Ćw. 1. Badanie samochodowego systemu alarmowego.

Transkrypt

1 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 1 Ćw. 1. Badanie samochodowego systemu alarmowego. Cele ćwiczenia: 1) zapoznanie się z tablicą symulacyjną systemu zabezpieczającego, 2) zapoznanie się z zasadą działania systemu, 3) obsługa stanowiska, 4) zbadanie systemu według przedstawionego przebiegu ćwiczenia. Ad. 1) Tablica symulacyjna systemu zabezpieczającego. Panel dale możliwość: pomiaru transmisji 1Wire, wprowadzania zakłóceń do zasilania, symulacji stacyjki samochodowej, włączenia i wyłączenia systemu za pomocą pastylek Dallas (z kluczem elektronicznym o możliwych kombinacjach), przełączania alarmowania akustycznego pomiędzy syreną a buzerem, włączenia lub wyłączenia zabezpieczenia ultradźwiękowego, wyzwolenia zabezpieczenia obwodowego. Na rysunku 1 przedstawiono schemat blokowy systemu alarmowego.

2 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 2 ZASILACZ WSKAŹNIK OPTYCZNY KIERUNKOWSKAZY STACYJKA ZABEZPIECZENIE OBWODOWE MIKROKONTROLER AT89C4051 SYRENA Z WŁASNYM ZASILANIEM ZABEZPIECZENIE PRZESTRZENNE WŁĄCZENIE / WYŁĄCZENIE BUZER Rys.1. Schemat blokowy systemu zabezpieczającego Powyższy system składa się z następujących elementów: 1) ZASILACZ źródło zasilania odpowiadające parametrom akumulatora samochodowego (wydajność prądowa dopasowana do poboru prądu przez elementy składowe systemu zabezpieczającego), 2) STACYJKA symulacja zachowania się stacyjki w samochodzie (gdy kluczyk znajduje się w położeniu ON, dostarczane jest do układu napięcie +12 V), 3) ZABEZPIECZENIE OBWODOWE symulacja zabezpieczenie obwodowego w postaci przycisku (w samochodzie są to przyciski drzwiowe, masowe), 4) ZABEZPIECZENIE PRZESTRZENNE zabezpieczenie w postaci ultradźwięku o częstotliwości nadawania i odbierania 40 khz moduł UD101, 5) MIKROKONTROLER sterownik systemu, programowany, 6) WSKAŹNIK OPTYCZNY dioda zielona oraz czerwona sygnalizująca stan systemu, 7) WŁĄCZENIE / WYŁĄCZENIE włączenie oraz wyłączenie systemu, 8) KIERUNKOWSKAZY sygnalizacja optyczna stanu alarmowania, 9) SYRENA Z WŁASNYM ZASILANIEM syrena dynamiczna, posiadająca własne zasilanie (akumulator oraz system ładujący) załącza się w przypadku próby odłączenia zasilania od głównego źródła zasilania, 10) BUZER dodatkowa sygnalizacja akustyczna. Ad. 2) Zasada działania systemu. Zasada działania opiera się całkowicie na oprogramowaniu mikrokontrolera (punkt ). Do płytki systemu doprowadzone jest napięcie stabilizowane + 12 V, czyli dokładnie takie, jakie panuje w instalacji samochodowej. Następnie napięcie to jest doprowadzone do stabilizatora + 5

3 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 3 V oraz do elementów wykonawczych takich jak przekaźniki. Napięcie + 5 V jest z kolei niezbędne do zasilenia układów scalonych, tj. mikrokontrolera oraz układu resetującego. Jako mikrokontroler zastosowano układ firmy Atmel AT89C4051. Przy jego wyborze kierowano się niską ceną, oraz pamięcią programowaną, w której bez problemu mieści się napisany program. Nadajnik detektora UD101 (czujnika ultradźwiękowego) generuje falę akustyczną o częstotliwości 40 khz. Ruch wewnątrz kabiny pojazdu powoduje zmianę rozkładu tej fali. Następstwem tego są zmiany amplitudy sygnału w odbiorniku. Jeśli zmiany te będą trwać dłużej niż 1 s wywołany zostanie alarm. Zasilanie odpowiada zasilaniu z instalacji samochodowej 12V (rys.2). 230 V L N TRANSFORMATOR PROSTOWNIK FILTR STABILIZATOR SYGNALIZACJA ZASILANIA 12 V Rys.2. Schemat blokowy zasilacza Objaśnienia: 1) TRANSFORMATOR urządzenie przetwarzające napięcie z wyższego (230 V) na niższe (w tym przypadku 17 V) i separujące galwanicznie od sieci zasilającej, 2) PROSTOWNIK zespół diod prostowniczych mostek Graetza, 3) FILTR element gromadzący energię realizowany w oparciu o kondensator elektrolityczny, 4) STABILIZATOR układ scalony stabilizujący napięcie na jego wyjściu, 5) SYGNALIZACJA ZASILANIA wskaźnik napięcia na wyjściu układu zasilacza. Ad. 3) Obsługa stanowiska. Po włożeniu wtyczki do gniazda sieci zasilającej 230 V, należy przełączyć włącznik klawiszowy oznaczony na schemacie poglądowym (rys.3) jako W.

