Vstupné detektory PSN. Department of Microelectronics Slovak University of Technology in Bratislava, Slovakia

Transcript

1 Vstupné detektory PSN Department of Microelectronics

2 Department of Microelectronics Detektory EZS Detektory + ústredňa = základný článok EZS systému Úloha: - detekovať vniknutie narušiteľa - premiestnenie predmetu - rozbitie sklenených výplní... Môžu detekovať: vznikajúci požiar, únik plynu, zatopenie... Možnosti delenia: Základné delenie: - Pasívne detektory k vlastnej detekcii nepotrebujú el. napájanie, poplach vyvolá mechanická činnost. (magnetické kontakty, tiesňové tlačítka, ortuťové spínače, hliníkové fólie...) - Aktívne detektory k detekci a vyhodnocovaniu potrebujú napájacie napätie. Poplach môže vyvolať už prítomnosť v stráženom objekte, vykonáva se detekcia a vyhodnocovanie meniacich sa fyzikálnych veličín.

3 Delenie detektorov EZS Department of Microelectronics Delenie podľa charakteru chránených miest, majetku a jeho rozmiestnenia: Plášťová - detektory pokrývajúce plochy vymedzujúce chránený objekt (celá budova alebo vyčlenený komplex vnútorných priestorov). Chránenie slabých miest, ktoré majú malú časovú odozvu (okná, dvere, sklenené steny...) detektory otvorenia dverí, okien poplachové fólie a detektory rozbitia skla Priestorová detektory vo všetkých priestoroch s chránenými hodnotami pohybové detektory ako sú PIR (infrapasivní), ultrazvukové alebo mikrovlné detektory Predmetová ochrana konkrétnych predmetov (umeleckých diel, trezorov) rôzne mechanické nástrahy, otrasové a náklonové spínače Sabotážna ochrana jednotlivých komponentov systému voči nedovolenej manipuláci tamper kontakty Osobná ochrana osob pri prepadnutí alebo zdravotných problémoch k privolaniu pomoci skryté spínače, bezdrôtové ovladače... Ostatná ochrana proti požiaru, úniku horlavých plynov, zatopeniu... Nie sú bezprostrednou súčasťou EZS, ale môžu byť použité, pokiaľ negativne neovlivňujú činnosť samotného EZS systému

4 Základné druhy detektorov Department of Microelectronics Detektory obvodovej plášťovej ochrany - detektory otvorenia /magnetický kontakt(štandardný alebo antisabotážny)/ - detektory vniknutia /vibračný detektor, prestupový detektor, detektor deštrukcie skla piezoelektrický resp. akustický, fólie a drôtové tapety/ Detektory perimetrickej ochrany /ochrana vymedzeného priestoru zóny(perimeter = zberné pole/ - závory v širokom spektre elmag. Žiarenia (UV,VIS,IČ,MW a UZ) - transmisné, modulované, kontinuálne, reflexné - PIR detektor pasívny infračervený detektor, deteguje IČ žiarenie osoby (9,3um) v zornom poli pri rôznych zberných charakteristikách použitej optiky - Dopplerovské detektory využívajú Dopplerov jav (zmena frekvencie po odraze od pohybujúceho sa objektu) v spektre MW(10 až 27GHz) a UZ(40kHz) Detektory ochrany voľného priestoru /ochrana priestoru mimo objektu, napr. záhrada park,komunikácia, vzletové dráhy, prístaviská a pod. / Vzhľadom na veľký vplyv vonkajších podmienok (teplota, vlhkosť, slnečné žiarenie, vibrácie, malé zvieratá) Používajú sa detektory ako: závory dlhého dosahu, dvojice káblov uložené v zemi vytvárajúce elmag.pole, mikrofónny kábel, optokábel, piezoelektrický kábel a pod. Predmetová ochrana ochrana jednotlivých predmetov s vysokým rizikom, najmä trezorov a trezorových miestností. Používajú sa: indukčný detektor, PIR detektor s vhodnou charakteristikou(360º) a najmä trezorové detektory s ochranou proti vibráciám, zvýšenej teplote, explózii, prevŕtaniu detektory so silnou antisabotážnou ochranou. Osobná ochrana /PA personal attack/ Tiesňové senzory, verejné/s prekážkou/, špeciálne(skryte umiestnené) a senzory nulového pohybu.

5 Delenie detektorov EZS Delenie podľa fyzikálneho princípu detekcie: Department of Microelectronics - Akustické ultrazvukové detektory, detektory rozbitia skla - Optické infrapasívne detektory PIR, optické závory - Mikrovlné mikrovlné detektory (MW), radary - Kapacitné kapacitné detektory - Otrasové otrasové piezo-detektory - Mechanické - spínače, kovové fólie, náklonové senzory - Kombinované duálne detektory, MW+PIR, ultrazvuk+pir V praxi je vhodné kombinovať v objekte rôzne princípy ochrán. Napr. pre ochranu vnútorných priestorov kombinovať minimálne priestorové PIR detektory s magnetickými detektory na vstupných dverách.

