДЦ.

На Рис. 3.1 сервери 1/1, сервер 2/1 – відповідно захисний та розвантажувальний сервер для ДЦ1; сервери 1/2, сервер 2/2 захисний та розвантажувальний сервер для ДЦ2; сервери 1/n, сервер 2/n захисний та розвантажувальний сервер для n –го ДЦ.

3.2 Опис функціональної схеми мобільного терміналу охоронної системи для автомобіля

Термінал складається з декількох функціональних вузлів скомпонованих згідного цільового призначення. Повна функціональна схема наведена на рисунку 3.2. Розглянемо кожний з функціональних вузлів та принципи їх роботи.

Обробка звуку проводиться GSM модемом Telit GM868-PY, який, крім того, виконує частину функцій по керуванню мобільним терміналом.

Сигнал з мікрофона М1 (див рис. 3.2) надходить до першого мікрофонного підсилювача МП1, який конструктивно суміщений з ним, де здійснюється його попереднє підсилення. Це підвищує відношення сигнал/шум на вході мобільного терміналу. Потім сигнал подається на вхід “АУДІО” мобільного терміналу, додатково в ньому підсилюється другим малошумлячим мікрофонним підсилювачем МП2 та попадає на вхід GSM модуля. Аудіо канал має схема луно придушення і збалансований вхід для компенсації звукових перешкод, тож для МП1 та МП2 використовується також збалансована схема.

Чутливість мікрофона, який використаний для роботи в мобільному терміналі, становить -45дБ·В/Па. Для нормальної роботи в салоні автомобіля та подачі на вхід аудіо каналу підсилення МП1+МП2 має складати 44 дБ. Смуга робочих частот за рівнем -3 дБ для всього тракту звуку становить 150-8000 Гц.

На Рис. 3.2:

“GSM” – канал передачі даних через стільникову мережу;

“GPS” – канал передачі навігаційних даних через систему NAVSTAR;

GSM модем – модем фірми Telit з підтримкою передачі даних через стільникову мережу;

GPS – приймач з підтримкою навігаційних систем GPS та GLONASS;

Програм. GSM – роз’єм, через який здійснюється програмування GSM модему;

Програм. CPU – роз’єм, через який здійснюється програмування CPU;

NMEA – текстовий протокол звя’зку навігаційного устаткування між собою;

ДТ1 ударн. – датчик ударів;

ДТ2 тепл. –датчик температури;

ДТ3 руху –датчик руху;

ДТ4 ц.з. – датчик центрального замку;

ДТ6 пальн. –датчик пального;

ДТ7 резерв,ДТ8 резерв. – резервні датчики;

ЗК1..7 – захисні кола;

SW1 – вузол, який виконує функції мультиплексора;

DC/DC – перетворювач напруги;

ІСН – імпульсний стабілізатор напруги;

Flash ОЗП – пам’ять;

ДН1, ДН2 – дільники напруги;

ПН1, ПН2 – підсилювачі напруги;

SIM – роз’єм SIM-карти;

МП1, МП2 – мікрофонні підсилювачі;

ДРП1, ДРП2 – аналогові входи;

CPU – центральний оброблювальний процесор;

ПП – попередній підсилювач;

ОР1..4 – оптрони;

К1 бл.ст. – ключ блокування реле стартеру;

К2 бл. зап. – ключ блокування запалення;

К3 сигн. – ключ ввімкнення/вимкнення бортової сигналізації/сирени;

К4 бл. БН – ключ блокування бензонасосу;

VD1..3 – діоди індикації режимів роботи терміналу.

3.2.2 Тракт входів та комутації

Сюди входять вхідні, захисні, вихідні кола та приймач GPS.

