Сопряжение домофонов. Часть № 1 "Цифровой" домофон. Алгоритм работы

Сопряжение домофонов. Часть № 1 "Цифровой" домофон. Алгоритм работы

Что человек, когда он занят только сном и едой?
Животное, не больше.
Вильям Шекспир

Лиха беда начало

Всё началось с ремонта в квартире и установки видеодомофона, т.е. появилось два домофона. Один — подъездный аудиодомофон и второй — квартирный видеодомофон. В процессе их использования появилась необходимость объединить их в одно устройство. Логичнее всего подключить подъездный домофон к квартирному, имеющему лучший дизайн, тем более, что из двух имеющихся каналов, на нем используется только один.
Для того, чтобы произвести объединение необходимо, для начала, изучить алгоритмы работы. Поиск в Internet, к сожалению, не дал особых результатов. Удалось только выяснить, что подъездный домофон представляет из себя, так называемый, "цифровой" домофон. Слово "цифровой" специально заключено в кавычки потому что, как оказалось, цифровым является только набор номера квартиры. Звук же передается в аналоговом виде.
Все абонентские трубки параллельно подключены к двухпроводной линии, от которой и осуществляется их питание.
Блок-схема "цифрового" домофона

При совпадении передаваемого номера квартиры и номера, установленного на трубке, звучит звуковой сигнал. Выяснить подробнее алгоритм работы не получилось. Необходимо было приступать к "натурным" экспериментам, т. е. записать сигнал вызова от вызывной панели и проанализировать его.

Схема абонентской трубки

Первоначально с платы была срисована схема домофонной трубки:

Схема абонентской трубки
Обратите внимание, что на схеме отсутствует разговорный узел. Во-первых, для анализа алгоритма работы он не нужен, во-вторых, у разных трубок он реализован по-разному. Номиналы резисторов и конденсаторов, а также типы диодов, транзисторов и микросхем указаны в соответствии с реальной трубкой.
Из схемы видно, что распознавание номера квартиры, устанавливаемого DIP-переключателем DSW1 в двоичном коде, осуществляется синхронным двоичным счетчиком 74HC40103. Элемент U1:D (микросхема CD4093B — четыре двухвходовых триггера Шмитта) представляет из себя входной формирователь сигнала. Элемент U1:A совместно с R9, C6 представляет из себя формирователь импульса сброса (reset) для RS-триггера (U1:C, U1:B) и импульса начальной загрузки счетчика U2. Элементы R10, C8 и R7, C5 предназначены для фильтрации "коротких" импульсов (при поступлении подобных импульсов конденсатор не успевает зарядиться/разрядиться, соответственно, напряжение на нем не достигает порогов логических уровней). Транзисторы Q1 и Q2 используются для подключения разговорного узла. Формирование импульса открывания двери происходит при нажатии кнопки DOOR.
В исходном состоянии на линии присутствует напряжение питания (примерно 5 В), на выходе U1:D присутствует логический "0", конденсатор C6 разряжен, на выходе U1:A — "1", конденсатор C8 заряжен, на выходе триггера (U1:C, U1:B) — "0", разговорный узел отключен.
Итак, из предварительного анализа работы схемы, можно сделать вывод, что сигнал от контроллера домофона должен состоять, как минимум, из следующих частей:
  1. Импульс загрузки счетчика кодом квартиры (назовем его импульсом синхронизации) — должен иметь достаточную длительность для заряда конденсатора C6 до уровня "1"
  2. Пауза перед набором номера квартиры — должна иметь достаточную длительность для разряда конденсатора C6
  3. Импульсы номера квартиры — должны быть достаточно короткими, чтобы конденсатор C6 не успел зарядиться до "1" к окончанию последнего импульса, иначе произойдет загрузка счетчика кодом квартиры
  4. Вызывной сигнал — импульсы звуковой частоты
  5. Импульс приведения схемы в первоначальное состояние (назовем его импульсом сброса) — фактически импульс отключения разговорного узла, должен иметь достаточную длительность для заряда конденсатора C6 до уровня "1".
Реальный сигнал от контроллера домофона

Схема трубки готова, предварительный анализ алгоритма работы проведен, настало время произвести запись реального сигнала. С помощью простенькой схемы на микроконтроллере была произведена запись:
Сигнал вызова
Произведенная запись сигнала подтвердила предварительный анализ алгоритма работы. Явно видны: синхроимпульс, импульсы набора номера квартиры, акустический сигнал вызова и импульс сброса схемы в первоначальное состояние после опускания трубки. Рассмотрим наиболее важные из них подробнее.

