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Central Condominial Privada de Comutação Automática

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1. Q o gm al as sin ga Ej o mim ala o mlml o o 3 Ogm Og M Sins LF a mr oand olto In go so Emo glo Emo mo AAA 9 E geca S wo Po s sro E Elm 2 O A a Q Cap 000000000000000 5 clauis 000000000000000 8 Maxcom frs Figura 7 38 Desenho da placa ramal desbalanceado lado inferior 84 As figuras 7 39 e 7 40 mostram respectivamente o lado superior e inferior do 1 prot tipo de ramal desbalanceado montado na linha de produ o Figura 7 39 Montagem da placa ramal desbalanceado lado superior 0 08 07 06 05 Pazo im L3 2110 Ey d Figura 7 40 Montagem da placa ramal desbalanceado lado inferior 85 7 6 3 Placa Fonte Chaveada A fonte chaveada disposta em um painel com tr s placas constru do com placa de fibra de vidro dupla face do tipo FR 4 com tamanho f sico unit rio de 171 x 56 mm A finalidade deste m dulo fornecer todas as tensoes necess rias para o correto funcionamento da central como descrito abaixo 3 3 V usado nos circuitos digitais 12V usado nos circuito anal gicos 24 V usado na alimentacao dos ramais e do porteiro X
2. 28 6 2 1 Centrais telef nicas 30 6 2 2 Centrais eletromec nicas 30 6 2 3 Centrais eletr nicas ettet tette 31 6 2 4 Centrais com controle por programa armazenado CPAs 31 6 2 Tipos dg Centrais C e et ect er i t dcin 32 6 2 1 Central p blica scores 32 6 2 2 Central privada ett a t 32 7 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 34 TA Gontextualizaca o eee 34 fL Central OP 24 34 7 1 2 Porteiro XPE 24 37 7 2 Aspectos 21 38 E ias aapalPansapalPsasanpa a 39 1 3 1 M dulo Bas CRU escassas sa 39 7 3 2 M dulo Ramal Desbalanceado Placa de Ramal 59 7 3 3 Fonte de Alimenta o 62 ias 72 7 5 Sinaliza o para USUGFIO ai i rt btts 74 7 5 1 Toques de campainha 74 7 5 2 TOris de Opera o 76 7 6 Constru o do PROLONpDO oci ocn iratos sotto rea 78 7 6 1 M dulo Base CPU res 78 7 6 2 Placa Ramal 81 7 6 3 Placa Fonte 85 8 TESTES FUNCIONAIS E VALIDA O DO 87 8 1 M dulo
3. MPSA92 TA Circuito de ativac o da campainha interna RMLO LAO 10uF 50V VRIA Circuito de 07K7SV protec o RIZA VREF Circuito de acoplamento LB0 de udio Circuito de monitoramento de loop interno Chave de acionamento da campainha interna Figura 8 17 Circuito anal gico desbalanceado O acoplamento de udio mostrado na figura 8 18 feito atrav s dos componentes C1X DZ1X e R12X O capacitor de 10 uF desacopla o nivel DC do udio o diodo zener de 8V2 grampeia os sinais de udio a fim de proteger e n o saturar os circuitos anal gicos O resistor de 100 kO apenas garante o nivel DC da tens o de refer ncia Vref a qual utilizada para udio excursionar pela central Os testes realizados com este circuito demonstraram que o mesmo est funcionando a contento O circuito anal gico consegue fornecer uma corrente de LOOP de aproximadamente 22 mA para uma carga RMLO Circuito de acoplamento de udio Figura 8 18 Acoplamento de udio acoplada no ramal de no m ximo 800 O O circuito est dimensionado para 20 mA mas este valor de corrente medido est dentro do esperado e o circuito funciona de forma adequada Fonte de Corrente circuito de SR polarizac o do ramal TIA MPSA92 Figura 8 19 Fonte de corrente Essa corrente garantida pela fonte de corrente vista na figura 8 19 formada pelos componentes R1X C2X R3X
4. 022 24 0 100000 00000 88 81 4 Microcontrolador cu er eee 88 8 1 2 A 89 8 1 3 Decodificador 000 0000 00000 90 8 1 4 Gerador de Tom 22 4 1000000000 93 8 1 5 Matrizes de Comuta o de 95 8 1 6 Interface de Acionamento do P NICO 97 8 1 7 Tens o de Refer ncia 99 9 1 8 Terisao VIOOp sir 100 8 1 9 Interface do Porteiro XPE 24 Light 100 8 1 10 Interface para Conex o dos Ramais 101 8 2 M dulo Ramal 101 8 2 1 Conex o dos Ramais Interface para o Usu rio 102 8 2 2 Conex o com a Placa 103 8 2 3 Circuitos de Controle e Acesso ao Barramento Digital 104 8 2 4 Circuito Anal gico Desbalanceado 105 8 3 M dulo Fonte 109 8 3 1 Testes com Carga 110 8 3 2 Testes com Coletiva css sb c oett oet ee eee 116 8 4 Testes Mec nicos
5. eee 121 9 AJUSTES DO 123 9 1 M dulo Base CPU 123 9 1 1 Filtro LC na Alimenta o 123 9 1 2 Circuito Gerador de 126 9 1 3 Circuito Detector de MF 129 9 1 4 Circuito de Tens o Vloop 131 9 1 5 Circuito de Interface do Porteiro XPE 24 Light 133 9 2 M dulo Ramal 136 9 3 M dulo Fonte 137 9 3 1 Controle de Sa da 137 9 3 2 Retifica o e Filtro DC Sa da 24 139 10 CONSIDERA ES FINAIS E CONCLUSAO 140 10 1 Avalia o 140 10 2 Avalia es ESpOCIfICBS rtt bett 140 10 3 Recomenda es de Continuidade 141 10 4 COnClUSdO ecce sina srs ertet oe eret 142 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 143 1 INTRODU O Este trabalho consiste em desenvolver uma central condominial de baixo custo para at vinte e quatro ramais destinada exclusivamente mercado de pequenos condominios de modo a oferecer uma solu o competitiva para substitui o das placas de
6. Figura 8 5 Combina es de frequ ncia DTMF 92 93 8 1 4 Gerador de Tom MF O gerador de tom MF utilizado na central para envio dos n meros ou caracteres ou digitados pelo usu rio no telefone a fim de utilizar o recurso de BINA Este recurso foi testado mas n o utilizado no produto atualmente Para criar o MF utilizado um m dulo PWM de 16 bits do microcontrolador dispon vel externamente nos pinos PWM1 e PWM2 Neste caso o microcontrolador gera nestes pinos modula o por largura de pulso especifica para gera o das altas e baixas frequ ncias de cada tom MF necess rio Nos amplificadores operacionais as ondas quadradas s o tratadas e temos na sa da as ondas senoidais do tom MF correspondente Ao final estas ondas senoidais s o misturadas sendo que este sinal tratado no circuito amplificador integrador que fornece um ganho de dois ao sinal sendo que este excursiona sobre a tens o Vref 5 V O pino de MFO vai para matriz e acoplado ao circuito de ramal quando necess rio por exemplo no envio do n mero do ramal chamador para identifica o dos ramais A figura 8 6 mostra o esquema de como o gerador de tons MF trabalha 1 Onda quadrada de alta e baixa frequ ncia gerada via PWM ponto 1 2 Circuitos anal gicos conformam a onda gerando a correspondente senoidal ponto 2 3 Ap s o amplificador integrador mistura as ondas gerando o sinal MF correspondente p
7. 125 Figura 9 4 Ajuste do sinal de sa da do gerador de tons 127 Figura 9 5 Alterac o da relac o de ganho do gerador de tons 128 Figura 9 6 Alterac o de ganho do gerador de tons na placa 128 Figura 9 7 Nivel do sinal AC MF 129 Figura 9 9 Alteracao da relacao de ganho para o detector de 130 Figura 9 8 Nivel do sinal AC MF corrigido 130 Figura 9 10 Alterac o de ganho do detector MF na placa 131 Figura 9 11 Altera o do Circuito de VLOOP 131 Figura 9 12 Circuito de VLOOP na placa 132 Figura 9 13 Altera o da Interface do Porteiro 133 Figura 9 15 Alterac o da Interface do Porteiro na placa 135 Figura 9 14 Altera o no circuito D TOQ 135 Figura 9 16 Circuito de monitoramento de LOOP alterado 136 Figura 9 17 Circuito de monitoramento de LOOP alterado na elec 137 Figura 9 18 Circuito de controle de sa da alterado 138 Figura 9 19 Circuito de controle de saida alterado na placa 138 Figura 9 20 Resistores de pr carga 139 Figura 9 21 Resistores de pr carga montados na placa 139 LISTA DE TABELAS Tabela 7 1 Caracter sticas el trico mec nicas da c
8. Controle por Programa Armazenado Capacidade m xima Modularidade Aparelhos Telef nicos M xima Resist ncia de Loop do Ramal Condi es ambientais Alimenta o Consumo M ximo Prote o Dimens es Montagem Mec nica 24 ramais 4 canais de udio enlaces Placas com 08 ramais Discagem Multifrequencial 800 O incluindo aparelho telef nico Temperatura 0 C a 50 SC Umidade relativa do ar 10 a 90 sem condensa o do ar Fonte Chaveada 90 a 240 Vac 50 60 Hz 25W Varistor e PTC para prote o contra surto na placa de ramal e na fonte de alimenta o 23 cm x 34 cm x 11 cm Placas de encaixe polarizadas na parede atrav s de parafusos 3 A resist ncia de loop aquela medida quando o ramal retirado do gancho formando um loop de corrente com o circuito de ramal Esta resist ncia composta pela fiac o aparelho telef nico 39 Funcionalmente a central constitu da pelos seguintes componentes principais M dulo Base CPU M dulo Ramal Fonte de alimenta o 7 3 Hardware 7 3 1 M dulo Base CPU O m dulo Base CPU prov as fun es de gerenciamento l gico do equipamento e tamb m a parte de comuta o de udio do sistema Neste m dulo todas as placas do sistema s o conectadas Abaixo est o listados os principais recursos do m dulo Base CPU Microcontrolador Arm Cortex MO modelo LPC1114 do fabricante NXP Acesso a EEPROM
9. Comunica o half duplex sendo da central ao porteiro dedicado atrav s de pulsos dec dicos e do porteiro para a central via DTMF Pode ser instalada num parque j existente podendo ent o substituir os pain is de interfonia Alimenta o da central autom tica 90 a 240 Vac Respons vel por alimentar o porteiro dedicado 24 Vdc ou se desej vel ou necess rio o instalador poder utilizar uma fonte externa por m deve unir os pontos comuns da fonte da central com a fonte externa GND para garantir a comunica o entre central e porteiro Possui at quatro enlaces de udio at oito ramais em conversa o Possui prote o contra transientes e surtos nas entradas de ramais e fonte de alimenta o Possibilita a instala o de at dois porteiros eletr nicos dedicados XPE 24 Light para edif cios com duas entradas Porteiro dedicado abre duas fechaduras fechadura eletromagn tica 12 V e contato seco para fecho magn tico Comando para abertura das fechaduras gerado da central e n o do porteiro por quest es de seguran a Fechaduras s o abertas atrav s de senha digitada no porteiro eletr nico ou de comando proveniente dos ramais dos apartamentos C digo para abertura dos porteiros atrav s do ramal armazenado na central H possibilidade de armazenar at vinte e seis senhas uma por apartamento duas senhas de servi o para abertura das fechaduras 36 Senhas s o
10. VDDCORE PIO 8 PK PIO2 11 5 0 PIO3_0 DTR PIO3_1 DSR PIO3_2 DCD 3 RI vssio P1O3_4 Te vss PI03 5 Figura 7 2 Microcontrolador da Base CPU 43 7 3 1 2 Porta ISP funcionalidade desativada na central A porta de comunicac o ISP CN12 figura 7 3 utiliza 0 canal serial do microcontrolador para atualizar a vers o de firmware Deve ser utilizada para gravac o do software bootloader no microcontrolador O bootloader respons vel pela alocac o do software principal da central que ser armazenado em uma E2PROM CNI2 TXD RXD 5 3 5 Gravador TSP BOT Figura 7 3 Porta ISP Quando novas vers es de firmware estiverem dispon veis n o h necessidade da troca do microcontrolador pois o bootloader realiza operac o de atualizac o Quando existir essa necessidade ap s a troca de vers o a central n o perde as funcionalidades programadas anteriormente 7 3 1 3 Porta de comunicac o JTAG A port de comunica o JTAG CN10 figura 7 4 deve ser utilizada para a depurac o testes do software aplica o no microcontrolador permitindo tamb m a gravac o deste caso necess rio comumente armazenado EEPROM 3V3 na JTAG_SWDIO JTAG SWDCLK JTAG TDO JTAG RESET Figura 7 4 Porta JTAG 44 7 3 1 4 EEPROM A central cona com um soquete de oito C76 pinos 1 5 150pF 50V destinado
11. m D 020 TE 689 AT rm DOC m nA 02 3r DID VRI D ule BI a LIE DOG DAA VO a e e sm e O 1281 2 Zn T2E la DZIE a 0215 IIARISAE E boc Yi TIBRISBE DOC 5 E 20C RIC IT1D DOC IT DOC TIFRISFE Bl JOC R3F GriscM RISOM a 3 Figura 7 37 Desenho da placa ramal desbalanceado lado superior 83 Todos os componentes SMD foram montados em m quina de inser o autom tica A montagem SMD feita no lado TOP superior com aplica o de pasta de solda nos pads dos componentes com o auxilio de st ncil No lado BOTTOM inferior mostrado na figura 7 38 a montagem dos componentes SMD feita colando os componentes na placa para que estes n o desloquem dos pads terminais na placa ao passar pelo forno de refus o A montagem dos componentes PTH feita de forma manual Ap s a montagem as placas passam pelo forno para o processo de fus o da solda a fim de obter o contato el trico entre todos os circuitos da placa Ao final assim como na placa Base CPU o painel analisado pela engenharia de processos de modo a verificar se o processo de montagem da placa est de acordo com o previsto 08 07 06 05 04 03 02 01 z LT AA malo lo me mai EH n m m un s uw
12. o passou a chamar se linha de assinante 7 6 2 2 Centrais eletromec nicas Com a demanda crescente dos servi os de telefonia e os problemas surgidos com a comuta o manual sigilo nas conversa es liga es erradas dentre outros surgiu no final do s culo XIX a comuta o autom tica Almon B Strowger no ano de 1891 desenvolveu e patenteou um comutador telef nico autom tico composto por 100 posi es As primeiras interliga es autom ticas entre usu rios foram feitas para liga es locais sendo que as liga es interurbanas ainda eram estabelecidas por telefonistas Para tornar o processo automatizado cada assinante recebeu um n mero pr prio e nico Desta maneira atrav s de um disco de nove d gitos no aparelho um usu rio poderia se conectar a outro bastando discar a sequ ncia de n meros do assinante do sistema 4 7 As primeiras centrais de comuta o autom tica empregavam dispositivos eletromec nicos similares a rel s com mecanismos que comutavam linhas e colunas para selecionar o n mero a ser conectado Nestas centrais al m do desgaste das partes mec nicas devido s comuta es excessivas outro grande problema estava nas dimens es exageradas da central com o aumento do n mero de assinantes Estes problemas foram solucionados com a o advento das centrais eletr nicas 31 6 2 3 Centrais eletr nicas Com a invencao do transistor a comutacao em estado s lido p de acontecer A