6 Obvodová plášťová ochrana Department of Microelectronics Tieto detektory sa používajú pri chránení tých slabých miest" objektu, ktoré majú malú časovú odozvu, ako sú napr. okná, dvere, strešné vrchlíky. sklenné steny atď. Do tejto skupiny patria: Tamper detektory Detektory rozbitia skla Poplachové fólie, tapety a poplachové sklá Tamper detektory Tamper ( z. angl. to tamper = vniknúť, dostať sa) detektory hlásia pokus alebo vniknutie do chráneného priestoru, či elektrického zariadenia detektoru. Tamper detektory poznáme: Magnetické kontakty Tieto sú vhodné na stráženie všetkých stavebných otvorov ako sú okná, či dvere. Ich činnosť spočíva v princípe detekcie intenzity magnetického poľa. Na pohyblivú časť sa namontuje malý permanentný magnet a na nepohyblivú časť sa primontuje príslušný detektor magnetického poľa napr. malá Hallova sonda. V uzavretom stave okien či dverí je intenzita magnetického poľa pôsobiaca na senzor konštantná. Pri otvorení dôjde k zmene intenzity magnetického poľa, alebo k jeho úplnému zrušeniu, čo spôsobí hlásenie o vniknutí. Magnetické kontakty majú rôzne prevedenia a tie umožňujú povrchovú alebo skrytú montáž Mechanické kontakty Sú to mikrospínače, ktoré sú uspôsobené na zabudovanie do rámu proti západke zámku v stavoch NC (normal close) alebo NO (normal open). Ich úlohou je strážiť uzamknutý stav okien dverí, či iných otvorov. Väčšinou sú zapojené k ústredni EZS tak, že pri neuzamknutí niektorého otvoru je zabránené uvedenie ústredne do stavu stráženia. Často sa používajú aj v samotných detektoroch, kde majú antisabotážnu ochranu.

7 Magnetické detektory Hallov jav Department of Microelectronics

8 Department of Microelectronics Detektory rozbitia skla Ich použitie je na stráženie sklenných plôch stráženého priestoru, čiže snímajú rozbitie skla. Trieštenie skla vyvoláva charakteristický zvuk, ktorý sa sklom šíri ako vlnenie v pevnom telese. Pasívne detektory rozbitia skla Snímací prvok musí byť pevne spojený s plochou skla. Väčšinou sa prilepuje vhodnou lepiacou páskou, ktorá zabezpečuje dostatočne silnú priľnavosť prvku na sklo, jeho odolnosť proti nárazom a hlavne musí mať čo najmenšie straty pri prenose zvuku. Pri narušení je vinenie vyhodnotené a detektor hlási narušenie. Podľa typu detektoru je to buď rozpojenie bezpotenciálového kontaktu relé zapojeného v poplachovej slučke, alebo prudký vzrast odberu detektora, napájaného priamo z poplachovej slučky. Praktický dosah týchto detektorov je od 1.5 do 3.5 metra podľa typu. Pre montáž hlavne u väčších plôch, je podstatné dodržanie odstupu miesta od hrany cca 50mm. Aktívne detektory rozbitia skla Tento typ detektorov je určený pre najvyššie úrovne rizík. Obsahujú vysielaciu a prijímaciu časť. Elektronika vyhodnocuje zmeny prenosu proti normálnemu stavu, ktorý je v elektronike detektora zapamätaný. Detektory tohto typu majú veľký dosah. Podľa typu detektora a druhu skla môžu strážiť až 25 m 2. Najnovšie typy vyhodnocujú zvukové spektrum vo viacerých diskrétnych bodoch a hlásenie sa vyvolá až keď sú všetky frekvencie obsadené. Veľmi rozšírené sú akustické detektory. Tieto nevyhodnocujú vinenie telese sklaa ale akustický efekt pri trieštení skla. Vyhodnocuje sa akustické vinenie, prijaté snímacím mikrofónom. Potom nasleduje pásmová priepusť k prepusteniu len typickej časti spektra, ktorá zodpovedá triešteniu skla. Kvalitnejšie typy majú týchto priepustí viac, ktoré znižujú možnosť vyvolania falošného poplachu. Poplachové fólie, tapety a poplachové sklá Všetky tieto detektory pracujú na princípe vodivého média. Na povrchu stráženej plochy sa aplikuje jemný drôtik alebo pásik jemnej vodivej fólie. Tento spôsob detekcie je známy zo skoršej formy stráženia sklenených plôch, výkladných skríň či okien obchodov. Pri montáži je nutné orientovať pripájané miesto vždy k hornej hrane plochy tak, aby bolo chránené pre kondenzáciou pary, ktorá znižuje životnosť tohto typu detektora.