Импульс синхронизации

Синхроимпульс
В начале и в конце импульса синхронизации видны короткие импульсы — пять штук с каждой стороны. Их назначение остается загадкой. Длительность синхроимпульса примерно 220 мс.

Импульсы набора номера квартиры

К сожалению, из-за низкой частоты дискретизации (30 кГц) встроенного АЦП микроконтроллера произвести точную запись импульсов набора номера не удалось. Удалось только примерно определить длительность импульса (около 60 мкс) и паузы между импульсами (около 100 мкс).

Импульс сброса схемы в первоначальное состояние

Длительность и форма импульса в точности соответствуют импульсу синхронизации.

Моделирование схемы трубки

Для детального понимания работы схемы трубки, да и просто для тренировки, проведем моделирование схемы в программе "ISIS", входящей в комплект программ "Proteus". Для этого добавим светодиод D3 (будем его использовать для индикации подключения разговорного узла) с ограничительным резистором R6, генератор сигнала вызова "CallingGenerator" с ограничительным резистором R11, осциллограф и модуль "Transient Analysis". Резистор R11 необходим для моделирования сигнала открытия двери, при моделировании вызывного сигнала R11 желательно установить в 1 Ом, при моделировании сигнала открытия двери — 1 кОм. Архив проекта для ISIS можно взять здесь.
Для генерации сигнала вызова воспользуемся Easy HDL генератором в цифровом режиме — это позволит в точности воспроизвести сигнал и, при необходимости, с легкостью вносить в него изменения. Например, генерация импульсов набора номера квартиры будет выглядеть следующим образом:
FOR i=1 TO ApartNumber
 OUT = 0
 SLEEP FOR 60u
 OUT = 1
 SLEEP FOR 100u
NEXT i
Полностью скрипт генерации вызывного сигнала можно посмотреть в проекте ISIS. Обратите внимание, что в скрипте присутствуют два акустических сигнала вызова.
Установим на DIP-переключателе номер квартиры 191 и в генераторе запрограммируем тот же номер. Запускаем анализ:
Диаграммы работы
Из диаграммы видно, что моделирование полностью подтвердило теоретический анализ алгоритма работы схемы домофонной трубки.

Установим на DIP-переключателе номер квартиры 175:

В этом случае счетчик досчитывает до 0 и на выходе появляется логический "0", но тут же приходит следующий импульс набора номера квартиры и состояние счетчика становится равным 255 — выход переключается в "1", счет на уменьшение продолжается. Длительности сформированного "нулевого" импульса недостаточно для разряда конденсатора C5, поэтому триггер не переключается, разговорный узел остается отключенным и абонент не слышит вызывного сигнала.

Установим на DIP-переключателе номер квартиры 210:

В этом случае счетчик не успевает досчитать до 0, на выходе не появляется логический "0", разговорный узел не подключается.

Промоделируем импульс открытия двери, формируемый при нажатии кнопки "DOOR" (не забываем увеличить сопротивление резистора R11 до 1 кОм):

Увеличим масштаб:

Из полученной диаграммы видно, что длительность импульса открытия двери составляет примерно 8.5 мсек. Сигнал открытия двери фактически представляет собой разрыв абонентской линии на 8.5 мсек. Из схемы трубки также видно, что сигналом положенной трубки является повышение сопротивления нагрузки линии примерно до 50 кОм (R1 + R2), причем длительность повышения сопротивления должна быть в несколько раз больше 8.5 мсек, чтобы не было ложного распознавания сигнала открытия двери.

Долго ли, скоро ли, а все будет конец

Итак, алгоритм работы "цифрового" домофона разобран по полочкам, примерные параметры вызывного сигнала определены. Следующим этапом будет изучение алгоритма работы видеодомофона.

Благодарность не есть право того, кого благодарят,
а есть долг того, кто благодарит;
требовать благодарности — глупость;
не быть благодарным — подлость.
Василий Осипович Ключевский

Натолкнула на мысль и оказала помощь в разборе алгоритма работы "цифрового" домофона дискуссия "Интерфейсы и протоколы домофонов", за что выражаю благодарность всем ее участникам.