13. 0C0000000000000000000 El g 520000000 12 ims E 00000000 tyz eti 00000000 ml a al al la Jal Il eis nu mimi Hi 00000000 HH JUE i mj jm my is Crane pron EE 82 866666665 00000000 Figura 7 35 Desenho da Placa Base CPU 80 81 LA MISSY E 1 3410149 221 214 CPU CP 24 LIGHT x nene J 2 DS SE Figura 7 36 Montagem da Placa Base CPU 82 7 6 2 Placa Ramal Desbalanceado O m dulo de Ramal disposto em um painel com seis placas constru do com placa de fibra de vidro dupla face do tipo FR 4 com tamanho f sico unit rio de 86 x 63 mm A finalidade deste m dulo interfacear os ramais com os canais de udio enlaces monitorar ramais fora do gancho ativar a campainha caso esta seja reguisitada e alimentar o telefone guando este estiver conectado ao circuito de interface A figura 7 37 mostra o 19 prot tipo da placa ramal indicando os principais circuitos Conex o dos ramais interface para o usu rio Conex o com a placa Base CPU Circuitos de controle e acesso ao barramento digital e Segue xt Circuito de ramal anal gico desbalanceado Ramal Desb CP 24 LIGHT 3410269 0 1P 108XXXX O 3 mi HE olje UR A D eU RIO 021
14. 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 110 Vac Teste de Carga 220 Vac M dia 25 50 75 100 50 7596 100 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 24 07 23 96 E 24 11 24 05 Sa da 24 V 700 mA 24 07 23 96 24 11 24 05 Sa da 12 V 150 mA 12 06 12 10 12 21 12 12 Sa da 12 V 150 mA 12 08 12 0 12 19 12 12 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 5 3 417 3 407 120 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 24 07 23 96 24 10 24 04 Sa da 24 V 700 mA 24 06 23 96 24 11 24 04 Sa da 12 V 150 mA 12 06 12 10 12 19 12 12 Sa da 12 V 150 mA 12 11 12 11 12 19 12 14 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 402 3 416 3 407 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 402 3 416 3 407 Q C Resistores d ga 26 d 50 75 100 05 00 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 700 Sa da 24 V 700 mA 24 08 23 97 24 12 24 06 Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA 12 08 12 13 12 18 12 13 Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 40
15. 51 Figura 7 11 Gerenciamento do sinal STB strobe 52 Figura 7 12 Circuito de emerg ncia er 53 Figura 7 13 Interface de controle dos ramais escrita leitura 54 Figura 7 14 Tens o de refer ncia VREF 55 Figura 7 15 Tens o de loop VLOOP 56 Figura 7 16 Sinal de HOLD in cio de comunicac o do 24 57 Figura 7 17 Interface do porteiro XPE 24 Light 58 Figura 7 18 Conex o das placas de 59 Figura 7 19 Circuito de controle dos ramais 60 Figura 7 20 Circuito de controle dos ramais 62 Figura 7 21 Diagrama de blocos da fonte de alimenta o 63 Figura 7 22 Filtro de entrada retificac o e filtro DC Prim rio OPCE M UPPER 64 Figura 7 23 Clamping START UP PWM e Retorno 65 Figura 7 24 Feedback e Controle de sa da 67 Figura 7 26 Regula o do 3 3V digital 68 Figura 7 25 Retifica o e Filtro DC Secund rio 68 Figura 7 27 Circuito oscilador de 25 Hz 69 Figura 7 28 Circuito de filtro e inversor 70 F
16. STBO STBI STB2 STB3 STB4 5 5 5 6 5 7 Figura 7 11 Gerenciamento do sinal STB strobe A l gica de selec o do pino STB 0 7 feita atrav s de Ul pelos pinos AO A1 e 2 ligados diretamente ao microcontrolador Este circuito mostrado na figura 7 11 Todos os sinais de controle das matrizes precisam ter seu n vel l gico 1 53 adequado para 12 V o uC trabalha com 3 3 V pois estas precisam de no m nimo 7 para reconhecer o pulso de comando Para n vel l gico 0 GND n o h problemas com o n vel de tens o Esta adeguacao de n vel feita atrav s de transistores como mostra a figura 7 11 para o STBO 7 3 1 10 Interface para Acionamento do alarme Func o do sistema para quando E 3V3 pressionado o bot o de contato seco previamente conectado ao CN5 seja dispaada a campainha dos telefones na cad ncia de guatro ramais de cada vez O circuito de p nico ap s ser pressionada a botoeira indica Figura 7 12 Circuito de emerg ncia acionamento da mesma atrav s do pino EMERG ligado diretamente ao microcontrolador A fun o p nico tamb m pode ser acionada via sinaliza o MF por telefone apenas o ramal especial pode acionar este comando Quando n o pressionada a botoeira colocada no conector CNB o transistor T2 mant m se saturado fazendo a sinaliza o EMERG ficar em 0 l gico Ao pressionar a botoeira o transistor
17. T1X R15X e VLOOP Ao retirar o telefone do gancho a diferenca entre a tens o de 24 V e o VLOOP faz o transistor T1X conduzir mantendo constante uma tens o de 1 7 V no resistor R3X 82 de maneira a circular 20 mA no telefone 107 A tensao de entrada na divisao resistiva de R5X e R6X que abaixo de 24 V retira transistor T2X 00 estado de saturac o faz Circuito de com que o ILOOP v para psi biceps o estado alto nivel l gico 1 indicando que o ramal saiu do gancho Este circuito mostrado na figura 8 20 SADA GNDA O sinal de ILOOP lido pelo microcontrolador Figura 8 20 Circuito de atrav s do circuito de monitoramento de LOOP controle e acesso ao barramento digital descrito no item anterior a fim de isolar os sinais atrav s de um buffer que formado pelo Cl 74HC373 A chave de toque da campainha interna vista na figura 8 21 composta pelos componentes R8X R11X R7X R2X T3X T5X e R9X Quando a CPU deseja chamar algum ramal verifica primeiramente se o mesmo est livre no gancho atrav s da sinalizac o ILOOP Caso este esteja livre ela envia atrav s do circuito de controle um comando de TOQ para o ramal este comando faz saturar o transistor T5X fazendo com que o transistor T3X envie o sinal de campainha para o aparelho telef nico Os resistores R7X e R2X limitam a corrente do sinal de TOQ que circula no circuito O diodo D1X n o permite que o toque chegue at a parte de acoplament
18. X3 Y4 H H H L X4 Y2 H H H H X4 Y4 Ainda temos dois pinos na matriz utilizados para o controle da comuta o Pino DATA 0 gt abre os pontos da matriz selecionados Pino DATA 1 gt fecha os pontos da matriz selecionados Pino STB um pulso neste pino abre ou fecha os pontos X e Y selecionados 96 Os canais de udio enlaces de EO a E3 estao dispostos na matriz pelo lado Y os quais podem comutar em qualquer ponto do lado X Como exemplo as figuras 8 7 e 8 8 mostram respectivamente o ramal 201 RMLO comutando com o 202 RML1 1 AX0 e AX1 recebem n vel l gico 0 seleciona RMLO 2 AYO e AY1 recebem n vel l gico 0 seleciona Enlace EO 3 Pino DATA recebe n vel l gico 1 comando para fechar RMLO com EO 4 Pino STBO pulsado RMLO comuta com EO R3 10R RMLO R10 10R RMLI R6 10R RML2 4 R7 10R RML3 0 EO R8 10R El R4 108 E2 R 10R E3 4 M22100 X1 cruza com Y1 RMLO com EO Figura 8 7 Comutac o do RMLO com EO 5 AXO recebe n vel l gico 1 e AX1 recebe n vel l gico 0 seleciona RML1 6 AYO e AY1 recebem n vel l gico 0 seleciona Enlace EO 7 Pino DATA recebe n vel l gico 1 comando para fechar RML1 com EO 8 Pino STBO pulsado RML1 comuta com EO e consequentemente com RMLO 97 RMLO e RML1 est o no mesmo enlace ou seja em conversac o 4 R3 10R RMLO 5 gt 4 1 R10 10R
19. como por exemplo no momento da partida da fonte O NTC tem a fun o de minimizar o INRUSH corrente de entrada na partida da fonte quando os capacitores est o descarregados O bloco Retifica o e Filtro DC figura 7 22 respons vel por retificar e filtrar a tens o de entrada AC A retifica o feita por uma ponte de diodos D8 a D11 que transforma a tens o alternada em tens o cont nua utilizando a configura o de onda completa A filtragem do sinal ap s a retifica o feita por um capacitor C37 de alta tens o de isola o 24 25 2 250 NIC 160HM CONIXS ds sa 55 5 E Gs 10nF 250V Ev 22 29 Z 4 2 gt bo d ec 3 35A 5 5 4 us mE 5 1 do 25 IF wA on DE sc 22 C37 10nF 250V un Jumper 2 20 250 8 22 100uF400Vv 14N471K F2 24 250V as GNDI Figura 7 22 Filtro de entrada retifica o e filtro DC Prim rio O bloco Clamping R36 C33 e D7 mostrado na figura 7 23 grampeia os picos de tens o na entrada do chaveador FSFM260N IC3 para quando este se encontra desligado turn off Este efeito acontece no modo turn off pois ocorre no transformador uma invers o de polaridade fazendo a tens o 65 armazenada no transformador ficar sobre o circuito de
20. para carregar o software da central atrav s do bootloader Porta de comunica o serial padr o RS 232 programa o e diagn stico Porta de comunica o JTAG para depura o e grava o do software aplica o Porta de comunica o ISP para grava o do software bootloader Gerador de tons 425 Hz tons de discagem chamada ocupado 40 Um decodificador DTMF Dual Tone Multi Frequency Um gerador de tom MF via PWM Pulse Width Modulation Oito matrizes de comutac o de udio cross point Jumpers de controle e programac o PROG1 PROG2 e RESET Interface para acionamento do P nico alarme Tens o de refer ncia para o udio Vref Tens o de Loop usada na fonte de corrente dos ramais Vloop Interface para conex o de tr s placas de ramal Interface para conex o de dois porteiros XPE 24 Light O hardware do m dulo Base CPU apresenta o diagrama em blocos mostrado na figura 7 1 41 Matrizes de Comutac o RS 232 Porteiro iS XPE 24 I Light I P1 Conex es Base CPU I EX I e umm I roe Ramal Ramal Ramal 201 208 209 216 217 224 I amd a TINE mni nan I Placas que n o fazem parte do m dulo Base CPU Figura 7 1 M dulo Base CPU da central A seguir s o descritos os m dulos da placa Base CPU com maiores detalhes 42 7 3 1 1 Microcontrolador Componente U2 mostrado na fi
21. 28 6 2 Introduc o as Centrais Telef nicas Para o caso da telefonia simplificando ao m ximo o principio da comunicac o chega se situac o na qual apenas dois aparelhos ou assinantes constituem uma rede telef nica Entretanto dois assinantes em conversag o n o atendem os requisitos de uma comunicac o em seu sentido mais amplo E necess rio criar condi es para que um dado aparelho possa entrar em contato com v rios outros e reciprocamente este tamb m possa receber chamadas Desta forma constitui se uma rede de comunicac o 3 4 A figura 6 3 mostra uma rede contendo quatro terminais telef nicos que aparentemente atende aos requisitos de uma rede de comunicac o onde cada qual pode se comunicar com os demais Cada linha tracada equivale fisicamente a um par de fios Por m neste caso cria se um inconveniente suponha que o telefone A estabelece uma ligac o com o aparelho D Caso B ou C retirem seus monofones do gancho tamb m estar o na linha seja como interlocutor ou apenas como ouvintes assim rompe se o sigilo da conversac o 4 TAN EN A A Figura 6 3 Comunica o entre quatro aparelhos telef nicos Para resolver o problema surge um novo conceito o da comuta o Atrav s dela o terminal desejado escolhido e os demais aparelhos conectados a essa rede s o eliminados A comuta o pode ser realizada se acoplarmos em s rie ao 29 telefone uma chave
22. Carga 265 Vac Sa da 100 V 50 mA da Carga Nominal 25 50 75 100 Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA 24 04 Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA 11 36 Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA 3 398 116 8 3 2 Testes com Carga Coletiva Neste teste aplicaram se cargas simultaneamente em cada sa da com o mesmo percentual de carga nominal exceto no GTOQ esta sa da foi testada diretamente com um aparelho telef nico No teste com carga coletiva todas as tens es ficaram dentro da varia o especificada Na tabela 8 5 temos o teste com carga coletiva em 50 Hz Na tabela 8 6 temos o teste com carga coletiva em 60 Hz Nestes dois casos consideraram se as mesmas condi es de contorno anteriores aplicadas ao teste com carga individual exceto para cargas de 75 117 Tabela 8 5 Valores de ensaio da fonte chaveada 50 Hz Carga Coletiva PLACA FONTE CHAVEADA CP 24 LIGHT Testes El tricos Carga Coletiva 50 Hz da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 90 Vac M dia Teste de Carga 200 Vac 25 50 75 100 25 50 75 100 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 110 Vac M dia Teste de Carga 220 Va
23. controle dos ramais 7 3 3 Fonte de Alimentac o A fonte de garante as tens es necess rias para o funcionamento da Central A alimentac o da central de portaria CP 24 Light feita por uma fonte de alimentac o chaveada de 25 W de pot ncia que opera em toda a faixa de tens o de entrada ou seja 90 a 240 Vac O funcionamento da fonte de alimentac o chaveada descrito abaixo atrav s do diagrama de blocos mostrado na figura 7 21 63 Retificacao e Filtro DC saida DC Retifica o Filtro de e Filtro DC Entrada Clamping Trafo de e Start up For a Retorno PWM Feedback FSFM260N Controle de Sa da Entrada Figura 7 21 Diagrama de blocos da fonte de alimenta o 64 O Filtro de Entrada figura 7 22 constitu do por malhas LC constru das com indutor e capacitores LF1 C38 C39 C40 C41 C42 e C43 que funcionam como filtro passa baixa impedindo que componentes de alta frequ ncia cheguem at a rede el trica causando interfer ncia em outros equipamentos Essas interfer ncias s o geradas pelo circuito de chaveamento Tamb m temos um circuito de protec o atrav s de varistores VR1 e VR2 fus veis F1 e F2 e NTC NTC1 Os varistores atuam contra sobre tens o gerada na rede el trica acima de 470 Vac Os fus veis s o do tipo retardado ou seja s o fus veis que suportam uma corrente superior a de sua especificac o por alguns instantes
24. diminuindo tempo de condu o do seu MOSFET interno E por ele que chaveador IC3 sabe se ou n o carga sa da da fonte se est ou n o operando em modo de standy by repouso ou se h uma sobre tens o na fonte acima de 24 Vdc Caso exista chaveador automaticamente se desliga O Controle de Sa da figura 7 24 respons vel pela estabilidade da tens o de sa da ou seja o circuito que percebe toda a da tens o de sa da e informa rapidamente via opto acoplador CI4 para o circuito de feedback o feedback por sua vez repassa ao controle PWM para aumentar ou diminuir o ciclo de trabalho duty cycle Essa corre o realizada na frequ ncia de 67 kHz mantendo uma tens o de sa da sempre estabilizada e dentro da faixa de 50 mV O circuito de controle constitu do pelos componentes C28 R30 R31 R32 R33 R34 4 FOD817B KA431 R32 e C28 mant m a malha de controle est vel n o permitindo haver instabilidade no circuito de correc o o que prejudicaria o controle da sa da R34 limita a corrente no diodo do opto acoplador para n o danific lo R30 e R31 s o respons veis pelo valor da tens o de sa da juntamente com KA431 O transformador TR1 mostrado na figura 7 25 composto por um carretel EER28 horizontal 6 6 pinos e utiliza um ferrite EER28 PC40 com uma indut ncia de 819 uH este 67 ferrite permite gue o transformador trabalhe em al
