larmi, perché una dell
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I telecontrolli che abbiamo pubblicato in questi anni possono essere proficuamente utilizzati come teleallarmi, perché una delle loro funzioni è inviare SMS o chiamate telefoniche al verificarsi di una variazione di stato o di una condizione elettrica sugli ingressi di cui dispongono. Ci siamo però resi conto che a qualcuno ciò non basta, perché sentire squillare il telefono o una serie di toni non è come una voce che ci dice chiaramente cose del tipo: “incendio in corso”, “ladri in casa” ecc... Abbiamo dunque pensato di progettare e proporvi un teleallarme, basato sull’hardware dei nostri telecontrolli ma dotato di sintesi vocale; visto che c’eravamo, abbiamo previsto la possibilità di accettare comandi via DTMF, il che ci consente di configurarlo a distanza con semplicità e rapidità. Questo nuovo dispositivo può quindi essere comandato chiamando il numero associato alla sua SIM, attendendo la risposta e premendo i tasti della tastiera corrispondenti ognuno ad una specifica funzione; per ragioni di sicurezza, accetta le chiamate provenienti solo da una ristretta cerchia di numeri telefonici 38 (8) che bisogna memorizzare in un’apposita lista (numeri abilitati) prima di utilizzarlo oppure da qualsiasi numero, purché completati dalla password. I comandi riguardano la gestione dei relé di uscita, la lettura dello stato degli ingressi, oltre ad alcune impostazioni di funzionamento. Il teleallarme può effettivamente essere considerato un combinatore vocale GSM, dato che attivandone un ingresso effettua telefonate durante le quali riproduce messaggi a voce. Abbandoniamo dunque i preamboli e diciamo subito che il sistema è formato da tre schede montate a sandwich: quella base è sostanzialmente il nostro TDG133 descritto nel fascicolo n° 148 (cui rimandiamo per eventuali approfondimenti e dettagli qui non spiegati) ed ospita il microcontrollore cui è affidata la gestione dell’intero teleallarme, oltre ai relé per l’attivazione di azioni locali e ai fotoaccoppiatori per rilevare le condizioni di allarme agli ingressi; su questa scheda si montano “a sandwich” il circuito contenente il modulo GSM/GPRS e quello che ospita la sintesi vocale cui è affidato il compito di registrare Maggio 2012 ~ Elettronica In i messaggi e riprodurli quando richiesto. Nella stessa risiedono i messaggi del menu vocale che il sistema presenta quando riceve una chiamata dall’utente. SCHEDA BASE Analizzando il circuito dell’unità base: i più attenti di voi, dallo schema elettrico avranno notato che manca un componente, ossia il decoder DTMF. Eppure il nostro combinatore si gestisce via DTMF, quindi dov’è l’arcano? Ebbene, possiamo fare a meno dell’8870, cioè del decoder multifrequenza che ha sempre equipaggiato i nostri telecontrolli, perché dall’inizio dell’anno la SIMCom, produttrice del modulo GSM/ GPRS che montiamo nel circuito, ha rilasciato un upgrade firmware che permette al suo SIM900 di gestire la decodifica dei bitoni standard DTMF. Ciò vuol dire che tutti i nuovi SIM900 sono in grado, mediante appositi comandi dall’esterno, di informare il microcontrollore che governa il nostro circuito dell’arrivo dei bitoni, distinguendo chiaramente un bitono dall’altro. Detto questo, passiamo a descrivere il circuito del teleallarme, con una premessa: il cellulare e la sintesi vocale si Sicurezza COMBINATORE VOCALE GSM di BORIS LANDONI Collegato ad una centrale antifurto o antincendio, in caso di allarme effettua chiamate telefoniche riproducendo messaggi vocali. Comandato via DTMF può azionare attuatori sul posto. Prima puntata. montano sullo zoccolo che nello schema elettrico viene siglato ESP (espansione) quindi i collegamenti e i segnali che arrivano ad esso e vi partono sono riferiti al blocco delle due schede. Bene, partiamo con l’analisi della scheda base vedendo il suo componente principale, ossia il microcontrollore che governa l’attività del modulo GSM/GPRS, controlla la condizione logica dei due ingressi optoisolati e comanda i due