9 Department of Microelectronics Pasívne detektory rozbitia skla Aktívne detektory rozbitia skla

10

11

12 nášľapový koberec tento zvláštny prípad kontaktného detektora je tvorený dvoma zatavenými plastovými fóliami, medzi ktorými sa nachádza rad kontaktov, reagujúci na tlak, spôsobený našliapnutím osoby. Umiestňuje sa pod kobercom, rohožkou alebo inou krytinou. Podľa požiadaviek normy musí nášľapný koberec reagovať už pri hmotnosti osoby 30 kg. 12 Našľapový koberec

13 Department of Microelectronics Infračervené žiarenie: Priestorová ochrana - elektromagnetické vlnenie s rovnakou fyzikálnou podstatou ako viditeľné žiarenie - tvorí priečne elektromagnetické vlny, ktoré sa šíria v smere žiarenia v homogénnom prostredí približne priamočiaro - Infračervenú oblasť, ktorá začína tmavočervenou oblasťou viditeľného spektra a končí začiatkom pásma rádiotechnických vĺn delíme do oblastí: - blízka infračervená oblasť s označením NIR, v pásme = 780nm až 1500nm - stredná infračervená oblasť s označením MIR v pásme = 1,5 m až 6 m - vzdialenú infračervenú oblasť s označením FIR v pásme = 6 m až 40 m - veľmi vzdialenú infračervenú oblasť s označením VFIR v pásme = 40 m až 100 m

14

15 Teleso, ktoré všetko dopadajúce žiarenie pohlcuje a samo vyžaruje v závislosti od absolútnej teploty, sa nazýva absolútne čierne teleso. Planck v r objavil, že jeho spektrálna merná žiarivosť závisí od vlnovej dĺžky a teploty, pretože je determinovaná emitovaním energie diskrétnych oscilátorov fotónov (E f = hf = hc/λ): Totálny výkon, vyžarovaný z jednotkovej plochy absolútne čierneho telesa, je závislý od absolútnej teploty T podľa Stefan-Boltzmanovho zákona, kde σ SB = 5, J/m 2.s.K 4 Wienov zákon postuluje, že najpravdepodobnejšia vlnová dĺžka λ max, odpovedajúca maximálnej intenzite vyžarovania, sa posúva ku kratším vlnovým dĺžkam so zvyšovaním teploty T, K = 2,896.l0-3 K.

16 Pasívny infračervený detektor Department of Microelectronics Využívajú pyroelektrický jav (Planckov vyžarovací zákon) - reagujú na tepelné žiarenie ľud. tela (9.3 μm) Konštrukcia: 2 tenké plátky pyroelektrického materiálu tvoriace štruktúru doskového kondenzátora - zmena teploty zpôsobí slabý elektrický impulz Z konštrukčného hľadiska môžeme rozdeliť PIR detektor na: pyroelektrický detektor, optika a procesor Základný princíp je znázornený na obrázku. Osoba postupne prechádza medzi jednotlivými zónami. Tento pohyb spôsobí časovú zmenu dopadajúceho žiarenia na detektor, čo má za následok generáciu elektrického signálu na svorkách pyroelektrického detektora. Tento je následne vyhodnotený procesorom, ktorý rozhodne či sa jedná o poplach.

17 Infračervené detektory pohybu: Všeobecná štruktúra optoelektronického detektora pohybu: optický fokuzačný prvok vlastný senzorický element elektronika pre spracovanie signálu Narušiteľ je detekovaný iba keď jeho imaginárny obraz: prichádza alebo opúšťa povrch detektora, nastáva zmena výstupného signálu (napätia V), ktorý musí byť najskôr zosilnený a prispôsobený, kým sa v komparátore porovná s dvoma refernčnými úrovňami (detekčné okno) a konvertuje na logickú 0 a 1 (žiaden pohyb a detekcia pohybu)

18 Pyroelektrické mikrosenzory: Pyroelektricita je spôsobená závislosťou vnútorných dipólových momentov (spontánnej polarizácie P s ) anizotrópnych látok od teploty. Pyroelektrickým javom sa nazýva generovanie elektrického náboja dq (na plochách kolmých k polárnej osi) pri zmenách teploty dt pôsobením tepelného toku. Mierou citlivosti spontánnej polarizácie pyroelektrických materiáov od zmien teploty je pyroelektrický nábojový koeficient P Q [C/m 2 K]: dps P Q dt Podstatu IR detektora tvorí pyroelektrický snímací element, ktorý je v princípe kondenzátor s pyro- /piezo- elektrickým dielektrikom, charakterizovaný kapacitou C e a veľmi vysokým vnútorným priečnym odporom R e > Ω