25. foi desenvolvido e validado Por m o produto como um todo composto pela central e pelo porteiro dedicado XPE 24 Light Tanto na central de portaria quanto no porteiro eletr nico o time de projeto foi composto por tr s pessoas para cada produto sendo dois engenheiros um para hardware e outro para software e um t cnico Assim dentro da proposta deste trabalho houve o desenvolvimento detalhado do seguinte escopo Desenvolver hardware para tr s placas como mostra a figura 3 1 Base CPU O m dulo Base CPU prov as fun es de gerenciamento l gico do equipamento atrav s do firmware software embarcado no microcontrolador e tamb m a parte de comuta o de udio dos quatro enlaces do sistema Neste m dulo todas as outras placas do sistema s o conectadas M dulo Ramal Interface com o Usu rio Placa de Ramal Tem por finalidade possibilitar a interface entre o ramal e a matriz de comuta o monitorando uma poss vel sa da do gancho ativando a campainha caso esta seja requisitada e alimentando o telefone quando este estiver conectado ao circuito de interface do ramal Fonte de Alimenta o A fonte de alimenta o garante as tens es necess rias para o funcionamento da central A 21 alimentac o da central de portaria CP 24 Light feita por uma fonte de alimenta o chaveada de 25 W de pot ncia que opera em toda a faixa de tens o de entrada ou seja 90 a 240 Vac P1 Fon
26. programadas e armazenadas na central Possibilidade de alterar individualmente as senhas por meio do ramal Senha de servico pode ser vinculada a um ramal qualquer Tempo de conversa o entre porteiro e ramal program vel entre um e nove minutos Tempo de acionamento das fechaduras program vel central sendo de um a nove segundos para fechadura eletromagn tica e de um a trinta segundos para contato seco Possibilidade de utilizar os modelos de porteiro eletr nico XPE 1001 e XPE 1013 em qualquer posi o de ramal em casos que necessitem a instala o de mais de dois porteiros eletr nicos A tecla PORTARIA do porteiro dedicado encaminha a chamada para o ramal especial pr programado Caso n o exista o usu rio vai receber tom de ocupado Liga para outro apartamento discar bloco se existir n apto Liga para portaria sai de f brica sem ramal portaria sendo poss vel programar qualquer um dos 24 ramais como ramal portaria ramal especial Fun o P nico 9 para ativar e desativar o ramal que pode ativar desativar o p nico somente o ramal especial programado O p nico utilizado em casos de emerg ncias ou inc ndios no condom nio O tempo do p nico Estes dois modelos de porteiro eletr nico foram concebidos para utiliza o em centrais de portaria de maior porte mas a utiliza o na CP 24 Light tamb m vi vel Maiores informa es podem ser obtid
27. que chega at o telefone 22nF 50V 33nF 16V 22nF 50V cs Figura 7 28 Circuito de filtro e inversor O circuito inversor formado pelos componentes CI4D LM 324 R9 e R18 defasa o sinal que sai do filtro em 180 Desta maneira o sinal que sai do pino 8 do CI4C o inverso do sinal que sai no pino 14 do CI4D em rela o ao tempo por m com a mesma amplitude Estes dois sinais passam pelos resistores R2 e R17 chegando parte de pot ncia 7 3 3 3 Circuito de pot ncia A figura 7 29 mostra o circuito respons vel por garantir pot ncia e amplitude suficiente para os telefones tocarem Utilizando o sinal de refer ncia gerado nos circuito de filtro e inversor o circuito de pot ncia formado pelos componentes R11 R12 R1 R16 C1 C6 T1 T2 T3 T4 T5 e T6 transforma o sinal de 100 V fornecido pela fonte em um sinal pulsado com a mesma 71 freg ncia e funcao da tensao de refer ncia diferindo se apenas pela amplitude Os transistores T2 MPSA42 MPSA92 T4 MPSA42 e T5 MPSA92 trabalham como amplificadores operando em PUSH PULL Enquanto T2 e T5 fazem a condu o de um ciclo do sinal de toque T3 e T4 fazem a conduc o do ciclo inverso criando entre os terminais VAGTOQ VBGTOQ o sinal do GTOQ gt o E c6 150 50 Figura 7 29 Circuito de pot ncia 7 3 3 4 Circuito de refer ncia Clamping Mostrado na figura 7 30 este circuito formado pelos c
28. ramais 7 3 2 2 Circuito Anal gico Desbalanceado Respons vel pela alimentac o do telefone acoplamento de udio indica o de ramal fora do gancho ILOOP e acionamento da campainha de Ring TOQ quando necess rio Todo o circuito anal gico desbalanceado mostrado na figura 7 20 O ramal desbalanceado assim chamado por fazer refer ncia do udio ao GND desta forma ru dos induzidos em modo comum podem mais facilmente interferir na conversa O 61 acoplamento de udio feito atrav s dos componentes C1X DZ1X e R12X A placa de 08 ramais desbalanceados n o possui componentes para cancelar ru dos induzidos em modo comum A placa de 08 ramais desbalanceados consegue fornecer uma corrente de oop de 20 mA para uma carga acoplada no ramal de no m ximo 800 O Essa corrente garantida pela fonte de corrente formada pelos componentes R1X C2X R3X T1X R15X e VLOOP A tens o de VLOOP gerada na placa Base CPU tem um valor aproximado de 22 36 V e utilizada para todos os 24 ramais Essa tens o faz o transistor T1X conduzir mantendo constante uma tens o de 1 7V em cima do resistor R3X 82 Ao retirar o telefone do gancho a tens o do ramal cai de maneira a circular 20 mA no telefone a tens o de entrada na divis o resistiva de R5X e R6X que abaixo de 24 V retira o transistor 2 do estado de saturac o faz com que ILOOP v para o estado alto nivel l gico 1 indicando que o ramal saiu do gancho A
29. recebe uma liga o proveniente do Porteiro A cad ncia do toque de Porteiro deve obedecer a seguinte temporizac o como mostrado na figura 7 33 le K H 25 35 Figura 7 33 Toque de porteiro 7 5 1 3 Toque de P nico Deve ser recebido quando atrav s de comando via telefone ou atrav s do conector de p nico acionado o p nico da central Todos os telefones das placas de ramais uma placa de cada vez receber o o toque de p nico A cad ncia do toque de p nico obedece a seguinte temporizac o vista na figura 7 34 AAA 0 350 2s 0 350 2s Figura 7 34 Toque de p nico 76 Depois de ativado o togue de p nico em todas as placas de ramais do sistema uma de cada vez o toque retorna para a primeira placa at a desativac o do p nico 7 5 2 Tons de operac o Os seguintes tipos de tons diferenciados aud veis no monofone do aparelho telef nico de ramal devem ser previstos durante a operac o do equipamento Esses tons est o listados a seguir Tom de discagem Tom de ocupado Tom de chamada Bips 7 5 2 1 Tom de discagem Este tom gerado ao retirar o monofone do gancho indicando que a central est apta a receber uma discagem do ramal A central aguarda cinco segundos at que seja discado o primeiro n mero caso nenhum n mero seja discado enviado o tom de ocupado para os d gitos subsequentes ao primeiro o tempo de espera para reconhecimento destes est limitado em
30. selecionadora 4 Por m um problema grave ainda nao foi sanado o grande volume de pares de fios necess rios para implementar esta solucao No exemplo acima temos uma rede com apenas quatro telefones interligados cada qual com sua chave selecionadora Neste caso s o necess rios seis pares de fios Para cinco aparelhos dez pares de fios devem ser instalados para dez quarenta e cinco pares e assim por diante conforme a f rmula abaixo N N 1 Numero de pares de fios 2 Onde N representa o n mero de aparelhos n s de uma rede quando h ligac o ponto a ponto 4 7 Comprova se ent o a complexidade gerada e a quantidade de conex es devido expans o dessa rede Devido a esse problema a soluc o encontrada consiste de um n cleo comutador que recebe as informa es de um dado telefone que define com qual aparelho deseja se conectar realiza as operacoes de comutac o e completa a ligac o Caracteriza se assim central telef nica mostrada na figura 6 4 4 Central comutadora Figura 6 4 Conceito da central comutadora 30 6 2 1 Centrais telef nicas manuais Nas centrais manualmente controladas uma pessoa denominada operadora direciona a chamada para o aparelho solicitado ou seja estabelece e interrompe as liga es entre as linhas por meio da utiliza o de equipamentos chamados cord es Desde as centrais manuais a liga o permanente entre um aparelho e a central de comuta
31. temperatura 100 8 1 8 Tens o Vloop A tens o EE SAVEREC Vloop utilizada HMM c como refer ncia E Imagem na placa de oito E ramais desbalanceada tens o esta respons vel pelos 20 mA de corrente de oop do ramal desbalanceado O valor esperado para o Vloop de 22 34 V Figura 8 12 Medi o da tens o Vloop conforme calculado pelo divisor resistivo Na figura 8 12 observa se a medi o do oscilosc pio para esta tens o que tem seu valor m dio em 22 20 V Novamente esta diferen a se deve ao fato da toler ncia dos componentes mas est dentro do esperado e funciona de maneira adequada Conforme retiramos os telefones do gancho esta tens o n o sofre varia o demonstrando que o circuito apresenta estabilidade e garante os 20 mA na fonte de corrente para o telefone Tamb m n o foi detectada varia o significativa com o aumento da temperatura 8 1 9 Interface do Porteiro XPE 24 Light A interface com os porteiros tamb m se mostrou totalmente funcional pois tanto a interface de dados que trafega pelo FONE2 quanto os canais de udio FONE1 e FONE2 demonstraram confiabilidade nos testes realizados Estes testes consistiram em enviar dados para o porteiro como comandos de abertura de fechadura e programa o de senha bem como o tr fego do pr prio udio entre um ramal qualquer e o porteiro A figura 8 13 mostra um exemplo de comunica o entre o porteiro 101 e a central indic
32. todos os sinais disponibilizados para cada placa de ramal 7 3 2 M dulo Ramal Desbalanceado Placa de Ramal Tem por finalidade interfacear o ramal e a matriz de comutac o monitorando uma poss vel sa da do gancho ativando a campainha caso esta seja requisitada e alimentando o telefone quando este estiver conectado ao circuito de interface Dentro do ramal desbalanceado h tamb m duas subdivis es 60 Circuito de controle comandos e acesso ao barramento digital Circuito anal gico desbalanceado acoplamento de udio polarizac o do telefone sinais ILOOP VLOOP chave de e prote o 7 3 2 1 Circuito de controle Circuito que envia sinaliza es e recebe comandos da CPU mostrado na figura 7 19 respons vel pela habilita o dos sinais de toque nos ramais TOQO a 7 O sinal de controle LE respons vel por habilitar a escrita dos sinais de toque O CI2 respons vel pela leitura dos sinais de ILOOP que indicam ramal fora do gancho O sinal OE respons vel por habilitar a leitura dos sinais ILOOP 3V3 3V3 m CI c2 150pF 50V 150pF 50V ca 5 100nF 50V 2 100nF S0V 20 ILOOP7 Do voc DI 2 TOQ7 D2 q 2 D7 5 TOQ6 L D6 6 TOQS Di DS 9 TOQ4 f s 9 D4 zm TOQ3 ILOOPI D os HZ D3 15 TOQ2 ILOOPO D7 os D2 16 gt 6 DI 19 1000 33V3 19 DO 10 10 74HC373 74HC373 Figura 7 19 Circuito de controle dos
33. tr s segundos ap s o qual deve ser seguido pelo tom de ocupado ou encaminhamento da chamada A cad ncia do tom de discar deve resultar em um tom cont nuo constitu do de um sinal senoidal de frequ ncia de 425 Hz com dura o de emiss o igual 975 ms 75 ms e durac o de pausa igual a 60 ms 40 ms 77 7 5 2 2 Tom de ocupado Este tom gerado nas situacoes em due o ramal chamado estiver ocupado na eventualidade de inexist ncia moment nea de enlace livre para comunica o interna ramal ramal ou na impossibilidade de se fornecer o tom de discagem ap s tr s segundos da retirada do monofone do gancho indisponibilidade moment nea do detector de DTMF Depois de habilitado este tom deve permanecer presente no ramal enquanto a condic o de monofone fora do gancho estiver sendo reconhecida ou at dez segundos ap s o in cio do tom A cad ncia do tom de ocupado deve resultar numa altern ncia entre igual 425 Hz durante 250 ms 25 ms e uma pausa de 250 ms 25 ms 7 5 2 3 Tom de chamada Este tom gerado para o ramal chamador ap s a discagem do n mero do ramal chamado indicando que este encontra se desocupado e que o toque de campainha vem sendo acionado no mesmo A cad ncia do tom de chamada deve alternar um sinal de frequ ncia de 425 Hz durante um segundo 100 ms e uma pausa de quatro segundos 400 ms 7 5 2 4 Bips Esta sinalizac o acontece em tr s situac es distintas que ser o i
34. 2 NOLL A M introduction to Telephones and Telephone Systems 2 ed Artech House Boston and London 1991 LIMA S R Manual do Usu rio CP 24 Light XPE 24 Light Intelbras 2011 WIKIPEDIA THE FREE ENCYCLOPEDIA Business Telephone System Dispon vel em lt http en wikipedia org wiki Private branch exchange Acesso em jan 2011 WIKIP DIA A ENCICLOP DIA LIVRE Private Branch Exchange PBX Dispon vel em lt http pt wikipedia org wiki PBX gt Acesso em jan 2011
35. 2 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 110 Vac M dia Teste de Carga 220 Vac 25 50 75 10096 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 24 03 23 95 23 87 24 10 23 99 Sa da 24 700 24 03 24 00 23 91 24 10 24 01 112 Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 130 Vac M dia Teste de Carga 240 Vac 25 50 75 100 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA 96 Q 96 da Carga Nominal Resistores Teste de Carga 265 Vac 50 75 100 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA 113 Sa da 24 V 700 mA 137R 68 5R 45 7R 34R Sa da 24 V 700 mA 24 02 24 02 23 97 24 09 24 03 Sa da 12 V 150 mA 320R 160R 106R 80R Sa da 12 V 150 mA 11 41 11 21 11 05 10 94 11 15 Sa da 3V3 200 mA 66R 33R 22R 16 5R Sa da 3V3 200 mA 3 400 3 399 3 399 3 334 3 383 Tabela 8 4 Valores de ensaio da fonte chaveada 60 Hz Carga Individual P
