uzluga.ru
добавить свой файл
1


Плата ПУС-1

Техническое описание


468365.015 ТО


Калуга

2004



Содержание.

  1. Назначение 2

  2. Технические характеристики 2

  3. Выполняемые функции 2

  4. Подключение 3

  5. Устройство и работа изделия 4

  6. Алгоритм формирования выходных сигналов 6

  7. Часто задаваемые вопросы. 7



1. Назначение.

Плата управления «ПУС-1» предназначена для подключения внешнего контроллера к турникету RTS111/112/113 типа «Московское метро». Плата осуществляет контроль состояния 4х фотодатчиков и формирует сигналы управления створками для одного прохода турникета.


^ 2. Технические характеристики.

Напряжение питания, В

12

Ток потребления (без учета внешнего контроллера), мА, не более

200

Максимальный ток потребления внешнего контроллера, мА, не менее

600

Число контролируемых фотодатчиков

4

Тип выходов для подключения внешнего контроллера

Открытый коллектор

Нагрузочная способность выходов, мА, не менее

100

Падение напряжения на открытом ключе, В, не более

1,1

Тип входов для подключения внешнего контроллера

ТТЛ+подтяг. резистор

Номинал подтягивающего резистора, кОм

1

Подтягивающее напряжение, В

5


^ 3. Выполняемые функции.

  1. Формирование сигналов для внешнего контроллера «Состоялся вход», «Состоялся выход» и «Попытка несанкционированного прохода», путем обработки сигналов от 4х фотодатчиков.

  2. Звуковая сигнализация при попытке несанкционированного прохода, одновременно с выдачей сигнала «Попытка несанкционированного прохода».

  3. Формирование сигналов «Красный»\«Зеленый» для светодиодных индикаторов состояния со стороны входа и выхода.

  4. Формирование имульсов для инфракрасных светодиодов фотодатчиков.

  5. Формирование сигналов управления створками «Открыть»\«Закрыть», на основе обработки сигналов «Разрешить вход» и «Разрешить выход» от внешнего контроллера. При попытке несанкцилнированного прохода створки закрываются, в остальных случаях створки открыты. Снятие сигнала «Разрешить вход» или «Разрешить выход» при наличии человека внутри турникета НЕ приведет к закрытию створок!

  6. Формирование сигнала «открыть створки», одновременно с выдачей сигнала «Попытка несанкционированного прохода», при включении питания или по внешнему сигналу «сброс».


4. Подключение.

Подключение фотодатчиков, светодиодных индикаторов, шлейфа ИК-светодиодов, платы БСТ и источника питания осуществляется разъемами и кабелями в соответствии с принципиальной схемой турникета.

Подключение внешнего контроллера осуществляется к клеммам XT2..XT5 (см. Рис.2) в соответствии с функциональным назначением входов и выходов платы ПУС-1.

  • Выход (ХТ5.1) «Питание +12В» предназначен для питания внешнего контроллера.

  • В

    ход (ХТ2.2) «Разрешить вход». При подаче на этот вывод низкого логического уровня (или замыкании на обший провод) турникет будет открыт со стороны входа все время действия этого уровня.

  • Вход (ХТ2.1) «Разрешить выход». При подаче на этот вывод низкого логического уровня (или замыкании с обшим проводом) турникет будет открыт со стороны выхода все время действия этого уровня.

  • Выход (XT4.3) «Состоялся вход» - выход с открытым коллектором. При последовательном пересечении фотодатчиков со стороны входа, ключ этого вывода открывается, на время прохода между последними двумя фотодатчиками (но не менее 0,2с).

  • Выход (XT4.2) «Состоялся выход» - выход с открытым коллектором. При последовательном пересечении фотодатчиков со стороны выхода, ключ этого вывода открывается, на время прохода между последними двумя фотодатчиками (но не менее 0,2с).

  • Выход (XT4.2) «Попытка несанкционированного прохода» - выход с открытым коллектором. При попытке прохода в запрещенном направлении, створки турникета закроются, и ключ этого вывода откроется.

К выходам XT4.1..XT4.3 могут быть подключены КМОП/ТТЛ входы с подтягивающим резистором внешнего контроллера, а в случае необходимости, обмотки реле напряжением 12В. Выходы XT4.1..XT4.3 могут быть объединены, если не требуется различать соответствующие события между собой.

  • Вход (XT3.2) «Блокирование» (ранее обозначался как вход "Сброс контроллера") предназначен для закрытия створок турникета с внешнего пульта управления (осуществляется замыканием входа на цепь общего провода).

  • Выход (XT3.1) «Контроль створок». Когда створки турникета закрыты, на этом выводе присутствует низкий логический уровень. Используется для регулировки концевых выключателей створок.