19 Pyroelektrické mikrosenzory: Pri IR ožiarení Φ(t) nastáva zmena jeho teploty dt(t), ktorá vyvolá zmenu spontánnej polarizácie a na elektródach o ploche A sa indukuje náboj dq(t) = i(t)dt: dq( t) PQAdT ( t) A h Odpovedajúca zmena napätia du(t) je nepriamo úmerná kapacite C e elementu o hrúbke h a permitivite ε = ε 0 ε r (ak zanedbáme zvodové prúdy cez vysoký vnútorný odpor) a priamo úmerná časovej zmene náboja: C e dq( t) PQ du( t) h dt( t) C e

20 Department of Microelectronics Princíp činnosti pyroelektrického detektora Pyroelektrické detektory využívajú pre svoju činnosť, ako už z názvu vyplýva pyroelektrický jav. Pyroelektrický jav pozorujeme v kryštalických látkach so spontánnou polarizáciou. Ak sa teplota takejto kryštalickej látky mení, nastáva polarizácia vnútorných dipólových momentov a na elektródach kondenzátora s pyroelektickým dielektrikom sa objaví nábojová zmena: Q = p.a. T - kde p je pyroelektrický koeficient a A je citlivá plocha pyroelektrického senzora Pri konštantnej teplote sa nábojové rozdelenie neutralizuje voľnými elektrónmi, preto je nutné aby bolo dopadajúce žiarenie modulované. Toto je úlohou vhodne navrhnutej optiky.

21 Department of Microelectronics Kompenzácia pyroelektrických detektorov Na prekonanie problémov s nestabilitou spôsobenou zmenou teploty okolia sa pridáva ďalší opticky neaktívny pyroelektrický element (kompenzačný element), ktorý je pripojený opačnou polaritou ako aktívny element. Ak sa mení teplota pozadia, vytvorí sa na kompenzačnom elemente signál s opačnou polaritou. Tento signál sa vyruší so signálom vytvorenom na aktívnom elemente. Kompenzácia môže byť sériová alebo paralelná. Kompenzačný element je síce opticky neaktívny (odtienený) ale z elektrického hľadiska predstavuje efektívny kapacitor. Výsledný efekt kompenzácie bude taký že detektivita (pomer signál / šum) bude redukovaná na približne 65% pre oba typy rovnako (sériovo alebo paralelne kompenzované). Hodnoty šumu a signálu budú však odlišné pre oba typy.

22 Pasívne IR (PIR) detektory Aktívne dlhovlnné IR (AFIR) detektory využívajú vlastné tepelné vyžarovanie pohybujúcich sa objektov, ktoré spôsobuje zmenu teploty pyroelektrického senzora. prídavným vyhrievaním senzora emitujú tepelné žiarenie do okolia a využívajú princíp udržania konštantnej teploty senzora pri zmene vyžarovanej energie, spôsobenej absorbciou žiarivého toku z pohybujúceho sa objektu. PIR: Pasívne IČ detektory (PIR) využívajú pyroelektrický jav, t. zn. tepelné žiarenie (IČ žiarivý tok Ø) objektu je fokusované do miniatúrneho pyroelektrického elementu senzora, kde vyvolá zmenu jeho teploty a tým vznik elektrického náboja (prúdu). Pri konštrukcii PIR detektora treba zohľadniť skutočnosť, že pyroelektriká sú súčasne aj piezoelektrickými materiálmi, t. zn. že elektrický náboj sa v nich generuje aj pri pôsobení mechanického napätia a deformácie. Preto v praxi sa využíva duálny pyroelektrický element, ktorý v sériovom zapojení kompenzuje vplyv vibrácii, nárazov a deformácie vplyvom zmien teploty (rôzna tepelná rozťažnosť držiakov) - obidve symetrické časti senzorového elementu generujú ten istý výstupný signál pri nežiadúcich vonkajších faktoroch.

23 Dve základné zapojenia PIR detektorov: a) napäťový sledovač s JFET tranzistorom b) prúdovo napäťový prevodník s operačným zosilňovačom Dve základné zapojenia PIR detektorov sa líšia nielen dobou odozvy, ale aj jej priebehom. Pri skokovom vstupnom tepelnom signáli časový priebeh odozvy PIR detektora s napäťovým sledovačom bude mať dve charakteristické závislosti: počiatočný nárast signálu daný elektrickou časovou konštantou E = C E R a útlm spôsobený tepelnou časovou konštantou pyroelektrického elementu T = C T R T. PIR detektor s prúdovo-napäťovým prevodníkom bude mať rýchlejšiu odozvu, lebo jeho elektrická časová konštanta bude určená veľmi malou rozptylovou kapacitou pozdĺž odporu R a priebeh odozvy bude kopírovať tvar prúdu generovaného pyroelektrickým elementom, ktorý je daný jeho tepelnou časovou konštantou T = C T R T. Odozva prúdovo-napäťového prevodníka je determinovaná odporom R b a pokles napätia je daný tepelnou časovou konštantou T. Výstupné napätie sleduje tvar pyroelektrického prúdu senzora.