36. 3 3 415 3 407 121 8 4 Testes Mec nicos Os testes mec nicos foram realizados para as tr s placas Base CPU Placa Ramal e Fonte Chaveada Foram realizados os testes relacionados abaixo para cada m dulo Teste de queda com embalagem Teste de transporte Testes de encaixe das placas no gabinete Testes de interfer ncia mec nica no conjunto montado Testes de manuseio e uso na instala o O gabinete mec nico constitu do de ABS injetado sendo que este conjunto j utilizado em outra central PABX da empresa financiadora da pesquisa com modularidade de 16 ramais Considera es de custo e velocidade de projeto foram determinantes para a escolha de um gabinete j existente Na figura 8 22 observa se um comparativo da concep o mec nica do produto e a vers o acabada Todos os testes mec nicos relativos queda e transporte foram realizados pelo P amp D Mec nica departamento da Intelbras respons vel por teste desta natureza Partes integrantes do produto como caixa cal os e apoios de placa foram desenvolvidos e testados mas n o s o discutidos dentro do escopo deste trabalho A central de portaria foi aprovada em todos os testes mec nicos aos quais foi submetida 122 Figura 8 22 Conjunto mec nico da CP 24 Light 9 AJUSTES DO PROT TIPO Ao longo dos testes realizados na central em diferentes configurac es de uso foram detectados pequenos ajustes no
37. 420 536Hz Figura 9 4 Ajuste do sinal de sa da do gerador de tons 127 128 O n vel de amplitude do sinal de sa da ou ganho controlado pela relacao entre os resistores R155 e R143 do circuito gerador de tons Partindo de uma relacao de ganho de 1 18 9 o sinal foi atenuado com ganho ajustado para 0 81 27kO 33kO A alterac o no circuito gerador de tons mostrada na figura 9 5 CI14A LM1458 150pF 50V 150pF 50V Figura 9 5 Altera o da rela o de ganho do gerador de tons As altera es na placa CPU s o vistas na figura 9 6 Como estas envolvem apenas valores de componentes o layout da PCI manteve seu desenho praticamente inalterado Figura 9 6 Altera o de ganho do gerador de tons na placa 129 9 1 3 Circuito Detector de MF O circuito detector de MF foi ajustado devido ao mesmo problema relatado no item anterior ou seja a deteccao do 1 n mero ou caractere oriundo do ramal quando o tom de discar est presente Pode se observar o achatamento do sinal MF em algumas do sinal sinalizadas conforme visto na figura 9 7 Tek BIN e Stop Pos 430 0 us MEDIDAS CH2 DESL Frequ ncia 2 DESL Pico a Pico CH1 Fico a Fico 3 24v Meg 1 102ms Freq ncia E 684 9 2 1 00 250 us CH1 2 1 59 31 ut 11 13 55 1 Figura 9 7 Nivel do sinal O n vel de amplitude do s
38. Central feita via MF pelos canais de udio PORT1 e PORT2 sendo que os dados s o reconhecidos pela central atrav s do decodificador HT9170 57 3V3 D TOQ PORTI FONE2 PORTI Figura 7 16 Sinal de HOLD in cio de comunicac o do XPE 24 Light A interface de udio para o porteiro compreende os sinais FONE1_PORT1 FONE2 PORT1 para o Porteiro 1 FONE1 PORT2 FONE2 2 para o Porteiro 2 Pelo canal do 2 temos tamb m a interface de comunicac o de dados pela qual trafegam as informa es do protocolo de comunica o na dire o central porteiro Esta interface envia informa es ao porteiro atrav s dos sinais COMO PORT1 COM1_PORT1 para o porteiro 1 e COMO PORT2 COM1 PORT2 para o porteiro 2 A figura 7 17 mostra estes circuitos FONEI PORTI FONE2 PORTI COMO PORTI COMI PORTI GND GND Figura 7 17 Interface do porteiro XPE 24 Light 58 59 7 3 1 15 Interface para Conexao das Placas de Ramais Para a placa de oito ramais desbalanceados temos na CPU conectores polarizados de 40 vias Ao todo podem ser acomodadas tr s placas de oito ramais cada totalizando vinte e quatro ramais Essas placas s o encaixadas nas posi es RAMAL 1 a RAMAL 3 conforme descrito abaixo RAMAL 1 ramais Figura 7 18 Conex o das placas de de 201 at 208 ramal RAMAL 2 ramais de 209 at 216 RAMAL ramais de 217 at 224 A figura 7 18 mostra
39. Condominial Sistemas de Comunica o ABSTRACT Currently the housing market there is a growing demand in the construction of small buildings buildings that even with simple infrastructure must still provide security and comfort at a low cost to the residents Usually in old buildings and even some newer intercom boards of low cost are simple communication systems that allow visitors to the building to communicate with a particular apartment through an intercom installed in the entrance of the condominium However in some cases one second resident may take its extension of the hook and listen to the conversation so there is no secrecy In this case there is a single link for communication and only one extension can fill it in each call to release people into the condominium The central entrance described throughout this work shows how it was developed a project innovative of central entrance of low cost management microcontroller which allows up to four communication links sensitive and simultaneous or between rooms or between apartment and external electronic door phone maximum two porters considering condominiums with two entries The central entrance CP 24 Light was installed on six condominiums in the region of Florian polis two of which have two blocks a total of eight buildings Still there are two buildings with two external door phones because there are two entrance doors in the condominium and the other six just ex
40. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAC O CI NCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETR NICA CURSO DE P S GRADUA O EM DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS ELETR NICOS CENTRAL CONDOMINIAL PRIVADA DE COMUTA O AUTOMATICA ATE 24 RAMAIS Silvio Rodrigo de Lima Florian polis 2011 SILVIO RODRIGO DE LIMA Central Condominial Privada de Comutacao Autom tica At 24 Ramais Florian polis 2011 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAC O CI NCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETR NICA CURSO DE P S GRADUA O EM DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS ELETR NICOS SILVIO RODRIGO DE LIMA Central Condominial Privada de Comutac o Autom tica At 24 Ramais Trabalho de conclus o de curso submetido banca examinadora do curso de P s Graduac o em Desenvolvimento de Produtos Eletr nicos do Instituto Federal de Educac o Ci ncia e Tecnologia de Santa Catarina como requisito parcial obtenc o do t tulo de Especialista em Desenvolvimento de Produtos Eletr nicos Professor Orientador Golberi Ferreira Dr Florian polis 2011 Central Condominial Privada de Comutacao Autom tica At 24 Ramais SILVIO RODRIGO DE LIMA Este trabalho foi julgado adequado para obtencao do T tulo de Especialista em Desenvolvimento de Produtos Eletr nicos e aprovado na sua forma final pela banca examinadora do Curso de P s Graduac o em Desenvolvimento de Produtos Eletr nicos do Instituto Federal de Edu
41. LACA FONTE CHAVEADA CP 24 LIGHT Testes El tricos Carga Individual 60 Hz da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 90 Vac M dia Teste de Carga 200 Vac M dia 25 50 75 100 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA 0 00 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 23 94 23 95 23 83 24 09 23 95 Sa da 24 V 700 mA 24 02 23 95 23 90 24 10 23 99 Sa da 12 V 150 mA 11 48 11 31 11 17 10 88 11 21 Sa da 12 V 150 mA 11 59 11 37 11 23 11 19 11 35 Sa da 3V3 200 mA 3 399 3 400 3 401 3 400 3 400 Sa da 3V3 200 mA 3 399 3 400 3 400 3 402 3 400 Teste de Carga 110 Vac Sa da 100 V 50 mA da Carga Nominal 25 50 75 100 M dia Teste de Carga 220 Vac Sa da 100 V 50 mA da Carga Nominal 25 50 75 100 114 Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA Teste de Carga 130 Vac Sa da 100 V 50 mA da Carga Nominal M dia Teste de Carga 240 Vac 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA da Carga Nominal 25 50 75 100 Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA Resistores Sa da 100 V 50 mA 25 50 75 100 115 Teste de
42. PAX na central PAX Private Automatic Exchange ou Troca Autom tica Privada os ramais executam conex es entre si automaticamente por m nao h linha tronco denomina se linha tronco aquela que interliga a Central Privada Central P blica 7 PABX a central PABX Private Automatic Branch Exchange ou Troca Autom tica de Ramais Privados permite efetuar liga es entre telefones internos ramais sem interven o manual ou ainda telefonar e receber telefonemas da rede externa geralmente p blica Basicamente consistem de uma plataforma de hardware e software ou somente software quando este ltimo est instalado no computador para a intera o com a telefonia via internet 5 6 Por defini o as centrais privadas s o centros de distribui o telef nica pertencente a uma empresa ou condom nio que n o inclua como sua atividade principal o fornecimento de servi os telef nicos Desta forma nestes ambientes existem muito mais ramais cada conex o de usu rio de uma central privada mesma denominada de ramal do que linhas telef nicas principalmente devido ao custo 5 Assim no caso do PABX as centrais dispon veis no mercado s o desse tipo este trabalha como um ponto central para gerenciar e distribuir chamadas O equipamento tamb m um elemento de controle dos usu rios dos ramais gerenciando permiss es de uso individuais ou por grupo 7 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 7 1 Contextualizac o A
43. PE 24 Light GTOQ usado na campainha do telefone Conforme exemplificado anteriormente consiste de uma onda senoidal de 25 Hz de 150 Vpp grampeada tens o de 24 V A figura 7 41 mostra o 1 prot tipo da placa fonte sinalizando os principais circuitos 13 0 OL A on Filtro de entrada Retificac o e filtro DC prim rio Clamping e Start Up Bloco PWM e Retorno Feedback Controle de Sa da Transformador Retificac o e filtro DC secund rio Circuito da campainha GTOQ SOLDA gt e a M 59 e CP 24 LIGHT sentIDO Figura 7 41 Desenho da placa fonte 86 87 Todos os componentes SMD foram montados em m quina de inser o autom tica A montagem SMD feita no lado TOP superior com aplica o de pasta de solda nos pads dos componentes com o auxilio de st ncil A montagem dos componentes PTH foi realizada de forma manual Assim como nas outras placas ap s a montagem a fonte passa pelo forno para o processo de fus o da solda a fim de obter o contato el trico entre todos os circuitos A figura 7 42 mostra o 1 prot tipo da placa fonte montado na linha de produ o Figura 7 42 Montagem da placa fonte 8 TESTES FUNCIONAIS E VALIDAC O DO PROTOTIPO 8 1 M dulo Base CPU O m dulo Base CPU foi testado eletricamente a fim de verificar os sinais anal gicos e digitais bem como o n vel das tensoes de aliment
44. RML1 x 6 Ep i 212 R6 A AlOR RML2 4 hall RIA AO MLS 8 7 E DATA t WE 8 ROSA EO 8 mD STBO ST yo R A A El vais lads R4 10R n ves ya hall R5 10R 8 M22100 X2 cruza com Y1 RML1 com EQ Figura 8 8 Comutac o do RML1 com EO Neste exemplo temos a de dois ramais no mesmo enlace mas o software permite controlar as matrizes de tal forma que podemos ter dois pontos quaisquer da central comutados em qualquer um dos quatro enlaces dispon veis ramal lt gt ramal ou ramal lt gt porteiro Nos testes executados todo gerenciamento da comuta o dos sinais da central pelo software funcionou de maneira adequada sem cruzar os canais de udio de forma err nea Ainda n o foram detectados ru dos aud veis provenientes da comuta o dos canais das matrizes 8 1 6 Interface de Acionamento do P nico Esta fun o do sistema permite que um pulso detectado no CN5 execute o comando de alarme da central disparando a campainha dos telefones de quatro em quatro ramais O circuito de p nico depois do pulso indica o acionamento deste para o microcontrolador atrav s do sinal EMERG A fun o p nico tamb m pode ser acionada via comando MF por telefone 98 3V3 3V3 EMERG em 0 l gico EMERG R66 10K CN5 aberto Figura 8 9 Acionamento do P nico desativado A figura 8 9 mostra o sistema de p nico desativado ou seja o transistor T9 mant m se saturado fazendo a sinal
45. V gt 2 5 ripple 50 mV 3 3 V 0 10 A 0 3 3 3V gt 2 5 ripple 50 mV Pot ncia Total 24 90 W 8 3 1 Testes com Carga Individual No teste aplicou se carga individualmente em cada sa da exceto no GTOQ esta sa da foi testada diretamente com um aparelho telef nico Neste caso como a fonte regulada pela sa da de 24 V esta tens o foi a que apresentou a melhor regula o As outras tens es ficaram dentro da varia o esperada apesar da aplica o de carga individual Na tabela 8 3 temos o teste com carga individual em 50 Hz Na tabela 8 4 temos o teste com carga individual em 60 Hz Nestes dois casos consideraram se as seguintes premissas Cargas resistiva 25 50 75 e 100 da carga nominal Tens es de entrada 90 110 130 200 220 240 e 265 Vac Frequ ncias de entrada 50 ou 60 Hz Mesmo com aplica o de carga individual teste mais cr tico situa o esta n o encontrada no funcionamento em campo da central a mesma respondeu a varia o de carga de maneira satisfat ria 111 Tabela 8 3 Valores de ensaio da fonte chaveada 50 Hz Carga Individual PLACA FONTE CHAVEADA CP 24 LIGHT Testes El tricos Carga Individual 50 Hz da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 90 Vac M dia Teste de Carga 200 Vac 25 50 75 100 25 50 175 100 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA Sa da 1
46. abilitar a leitura dos sinais ILOOP Este circuito bem como sua interface com a placa Base CPU s o mostrados na figura 8 16 Todos os pulsos de controle s o habilitados pelos pinos SEL1 SEL2 e SEL3 os quais selecionam a placa de ramal a ser gerenciada O barramento de dados DO a D7 do microcontrolador envia os sinais de toque ou executa a leitura dos ramais Placa Base CPU 1002 50 escrita AO 1 escrita A1 0 leitura SEL 1 a 3 placa ramal 74HC126 leitura ILOOP Figura 8 16 Controle e acesso ao barramento digital dos ramais Estes circuitos foram testados eletricamente sendo que todos os n veis l gicos de sinal est o de acordo com o esperado Ainda com o gerenciamento via software foi poss vel monitorar toda a central enviando sinais de toque e realizando a leitura dos sinais de ramal fora do gancho para cada ramal individualmente em cada uma das tr s placas 105 8 2 4 Circuito Anal gico Desbalanceado Como descrito anteriormente este circuito respons vel pela alimentacao do telefone acoplamento de udio indicac o de ramal fora do gancho ILOOP e acionamento da campainha de ring TOQ quando necess rio A figura 8 17 mostra novamente o circuito anal gico desbalanceado A seguir ser fornecido maiores detalhes das partes principais do circuito 324v Fonte de Corrente circuito de CIA A polariza o do ramal 1uF 10V 82R