4 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 4 PS 1W GZ1 GZ2 SP S C P1 P2 PR SZ ZA B N UD101 O SY W Rys.3. Schemat poglądowy stanowiska Następnie należy uruchomić syrenę SY poprzez przekręcenie kluczyka w stacyjce, która znajduje się z tyłu sygnalizatora akustyczego. W normalnych okolicznościach syrena jest wyłączana tylko w sytuacjach awaryjnych (np. wymiana akumulatora, która wiąże się z odłączeniem głównego źródła zasilania). Poza tym syrena zawsze jest włączona. Po w/w czynnościach należy zdecydować się, czy alarmowanie ma odbywać się poprzez syrenę, czy buzer B oraz czy chcemy, aby czujnik ultradźwiękowy UD101 był załączony (w niektórych sytuacjach może zaistnieć konieczność odłączenia czujnika ultradźwiękowego). Wyboru pomiędzy syreną a buzerem dokonujemy poprzez odpowiednie przełączenie przełącznika P1, znajdującego się na panelu sterującym PS. Włączenia bądź wyłączenia czujnika ultradźwiękowego dokonujemy poprzez odpowiednie ustawienie przełącznika P2 na panelu PS. Po tych czynnościach stanowisko jest gotowe do użycia. System załączamy przykładając klucz elektroniczny na ok. 1 s do czytnika C na panelu PS. Na kilka sekund zapali się zielona dioda umieszczona w czytniku, informująca o tym, że jest czas na opuszczenie pojazdu (system załączany jest w wewnątrz pojazdu, stąd opóźnienie w jego załączaniu). Po kilku sekundach (ok. 10 s) dioda będzie świeciła się na czerwono. W tej sytuacji naruszenie którejkolwiek ze stref będzie sygnalizowane alarmowaniem, które odbędzie się z kilkusekundowym opóźnieniem. Opóźnienie wynika z konieczności wejścia do pojazdu i rozbrojenia systemu w ciągu kilku sekund od momentu naruszenia którejkolwiek ze stref (zabezpieczenia obwodowego, bądź zabezpieczenia przestrzennego). Wyłączenia systemu może dokonać tylko właściciel pojazdu, posiadający kluczyk do stacyjki pojazdu oraz elektroniczny klucz do systemu. W związku z tym, po wejściu do pojazdu przełączamy stacyjkę S do pozycji ON (zostanie podświetlona deska rozdzielcza pojazdu na schemacie poglądowym SP), która jest umieszczona na panelu PS oraz