В якості приймача координат місцеположення вибрано 50 канальний суміщений GPS/GALILEO приймач LEA-4H фірми Anaris [13]. Його чутливість становить понад -160 dBm, що дозволяє вільно отримувати валідні дані від приймача в умовах міської забудови та навіть всередині залізобетонних приміщень. На сьогоднішній день система GALILEO не працює, тому для визначення місцезнаходження підконтрольних об’єктів використовуються навігаційні сигнали системи GPS NAVSTAR. Коли європейська навігаційна система GALILEO буде введена в дію, то термінал одразу зможе працювати в 2-х системах одночасно, покращуючи точність визначення місцеположення [14].

Оскільки приймач постійно споживає струм близько 100 мА, а це половина всього споживаного струму, використовується система енергозбереження. Вона відключає за допомогою ключа GPS приймач тоді, коли місцеположення визначати непотрібно.

Антена для приймача GPS є активною. Живлення до неї подається по центральній жилі кабелю. Конструктивно вона суміщена з GSM антеною.

Вхідні кола складаються з датчиків ДТ1-ДТ8, сигнали з яких приходять на роз’єм терміналу “IN/OUT”. Далі вони проходять захисні кола ЗК1-ЗК8 та приходять на порти P1 CPU, де інформація обробляється та, при спрацюванні якогось елемента датчика, йде на модем GSM.

Крім восьми цифрових входів мобільний термінал має 2 аналогових входи ДРП1, ДРП2 від датчиків рівня палива, чи інших. З них сигнал йде до роз’єма “AIN” потім ділиться дільниками на багатооборотних резисторах ДН1, ДН2 і йде на підсилювачі напруги ПН1, ПН2, які масштабують напругу, забезпечуючи її необхідний рівень для роботи з внутрішнім АЦП CPU.

Вихідні керуючі кола побудовані з використанням оптичної розв’язки ОР1-ОР4 та керують ключами К1-К4. Ці ключі, зазвичай, використовують для блокування реле стартера, блокування запалення, ввімкнення сирени, блокування бензонасосу чи інших. Логіка роботи ключів програмується диспетчерським центром.

Ядром системи є GSM модем та CPU. GSM модем працює під керуванням програмного забезпечення, створеного на мові програмування Python. Модем має АЦП та ЦАП, вбудовану внутрішню пам’ять та велику кількість портів вводу-виводу [15]. На нього покладені функції обробки даних від GPS приймача, синхронізація його внутрішнього таймера з часом GPS, робота з двома АЦП, передача звукової інформації, керування вихідними командами та робота з CPU та пам’яттю.

Модем по команді з ДЦ, за допомогою мультиплексора, керує індикацією на світлодіодах VD1-VD3. Реалізовано режим захисту від зависання внутрішнього програмного забезпечення. Модем та CPU стежать за роботою один одного та, якщо стан роботи їх не відповідає заданому відбувається процес вимкнення-вмикання для модему ключем на транзисторі та перезавантаження програми в CPU.

Запис коду програм в CPU при програмуванні у виробника відбувається через роз’єм “JTAG”. Запис коду програми до модему Telit GM868-PY програмною мовою Python відбувається через роз’єм “COM”. Далі код поступає через мультиплексор SW1 на вхід UART модему GSM. Мультиплексором можна вибрати або підключення до модулю GPS, або роз’єм “COM” для програмування модема. Це зроблено, оскільки модем має лише два UART порти. Обмін даними між CPU та пам’яттю Flash пам’яттю (128 МБ), та CPU і модемом відбувається по SPI протоколу.

Для живлення мобільного терміналу використано бортову автомобільну мережу 12-35 В яка напряму подається на роз’єм “PWR”.

Живлення схеми організоване паралельно, тобто поки є бортова напруга 12-35 В термінал працює від неї через DC/DC перетворювач зі стабілізатором струму. Він видає стабілізовану напругу 4,2 В з обмеженням по струму в 1 А, одночасно заряджаючи резервну батарею. На вході цього стабілізатора стоїть захисна схема з обмежувального діоду, діоду та відновлюваного запобіжника. Вона дозволяє захистити мобільний термінал при подачі напруги неправильної полярності та при перевищенні її 36 В.

В якості резервного джерела живлення застосовується літієва акумуляторна батарея G1 напругою 3,6 В і ємністю 1,5А∙год.