47. ac o para os v rios circuitos Ainda com o auxilio do software embarcado de controle e gerenciamento do sistema foram realizados os testes funcionais Neste t pico segue o detalhamento dos testes realizados nos principais perif ricos da CPU 8 1 1 Microcontrolador No microcontrolador foram testados e validados de acordo com as caracter sticas esperadas os perif ricos listados abaixo Clock de 20 MHz usado como sinal de sincronismo do sistema Interface de comunica o JTAG usada em Debug Grava o Interface de comunica o ISP usada em programa o via Serial RS 232 Interface de comunica o I2C utilizada na comunica o com a EEPROM Sinais Digitais utilizados na escrita leitura dos perif ricos digitais M dulo PWM usado no gerador de tons MF Temporizador de 425 Hz usado gera o de onda quadrada para o gerador de tons 89 8 1 2 Gerador de Tons O gerado de tons utiliza a onda quadrada gerada por um m dulo timer do microcontrolador ajustado na frequ ncia de 425 Hz 25Hz a fim de gerar os tons necess rios na utilizac o da central descritos abaixo TOM utilizado como tom de ocupado e bips da central TOMO utilizado como tom de discar do 1 ramal a sair do gancho 1 utilizado como tom de discar do 2 ramal sair do gancho A figura 8 1 sinaliza os pontos do circuito onde foram amostradas as formas de onda do gerador de tons c
48. ade desativada na central A central dispoe de um circuito gerador de MF mostrado na figura 7 9 atrav s do m dulo PWM de 16 bits do microcontrolador dispon vel externamente nos pinos PWM1 e 2 Quando existe necessidade da geracao de tons MF microcontrolador envia aos pinos PWM1 e PWM2 a modula o por largura de pulso espec fica para geracao das altas e baixas frequ ncias de cada tom MF a ser gerado No e CI10B as ondas quadradas s o tratadas e temos na sa da as ondas senoidais do tom MF correspondente No pino 9 do 10 as ondas senoidais s o misturadas sendo que este sinal tratado no circuito amplificador integrador que fornece um ganho de 2 ao mesmo excursionando sobre uma tens o de 5 V Vref O pino de MFO vai para matriz e acoplado ao circuito de ramal quando necess rio por exemplo no envio do n mero do ramal chamador para identificac o dos ramais GNDA 30 R94 luF 50V c37 50 GNDA C35 100nF 50V GNDA GNDA p 14304 M c23 R90 B luF 50V Figura 7 9 Gerador de tom 50 24 MFO luF 50V 7 3 1 9 Matrizes de comuta o cross point 51 As matrizes de comuta o cross point vistas na figura 7 10 s o respons veis por toda comuta o de sinais do sistema permitindo que os canais de udio enlaces EO a tenham acesso aos pontos de udio provenientes da CPU tais
49. ade na troca de dados entre porteiro e central com o uso da 2 opc o de interface vista na figura 9 13 Com relac o a custos apenas tem se o tempo de desenvolvimento e testes pois os componentes j sao utilizados Na pr tica maior velocidade na abertura de fechaduras e port es na abertura da fechadura com senha que fica armazenada na central e nas liga es ramal lt gt ramal e ramal o porteiro deve ser alcancada o que se traduz em maior conforto do usu rio no uso do sistema Do ponto de vista do processo produtivo todas as placas ser o submetidas a alterac es para que alguns componentes sejam montados em m quina de inserc o radial utilizada para montar principalmente capacitores eletrol ticos transistores PTH varistores e alguns conectores Estas modificac es afetam 142 diretamente o custo de producao pois a montagem manual substitu da pela insercao autom tica e tempos menores de processo s o alcangados 10 4 Conclusao No comparativo por ramal instalado a central mostrou se competitiva frente s placas de interfonia com custo equivalente para o condominio Em contrapartida oferece tecnologia microprocessada maiores recursos para o usu rio sigilo na conversa o liga o direta e sem custo entre apartamentos Tem se tamb m a possibilidade de instala o de at dois porteiros eletr nicos dedicados o que torna o sistema simples de instalar e operar Ainda custos com cabeamento e infraestru
50. ado secund rio na sa da de 24 V O conjunto destas altera es eliminou o Modo Burst gerado pelo chaveamento do MOSFET interno do Cl e por conseguinte o filtro LC descrito no item 9 1 1 9 3 1 Controle de Sa da Como citado anteriormente na concep o do filtro LC verificou se a presen a de ru do nos ramais quando em conversa o Constatou se que a causa do ru do devido ao Modo Burst do chaveador PWM que desliga o dreno do MOSFET interno deste quando a carga de sa da baixa o suficiente para permitir este modo de opera o Como o modo Burst caracter stica intr nseca do Cl n o poss vel desativar este modo de opera o Para contornar este problema alterou se a malha de controle ou seja os componentes R32 e C28 Estes componentes influenciam a malha de controle ou seja se dimensionados de forma errada h instabilidade no controle da 138 sa da e a correcao das tens es prejudicada o que pode ocasionar danos aos circuitos conectados a fonte de alimentac o R32 foi alterado de 33 para 56 e C28 foi alterado de 68 nF para 22 nF ou seja tornou se a resposta da malha mais r pida perante as varia es de sa da Tamb m alterou se o valor dos resistores R30 e R31 de 20kO 2 37kO para 68 1 8 01 respectivamente Ambos os resistores s o de precis o com toler ncia de 1 Juntamente com 431 sao respons veis pelo valor da tens o de sa da li
51. ais e outra os porteiros XPE 24 Light Na alimenta o dos porteiros foi inserido o diodo D3 o qual serve como prote o contra liga o inversa na alimenta o destes Caso a tens o de 24V seja ligada invertida a fonte da central desliga n o permitindo que nenhum dos m dulos do sistema sofra avarias Lo la CON1X8 Porteiros Ramais GTOQ GND 3V3 GND GNDA 12V GNDA 125 CN3 CON1X8 GTOQ GND 3V3 GND GNDA TV GNDA tus 470uF 35V 470uF 35 V C85 Figura 9 2 Filtro LC na alimenta o da central O LC foi novamente testado nos ajustes da fonte de alimenta o Os circuitos da fonte foram alterados e por conseguinte este filtro foi eliminado De qualquer forma manteve se O mesmo no layout da placa Base CPU caso tenhamos modificac es futuras no produto e a malha LC seja necess ria novamente Na altera o da placa de circuito impresso vista na figura 9 3 tem se os filtros LC montados CPU CP 24 LIGHT Pie z e SON Filtro Porteiro Figura 9 3 Filtro LC 126 9 1 2 Circuito Gerador de Tons Na central guando um ramal retirado do gancho uma via alocada para este ramal Ao mesmo tempo o tom de discar oriundo do gerador de tons e o circuito detector de MF tamb m s o alocados na mesma via Se um segundo telefone sair do gancho outra via alocada Da mesma forma o tom de discar e
52. anal 1 e canal 2 v 150 50 C66 14 LM1458 GNpa 100 50 VREF VREF RIS3 VREF 10 50 T IK 5 lOnF SOV R142 c69 nf 1 ps N 22nF 50V 4 LM1458 Canal 1 270K C65 T NDA luF 63V 1 22nF 50V 150 50 Figura 8 1 Captura das formas de onda do gerador de tons A figura 8 2 mostra os canais 1 e 2 do oscilosc pio indicando respectivamente a gerac o da onda quadrada pelo microcontrolador e na sa da do gerador de tons a onda senoidal referenciada no Vref Esta onda de 425 Hz utilizada nos canais de udio da central tom aud vel Deve se observar que todos os sinais de udio que trafegam na central utilizam o Vref como refer ncia 90 E SAVEREC Tipo Imagem Tecla Impr 6 420745h7 Salvar CHi 1 880 CH2 1 00 LBBms Figura 8 2 Forma de onda do sinal de TOM 8 1 3 Decodificador DTMF O decodificador de tons MF utilizado na central para identifica o dos n meros ou caracteres ou digitados pelo usu rio no telefone fornecendo ao microcontrolador seus equivalentes bin rios de quatro bits no barramento de dados Este circuito formado basicamente pelo circuito integrado HT9170 A figura 8 3 mostra como o circuito funciona 1 Sinal DTMF chega via C52 2 Se MF v lido o indicar atrav s do pino STD microcontrolador 3 Ap s o microcontrolador aciona o
53. ando os pulsos enviados ao porteiro para a abertura da fechadura eletromagn tica Ademais todo o protocolo foi testado exaustivamente entretanto n o o objetivo deste trabalho detalhar todos os comandos Tek AT TL e Stop M Pos amp 20 0ms CH1 Acoplam I Limite LB 1 DESL Ganho vari vel rg voltagem 1 Inverter i DESL 1 00 25 ms 2 88 Figura 8 13 Comunica o Central Porteiro 8 1 10 Interface para Conex o dos Ramais O conector de interface com os ramais funciona de maneira adequada pois todas as tens es necess rias s o disponibilizadas para os circuitos que comp em a placa de ramal bem como todos os sinais digitais s o lidos escritos sem erros 8 2 M dulo Ramal Desbalanceado O m dulo Ramal Desbalanceado foi testado eletricamente a fim de verificar os sinais anal gicos e digitais bem como o n vel 102 das tens es de alimenta o para os v rios circuitos Assim como na placa Base CPU foram realizados os testes funcionais com o auxilio do software de controle e gerenciamento do sistema Neste t pico segue o detalhamento dos testes realizados nos circuitos da placa Ramal 8 2 1 Conex o dos Ramais Interface para o Usu rio Todos os oito ramais foram testados e validados para cada placa sendo que tanto os sinais anal gicos quanto os digitais funcionaram a contento A figura 8 14 mostra a placa de ramal sinalizando a inter
54. ariza o transistor T2X quando o ramal est no gancho nivel logico 0 para o sinal ILOOP e retira o transistor do estado de saturac o com o ramal fora do gancho nivel logico 1 para o sinal ILOOP apresentava falhas caso o n vel do udio fosse muito alto acima de aproximadamente 2 5 Vpp Desta forma a conversac o era interrompida mesmo que o ramal n o fosse colocado no gancho Analisando o circuito percebeu se que a tens o sobre o resistor R6X n vel de tens o entre base e emissor do transistor com o ramal fora do gancho fica em aproximadamente 375 mV Para o transistor entrar em condu o e indicar ramal no gancho basta que este nivel chegue a 650 mV Esta diferenca de tens o muito pequena o que ocasiona disparos falsos no sinal ILOOP Para sanar o problema o resistor R6X foi alterado de 5 6 para 4 7 Com esta alterac o o n vel de tens o aproximado de 260 mV suficiente para garantir que n o haja disparos falsos e que o sinal ILOOP funcione corretamente O circuito alterado mostrado na figura 9 16 Circuito de monitoramento de loop interno Figura 9 16 Circuito de monitoramento de LOOP alterado A figura 9 17 mostra a alterac o vista na placa de circuito impresso Figura 9 17 Circuito de monitoramento de LOOP alterado na placa 9 3 M dulo Fonte Chaveada Na Fonte Chaveada foram feitos ajustes nos seguintes circuitos Controle de sa da Retifica o e filtro DC l
55. as em www intelbras com br 37 configur vel um a tr s minutos sendo due todos os ramais recebem toque diferenciado durante este tempo Senha de programa o para restringir o acesso as configura es da central Programa o acontece atrav s de telefone DTMF Ter bootloader o que possibilita a atualiza o do firmware em campo atrav s de EEPROM pr programada 7 1 2 Porteiro XPE 24 Light O porteiro dedicado XPE 24 Light ter as seguintes caracter sticas Entrada para sensor de porta aberta Entrada de botoeira para abertura da porta Sem tamper sensor de arrombamento Sem sa da para alarme Tr s n veis de controle de udio do alto falante via jumper interno Ilumina o backlight do teclado em azul Op o se contato seco normalmente aberto ou se normalmente fechado depender do tipo de fechadura utilizada Sa da para fechadura eletromagn tica 38 7 2 Aspectos Construtivos A central de Portaria CP 24 Light constitu da fisicamente por um conjunto de placas cada dual com sua funcionalidade divididas entre Base CPU fonte de alimentacao e de at tr s placas de 08 ramais desbalanceados total de 24 ramais acondicionadas em um gabinete de 23 5 C cm x 20 L cm x 11 A cm Suas caracter sticas el trico mec nicas s o descritas na tabela 7 1 8 Tabela 7 1 Caracter sticas el trico mec nicas da central CP 24 Light Tecnologia CPA
56. c 25 50 75 100 25 50 75 100 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 24 08 23 97 24 14 24 05 Sa da 24 V 700 mA 24 03 23 97 24 13 24 04 Sa da 12 V 150 mA 12 04 12 09 12 26 12 13 Sa da 12 V 150 12 06 12 11 12 18 12 12 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 118 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA 24 03 23 97 24 13 24 04 Sa da 24 V 700 mA 24 03 23 97 24 12 24 04 Sa da 12 150 12 04 12 10 E 12 23 12 12 Sa da 12 V 150 mA 12 08 12 12 12 18 12 13 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 219 C Resistores d ga 26 d 50 75 100 05 00 Sa da 100 V 50 mA Sa da 100 V 50 mA 0 00 Sa da 24 V 700 mA Sa da 24 V 700 mA 24 08 23 97 24 12 24 04 Sa da 12 V 150 mA Sa da 12 V 150 mA 12 08 12 12 12 18 12 13 Sa da 3V3 200 mA Sa da 3V3 200 mA 3 402 3 403 3 416 3 407 119 Tabela 8 6 Valores de ensaio da fonte chaveada 60 Hz Carga Coletiva PLACA FONTE CHAVEADA CP 24 LIGHT Testes El tricos Carga Coletiva 60 Hz da Carga Nominal da Carga Nominal Teste de Carga 90 Vac M dia Teste de Carga 200 Vac M dia 25 50 75 100
57. c ficas O sistema divide se em tr s m dulos b sicos Placa Base CPU Placa Ramal Desbalanceado e Placa Fonte Chaveada Al m disso h o porteiro eletr nico dedicado XPE 24 141 Light o qual nao faz parte do escopo deste trabalho e portanto foi avaliado A placa Base CPU mostrou se totalmente funcional desde O 1 prot tipo sendo que apenas pequenas melhorias precisaram ser feitas de modo aperfeicoar os circuitos conforme descrito no item 9 1 As melhorias de hardware descritas anteriormente afetaram diretamente a qualidade dos sinais processados pela central com a melhoria significativa no uso desta em campo Sob o foco do processo produtivo apenas modificou se o circuito de VLOOP para aperfeicoar a montagem manual e a serigrafia dos circuitos integrados a fim de facilitar a manutenc o futura da central A placa Ramal Desbalanceado sofreu alterac o somente no circuito de monitoramento de loop interno como descrito no item 9 2 Na placa Fonte Chaveada houve apenas melhorias na malha de controle e na pr carga da sa da de 24 V o que eliminou o ru do dos ramais provocado anteriormente pelo Modo Burst Estas altera es s o descritas no item 9 3 10 3 Recomendacoes de Continuidade Do ponto de vista de desempenho detectou se que a interface de dados com o porteiro XPE 24 Light vista nos itens 7 3 1 14 e 9 1 5 o nico sistema que deve ser melhorado Neste caso o objetivo aumentar a velocid