Рис.1. Схема входных и выходных каскадов платы ПУС-1.






Рис.2. Подключение платы управления ПУС-1.


^ 5. Устройство и работа изделия.

Плата управления ПУС-1 выполнена на основе RISC-микроконтроллера PIC16F628. Плата содержит следующие основные узлы:

  • управляющий микроконтроллер – DD2;

  • буферные инверторы - DD1;

  • силовые ключи DA2;

  • стабилизатор тока - VT1, VT2;

  • стабилизатор питающего напряжения – DA1;

  • звуковой сигнализатор - HA1.

Питание платы управления осуществляетс от источника +12В, подключаемого к клеммам XT1. Также напряжение +12В подается на клеммы XT5 для питания внешнего контроллера или пульта ручного управления. Диод VD1 служит для защиты от обратной полярности подключения источника питания. Предохранитель FU1 защищает устройство от короткого замыкания в цепи питания. Питание ИМС DD1, DD2 осуществляется напряжением +5В, получаемым от стабилизатора напряжения DA1. Кроме того, напряжение +5В используется для питания плат фотодатчиков ПФДС (подается на разъемы XP1, XP2) и для включения твердотельных реле платы БСТ (разъем XP3). Питание стабилизатора тока (VT1, VT2) осуществляется напряжением 12В через интегрирующую цепь R20, C9.

Микроконтроллер DD2 осуществляет генерацию импульсов положительной полярности частотой 1кГц и скважностью 10, поступающих с выхода PORTA4 (вывод 3) на вход IN8 (вывод 8) набора силовых ключей DA2. С выхода OUT8 (вывод 11) DA2 через резистор R18 импульсы поступают на источник тока (VT1, VT2). Эти короткие импульсы (уже отрицательной полярности) открывают транзистор VT2, который формирует импульсы тока 100 мА, поступающие на шлейф ИК-светодиодов через разъем XP6. Импульсы ИК -излучателей принимаются платами фотодатчиков, на выходе которых формируются импульсы отрицательной полярности. Если фотодатчик перекрыт, на его выходе присутствует уровень “1”.

Четыре основных фотодатчика, размещенные в верхней части турникета, подключаются к разъему XP1. Сигналы фотодатчиков поступают на PORTA0..3 микроконтроллера DD2 через резисторы R1..R4. К разъему XP2 могут подключаться два дополнительных фотодатчика, размещенные в нижней части турникета. Выходы дополнительных фотодатчиков соединяются по “ИЛИ” с выходами первого и четвертого основных фотодатчиков через резисторы R5, R6. Так как ИМС PIC16F628 имеет КМОП входы с уровнями ТТЛ, то диоды для выполнения “ИЛИ” не требуются. При отсутствии дополнительных фотодатчиков резисторы R5, R6 не устанавливаются. Резисторы сборки E1 (выводы 2..7) необходимы для подтяжки уровня “1” в случае отключения фотодатчиков, либо в случае применения фотодатчиков с выходом типа “открытый коллектор”. Таким образом, на PORTA0..3 микроконтроллера DD2 поступают короткие импульсы (отрицательной полярности) с фотодатчиков. Микроконтроллер читает логический уровень в конце импульса, подаваемого на ИК-светодиоды (непосредственно перед тем, как его снять). После чтения сигнала, DD2 программирует свои выводы PORTA0..3 как выходы, и выдет на них только что прочитанный уровень (“0” или “1”), таким образом, расширяя импульс практически до прихода следующего. Перед тем как начать чтение следующего импульса, микроконтроллер вновь программирует выводы PORTA0..3 как входы. Такое “расширение” импульсов необходимо лишь для увеличения яркости свечения светодиов VD2..VD5, отражающих текущее состояние фотодатчиков (открыт \ закрыт). Светодиоды VD2..VD5 подключены через буферные инверторы DD1.1..DD1.4 соответственно.

На клеммы XT2 платы ПУС-1 подаются управляющие сигналы от внешнего контроллера либо от пульта ручного управления. Подача низкого уровня (т.е. логический “0”) на клеммы XT2.1, XT2.2 является сигналом «Разрешить выход» и «Разрешить вход» соответственно. Эти сигналы через резисторы R8, R9 подаются на PORTB0,1 (выводы 6, 7) микроконтроллера DD2. Резисторы R11, R12 необходимы для подтяжки уровня “1”. Управляющие сигналы также подаются на входы IN4, IN5, а через инверторы DD1.5, DD1.6 – на входы IN6, IN7 набора ключей DA2. К выходам ключей DA2 OUT4..OUT7 через разъемы XP4, XP5 подключаются индикаторы (красный\зеленый), размещенные со стороны входа и выхода турникета. Микроконтроллер DD2 читает внешние сигналы управления с периодом 1мс, сразу после чтения он программирует свои выводы PORTB0,1 как выходы, и выводит на них только что прочитанный уровень (повторяя сигналы управления). Перед следующим чтением управляющих сигналов, микроконтроллер вновь программирует выводы PORTB0,1 как входы и ожидает некоторое время (2мкс), чтобы уровень установился. Таким образом, обеспечивается подтяжка уровня сигналов управления до ближайшего логического состояния (“0” или “1”), необходимая для однозначности свечения индикаторов (или красный, или зеленый). Кроме того, в некоторых случаях (например, когда снят сигнал управления, а человек еще не вышел из турникета) микроконтроллер выводит на PORTB0,1 действительное состояние турникета для индикации.

