Pametni interfon

Interfoni na zgradama su jednostavne naprave – sistemi dvosmerne audio-komunikacije sa dodatkom zvona i kontakta za otvaranje električne brave. Uz malo truda i elektronskih komponenata, ovim funkcijama možete da dodate još nekoliko korisnih opcija, kojima ćete sprečiti da vas neko uznemiri ili ćete izbeći potrebu da uznemirite nekoga ako, po povratku iz noćne šetnje, primetite da ste zaboravili ključ za ulazak u zgradu. Treba odmah reći da je dogradnja ovog kontrolera moguća samo na interfonima koji imaju zaseban taster za svaki stan, a ne i na onima sa numeričkom tastaturom, kojom se upisuje broj stana.

Nisu potrebne nikakve intervencije na postojećoj instalaciji kao ni na jedinici sa tasterima koja se nalazi na ulazu u zgradu. Menjaćete ponešto samo na interfonskoj jedinici u vašem stanu, tako da nećete trpeti neprijatnost zadiranja u tuđe vlasništvo. Osim što treba da sagradite jednostavan kontroler, potrebno je i da na interfonu otkačite kontakte zvučnika (koji inače služi kao zvono) i da signal sa štampane ploče, kao i kontakte zvučnika, dovedete na vaš kontroler. Takođe treba da kontakte relea, koji je deo kontrolera, povežete paralelno sa kontaktima tastera za otvaranje vrata.

Dodaćemo da ovaj kontroler još uvek nije finalizovan, pa je ovde predstavljen samo kao ideja ili smernica hobistima koji sami prave svoje elektronske uređaje. Kada bude napravljen, kompletan opis harvera i izvorni kod softvera će biti postavljeni na sajt www.voja.rs.

Algoritam rada kontrolera

Osnovna zamisao je jednostavna: ako kod sebe nemate ključ za ulaz u zgradu ili ako ne želite da uznemiravate svoje ukućane, treba samo da „otkucate šifru“ na tasteru vašeg zvona. Budući da nemate pravu tastaturu nego samo jedan taster, šifra se kuca kodom koji je sličan Morzeovoj azbuci. Recimo, kratko-dugo-kratko-kratko (što je Morzeov kod za slovo L), ili bilo koji kod koji je upisan u firmver mikrokontrolera. Ako kontroler prepozna šifru, kontakti relea će ostvariti kratak spoj na tasteru za otključavanje vrata na nekoliko sekundi. Možda ćete pomisliti da šifra čija je dužina samo nekoliko bitova ne nudi baš visok nivo zaštite, ali nam na ulazu u zgradu to i ne treba. Osim toga, malo ko će znati da taster vašeg zvona krije tajni postupak otključavanja. Štaviše, pošto je signal do zvučnika presečen i kontroler je fizički postavljen između njih, sve je pod kontrolom firmvera pa, ako neko ne zna „šifru“ ili samo pokušava da zvoni na klasičan način, ništa se neće dogoditi i ukućani neće biti uznemireni zvonom.

Kontroler ima dva osnovna moda rada: nečujni i transparentni. Preklopnikom S1 se bira mod, pa, ako je preklopnik u položaju „isljučeno“, zvučnik je van funkcije i niko neće moći da vas uznemiri dok se odmarate. U položaju „uključeno“, aktivan je transparentni mod, u kome se tokom kucanja šifre ponovo ništa ne čuje, ali ako je šifra netačna ili je to običan pritisak na zvono, posle kucanja će kontroler poslati signal zvona zvučniku.

Hardverska realizacija

Možete da koristite praktično bilo koji mikrokontroler, jer je potreban samo jedan ulazni i dva izlazna porta. Pre izgradnje uređaja treba izmeriti kakav je signal koji se u standardnoj verziji interfona dovodi na zvučnik, pa ulazni sklop prilagoditi njegovim karakteristikama. U većini slučajeva biće dovoljan samo jedan optokapler. U našem slučaju je upotrebljen optokapler CNY71, koji ima dva kontra-paralelna LED-a na ulazu, ali je moguće koristiti i običan, sa samo jednim LED-om, mada bi u tom slučaju bio potreban i Grecov spoj ili bar još jedna inverzno polarisana dioda, za slučaj da se signal ka zvučniku dovodi preko serijskog kondenzatora.

Neki stariji interfoni umesto zvučnika koriste elektromehanički zumer, koji u tom slučaju treba zameniti malim zvučnikom. Signal za pobudu zumera ima znatno viši napon, pa je umesto optokaplera bolje koristiti rele. Otpornik Rs ograničava struju kroz optokapler. Treba ga odabrati tako da jačina struje kroz ulazni LED bude u granicama između 5 i 50 mA. Umesto pull-up otpornika na ulzu, može da se koristi interni pull-up otpornik mikrokontrolera. Ceo kontroler se napaja iz baterije napona 4,5 V. Najbolje je koristiti tri AA ili AAA baterije od po 1,5 V, u kućištu za žičanim izvodima. Pre izbora kućišta i tipa baterija treba dobo premeriti unutrašnje dimenzije kućišta interfona i odabrati dobro mesto za njih. Pločica kontrolera može da bude manja od baterija, pa za njeno smeštanje neće trebati puno mesta. Savet je da se pričvrsti negde, ili bar da se izoluje termoskupljajućim bužirom.