58. cac o Ci ncia e Tecnologia de Santa Catarina Florian polis 07 de dezembro de 2011 Banca Examinadora Golberi Salvador Ferreira Dr Eng Charles Borges de Lima Dr Eng M rcio Osli dos Santos Especialista Acima de tudo a Deus nosso senhor e criador de todas as coisas minha esposa Priscila Aos meus filhos Pedro e Ryan minha m e Deolinda Ao meu pai Claudino AGRADECIMENTOS Deus por mais esta oportunidade de crescimento e desenvolvimento nos meus estudos Aos meus pais que sempre me apoiaram e acreditaram nos meus esfor os minha esposa pela paci ncia compreens o e apoio Aos meus filhos sempre me apoiando com seu sorriso Ao professor Golberi Ferreira pela orienta o e incentivo Ao M rcio Osli que possibilitou que este trabalho fosse desenvolvido dentro do ambiente de trabalho Intelbras S A pela oferta da estrutura de desenvolvimento e avalia o do prot tipo RESUMO Atualmente no mercado imobili rio existe uma crescente demanda na construcao de pequenos condom nios edificacoes estas que mesmo com infraestrutura simples ainda devem oferecer aos moradores seguranca e conforto a um baixo custo Usualmente em pr dios antigos e mesmo em alguns mais novos placas de interfonia de baixo custo s o sistemas de comunicac o simples que permitem aos visitantes do pr dio estabelecer comunicac o com um determinado apartamento atrav s de um e
59. central de comunicac o condominial para at vinte e quatro ramais desbalanceados um produto diferenciado para o mercado de comunicac o condominial pois a mesma utiliza muito das caracter sticas das centrais condominiais de maior porte Por m no mercado ela competir por preco com as arcaicas placas de interfonia tamb m conhecidas como placas de rua Desta forma ofertado um produto que permite realizar liga es sigilosas entre ramais diferente das placas de interfonia que impossibilitam esta comunica o Ainda foi desenvolvido para a central um porteiro eletr nico dedicado o XPE 24 Light de baixo custo e para uso exclusivo com a mesma a fim de tornar a soluc o ainda mais completa e competitiva Este porteiro eletr nico permitir abertura de portas com diferentes tipos de fechaduras e atrav s de senha previamente armazenada na central Ainda o porteiro eletr nico ter sensor de porta aberta e entrada para botoeira interna funcoes necess rias neste tipo de aplicac o 7 1 1 Central CP 24 Light A central tem as seguintes caracter sticas Gabinete mec nico constru do de material injetado polim rico At tr s placas de oito ramais desbalanceados modularidade de instala o com conectores de engate r pido Comunica o entre central e porteiro eletr nico ser realizada com cabo de quatro vias um par para comunica o e um para alimenta o e ter alcance m ximo de 100 metros 35
60. chave de toque da campainha interna composta pelos componentes R8X R11X R7X R2X T3X T5X e R9X Quando a CPU deseja chamar algum ramal verifica primeiramente se o mesmo est livre no gancho atrav s da sinalizac o ILOOP Caso este esteja livre ela envia atrav s do circuito de controle um comando de TOQ para o ramal este comando faz saturar o transistor T5X fazendo com que o transistor T3X envie o sinal de campainha para o aparelho telef nico O diodo D1X n o permite que o toque chegue at a parte de acoplamento de udio O circuito de ramal ainda conta com um sistema de protec o situado logo na entrada do circuito que tem por finalidade proteger todo o circuito contra eventuais intemp ries que venham a ocorrer nos fios de ligac o do ramal atrav s do desacoplamento dessas descargas O circuito formado por um varistor 07K130 VR1X e um termistor PTC1X O varistor desacopla as descargas protegendo o restante do circuito e o termistor tem por finalidade evitar que a pot ncia dissipada pelo varistor seja dissipada totalmente em cima do mesmo e que este ent o venha a se queimar 62 Fonte de corrente circuito de polarizac o do ramal Circuito de ativac o da campainha interna Circuito de protec o GNDA look Circuito de acoplamento de udio 4 ILOOPO BC846 Chave de acionamento da campainha interna Circuito de monitoramento de loop interno Figura 7 20 Circuito de
61. clamping e o CI chaveador O circuito de START UP R35 realiza a inicializac o do FSFM260N quando o sistema de chaveamento ainda n o est operante figura 7 23 1 D6 C35 gt C36 1N4937 q 2 e GNDI GNDI GNDI FSFMI60N Figura 7 23 Clamping START UP PWM e Retorno O bloco PWM figura 7 23 consiste em manter sa da regulada atrav s de mudan as na largura de pulso DUTY CYCLE O duty cycle a rela o entre o tempo em que 66 o mosfet interno do FSFM260N permanece no modo turn off desligado ou no modo turn on ligado O FSFM260N IC3 um chaveador de frequ ncia de trabalho fixa em 67 kHz O bloco Retorno figura 7 23 respons vel pela alimenta o do chaveador ap s a partida da fonte feita pelo START UP atrav s de um enrolamento em contra fase com o prim rio pinos 5 e 6 do TR1 O retorno composto por D6 que faz a retifica o do sinal R39 limita a corrente a ser enviada ao chaveador C35 e C36 filtram o sinal j retificado e alimentam o FSFM260N pino 2 Vcc Ainda temos um diodo zener DZ2 opcional que serve para garantir o n vel DC correto para alimenta o do chaveador O bloco FeedBack mostrado na figura 7 24 composto por C34 figura 23 e 4 FOD817 sendo respons vel pela isolac o e realimentac o do circuito de controle PWM Este circuito recebe informac o da sa da da fonte e repassa ao chaveador que controla o duty cicle aumentando ou
62. como S a ml R3 10R RMLO Sa mk R30 10R AXI x RIO 10R RMLI AXI Sim 513 R37 10R RML9 AYO 3d c 42 R JOR RMD AYO sb JOR RMLIO lp R 10R sp RM 10R RMLIL DATA 2 15 EO DATA 2 15 EO Yl DI Yl 12V SIB 7 eT y EU RB _ E DV STB2 gt Y F R35 108 16 vaa Ed ALE Vdd fal E cs S ys ya all RB JOR cu va ya 108 150pFISOV M2300 1508F 50V MDO c5 1000507 caiba 100sE 50V caiba cs 6 49 R20 JOR RMIA ela x 29 A ALR RMLI2 AXI 35 B x ROT JOR 5 AXI x R50 108 RMLI3 AYO 3d c x2 JOR RML6 AYO 3 c x 2 6 10R RMLI4 An 4d p xs hab JOR 41 E 10R RMLIS DATA 2 pm QD 2 EO DATA 2 p y D EO uv SBL y kl ES 198 5TB3 i ST so RAS 108 a R2LA A ALOE vaa RD JOR vos ys al R45 JOR E3 1508F 50V 27100 1000 50 cada R58 10R RML16 AXO 6 A X 1 2 RU 108 PORTI R65 10R RMLI7 AXI Sp x lal RISA OR PORT R61 10R RMLIS AYO a RIA A AIOR MFO 10R RMLI9 i D xi fab 55 RA o DATA 2 pp k
63. corre Arcos s o os pontos intermedi rios que interligam os N s e normalmente s o constru dos com meios de transmiss o f sicos ou pelo espaco livre 2 O conjunto destes elementos formar uma rede de telecomunica es como mostra NA Figura 6 1 N s e Arcos 25 6 1 2 Modelo Elementar de Comunicac o Uma comunica o seja uma liga o telef nica a troca de dados via internet ou simplesmente um di logo pode ser representada por um modelo b sico Deste modo poder ser uma comunica o eletr nica verbal por s mbolos ou qualquer outro sinal 7 O diagrama de blocos mostrado na figura 6 2 descreve este modelo Os elementos b sicos de qualquer comunica o s o Mensagem conjunto de informa es conhecidas organizadas de forma coerente Fonte elemento respons vel pela gera o da mensagem Destinat rio elemento para o qual a informa o destinada na comunica o Codificador elemento presente apenas se necess rio Sua fun o codificar o sinal recebido da fonte para n o permitir a leitura deste por um elemento n o autorizado Emissor chamado tamb m de transmissor respons vel por inserir o sinal no meio de transmiss o com pot ncia e formato apropriado Neste elemento temos o inicio do processo de distor o do sinal Meio elemento respons vel pelo transporte e propaga o da mensagem at o destinat rio via conjunto emissor receptor E onde
64. cortado fazendo a sinaliza o EMERG ir para 1 l gico indicando para o microcontrolador que o p nico precisa ser ativado A figura 7 12 mostra o circuito de ativa o do p nico 54 7 3 1 11 Interface de Controle dos Ramais Os Cl s 6A 6C e 8A s o respons veis pela habilita o dos sinais de toque nas placas ramais TOQO TOQ7 O sinal de controle AO respons vel por habilitar a escrita dos sinais de toque Os CI s 6B 6D e 8B s o respons veis pela leitura dos sinais de ILOOP que indicam ramal fora do gancho O sinal A1 respons vel por habilitar a leitura dos sinais ILOOP Este circuito mostrado na figura 7 13 Todos os pulsos de controle s o habilitados pelos pinos SEL1 SEL2 e SEL3 T3V3 C18 15 100pE 50V 100nF 50V E CI6A 74HC126 CI6B 74HC126 OEI Figura 7 13 Interface de controle dos ramais escrita leitura 55 7 3 1 12 Tens o de Refer ncia Vref 12V 1 100nF 50V GNDAGNDA 5 CIIB 1 6 LM1458 GNDA VREF Figura 7 14 Tens o de refer ncia VREF Tens o utilizada pela central como refer ncia para todos os circuitos de udio Um zener de 5V1 DZ1 regula a tens o de 12 na entrada de um buffer constru do com um amplificador operacional CIA que ent o satura o transistor BC 846 T1 criando o Vref 5 V circuito mostrado na figura 7 14 O Vref filtrado atrav s dos capacitores C6 C7 C40 e C56 O supr
65. da pelo circuito de controle Quanto maior o valor dos componentes do divisor resistivo melhor a leitura da tens o de sa da devido corrente no divisor ser m nima Na figura 9 18 s o vistas as altera es realizadas no circuito FOD817B l Figura 9 18 Circuito de controle de sa da alterado A figura 9 19 mostra as altera es na placa montada xi O TS N 1 Figura 9 19 Circuito de controle de saida alterado na placa 139 9 3 2 Retificac o e Filtro DC Sa da 24 V man AS 24V E or Para garantir operac o da fonte sem o Modo Burst al m das modificac es na malha de controle 05 resistores de pr carga foram alterados na sa da de 24 V tens o esta utilizada como refer ncia pelo circuito de realimentac o Os resistores de pr carga R23 e R24 foram alterados de 2 2 1 1 para carga em paralelo para 8200 Figura 9 20 Resistores de pr carga 410 Q para carga em paralelo Desta forma o consumo m nimo desta sa da maior o que impede o chaveador de comutar o seu MOSFET interno mas n o compromete o desempenho da fonte quando h consumo significativo pela central ou porteiro A alterac o no circuito vista na figura 9 20 A figura 9 21 mostra as alterac es no circuito montado Figura 9 21 Resistores de pr carga montados na placa 10 CONSIDERACOES FINAIS E CONCLUSAO Este trabalho d
66. ens o de VLOOP gerada no circuito visto na figura 9 11 o qual forma uma fonte de tens o constante de 22 34 V Esta tens o gerada atrav s da divis o resistiva entre R40 2 e R38 27 que faz T4 saturar deixando ent o sobre R39 1 2 a tensao VLOOP Detectou se alterac o no VLOOP e consequentemente na corrente de LOOP quando mais uma de placa de ramal conectada na placa Base CPU 1550 se deve ao fato de que 132 temos apenas um circuito de VLOOP para as tr s placas de ramal A cada nova placa conectada a imped ncia vista por este circuito em sua sa da aumenta fazendo com que a tensao de VLOOP aumente e por consequ ncia tenhamos o decremento da corrente pois R39 mant m seu valor constante Para resolver este problema 0 divisor resistivo que comp em este circuito foi alterado O valor de R40 foi modificado para 1 2 kO e o valor de R39 para 8200 assim a tens o sobre este fica em torno de 21 9 V O R39 com valor menor melhora a estabilidade do circuito e a corrente de LOOP enviada aos ramais se mant m constante A figura 9 12 mostra o circuito modificado na placa Base CPU O layout foi alterado atender o processo de forma a facilitar a montagem manual do capacitor C12 e do resistor R39 Figura 9 12 Circuito de VLOOP na placa 133 9 1 5 Circuito de Interface do Porteiro XPE 24 Light A interface com o Porteiro XPE 24 Light sofreu alteracoes nos valores dos r
67. entral CP 24 Fade c sea 38 Tabela 8 1 Combina es de chaveamento da matriz 95 Tabela 8 2 Especifica es de regula o da fonte chaveada 110 Tabela 8 3 Valores de ensaio da fonte chaveada 50 Hz Carga A rcr 111 Tabela 8 4 Valores de ensaio da fonte chaveada 60 Hz Carga alo io O E RENAN O 113 Tabela 8 5 Valores de ensaio da fonte chaveada 50 Hz Carga ACA AA 117 Tabela 8 6 Valores de ensaio da fonte chaveada 60 Hz Carga A AP 119 SUM RIO izlBlleeee m 6 ABSTRACT PEE 7 LISTA DE FIGURAS 8 LISTA DE TABELAS 555555 13 1 1 18 2 19 21 Objetivo eo 19 2 2 Objetivos BSDOCIICOS tata 19 3 ESCOPOE DELIMITA O DO TRABALHO 20 4 6555 22 5 DIRETRIZES METODOL GICAS 23 6 REVIS O BIBLIOGR FICA 24 6 1 Conceitos Elementares de Telecomunica o 24 6 1 1 N s e AFCOS meme aerea aaa 24 6 1 2 Modelo Elementar de 25 6 2 Introdu o s Centrais Telef nicas
68. escreve uma central de comunicacao condominial de at 24 ramais de baixo custo e com facilidades b sicas destinada exclusivamente ao mercado de pequenos condom nios a fim de substituir as placas de interfonia atuais tamb m conhecidas como placas de rua Faz se uma avalia o geral do hardware proposto avalia es espec ficas de cada m dulo que comp em o sistema Em seguida faz se algumas de continuidade para o caso de melhorias no produto e por fim chega se conclus o final 10 1 Avalia o Geral A central de portaria CP 24 Light como um todo mostrou atender de forma satisfat ria os requisitos de projeto anteriormente descritos no item 7 1 bem como as premissas de custo para concorrer de forma direta com os pain is de interfonia em condom nios de at vinte e quatro apartamentos Testes de campo realizados durante tr s meses mostraram que o sistema como um todo apresenta robustez e confiabilidade em uso cont nuo sendo que este n o apresenta travamentos indesejados e os usu rios conseguem executar as opera es b sicas sem dificuldades Os instaladores que executaram o cabeamento instala o e configura o da central se mostraram satisfeitos com o uso desta o que se traduz em flexibilidade e simplicidade do sistema al m de custo baixo devido velocidade com que a adequa o da central pode ser feita nos condom nios com cabeamento j existente 10 2 Avalia es Espe