Використання такого низьковольтного живлення дозволило безпосередньо підключати модем до акумулятора і відмовитись від потужного багатоканального перетворювача напруги для живлення інших елементів. Це подовжило час автономної роботи терміналу. Коли батарея зарядиться вона споживає невеликий струм (декілька мА) для компенсації саморозряду і на роботу терміналу більше не впливає.

Напруга 4,2 В використовується для живлення модему GSM, інші ж елементи схеми живляться від ще одного джерела живлення – імпульсного стабілізатора напруги (ІСН). ІСН перетворює рівень вхідної напруги 4,2 В до 3,15 В. Він має низьке власне енергоспоживання 85 мкА та ККД не нижче 90%, що дозволяє не вимикати його взагалі.

Функції енергозбереження реалізовано за допомогою комутації живлення для GPS приймача, переходу CPU в сплячий режим та ввімкненням режиму енергозбереження в модемі. Основні технічні характеристики розробленого терміналу наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Основні технічні характеристики розроблюваного терміналу

В більшості існуючих мобільних терміналів, зокрема в розглянутих вище, відсутні тракти прийому та передачі звукової інформації. Призначенням розробленого мікрофонного тракту є зйом та передача стану звукового становища в підконтрольних транспортних засобах до ДЦ в якості достатній для його аналізу та однозначного сприйняття голосових повідомлень. Наявність мікрофонного тракту збільшує функціональність терміналу та зручність його експлуатації, а також зменшує додаткові фінансові витрати на пристрої, які забезпечують обмін голосовими повідомленнями між підконтрольним транспортним засобом та ДЦ.

Для роботи мобільного терміналу використовується два мікрофонних підсилювача. Один з них (МП1) встановлений безпосередньо в мобільному терміналі, а інший поруч з мікрофоном, забезпечуючи основне підсилення та покращуючи відношення сигнал-шум на вході другого підсилювача (МП2).

Схема частини мікрофонного підсилювача наведена на рис. 4.1. В схемі використано два однакових підсилювача.

Похожие работы

Розвиток операцій банківської системи на сучасному етапі економічних відносин в Україні (на прикладі АППБ "Аваль")

Скачать

117582

3

0

... вимоги, вимоги-доручення, векселі, чеки, банківські платіжні картки та інші дебетові і кредитові платіжні інструменти, що застосовуються у міжнародній банківській практиці.2. Облік та аудит в банківській системі на сучасному етапі економічних відносин в Україні   2.1 Організація бухгалтерського обліку в комерційних банках України   Бухгалтерський облік в комерційних банках України організує ...

Інформаційне забезпечення АіС

Скачать

37833

0

0

... ів і характеристик доз крові, що знаходяться у депозитарії. Згідно з даними офіційного електронного довідника ООН визначені наступні галузі використання штрихового кодування: митний контроль, пенсійне забезпечення, охорона здоров'я, соціальне страхування, судова практика, працевлаштування, статистика, будівництво, фінанси, промисловість, туризм, торгові угоди, інші області. Системи оперативного ...

Організаційна та правова регламентація діяльності митного органу України (МОУ) на прикладі діяльності Київської обласної митниці

Скачать

242448

6

24

... ів і зборів. Розділ 3. Напрямки підвищення рівня організаційної та правової регламентації діяльності Київської обласної митниці 3.1 Напрями вдосконалення організаційної та правової регламентації діяльності Київської обласної митниці Основні напрями розвитку Державної митної служби України координу-ються «Концепцією створення багатофункціональної комплексної системи "Електронна митниця" в ...

Охорона праці

Скачать

468112

34

0

... ї зони та обмеження доступу до неї людей. На підприємстві згідно з вимогами законодавчих та інших нормативно-правових актів з питань захисту населення і територій від надзвичайних ситуацій та охорони праці повинні бути розроблені і затверджені роботодавцем: - план попередження надзвичайних ситуацій, у якому визначаються можливі аварії та інші надзвичайні ситуації техногенного та природного ...