24 Multifresnelove šošovky Department of Microelectronics Šošovky detektorov sú viacnásobné, skladajú sa z viacerých šošovkových segmentov, ktoré premietajú rôzne priestorové výrezy na snímací element/elementy. Tým vznikne veľký počet snímacích zón, ktoré budú schopné pri pohybe narušiteľa cez ne modulovať energiu ním vyžarovanú. Tým sa docieli zmena tepelného toku dopadajúceho na pyroelektrický detektor. Aby sa znížili prenosové straty, jednotlivé šošovky sú vytvarované z polyetylénu ako Fresnelove šošovky. Použitý materiál slúži zároveň ako filter bieleho svetla. Fresnelova šošovka je vypuklá šošovka, stlačená do tvaru plochej šošovky, ktorá si zachováva je optické vlastnosti. Je oveľa tenšia, a preto má nižšie straty spôsobené pohltením v materiály. Na obr je znázornený rez multifresnelovou šošovkou.

25 Department of Microelectronics Zrkadlová optika Oblasť snímania sa tvaruje do segmentov parabolickými zrkadlami, ktoré sú delené segmentované. V súčasnosti sa vyrábajú z plastu, na ktorý je naparená tenká kovová vrstva. Na rozdiel od multifresnelových šošoviek je možné vytvoriť rôznu ohniskovú vzdialenosť pre každý segment.a tak vytvoriť optimálnu snímaciu priestorovú charakteristiku. V PIR detektoroch sa používa aj zrkadlová optika s takzvaným čiernym zrkadlom. Tieto zrkadlá majú špeciálnu povrchovú úpravu, ktorá zabezpečuje odraz výlučne infračerveného žiarenia. Ostatné zložky spektra sú pohltené. Okrem toho obsahujú takéto detektory aj štandardné filtre a to v okienku pyroelektrického detektora a na okienku púzdra PIR.

26 Department of Microelectronics Základné druhy snímacích charakteristík PIR detektorov

27

28 Mikrovlnné detektory Department of Microelectronics

29 Mikrovlnný detektor (MW) Tento detektor reaguje na zmenu vlnenia vychádzajúceho od osoby či predmetu, pohybujúceho sa v sledovanom priestore. Detektor sa skladá z vysielacej a prijímacej časti, a vyhodnocovacích obvodov. Používané frekvencie sú 9 až 11 GHz. Dôležitým prvkom pri tomto druhu detektorov je nastaviteľná citlivosť a dosah, pretože je nutné eliminovať mikrovlnné vlnenie z okolia, ktoré je schopné prechádzať aj cez pevne prekážky (sklo, stena, dvere). Tak ako pri štandardných detektoroch, je výstup tvorený zopnutím alebo rozopnutím bezpotenciálneho kontaktu relé. Proti neoprávnenej manipulácii je zabezpečený zaisťovacím kontaktom. Mikrovlnné detektori sú charakteristické vyšším odberom napájacieho napätia. Oproti infračerveným snímačom nie je možné nastavenie zónovania, napr. Pet Alley. Bývajú často realizované v kombinácii s PIR snímačmi.

30 Nová generácia mikrovlnných detektorov pracujúci na frekvencii 24 GHz. Obrázok zobrazuje variáciu dosahu (20m alebo 30m) podľa modelového prevedenia.

31

32

33 Department of Microelectronics Riadiace jednotky PSN (ústredne)

34 Department of Microelectronics Ústredňa EZS. Ústredňa EZS je mozgom celého systému EZS. Sleduje stav detektorov (vstupy) a na základe naprogramovaných parametrov vydáva povely pre signalizačné zariadenia (sirény) alebo komunikačné zariadenia, ktoré informujú užívateľa o poplachu alebo iných prevádzkových stavoch (mobil, PCO, , Internet). Ústredňa EZS sa ovláda za pomoci ovládacej klávesnice (klasický spôsob), ale aj mobilom, PC cez internet alebo mobilnú sieť, kartou alebo čipom (iba zmena režimu stráženie - nestráženie) a diaľkovými ovládačmi. Ústredňa EZS je zálohovaná, aby pri výpadku elektrickej energie nedošlo ku kolapsu systému. Spravidla má v sebe zabudovaný telefónny komunikátor pevnej linky, za pomoci ktorého môže odovzdávať naprogramované informácie na pult PCO. Pri káblovom prevedení poskytuje napájanie pre všetky ostatné prvky systému. Má v sebe integrované programovateľné výstupy, ktoré sa môžu aktivovať nejakou udalosťou v systéme alebo diaľkovým ovládaním, napr. správou sms mobilným telefónom, cez internet. Takto možno napríklad zapínať kúrenie, saunu, klimatizáciu, osvetlenie alebo hociktorý elektrický spotrebič. Vyššie rady ústrední majú v sebe integrovaný prístupový systém, ktorým možno zadávať prístupy jednotlivým osobám do jednotlivých priestorov cez dvere za pomoci kariet a čipov. V tomto prípade sa ku systému EZS inštalujú na požadované dvere čítačky magnetických kariet a elektrické dverné zámky. Ústredňa EZS sa inštaluje na skryté a bezpečné miesto, aby páchateľ nezničil ústredňu skôr ako vyhlási poplach a odošle poplachové informácie (siréna, PCO, mobil, internet). Napájanie ústredne EZS je riešené z elektrickej siete napätím 230 V AC, ústredňa by mala mať svoj vlastný elektrický okruh a ističom v rozvodnej skrini.

