Интеграция автономного пожарного извещателя

В этой статье я расскажу о доработке пожарного извещателя (далее – датчика дыма), выполненного мной, с подачи идеи Антоном Бизяевым (@Zoolu). Эта модернизация позволяет использовать автономный датчик дыма в системах домашней автоматизации совместно с радиомодулем или другим приемным устройством, поддерживающим модуляции с протоколом энкодеров SC1527 и SC2262. Это могут быть ESP8266 с универсальными прошивками, поддерживающими эти протоколы радиообмена, популярные GSM Сигнализации, универсальные обучаемые модули типа RX480-E4, выходы которых можно завести в Малинку, охранно-пожарную сигнализацию с проводными шлейфами,  входы релейных блоков и т.д. и т.п.

Для экспериментов, нам были доступны два типа автономных пожарных извещателей - ИП212-50М2 у меня, и ИП212-142 у Антона. Изучение специфики их работы и их внутреннего  устройства показало - в обоих типах датчиков приблизительно одинаковый алгоритм работы: 

Оба датчика питаются от батареи типа "Крона" с напряжением 9В. В датчиках присутствуют встроенные LDO стабилизаторы напряжения питания на 5В,  есть выходы звуковой частоты TTL уровня. Это позволяет провести доработку датчиков, используя минимум деталей. А именно, нам  потребуется микроконтроллер из семейства простейших PIC и платка китайского радиопередатчика на 315 МГц или 433 МГц.

В схеме (см. рисунок ниже) задействовано всего три порта микроконтроллера PIC12F629 (PIC12F675): 

• вход для детектирования сигнала звукового излучателя (пьезоэлемента); 
• выхода сигнала модуляции передатчика; 
• выход сигнала включения передатчика. Этот сигнал может быть не использован, он предусмотрен для передатчиков, имеющих такой вход управления для снижения тока потребления в режиме молчания.

Для подключения микроконтроллера к датчику, необходимо отыскать выход звукового сигнала с внутреннего микроконтроллера датчика. Там же, на его ногах, найдется и питание 5В для дополнительного микроконтроллера. Для питания передатчика можно (и желательно) использовать более высокое напряжение, взятое, непосредственно, с батареи питания датчика. Это повысит мощность передатчика и, соответственно, дальность радиосвязи.    

В качестве примера рассмотрим подключение дополнительных элементов в датчике ИП212-50М2:

• выход звукового сигнала берется с 3 вывода встроенного микроконтроллера DD1; 
• питание 5В с контрольной точки КТ1; 
• общий и питание для передатчика подключается к минусовому и плюсовому выводу батареи соответственно.   

В программе микроконтроллера реализуется следующий алгоритм. При обнаружении сигналов, идущих на звуковой пьезоэлемент автономного пожарного датчика, формируются сигналы управления и модуляции радиопередатчика. Всего формируется два типа кодовых посылок, поступающих на вход модулятора передатчика:

При разряженной батарее – 15 пакетов 24-х битных команд, записанных в первых трех ячейках EEPROM микроконтроллера. Команды формируются при обнаружении короткого звукового сигнала на пьезоэлементе.При срабатывании датчика (режим – «Задымление») – 15 пакетов 24-х битных команд с кодом на единицу больше в третьем байте, чем записано в EEPROM. Посылки передаются с периодичностью 1 сек. с периодом модуляции 1.1-1.2 мс. Они формируются при обнаружении непрерывного звукового сигнала на пьезоэлементе.  Во время отсутствия сигнала на пьезоэлементе  (и, соответственно, на входе микроконтроллера) микроконтроллер находится в sleep-режиме и потребляет минимальный ток.    

Вид доработанного пожарного датчика приведен ниже:

При программировании контроллера в первые три ячейки EEPROM необходимо записать свои коды посылок – это могут быть любые восьмибитные числа. Следует учесть, что каждый пожарный датчик может иметь свои коды и у каждого датчика их два – тот, что записан в EEPROM и на единицу больше. По умолчанию, в пошивке в EEPROM записан код  0x11, 0x03, 0xA0. Соответственно,  датчик формирует два кода: 0x11, 0x03, 0xA0 – режим «Батарея разряжена» и 0x11, 0x03, 0xA1 – режим «Задымление». 

Тут можно скачать архив, в котором содержатся: 

• дизайн проект модулятора радиопередатчика в Proteus, который симулирует работу модулятора и позволяет посмотреть передаваемые сигналы модуляции виртуальным осциллографом; 
• прошивка микроконтроллера для МК типа PIC12F629 (PIC12F675).