69. esistores de comunicacao interface de dados pelo FONE2 bem como no circuito de HOLD gue detecta a requisic o de inicio de comunicac o do porteiro com a central a FONEI PORTI mma Circuito n o montado Interface de dados 2 op o i i i H H GND H Figura 9 13 Alteracao da Interface do Porteiro 134 fim de melhorar o tr fego de informacoes entre a central e o porteiro Estas altera es se deveram ao fato de que dist ncias de at 100 metros entre porteiro e central podem existir Verificou se que para longas dist ncias al m da perda de qualidade dos dados os pulsos s o sinais de tens o havia na detecc o do HOLD Na figura 9 13 s o vistas as altera es neste circuito R175 e R170 passaram de 270 220 O para 1000 e 1500 respectivamente Ainda 171 passou de 6190 para 2400 Assim a diferen a de tens o entre o n vel alto e baixo do pulso aumentou o que garante maior robustez a interface H tamb m menor possibilidade do udio que tamb m trafega no FONE2 interferir na faixa de tens o do protocolo de comunica o devido altera o no R171 o que antes comumente acontecia Ainda foram adicionados os capacitores C73 e C74 22 nF na entrada do FONEA a fim de filtrar ru dos induzidos no cabo O circuito marcado como n o montado na figura 9 13 uma segunda
70. essor de transientes TS1 protege os circuitos que utilizam a tens o Vref 7 3 1 13 Fonte de tens o VLOOP A placa de oito ramais desbalanceados utiliza como refer ncia de tens o o Vloop tens o essa respons vel pelos 20 mA de corrente de LOOP do ramal desbalanceado A tens o de VLOOP mostrada na figura 7 15 gerada no circuito formado pelos componentes R38 R39 R40 T4 e C12 56 estes formam uma 24V fonte de tens o constante de 22 34 V Essa se R40 mant m constante 2k e gerada atrav s da divis o resistiva entre R40 2 KQ e R38 27 KO tens o que faz T4 BC846 saturar deixando ent o sobre 0 R39 1 2 uma GNDA GNDA tens o de 22 34 V VLOOP Figura 7 15 Tens o de loop VLOOP C12 220uF 10V VLOOP R38 22 34V 27K 7 3 1 14 Interface para Conex o com o Porteiro 24 Light Para que o porteiro possa iniciar a comunicac o com a central temos os sinais D PORT1 e D PORT2 ou sinal de HOLD figura 7 16 Estes sinais permanecem em n vel l gico 0 GND pois os transistores T20 e T24 permanecem saturados devido ao n vel de tens o DC constante imposto em FONE2 pelo porteiro Quando h dados para enviar o porteiro coloca FONE2 para GND fazendo com que ocorra um pulso de tens o D TOQ PORT n vel l gico 1 Este sinal reconhecido pela central como requisic o de comunicac o pelo porteiro XPE 24 Light comunicac o na direc o Porteiro gt
71. face de conex o para o usu rio Cada par de pinos um ramal totalizando dezesseis vias para oito ramais et com a placa Base CPU Figura 8 14 Interface do usu rio placa ramal 103 8 2 2 Conexao com a Placa Base CPU A conexao de interface com a placa Base CPU figura 8 15 funcionou de maneira adequada Todas as tens es necess rias est o presentes nos circuitos que comp em a placa de ramal bem como todos os sinais digitais s o lidos escritos pela CPU sem erros Ainda os canais de udio tamb m foram testados e n o se detectou falhas ou ru dos indesejados Alimentac o dos Ramais man coo H 5 o 5 Digitais Figura 8 15 Conexao da placa ramal com a Base CPU Na figura 8 15 sao mostrados com maiores detalhes todos os sinais presentes na conexao com a placa Base CPU Deve se observar a separacao dos sinais anal gicos e digitais bem como da alimentacao a fim de prover o correto funcionamento de todos os circuitos 104 8 2 3 Circuitos de Controle e Acesso ao Barramento Digital Os circuitos de controle e acesso ao barramento digital sao respons veis pela habilitac o dos sinais de toque nas placas ramais TOG0 TOQ7 bem como pela leitura dos sinais de ILOOP ILOOPO a ILOOP7 que indicam ramal fora do gancho O sinal de controle 0 respons vel por habilitar a escrita dos sinais de toque O sinal A1 respons vel por h
72. gura 7 2 Este microcontrolador tem arquitetura ARM 32 bits com mem ria flash de 32 KB e RAM de 8 KB Ainda possui uma capacidade de processamento de 0 9 DMIPS MHz O mesmo respons vel por todo o gerenciamento l gico e controle da central atrav s da supervis o constante dos sinais de status leitura das placas de ramal e interface do porteiro XPE 24 Light e atuag o no caso da ocorr ncia de eventos Este componente atua no controle dos ramais atrav s dos pinos DO a D7 barramento de dados permitindo escrita e leitura em cada ramal individualmente A selec o das placas de ramal realizada atrav s dos pinos SEL1 a SEL3 Ainda controla diretamente a interface de comunicac o com o porteiro XPE 24 Light C60 22pF 50V RESET P100_0 ui PIO0 1 CLEOUT CT32B0 MAT2 PIOO_2 SSELO A E Tam 10M Me XTALIN bh AS XTALOUT PIO0 SISDA PIOO_6 SCKO 7 5 PIO0 8 MISO0 CTL6BO MATO 225 50 PIO0 9 MOSID CTI6BO SWCLE PIO0 10 5 0 1680 MAT2 TDIPIOO 1UADO CT32B0 MATS TMS PIOI 0 AD1 CT32B1 TDO PIO1 l AD2 CI32B1 MATO TRST PIO1_Y AD3 CI32B1_MATI SWDIO PIO1_3 AD4 CT32B1_MAT2 PIO1_4 AD5 CT32B1_MAT3 WAKEUP PIO1_5 RTS CT32B0_CAPO PIOI 6 RXD CT32B0 MATO 1 7 TND CT32B0 PIO1_8 CTI6B1_CAPO PIOI 9 CT16B1 MATO PIO1_10 AD6 CT16B1_MATI PIO1_11 AD7 VDDIO PIO2 O DTR SSELI PIO2 YDCDMISOL PIO2 3 RIIMOSIL
73. igura 7 29 Circuito de pot ncia 71 Figura 7 30 Circuito de refer ncia clamping 72 Figura 7 31 Macro fun es de gerenciamento da central 73 Figura 7 32 Toque interno eere 74 Figura 7 33 Toque de porteiro eere 75 Figura 7 34 Toque de PANICO ciencias 75 Figura 7 35 Desenho da Placa Base CPU 80 Figura 7 36 Montagem da Placa Base CPU 81 Figura 7 37 Desenho da placa ramal desbalanceado lado Ciljeigep mee SY 82 Figura 7 38 Desenho da placa ramal desbalanceado lado A hE 83 Figura 7 40 Montagem da placa ramal desbalanceado lado cen 84 Figura 7 39 Montagem da placa ramal desbalanceado lado 5 84 Figura 7 41 Desenho da placa fonte acea enne enn ran nsnn 86 Figura 7 42 Montagem da placa fonte 87 Figura 8 1 Captura das formas de onda do gerador de tons 89 Figura 8 2 Forma de onda do sinal de TOM 90 Figura 8 3 Funcionamento do HT9170 91 Figura 8 4 Circuito de teste do Cl HT9170 92 Figura 8 5 Combina es de frequ ncia 92 Figura 8 6 Gerad
74. inal de entrada assim como no gerador de tons controlado pela relac o entre os resistores R134 e R135 A relacao inicial de ganho unit rio 100kQ 100kQ que resulta em um sinal de 3 24 Vpp na entrada do CI sofreu atenua o com ganho ajustado para 0 27 27 100 Desta forma o valor para o sinal MF de entrada resultante de 1 02 V A alterac o na forma de onda mostrada na figura 9 8 Pode se observar agora n o ocorr ncia do achatamento no sinal MF 130 Tek al La e Stop M Pos 1 560ms MEDIDAS 2 DESL Frequ ncia CH2 DESL Pico a Pico Pica a Pico 1 4024 CH1 Larg Meg CH1 Frequ ncia S5 mVv SO us 1 59 31 Qut 11 13 46 lt 10Hz Figura 9 8 Nivel do sinal AC MF corrigido Na figura 9 9 a parte do circuito detector alterado mostrada No canto inferior direito da figura temos o detalhe da porc o interna do circuito de recepc o de MF do Cl HT9170 configurado como amplificador inversor Figura 9 9 Altera o da rela o de ganho para o detector de As alterac es na placa CPU para o detector MF sao vistas na figura 9 10 Assim como para o gerador de tons o ayout da PCI manteve seu desenho original 131 Figura 9 10 Alteracao de ganho do detector MF na placa 9 1 4 Circuito de Tensao Vloop C12 220uF 10V VLOOP GNDA GNDA GNDA GNDA Figura 9 11 Altera o do Circuito de VLOOP A t
75. interfonia atuais tamb m chamadas placas de rua A central foi desenvolvida com tecnologia totalmente nacional baseando se em centrais de portaria de maior porte j oferecidas por empresas brasileiras p rem com menos facilidades do que estas oferecem Diferentemente das placas de rua a central oferece sigilo na conversa o entre ramais bem como entre um ramal e o porteiro eletr nico garantindo assim a privacidade e a seguran a dos moradores 2 OBJETIVOS 2 1 Objetivo Geral Desenvolver uma central de portaria de edif cios com capacidade para at vinte e quatro ramais para condom nios de pequeno porte a um custo competitivo frente s placas de interfonia dispon veis no mercado 2 2 Objetivos Espec ficos Desenvolver e testar hardware propriet rio Fornecer solu o mais competitiva que o painel de interfonia com valor menor por ramal instalado Construir protocolo de comunica o propriet rio para comunica o com o porteiro eletr nico XPE 24 Light uso exclusivo com a central CP 24 Light Realizar testes de campo a fim de verificar a robustez e confiabilidade do produto em uso cont nuo 1 O porteiro dedicado XPE 24 Light um porteiro eletr nico de uso exclusivo da central de portaria CP 24 Light Verificar suas caracter sticas e funcionalidades no item 7 1 2 3 ESCOPO E DELIMITA O DO TRABALHO No desenvolvimento deste trabalho somente o hardware da central de portaria CP 24 Light
76. iros Trata protocolo de comunica o com os Porteiros Inicializa hardware Inicializa vari veis do sistema Inicializa par metros default na RAM Trata leitura multi frequ ncial Trata func o p nico Figura 7 31 Macro fun es de gerenciamento da central 74 7 5 Sinalizac o para usu rio A central de Portaria CP 24 Light disp e de um sistema de sinaliza o aud vel com finalidade de alertar e orientar os usu rios durante as operag es realizadas atrav s do equipamento Desta forma sinalizac o composta pela gerac o de toques de campainha e tons aud veis diferenciados dependendo da condic o do gancho do aparelho telef nico e do est gio da operac o em curso 7 5 1 Toques de campainha Os seguintes tipos de toque diferenciados devem ser previstos durante a operac o do equipamento Toque interno Toque de Porteiro Toque de P nico 7 5 1 1 Toque interno Deve ser gerado quando um ramal estiver recebendo uma liga o de outro ramal como mostrado na figura 7 32 A cad ncia do toque interno deve obedecer a seguinte temporiza o j 0 45 0 25 45 0 450 25 Figura 7 32 Toque interno 75 Ouando o ramal tenta estabelecer uma ligacao este vai ativar a campainha do ramal de origem por 10 dez vezes ou at o ramal chamador ser colocado no gancho ap s este receber tom de ocupado 7 5 1 2 Toque de Porteiro Deve ser gerado quando se
77. iza o ficar em 0 l gico A figura 8 10 mostra o sistema de p nico ativado ou seja o transistor T9 est agora cortado fazendo a sinaliza o 3V3 EMERG em R66 1 l gico 10K CN5 fechado 5 EMER Figura 8 10 Acionamento do P nico ativado 99 ficar em 1 l gico O sistema de acionamento do p nico via hardware foi testado apenas colocando um curto circuito no conector CN5 e verificando se o sinal EMERG permanecia em 3V3 ou seja n vel l gico 1 Retirando o curto o sinal EMERG permanece em n vel l gico 0 como esperado Via software o sistema foi testado pressionando 9 no ramal especial previamente programado tamb m funcionou da maneira esperada 8 1 7 Tens o de Refer ncia VREF A tens o de refer ncia Vref utilizada para os canais de udio da central e o valor esperado para esta de 5 Vdc Na figura A 8 11 observa pooo 7 se medicao do oscilosc pio o RL E para esta tens o que tem seu valor m dio em 4 76 V Esta diferenca se deve ao fato da toler ncia dos Tecla Impr componentes mas est dentro do Figura 8 11 Medi o da tens o Vref esperado e funciona a contento Conforme retiramos os telefones do gancho esta tens o n o sofre varia o demonstrando que o circuito apresenta estabilidade Tamb m n o foi detectada varia o significativa com o aumento da
78. l RIOR A Al0R E0 al REBA A AlOR El 12V SIB6 7 sr yo 14 RIOS A AR El E 16 vaa 110 RIOS A Al0R E R60 10R E3 co 8 vs hall RISA OR 150pE 50V 2100 100nE 50V CRDA 6 x la RD 10R TOM AXI xa 108 TOMO AYO c xs ab RD 10R TOMI xs aD REA AR DIMF DATA 21 15 RDA 10R EO ST Ia sr y laid El 16 fall REA A AUR E co Sl y a RISA ALOE B 150pE 50V 2100 cas 1000F SOV caiba 100nE 50V cala Figura 7 10 Matrizes de comuta o de udio 52 Gera o de MF MFO Decodifica o de MF DTMF Tom de ocupado Tom de discar zero TOMO Tom de discar um TOM1 Os canais de udio enlaces de EO a E3 chegam a matriz pelo lado Y os quais podem cruzar em qualquer ponto do lado X Por esses canais trafegam todo udio da central como a conversac o entre ramais e entre um ramal e os porteiros PORT1 e PORT2 A hierarquia de dos canais de udio sequ ncial de EO at o que possibilita a conversac o de at 8 ramais simultaneamente O controle das matrizes feito pelos pinos de AXO AX1 AYO AY1 pelo pino DATA respons vel por habilitar DATA 1 ou desabilitar DATA 0 os pontos de cruzamento entre o lado X e Y e por fim temos os sinais STBO a STB7 que ligam ou desligam os pontos de cruzamento de acordo com o pino DATA 33V3 12V C20 150pF 50V 21 100nF 50V
79. letr nico instalado na entrada do condom nio Entretanto em alguns casos um segundo morador pode retirar seu ramal do gancho e escutar a conversa ou seja n o h sigilo Neste caso h um nico enlace para comunicac o e apenas um ramal pode ocup lo a cada chamada para liberar a entrada de pessoas no condom nio A central de portaria descrita ao longo deste trabalho mostra como foi desenvolvido um projeto inovador de central de portaria de baixo custo com gerenciamento microcontrolado que permite at quatro enlaces de comunica o sigilosos simult neos seja entre apartamentos ou entre apartamento e porteiro eletr nico externo no m ximo dois porteiros considerando condom nios com duas entradas A central de portaria CP 24 Light foi instalada em seis condom nios na regi o da grande Florian polis sendo que dois deles t m dois blocos totalizando oito pr dios Ainda em dois pr dios h dois porteiros externos pelo fato de haver duas portas de entrada no condom nio e os outros seis apenas um porteiro externo O n mero de ramais instalado varia entre doze e vinte e quatro dependendo do pr dio A CP 24 Light foi desenvolvida para oferecer ao mercado uma alternativa diferenciada por m de baixo custo para estes pequenos condom nios sem abrir m o das facilidades b sicas encontradas em centrais de portaria com maior capacidade e custo mais elevado Palavras Chave Central Telef nica Anal gica Interfonia