5 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 5 przykładamy na 1 s klucz elektroniczny do czytnika C. Po tej czynności czerwona dioda zgaśnie i system zostanie rozbrojony. W sytuacji gdy nie zmieścimy się w czasie, tj. gdy nie zdążymy rozbroić systemu, załączy się alarmowanie. Zależnie od tego, w jakiej pozycji ustawiliśmy przełącznik P1, załączy się syrena, bądź buzer. Wraz z alarmowaniem akustycznym zostaną załączone kierunowskazy, których miganie możemy obserwować na schemacie SP. W czasie alarmowania procedura rozbrajania systemu przebiega identycznie jak poprzednio. Stan alarmowania może być wywołany zarówno poprzez naruszenie zabezpieczenia obwodowego oraz zabezpieczenia przestrzennego. Wchodząc do pojazdu najpierw otwieramy drzwi, więc reaguje zabezpieczenie obwodowe. Pozostawiając w środku pojazdu np. zwierzę przy załączonym systemie, zareaguje zabezpieczenie przestrzenne. Na potrzeby laboratoryjne zabezpieczenie obwodowe jest przypisane do przycisku PR (wywołanie tego zabezpieczenia polega na przyciśnięciu przycisku, co odpowiada otwarciu drzwi w samochodzie), natomiast zabezpieczenie przestrzenne jest przypisane do modułu ultradźwiękowego UD101. Podczas, gdy jest on załączony, wystarczy zrobić kilkukrotny ruch ręką w okolicy nadajnika i odbiornika ultradźwiękowego oznaczonego kolejno N i O. Intensywność tego ruchu jest uzależniona od ustawionej czułości modułu. Czułość ustawiamy potencjometrem z lewej strony modułu, poprzez płaski śrubokręt, choć jest ona ustawiona fabrycznie i nie ma potrzeby, aby ją zmieniać. Na panelu PS dostępna jest także sekcja pomiarowa. Możemy dokonać pomiaru (poglądu) transmisji 1Wire (gniazdo oznaczone na schemacie jako 1W) oraz wprowadzić zakłócenie do zasilania (gniazda oznaczone na schemacie jako GZ1 i GZ2) i obserwować zachowanie się systemu. Po skończonej pracy należy przywrócić wszystkie ustawienia, jakie pierwotnie miały miejsce. Bezwzględnie należy wyłączyć syrenę przed odłączeniem głównego zasilania włącznikiem W. Ćwiczenia do wykonania: Uwaga! Przed rozpoczęciem wykonywania poleceń proszę najpierw zapoznać się z całym przebiegiem ćwiczenia 1. Podłączyć stanowisko do sieci oraz: a) wyłączyć zabezpieczenie przestrzenne, b) przełączyć na alarmowanie buzerem (jeśli wcześniej nie było ustawione), c) załączyć system kluczem elektronicznym oznaczonym jako A, d) zmierzyć czas uzbrojenia się systemu (od załączenia zielona dioda do uzbrojenia czerwona dioda), e) po uzbrojeniu się systemu (czerwona kontrolka), wywołać stan alarmowania naruszając zabezpieczenie obwodowe, f) zmierzyć czas, po którym nastąpi reakcja systemu na naruszenie strefy ochronnej (załączenie alarmu), g) zmierzyć czas trwania stanu alarmowania (nie przykładać pastylki podczas alarmowania), h) załączyć czujnik UD101 (włączyć zabezpieczenia przestrzennego),

6 LABORATORIUM Mikroprocesorów w motoryzacji 6 i) załączyć system kluczem elektronicznym oznaczonym jako A, j) wywołać stan alarmowania naruszając zabezpieczenie przestrzenne (pod czujkami), k) zmierzyć czas, po którym nastąpi reakcja systemu na naruszenie strefy ochronnej (załączenie alarmu), l) zmierzyć czas trwania stanu alarmowania (nie przykładać pastylki podczas alarmowania). m) zanotować wszystkie czasy i wnioski. 2. Powtórzyć wszystkie polecenia z pkt. 1-go, lecz podczas alarmowania (pkt f oraz k ) próbować wyłączyć alarm poprzez przyłożenie pastylki A, wnioski zanotować. 3. Powtórzyć wszystkie polecenia z pkt 2-go (z przykładaniem pastylki), lecz przed przystąpieniem do realizacji podpunktów przekręcić klucz w stacyjce (sygnalizuje to czerwona dioda nad kierownicą). Zanotować wnioski. 4. Powtórzyć w/w czynności (pkt-y 1-3) ze wszystkimi kluczami elektronicznymi (B i C), wyciągnąć i zapisać odpowiednie wnioski oraz spostrzeżenia. 5. Sprawdzić zabezpieczenie przed odłączeniem zasilania, w tym celu: a) przełączyć na alarmowanie syreną (za pomocą przekręcenie małego kluczyka w pozycję zieloną z tyłu syreny alarmowej), b) odłączyć zasilanie sieciowe (wyłącznikiem), c) włączyć zasilanie sieciowe, kiedy alarmowanie za pomocą syreny stanie się nie do zniesienia, d) powtórzyć pkt-y a-c wyłączając wtyczkę z gniazda sieciowego, e) zanotować wnioski (odpowiedzieć na pytanie: w jakim celu można stosować możliwość wyłączenia syreny kluczykiem?). 6. W sprawozdaniu porównać rozwiązanie systemu badanego w trakcie ćwiczenia do przykładowego systemu dostępnego na rynku najbardziej zbliżonego funkcjonowaniem (podać źródła literaturowe lub/i internetowe). 7. Odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób należy zrealizować skuteczne rozbrojenie systemu (jakie warunki należy spełnić i w jakim czasie, aby nie doprowadzić do stanu alarmowania?, jak rozbraja się system już w trakcie alarmowania, gdy nie zdążono rozbroić go wcześniej?).