35 Ústredňa EZS. Department of Microelectronics

36 Department of Microelectronics Riadiace jednotky Zariadenia pre príjem a vyhodnocovanie signálov zo senzorov a na vyslanie poplachového signálu. Tento základný kameň určuje kvalitu celého poplachového systému proti narušeniu. Základné delenie: Klasické (viaclinkové) v linke môže byť viac zapojených kontaktov NC senzorov ID ústredne, komunikujúce so senzormi po dvojvodičovej linke, s adresnými čipmi typu id Moderné ústredne PSPN (napríklad ULTIMATE) majú možnosť programovať charakter každého senzora, vytárať rôzne komunikačné cesty, záznam udalostí, typ výstupu programovateľné PC.

37 Riadiace jednotky typu MEALI Department of Microelectronics Tieto automaty nemajú vnútornú pamäť, takže výstup závisí iba od momentálnych stavov na vstupoch. Takýmto spôsobom fungovali prvé ústredne a preto ústredne tohto typu sa dnes už skoro nepoužívajú. Realizácia týchto riadiacich jednotiek spočívala v použití najjednoduchších logických členov, ako sú: AND, NAND, OR, NOR a ďalšie. Takýto najjednoduchší automat si môžeme predstaviť ako jeden viacvstupový logický člen s jedným výstupom. Hneď ako sa objaví na vstupe zmena stavu logickej veličiny X (napríklad výstup NC detektora / snímača), tá okamžite vyvolá zmenu výstupného signálu Y (napríklad hlásenie narušenia chráneného objektu).

38 Riadiace jednotky typu MOORE Department of Microelectronics Tieto automaty majú na rozdiel od automatu typu MEALI zabudovanú aj pamäť, ktorá si je schopná zapamätať predchádzajúce stavy a tým eliminovať falošné stavy. Realizácia je podobná ako u predchádzajúceho typu, avšak pamäť býva v tých jednoduchších prípadoch realizovaná cez klopné obvody.

39 Department of Microelectronics Slučkové ústredne Pre zapojenie klasických senzorov s kontaktmi typu NC. Jednotlivé senzory (obvykle maximálne 30 senzorov) môžu byť zapojené na ústredňu v rôznych pracovných módoch, v tzv. slučke, čo je zapojenie senzora (alebo viacerých senzorov) na jeden kontrolovaný okruh ústredne. Pri ústredniach tohto typu sú všetky senzory pripojené do jednej, alebo viacerých slučiek ukončených zakončovacím odporom najčastejšie s hodnotou 2k2. V ústredni sa nachádza snímací rezistor, na ktorom je sledovaná zmena napätia vyvolaná hlásením detektora PSPN.

40 Department of Microelectronics Slučkové ústredne Pomocou oneskorovacích a impulzných obvodov je vytvorené veľké množstvo typov jednotlivých slučiek pre pripojenie slučiek senzorov ako napríklad: Okamžitá vyhlasuje poplach okamžite, senzory typu PA Oneskorená senzory obvodovej ochrany, výstupné dvere a koridory, oneskorené o čas, ktorý je nastaviteľný na ústredni, obvykle 1 až 40 sekúnd. Interiérová pre perimetrickú ochranu Interiérová typu doma / nie doma pre umožnenie pohybu osôb v stráženom objekte 24 hodinová ochrana celých 24 hodín, priestory s veľkou dôležitosťou, ako sú napríklad trezorové miestnosti Sabotážna hlásenie o stave antisabotážnych TAMPER kontaktov Pri moderných mikroprocesorom riadených ústredniach, ktoré je možné aj modulovo rozširovať pre zväčšenie počtu pripojených senzorov, je možná plná individuálna programovateľnosť každe jednotlivej slučky. Slučky v zásade delíme na tzv. vyvážene zakončené vyvažovacím odporom. Systém ústredne môže byť napríklad v činnosti pod dvoma módmi: Denný režim systém je neaktívny Režim stráženia