На основе анализа внешних сигналов управления и сигналов с фотодатчиков микроконтроллер формирует сигналы управления створками, которые через разъем XP3 подаются на твердотельные реле силового блока БСТ. Кроме того, к выводам XP3.1, XP3.2 подключены нормально-разомкнутые контакты концевых выключателей створок. Когда створки закрыты, контакты соединяют эти выводы с общим проводом.

Микроконтроллер так же формирует сигналы «Состоялся выход», «Состоялся Вход» и «Попытка несанкционированного прохода» (выводы PORTB2,3,6 соответственно), которые через транзисторные ключи DA2 подаются на клеммы XT4.2, XT4.3, XT4.1 соответственно. Так как выходы XT4.2, XT4.3, XT4.1 выполнены по схеме “открытый коллектор”, то допускается их соединение между собой. Для звуковой сигнализации попытки несанкционированного прохода, соответствующий сигнал через ключ DA2 (вывод 16) подается на звукоизлучатель HA1. При проходе через турникет, микроконтроллер фиксирует факты входа и выхода, путем обработки сигналов от фотодатчиков, выставляя “1” на выводах PORTB3 и PORTB2 соответственно. К выводам DD2 PORTB3,2 подключены входы IN1,2 транзисторных ключей DA2. Ключ, на вход которого подана “1”, открывается, и на клеммах XT4.3, XT4.2 выдается сигнал «Состоялся Вход» или «Состоялся выход» соответственно. В случае попытки несанкционированного прохода, микроконтроллер выдает низкий логический уровень на выводе PORTB5 на время 0,5..2с (сигнал «Закрыть створки»). Одновременно с этим DA2 выдает на PORTB6 (вывод 12) высокий логичкский уровень, таким образом включается звукоизлучатель HA1 и на клемму XT4.1 подается сигнал «Попытка несанкционированного прохода». После выхода человека из турникета, микроконтроллер выдает сигнал «Открыть створки» (но не ранее чем через 2с после закрытия створок) и снимает сигнал «Попытка несанкционированного прохода».


^ 6. Алгоритм формирования выходных сигналов.

Сразу после включения питания (или сброса) ПУС-1 выдает звуковой сигнал и «Попытка несанкционированного прохода» в течении 2с, затем сигнал «Открыть створки» на время 0,5с. Турникет готов к работе.

Выходные сигналы «Состоялся выход» и «Состоялся Вход» формируются по пересечению последних двух фотодатчиков при проходе человека в соответствующем направлении, вне зависимости от разрешенного направления движения. Таким образом, пересечение турникета в неразрешенном направлении также будет зафиксировано. Эти сигналы выставляются в момент пересечения предпоследнего и снимаются при пересечении последнего фотодатчика. Для появления сигнала «Состоялся выход» необходимо последовательно пересечь все фотодатчики по направлению «выход». В момент пересечения третьего (по направлению движения) фотодатчика выдается сигнал «Состоялся выход», при пересечении четвертого фотодатчика сигнал снимается. Аналогично формируется сигнал «Состоялся вход».

Сигнал «Попытка несанкционированного прохода» (и «Закрыть створки») выдется в случае попытки прохода в неразрешенном направлении. В зависимости от разрешенного направления движения и положения человека внутри турникета, каждый из фотодатчиков ставится или снимается с контроля. Пересечение фотодатчика, поставленного на контроль, немедленно вызовет закрытие створок, выдачу звукового сигнала и «Попытка несанкционированного прохода» на время 2с. Если по истечению этого времени под контролем нет закрытых фотодатчиков, то створки открываются, звуковой сигнал и сигнал «Попытка несанкционированного прохода» снимаются.

Если сигналы «Разрешить вход» и «Разрешить выход» от внешнего контроллера отсутствуют (проход запрещен в любом направлении), то все фотодатчики взяты под контроль. Если подан сигнал «Разрешить вход», то снимаются с контроля первые два фотодатчика и зажигается «зеленый» индикатор по направлению «вход». Если сигнал «Разрешить выход» то снимаются с контроля первые два фотодатчика и зажигается «зеленый» по направлению «выход». Таким образом, если разрешены оба направления движения, то все фотодатчики сняты с контроля и с обеих сторон светится «зеленый». При этом сигналы «Состоялся выход» и «Состоялся Вход» формируются при проходе в соответствующем направлении.