  • +10
  • 25 марта 2011, 21:21
  • kvm

Комментарии (23)

RSS свернуть / развернуть
У нас строение домофонной трубки чуть более простое.
Пара резюков да кондеров, да транзюк. Все.
Фото сабжа: www.dropbox.com/gallery/15427465/1/Domofon?h=5a8f08
[еще пару минут будет грузится — дропбокс не самое шустрое создание.]
0
Думаю это трубка от координатного домофона, когда распознование номера производится на общем блоке, а затем производится коммутация нужной квартиры к вызывной панели.
0
Трубка «цифровая» однозначно. Номер квартиры задаётся перемычками (сумма по разрядам :1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128). Например: квартира № 25 — перемычки: 16, 8, 1; квартира № 100 — перемычки: 64, 32, 4. И так далее…
А домофон а ля «VIZIT», Рейман, АО-3000.
В координатном домофоне квартиру выбирает коммутатор и по этому по линии передаётся аудиосигналы. А домофон проверяет сопротивление линии: обрыв, трубка лежит, трубка снята, нажали кнопку открытия замка. Так реализованно в многоабонентном микропроцессорном домофоне МK2003.1-TM фирмы «Метаком». Наверное у других фирм принцып такой же.
0
А что за домофон? Я «умную» трубку тока раз видел, и то только полагаю что она умная (большая уж больно была, и вообще настенная, да и слышал такое где-то). То был старый домофон местного радиозавода, ВИКА Дх, не помню номер, в диапазоне 1-3. Остальные, какие видел — коммутаторные.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 марта 2011, 00:57
Как правильно выше написали, домофон типа «VIZIT», «METAKOM».
0
Гм. У меня тоже VIZIT, и он коммутаторный (ака координатный).
0
К сожалению, я не спец в домофонах, поэтому могу только предположить, что «VIZIT» бывает в разных модификациях. Кстати, на днях у нас домофон, а точнее вызывную панель, поменяли на «AO-3000»(только что посмотрел), но протокол обмена остался тем же, только есть небольшие изменения в длительности сигналов.
0
Vizit'ы все одинаковые — коммутаторный\координатный блок и обычные трубки. Работает примерно как описал goldmine выше, через сопротивления. Кстати Метаком, Цифрал и т.д. тоже самое.
«Умные трубки» видел один раз всего.
Фирму Raikmann в городе не видел(Спб), возможно они как раз и работают через это протокол.
0
Большую работу проделал
МОЛОДЕЦ!
Спасибо за статью.
0
  • avatar
  • mag
  • 26 марта 2011, 17:40
Кстати, есть принципиальные схемы домофонов Vizit и Цифрал.
0
  • avatar
  • John
  • 26 марта 2011, 21:12
Спасибо!
0
Кстати готовое устройство «Адаптер MK-032D»
предназначен для согласования и коммутации абонентской аудио линии с цифровой системой адресации с абонентской аудио линией системы COMMAX, а также обеспечивает коммутацию видео сигнала при приеме сигнала вызова с соответствующего аудио канала.
Стоит 800р.

metakom.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=382&Itemid=50
0
Спасибо за ссылку! Естественно, такие устройства должны существовать! Но, во-первых, возможно, это не совсем то, что мне нужно. Во-вторых, смысл заключается не в создании чего-то уникального и не существующего в природе, а в том, чтобы разобраться как это работает и сделать самому. Получить новый опыт, новые знания. И, возможно, сделать устройтво превосходящее по параметрам уже существующие. В частности у меня есть задумка добавить на экран монитора видеодомофона, как минимум строку о том, что вызов пришел от подъездного домофона.
Да и вообще, ведь весь смысл жизни состоит в том, чтобы создать что-то новое, улучшить старое — не так ли?!
0
Согласен. Но бывают моменты, когда необходимо срочно решить проблему, а времени нет. И приходится использовать то, что есть под рукой. Так сказать по временной схеме. Творчество приходиться оставлять на тот момент, когда есть на это время. А пределов совершенству нет!
Удачи!
0
Я на 5 оптронах cpc1008 делал согласовалку коммакса с координатным в далеком 2009 году.
0
Интересная работа. Зная этот протокол можно, например, составить график посещаемости всех квартир подъезда =)
0
Запросто! :)))
0
Случайно попал на этот форум! Может кто-то готов разработать адаптер для координатных домофонов и еще ряд электронных устройств. Готов делиться прибылью или оплатить разово.
0
Безумно интерессная статья, немогли бы вы рассказать как вызывная понель передаёт номер квартиры в блок камутации по линии L1 L2 на вызывных панелях так написано в схеме подключения… Спасибо
0
К сожалению, я не специалист по домофонам, поэтому рассказать как там это происходит не получится. Но, я думаю, что все типы «цифровых» домофонов работают примерно одинаково, вряд ли кто-нибудь будет делать что-нибудь своё.
0
да действительно может так оно и есть что все вызывные панели выдают одно и тоже блоку камутации, но что именно они выдают, в каком виде набраный номер на линии
0
К автору. Хотим заказать разработку железки-эмулятора трубки для вывода в SIP. Мое мыло dspost@mail.ru
0
К сожалению, в настоящий момент, у меня нет времени на подобную работу. Спасибо за предложение! :)
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.