Firmver

Uz savremene mikrokontrolere moguće je postići da potrošnja struje u stanju mirovanja bude zanemarljvo mala, čak mnogo manja od struje samopražnjenja baterija. Da bi se ovo postiglo, mikrokontroler se dovodi u SLEEP režim, u kome je zaustavljen oscilator i sve periferije, osim nekih koje moraju da budu aktivne. U ovom slučaju to će biti samo INT ulaz (RA2), koji će u postupku inicijalizacije biti presetovan tako da generiše interapt na opadajuću ivicu ulaznog signala.

Sam interapt nam zapravo nije potreban, pa tako nećemo setovati ni INTE bit u registru INTCON, ali će opadajuća ivica signala na INT ulazu ipak „probuditi“ mikrokontroler iz SLEEP režima. Posle ovog buđenja, koje je nastalo zbog toga što je neko pritisnuo taster na ulazu u zgradu, firmver treba da testira da li povorka signala na ulazu RA2 odgovara zadatoj šifri. Ako je šifra prepoznata, onda se preko izlaznog porta RA5 i tranzistora uključuje rele za uključenje brave na 2-3 sekunde, a ako nije, generiše se ton zvona na izlazu RA4, koji će tranzistor pojačati i proslediti na zvučnik. To može da bude naizmenični signal učestanosti oko 800-1000 Hz, ili neka prepoznatljiva melodija. Otpornikom Rz treba podesiti jačinu tona koji emituje zvučnik.

Šifra je, dakle, fiksna i upisana je u programsku memoriju mikrokontrolera. Ako mislite da je zgodnije imati promenljivu šifru, upotrebite mikrokontroler sa većim brojem nožica, pa nekoliko ulaza spojte sa DIP prekidačima, koji u ovom slučaju služe za izbor šifre. Recimo, položaj svakog od mikroprekidača može da određuje da li je taj signal u šifri kratak (Morzeova tačka) ili dugačak (crtica).

Softver za prepoznavanje šifre je jedini kritičan deo programa. On mora da bude dovoljno fleksibilan da bude otporan na promene ritma kucanja, a istovremeno i dovoljno osetljiv da pouzdano razlikuje tačku od crtice. Najbolje je da prvi signal istovremeno tretira i kao tačku i kao crticu, pa da iz ostalih signala (od kojih će bar jedan svakako biti značajno duži ili kraći) zaključi koja od ove dve pretpostavke je bila tačna. Drugi, bolji metod, jeste da tokom kucanja u RAM-u pravi tabelu trajanja svakog signala i svake pauze, pa da po završenom kucanju (ako je pauza bar 3x veća od prosečne pauze), izračuna prosečnu dužinu trajanja signala i da pripisivanje tačaka i crtica izvrši na osnovu poređenja sa prosečnom dužinom.

Posle završenog posla (prepoznavanje šifre i uključenje zvučnika ili relea brave), mikrokontroler treba da izvrši instrukciju SLEEP. Posle sledećeg buđenja, koje će nastupiti vrlo brzo ili posle dugog vremena, izvršenje programa će se nastaviti od sledeće instrukcije. Ovaj postupak osigurava da jedan set baterija traje godinama. Savet je da se svakako koriste alkalne baterije, kako zbog kapaciteta, tako i zbog manje mogućnosti da će posle nekog vremena iscureti.

U ovom primeru je korišćen mikrokontroler PIC12F1571 koji ima samo 8 nožica. Nisu nacrtani kontakti za programiranje mikrokontrolera (Vpp, ICSPDAT i ICSPCLK), jer se oni podrazumevaju. Priložena šema može da posluži kao finalna verzija, ili kao polazna osnova za gradnju složenijeg i savršenijeg uređaja. Moguće je, recimo, dograditi GSM čip koji bi omogućio da se brava otvara slanjem SMS poruke, ili čak integrisati ovaj skromni uređaj u složeniji sistem za zaštitu od provale. Uz to je moguće povezati ga i sa zvonom na vašim vratima tako da, ako niste kod kuće, ostvarite automatsku GPS vezu s nekim ko je pozvonio. Mogućnost daljinskog otključavanja vaših ulaznih vrata je takođe tehnički jednostavna, ali je treba vrlo pažljivo razmotriti, jer bi to moglo da ugrozi bezbednost.

Prednost ovakvog „hakerskog“, samograditeljskog pristupa u odnosu na potrošački je u tome što je moguće prilagoditi sistem konkretnim potrebama, a sigurnost je svakako viša, jer je eventualnom provalniku teže da savlada sistem koji ne poznaje.