Итак, если «Разрешен выход», то при движении по напрвлению «выход», пересечение первых двух фотодатчиков не вызовет закрытие створок. После пересечения первого фотодатчика сигнал «Разрешить выход» может быть снят, турникет останется открытым на «выход» до пересечения четвертого фотодатчика. При пересечении второго фотодатчика снимается с контроля третий фотодатчик. При пересечении третьего, выдается «Состоялся выход» и снимается с контроля четвертый. При пересечении четвертого фотодатчика, сигшнал «Состоялся выход» снимается. Если к моменту пересечения четвертого, сигнал «Разрешить выход» снят, то первый фотодатчик ставится на контроль, зажигается «Красный» по направлению «выход». Так исключается проход второго человека. Если после окончания пересечения четвертого фотодатчика, втечении 0,25с третий и четвертый фотодатчики не пересекались, то они ставятся под контроль. Аесли к этому моменту снят сигнал «Разрешить выход» то на контроль ставятся первый и второй фотодатчики. Аналогичным образом происходит работа если «Разрешен вход», при «входе» на территорию.

В любом случае, если втечении 2с не пересекается ни один из фотодатчиков и сняты сигналы «Разрешить вход» и «Разрешить выход» то все фотодатчики ставятся на контроль и снимаются «Состоялся выход» и «Состоялся вход».

Для правильной работы турникета, необходимо чтобы внешний контроллер обеспечивал следующее:

  • Электричесоке согласование входов и выходов (см. разделы «Технические характеристики» и «Подключение»);

  • Формирование сигналов «Разрешить вход» и «Разрешить выход», и удержание их до появления сигналов «Состоялся вход» и «Состоялся выход» соответственно;

  • Снятие сигналов «Разрешить вход» и «Разрешить выход» с таймаутом 2с, если «Состоялся вход» и «Состоялся выход» не появляются. Время 2с необходимо для входа в турникет.


^ 7. Часто задаваемые вопросы.

  1. Как отреагирует контроллер турникета, уже сформировавший по данным фотоэлементов состояние «попытка несанкционированного прохода» (створки закрыты, звуковой сигнал) на появление на входе сигналов «разрешить вход» или «разрешить выход», или обоих сразу (зона прохода остается несвободной)?

Створки закрыты и сигнал «тревога» будут не менее 2с, если к истечению этого времени будет присутствовать сигнал «разрешить вход» и/или «разрешить выход» то турникет разблокируется и «тревога» прекратится. Однако, если будет выявлено движение в НЕразрешенном направлении то «тревога» возобновиться и створки опять закроются.


  1. Что произойдет, если подать на вход «разрешение входа» сигнал и удерживать его длительное время, например, от пульта вахтера?

^ Турникет будет открыт на «вход» все время, пока действует сигнал «разрешение входа», при этом на каждое событие «вход» будет вырабатываться сигнал «вход состоялся».


  1. Контролируется ли при этом зона прохода и направление

прохода (например, вход возможен, выход – нет)?

^ Да, зона прохода при этом контролируется, выход не возможен.


  1. Контролируется ли зона прохода после формирования сигнала «вход состоялся», при удержании сигнала «разрешение входа» (то же и для выхода)?

^ Зона прохода контролируется во всех режимах и сигналы «вход состоялся»/»выход состоялся» формируются во всех режимах.


  1. Возможно ли по анализу состояний фотоэлементов формирование нескольких подряд сигналов «вход состоялся» при удержании сигнала «разрешение входа» (то же и для выхода)?

^ Да, возможно.


  1. Формируется ли при удержании сигнала «разрешение входа» сигнал «несанкционированная попытка» (в данном случае, выхода) (то же и для противоположного направления)?

^ Да, формируется.


  1. Как будет вести себя контроллер турникета в части проверки состояния зоны прохода, формирования сигналов «выход состоялся», «вход состоялся», «попытка несанкционированного прохода» при наличии разрешающих сигналов на обоих входах «вход разрешен», «выход разрешен» и удержании их длительное время или это недопустимо?

Это вполне допустимо, будут формироваться сигналы «Вход/выход состоялся».


  1. Допускается ли совместная работа внешнего контроллера и пульта вахтера хотя бы путем объединения их «монтажным или» и, соответственно, без приоритетности или существуют другие варианты?

Пульт вахтера подключается параллельно внешнему контроллеру по схеме «монтажное ИЛИ», без приоритета.