41

42 Department of Microelectronics id ústredne Moderné ústredne pre pripojenie senzorových systémov typu id (intelligent device, inteligentné zariadenie) inteligentné prvky používajú id formu snímania a multiplexovania signálov po dvojvodičovej spojovacej a komunikačnej linke, pričom je sledovaný okamžitý stav senzora a ochrana proti sabotáži. Každý snímací bod v zabezpečovacom systéme je osadený adresovateľným mikročipom, pomocou ktorého sa uskutočňuje individuálna identifikácia jednotlivých senzorov, ich riadenie a rozpoznávanie poplachových stavov. Pretože všetky senzory sú pri týchto typoch ústrední umiestnené na jednej dvojvodičovej linke, veľkou prednosťou je jednoduchosť káblových rozvodov. id nie je snímacie zariadenie, ale tvorí rozhranie medzi snímačom a zabezpečovacou ústredňou a poskytuje jednoduchú identifikáciu snímača s jednoduchou kabelážou. Na monitorovanie snímačov sú potrebné len dve žily kábla. Pre snímače vyžadujúce napájanie sa vedú navyše súbežne dve napájacie žily. id čip je kremíkový mikročip umiestnený v obale z plastickej hmoty. Existujú dve základné vyhotovenia id čipov. Prvé je určené pre zasunutie do špeciálneho konektora, ktorý obsahujú snímače s označením id (napríklad Optex EX-35 id, Euro Viper id). Toto vyhotovenie umožňuje veľmi jednoduchú a rýchlu montáž s vylúčením možnosti nesprávneho pripojenia na id linku. Druhé vyhotovenie je s drôtovými vývodmi a je určené pre pripojenie k ľubovoľnému typu snímača

43 id ústredne - pripojenie Department of Microelectronics Každý snímač sa pripojí pomocou id čipu paralelne k dvojžilovej id linke. Vetvy id linky sú označené ako vetvy L+ a L-. id linku môžeme ľubovoľne rozvetvovať do tvaru hviezdy, kruhu alebo do tvaru T, pričom musí byť zachovaná jej polarita. Snímače, ktoré vyžadujú napájanie sú napájané zo samostatnej dvojlinky. Počet snímačov, ktoré môžu byť pripojené, sa určuje podľa Ohmovo zákona. Pre štandardný kábel, ktorého žilu tvorí lanko pozostávajúce zo siedmich prameňov s prierezom 0,2 mm 2 je maximálna dĺžka kábla medzi ústredňou a najvzdialenejším id čipom 100 metrov. Pre väčšiu dĺžku kábla sa môže použiť kábel s prierezom napr. 0,4 mm 2 alebo viacžilový kábel so zdvojenými žilami. V praxi je niekedy jednoduchšie nainštalovať ďalšiu trasu id linky od ústredne do inej časti budovy (viď. nasledujúci slide).

44 id ústredne - pripojenie Department of Microelectronics Vlastnosti: 1. Každý id čip má svoje identifikačné číslo od 01 do 30, ktoré umožňuje jeho samostatnú kontrolu a identifikáciu. 2. Každý id čip vysiela súbežne 2 signály: - diagnostický signál, ktorý indikuje, že id čip je správne zapojený a že pracuje - signál oznamujúci stav vnútorného senzoru, ktorý je uložený v id čipe 3. Stav id čipu môže byť zmenený elektrickým vypínačom, ako je napríklad kontakt pasívneho infračerveného detektora. 4. Pri druhej možnosti môže byť stav vnútorného senzoru zmenený priblížením magnetu dverný kontakt. Keď používame tento spôsob zapájajú sa len dva vývody id čipu

45

46 Department of Microelectronics Autonómne typy riadiacich jednotiek Primárnou požiadavkou na ochranu autonómneho systému je jeho bezpečnosť a nedobytnosť. Ak sa už podarí narušiteľovi vniknúť do takéhoto systému, je dôležité toto čo najskôr vyhodnotiť a urýchlene túto situáciu riešiť. Ak obsahuje systém skutočne veľmi dôležité informácie siahajúce až do štátneho či vojenského tajomstva, je dobré a nevyhnutné systém zabezpečiť obvodom samodeštrukcie, ktorý v najväčšom nebezpečenstve sám obvod poškodí, alebo zničí natoľko, že narušiteľ nebude môcť využiť získaný systém. V obvode samodeštrukcie môžeme použiť buď chemickú zlúčeninu s rýchlym účinkom, alebo veľký elektrický výboj z pripojeného externého zdroja energie (kondenzátor s veľkou kapacitou). Sekundárnou požiadavkou na systém je jeho absolútna diskrétnosť a prístup ku systému čo najmenšieho počtu ľudí. Predpokladáme, že samotný autonómny systém je súčasťou iného väčšieho systému, ktorý je mu nadradený a jeho veľkosť nie je väčšia ako veľkosť miditowera (štandardný rozmer počítačovej zostavy). Súčasťou nadradeného systému je i prítomnosť CBS (civilnej bezpečnostnej služby), ktorá môže eliminovať prípadné pokusy o vniknutie do systému. Samotný autonómny systém by mal byť navrhnutý ako mobilný, v prípade potreby premiestnenia z miesta A na miesto B. S ohľadom na túto skutočnosť musí byť systém navrhnutý tak, aby jeho prúdový odber bol čo najmenší, nakoľko je vtedy napájaný zo záložného zdroja. Nevyhnutnou požiadavkou na autonómny systém je jeho inteligencia a prispôsobivosť.