relé. L’alimentazione è a tensione continua, anche non stabilizzata (applicata ai punti + e - PWR) di valore compreso tra 9 e 32 V; viene filtrata a valle del diodo di protezione dall’inversione di polarità (D1) mediante i condensatori C1 e C2. Il fusibile F1 ci permette di proteggere Elettronica In ~ Maggio 2012 39 . e ch i ità M en s ile a ic on r tt e l E e d l ie w w it l a u r t t at lic pp a a, w .e le t t a fic n o à t at i sc o ,n i r o n ic a o n ec t a c i v t en g lo in t i . a c i on r t t le e ’ l e lo tr n I Schema a blocchi 9÷32V In 1 In 2 Regolatore Switching 3,6V Sintesi vocale ISD1700 Input Optoisolati GSM SIM900 PIC 18F46K20 Out 1 EEPROM I 2C Uscite a relé Out 2 il circuito e la fonte di alimentazione in caso di cortocircuito nel regolatore integrato che segue. Il microcontrollore, i moduli di sintesi vocale e GSM, nonché il resto del circuito, vengono fatti funzionare a 3,6 V, ricavati da uno switching (U1) basato sull’integrato MC34063 e utilizzato come regolatore PWM serie a carica d’induttanza, la cui tensione di uscita dipende dall’energia immagazzinata in L1; la tensione d’uscita viene fissata dalla retroazione operata dal partitore resistivo R2/R3, che retrocede al piedino 5 parte della componente d’uscita. C4 e C5 livellano gli impulsi prodotti dall’U1. La tensione a valle di questi condensatori viene poi ulteriormente filtrata da C7, C8, C13, C14, C15 e C16, situati sulle linee di alimentazione del microcontrollore e del modulo GSM, che servono a sopperire ai picchi di assorbimento del cellulare, evitando la propagazione alla logica degli impulsi di disturbo che ne conseguono. Il microcontrollore usato per gestire il telecontrollo è un PIC18F46K20-I/PT il quale, una volta inizializzate le linee di I/O, verifica la condizione logica degli ingressi optoisolati a livello di tensione (RB4 ed RB5) e quella 40 Maggio 2012 ~ Elettronica In Seriale TTL ICSP delle linee RC4, RC5, RD0, RD3, RX, che servono a ricevere dal modulo cellulare le principali segnalazioni; precisamente, RD3 viene usata per rilevare l’arrivo delle chiamate entranti (si interfaccia con RI del modulo cellulare) mentre RC4 controlla il “LED di campo” del GSM, la cui uscita LED pulsa alla frequenza di 1 Hz quando il modulo sta cercando la rete telefonica, mentre fornisce un impulso a zero logico della durata di 0,5 s seguito da una pausa di 2 s quando il modulo ha agganciato il segnale. L’UART interno al PIC, accessibile dai piedini 44 (trasmissione) ed 1 (ricezione) serve ad impartire i comandi al cellulare ed al modulo vocale, che condividono lo stesso bus; per quanto riguarda il modulo GSM, mediante il TX lo interroga ciclicamente allo scopo di verificare l’arrivo di SMS, mentre TX ed RX insieme servono, durante le procedure di chiamata, ricezione e trasmissione messaggi, per la comunicazione tra il microcontrollore e il GSM. Per quanto riguarda la gestione del modulo di sintesi vocale, TX impartisce i comandi ed RX legge i dati in arrivo. Alla gestione del GSM provvedono anche RC5 ed RD0: la prima comanda l’accensione e lo spegnimento del GSM (tramite un transistor sistemato nella basetta del cellulare) mentre la seconda effettua il reset del cellulare. I segnali di controllo CTS (Clear To Send) RTS (Request To Send) e DCD (Data Carrier Detect) in realtà non vengono usati come tali, ma formano il bus SPI a quattro fili che il microcontrollore usa per dialogare con l’integrato della sintesi vocale; non arrivano al cellulare in quanto sulla scheda base si monta il modulo vocale e su quest’ultimo prende posto il circuito del cellulare e il c.s. della sintesi vocale ha i collegamenti passanti eccetto che per tali linee, le quali si fermano su di esso. E vediamo ora gli ingressi di allarme, che vengono letti mediante gli I/O del micro RB4 ed RB5, entrambi configurati come input e provvisti di resistore di pull-up interno; ognuna legge lo stato del transistor di uscita del fotoaccoppiatore corrispondente. Ogni ingresso (IN1 e IN2) è attivo quando sottoposto ad una tensione di valore compreso fra 3 e 30
