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
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(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
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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
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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