47 Bezdrôtové systémy PSPN Department of Microelectronics Základnou vlastnosťou bezdrôtového PSPN je prepojenie externých zariadení (kontakty, snímače, sirény a pod.) s riadiacou jednotkou prostredníctvom rádiového kanálu. Vzhľadom k tomu nie je možné realizovať jednotlivé slučky ochrany ako u bežných slučkových systémoch. Zariadenie PSPN tak nadobúda niektoré vlastnosti systému s priamym adresovaním (zbernicového systému). Vzhľadom k základným požiadavkám kladeným na zariadenia PSPN je potrebné aj u bezdrôtového systému zaistiť aspoň základne bezpečnostné požiadavky (hlásenie každého narušenia chráneného objektu v režime stráženia, odolnosť proti sabotáži v pohotovostnom stave, odolnosť proti falošným poplachom, schopnosť detekcie poruchového stavu vlastného systému a pod.). Vzhľadom k týmto požiadavkám treba aj u bezdrôtového systému rozdeliť jednotlivé snímače (prípadne poplachové výstupy snímačov) do viacerých skupín, ktoré sú obdobou slučiek ochrany. Ak predpokladáme použitie navrhovanej riadiacej jednotky pre ochranu domácnosti, rodinných domov, malých prevádzkarní, obchodov, kancelárií a pod. je potrebné uvažovať aspoň tieto zóny: - trvalá, 24 hodinová zaisťovacia zóna - oneskorená zóna s príchodovým/odchodovým oneskorením - pre malé objekty (byt, predajňa, kancelária,...) aspoň 1 pre väčšie objekty (rodinný dom, väčšia prevádzkareň,...) aspoň 2 nezávislé zóny s okamžitou reakciou - pre bezpečnostný systém s rozšírenou funkciou elektrickej požiarnej signalizácie prípadne zónu fire", do ktorej možno pripájať detektory ohňa, dymu, plynu a pod.

48 Bezdrôtové systémy PSPN Department of Microelectronics Vzhľadom k bezdrôtovému pripojeniu externých zariadení k riadiacej jednotke je potrebné zvoliť iný spôsob prenosu informácií v porovnaní s bežnou slučkovou ústredňou. Prenos informácií by mal prebiehať obdobne ako u zbernicových systémoch. Každé externé zariadenie ma pridelenú adresu, v ktorej je zakódovaná skupina, do ktorej zariadenie patrí a pre lepšiu detekciu poplachových a poruchových stavov aj identifikačný kód konkrétneho zariadenia. Spôsob komunikácie medzi riadiacou jednotkou a externými zariadeniami možno vybrať z viacerých možností. Pri jeho výbere bude potrebné voliť kompromis medzi dvoma základnými, ale vzájomne rozpornými požiadavkami na bezdrôtový systém : ak od systému požadujeme maximálnu bezpečnosť (spoľahlivú indikáciu narušenia, odolnosť proti sabotáži, indikáciu poruchových stavov snímačov), je potrebné mať zaručenú nepretržitú kontrolu správnej činnosti všetkých zariadení. Na zaistenie tejto požiadavky je potrebný trvalý prenos informácií medzi externými zariadeniami a riadiacou jednotkou. pretože ide o bezdrôtový systém, nie je možné zabezpečiť trvalé napájanie externých zariadení z riadiacej jednotky. Tieto zariadenia musia byť vybavené vlastným napájacím zdrojom. S ohľadom na zabezpečenie maximálnej životnosti napájacieho zdroja je požadovaný minimálny príkon zariadenia. Samotná logika snímačov má spravidla veľmi malý príkon a najväčšiu spotrebu má komunikačná časť, predovšetkým vysielač. Je samozrejme možné použiť sieťové adaptéry a zabezpečiť napájanie externých zariadení zo siete, pričom batérie môžu slúžiť len ako záložný zdroj, tým sa však strácajú výhody bezdrôtovej realizácie.