80. nE S0V R142 I TOMO luF 63V C57 TOMI luF 63V S 22nF 50V 560R 22nF 50V 150pF 50V Figura 7 7 Gerador de tons 48 7 3 1 7 Decodificador DTMF O circuito respons vel pela deteccao e conversao dos tons MF mostrado na figura 7 8 Constitu do pelo CI HT9170 C112 espec fico para operar com 3 3 V utiliza um cristal de 3 57954 MHz para executar a detec o sendo este cristal ligado entre os pinos OSC1 pino 7 e OSC2 pino 8 do CI12 Quando um tom detectado pelo este analisa qual este tom e o converte para o seu correspondente bin rio Este nibble 4 bits lido nos bits DO a D3 Quando existir um MF v lido o CI indicar atrav s do pino STD o microcontrolador ent o acionar o pino HAB DTMF do HT9170 para que este disponibilize os bits do MF correspondente no barramento de dados O 12 codifica os d gitos do 1 ramal a sair do gancho Caso um 2 ramal seja detectado fora do gancho o microcontrolador tratar de forma alternada os d gitos discados em ambos os ramais atrav s da multiplexac o do canal DTMF do CI HT9170 3V3 150pF 50V 5 5 R134 R135 C52 IE SN vcc GS 100nF 50V 100K 100K 100nF 50V IN DO 11 DI 190 01 5 D2 130 02 NH 77 D3 4g ML Q4 GNDA R133 HAB 10 TOE IN 1 STD 108 VREF OSCI ST GT GND OSC2 HT9170D 1 Figura 7 8 Decodificador DTMF 49 7 3 1 8 Gerador de tom MF funcionalid
81. nF 50V 6 Figura 7 25 Retificac o e Filtro DC Secund rio TSV CD LD1117V33 3 3V 3 2 3 3V 0 2A Vin Vout a 2 C16 C18 7 470uF 10V 220nF 50V Figura 7 26 Regulac o do 3 3V digital 69 A fonte de alimentacao fazendo uso da tensao de 100 V o qual tem um GND designado como GNDR isolado das demais sa das gera a campainha interna GTOQ O GTOQ aplicado no telefone atrav s do circuito de campainha quando habilitada a chave de toque atrav s do sinal TOQ O circuito de gerac o de toque constitu do pelos seguintes circuitos Circuito oscilador Circuito de Filtro e Inversor defasagem do sinal Circuito de pot ncia Circuito de refer ncia Clamping 7 3 3 1 Circuito Oscilador O circuito mostrado na figura 7 27 formado pelos componentes R19 R20 C9 LM 324 CI4B LM 324 R10 C7 R7 R8 e R5 Em conjunto estes componentes formam um oscilador gerando um sinal quadrado com frequ ncia de 25 Hz 1 z e E El C9 33nF 16V Figura 7 27 Circuito oscilador de 25 Hz 70 7 3 3 2 Circuito de Filtro e Inversor defasagem do sinal O sinal proveniente do circuito oscilador chega at o circuito de filtro e inversor visto na figura 7 28 formado pelos componentes C2 R4 C5 R6 R3 e LM324 Este circuito transforma o sinal quadrado em um sinal senoidal sinal este que servir como refer ncia para o sinal de GTOQ
82. nseridos durante a conversac o para indicar as seguintes situac es Confirma o de programa o Esta sinaliza o gerada para indicar a aceita o de qualquer programa o a partir de um ramal A emiss o do mesmo deve ser limitada a dois bips longos seguidos do tom de discagem A cad ncia do tom de confirma o deve resultar 78 numa altern ncia entre um sinal de frequ ncia igual a 425 Hz durante 500 ms e uma pausa de 500 ms Erro de programa o Sinaliza o gerada para indicar a rejei o de alguma programa o realizada de maneira incorreta ou inv lida no ramal A emiss o do mesmo deve ser limitada a quatro bips curtos seguidos do tom de discagem A cad ncia do tom de erro deve resultar numa altern ncia entre um sinal de frequ ncia igual a 425 Hz durante 250 ms e uma pausa de 250 ms Aviso de ativa o de p nico Esta sinaliza o enviada para os ramais que estiverem em conversa quando o p nico for ativado E inserido na conversa um bip curto com dura o de 100 ms e intervalo de 500 ms com uma frequ ncia de 425 Hz 7 6 Constru o do Prot tipo 7 6 1 M dulo Base CPU O m dulo Base CPU disposto em um painel com tr s placas constru do com placa de fibra de vidro dupla face do tipo FR 4 com tamanho f sico unit rio de 171 x 90 mm Como descrito anteriormente neste m dulo est o controle e gerenciamento l gico da central bem como os circuitos de comuta o de udio que
83. o de udio Neste circuito h uma protec o por hardware que automaticamente desliga o GTOQ oriundo da fonte quando o ramal retirado do gancho Quando o telefone est no gancho o transistor T2X est saturado e o ILOOP est no n vel l gico O GND Desta forma o transistor T5X saturado com o comando de TOQ quando em nivel l gico 1 Quando o ramal retirado do gancho o transistor T2X cortado colocando o ILOOP no n vel l gico 1 3V3 o que faz com a que a diferen a de tens o entre base e emissor no T5X seja zero cortando este transistor e consequentemente desligando o circuito de ativa o da campainha Desta forma impede se a queima do circuito de 108 acoplamento de udio das matrizes de comutacao e do pr prio ramal Nos testes realizados retirou se o telefone do gancho ainda tocando e o circuito de campainha foi automaticamente desativado Assim preservou se a interface anal gica e o telefone conectado GTOQ Circuito de ativac o da campainha interna LAO 1N4007 VRIA Circuito de 07K75V protec o LBO TOQ0 Chave de acionamento da campainha interna GNDA Figura 8 21 Circuito de ativac o da campainha interna 109 O circuito de ramal conta tamb m com um sistema de protec o localizado na entrada do circuito que tem por finalidade proteger contra avarias na instalac o e contra descargas el tricas atrav s do desacoplamento destas O circuito formado pelo va
84. o de ligacoes as conex es s o estabelecidas por meio de circuitos digitais rapidamente na ordem de 250 ms Economia de espaco devido utilizac o da eletr nica as dimens es s o reduzidas Facilidade de manuten o estas centrais por n o possu rem partes m veis ocasionam menos problemas de conex o Facilidade de instala o com dimens es reduzidas e cabeamento simplificado a instala o feita rapidamente Custo centrais CPA s o mais econ micas para manter e fabricar Potencial para outros servi os como a transmiss o de dados e oferta de servi os 6 2 Tipos de Centrais De acordo com a aplica o as centrais telef nicas s o classificadas como central p blica ou central privada 6 2 1 Central p blica util A central p blica atende a milhares de assinantes izando se de uma rede de acesso externo ruas postes pontes antenas etc para levar a linha telef nica ao assinante 7 6 2 2 Central privada A central privada utilizada para atender uma rede de comunica o particular ou seja uma rede de ramais telef nicos 33 de um ambiente corporativo due tem acesso as linhas telef nicas das centrais p blicas 7 As centrais privadas sao divididas em PBX a central PBX Private Branch Exchange cuja tradu o seria Troca de Ramais Privados ainda necessita de um operador tanto para fazer a comunicacao entre ramais quanto para liga es externas 5 6
85. o detector de MF tamb m s o conectados na via para este segundo ramal At o 1 n mero ou caractere digitado no ramal tom de discagem est presente Neste caso com dois telefones discando simultaneamente o 1 n mero ou caractere ocorriam casos de perda do d gito Avaliando o circuito observou se que o sinal presente na entrada do detector MF para o 1 d gito mistura do sinal de tom com o MF propriamente dito estava com n vel AC acima do esperado Para ajustar este valor primeiramente foi feita a redu o do n vel do sinal de sa da do gerador de tons No circuito gerador de tons a amostragem do sinal de sa da resultou em um valor pico a pico de 1 28 V referenciado na tens o Vref Ap s ajustes neste circuito chegou se a um valor ideal de aproximadamente 1 04 Vpp Ambos os sinais s o vistos na figura 9 4 O n vel AC do sinal de tom tamb m afeta diretamente o usu rio pois o mesmo enviado ao ramal quando o telefone retirado do gancho Com a redu o do sinal houve consider vel melhoria no n vel sonoro aud vel Tek MUR Trig d Pos 0 0005 Config Auto DARAS P FFT 2 Pico Pico 1 284 Ciclo RMS 4 784 Desfazer eciodo 2 372596 Frequ ncia 421 6 2 config auto CH2 100v 1 00ms 2 480V 420 562Hz Tek Trig d Pos 0 0006 Config Auta Y Po FFT TKC Pica a Pico 1 04 Ciclo AMS 4 854 e Periodo iedams Frequ ncia 423 0 2 config auto CH1 1 00 1 00ms CH1 4 56
86. ocorrem as maiores distor es Receptor elemento com a fun o inversa do emissor recuperando o sinal original do meio de transmiss o Se o sinal for codificado este enviar o sinal ao decodificador caso contr rio diretamente ao destinat rio Decodificador elemento com a fun o inversa do codificador recuperando o sinal original produzido pela fonte e posteriormente enviando ao destinat rio 26 Distorc o processo inevit vel em qualquer comunicac o alterando o formato do sinal original Depende diretamente dos elementos da comunicac o do meio de transmiss o e dos fatores externos comunicac o Fatores externos interfer ncias de origem externa ocorridas no processo de comunicac o normalmente introduzidas pelo meio de transmiss o mas podem ocorrer em qualquer ponto entre emissor e receptor Canal conjunto de elementos que se encontra entre a fonte e destinat rio Em um sistema de telecomunica es ser todo software hardware fiac es e quaisquer equipamentos que se encontrem entre a fonte e o destinat rio Fatores internos inerentes a um sistema de comunica o s o os fatores interferentes que proporcionam distorc o sinal original Quanto maiores as dist ncias envolvidas maiores ser o as interfer ncias causadas 2 Codificador Emissor Meio Decodificador Fatores Interferentes Externos Internos Figura 6 2 Modelo elementar de comunicac o
87. om de ocupado bips e tons de operacao da central Na figura 7 7 mostrado o circuito gerador de tons O microcontrolador atrav s de um temporizador gera um sinal quadrado com uma frequ ncia de 440 Hz 25 Hz atrav s do pino S440Hz U2 pino 27 Este sinal chega at o bloco gerador de tons onde tratado Na primeira parte deste bloco o sinal passa por um filtro ativo constru do com amplificadores operacionais 14 e CI14B LM 1458 Ap s passar por esta parte o sinal deixa de ser quadrado e se torna senoidal excursionando sobre uma tens o de 5 V Vref No pino 1 do CI14A o tom se abre em novos sinais TOM tom de ocupado e bips da central TOMO tom de discar do 1 ramal a sair do gancho 1 tom de discar do 2 ramal a sair do gancho A central consegue fornecer tom de discar simultaneamente a dois ramais se um terceiro ramal sair do gancho no mesmo instante ficar mudo sem udio at a libera o do tom de discar por um dos dois primeiros que o est o utilizando Um ramal ao sair do gancho receber tom de discar at a valida o ou n o de sua discagem Depois de validada a discagem a central libera o tom de discar e coloca o ramal em conversa o O tom de ocupado pode ser fornecido a v rios ramais ao mesmo tempo Os tipos de tons e suas cad ncias conforme padr es Anatel ser o descritos no t pico 7 5 2 Tons de opera o 47 VREF I TOM C68 m 10nF 50V sasomz lO
88. omponentes D1 C12 R21 e C13 Este circuito faz o GTOQ ficar referenciado 24 Vdc tens o de alimentac o dos ramais a tens o resultante tem em seu m nimo 24 Vdc e em seu m ximo aproximadamente 150 Vpp pico a pico O diodo D1 faz com que as tens es acima de 24 Vdc o polarizem diretamente cortando a tens o em 24 V circuito clamping 72 GTOO R21 330R 2W 5 C13 220nF 250V 1N4004 C12 100uF 400V VBGTOQ Figura 7 30 Circuito de refer ncia clamping 7 4 Firmware A figura 7 31 mostra apenas as fung es principais de gerenciamento l gico do sistema Dentro do escopo deste trabalho somente o sistema de hardware apresentado detalhado De um modo geral o software executa de modo c clico a varredura de todos os ramais da central inclusive as duas interfaces dedicadas para o porteiro XPE 24 Light Detecta e trata as sinaliza es de ramal no gancho ou fora do gancho bem como trata as ligac es provenientes dos ramais ou dos porteiros eletr nicos Ainda quando em conversac o com o 24 Light envia os comandos de abertura das fechaduras e verifica as senhas digitadas no porteiro quando este recurso utilizado Tamb m todas as programacdes do sistema sao armazenadas na central em mem ria n o vol til a fim de manter a integridade dos dados quando esta desligada 73 Inicio do Programa Leitura dos Ramais iloop Trata estado dos Ramais Trata estado dos Porte
89. ondom nios utiliza placas de interfonia por sua simplicidade de instala o e opera o aliados a um custo baixo Com o intuito de explorar o mercado dominado por placas de interfonia ser oferecido ao consumidor um produto diferenciado com a intelig ncia embarcada de uma central de portaria a um pre o competitivo similar s placas de interfonia 5 DIRETRIZES METODOL GICAS Estudar os princ pios dos sistemas de telefonia 2 7 Caracterizar o sistema que comp em a central de portaria Desenvolver os circuitos dos seguintes componentes CPU Fonte Placa Ramal Desenvolver a placa de circuito impresso CPU Fonte Placa Ramal Testar o firmware de controle gerenciamento l gico e comuta o de udio Testar a integra o de todas as placas do sistema Testar o protocolo de comunica o com o porteiro XPE 24 Light Validar o sistema em campo Validar o processo de produ o e testes 6 REVIS O BIBLIOGR FICA 6 1 Conceitos Elementares de Telecomunicac o 6 1 1 N s e Arcos A um processo que pode ser executado modo mec nico eletromec nico ou eletr nico seja este manual ou autom tico Descreve a troca de caminho de um sinal um circuito pode definir a rota que este sinal vai seguir comutando para determinada direc o H duas defini es b sicas para telecomunica o N s e Arcos N s s o pontos de uma comunica o onde a comuta o de sinais o
90. onto 3 R97 1 c3 TaF s0V 3 R112 31 PWMI InF S0V ca InF SOV C38 10nF S0Y C36 0 35 100nE 0V GNDA GNDA GNDA GNDA 1 en 2 I0nF 0 S 33 R90 E luF sQV R96 27K c29 c2 InF SOV 10mF SOW 2 GNDA GNDA GRDA N o montar este circuito Figura 8 6 Gerador de tom MF via PWM 94 95 8 1 5 Matrizes de Comutac o de udio Como descrito anteriormente as matrizes de comutac o cross point s o respons veis por toda comuta o de sinais do sistema permitindo que os canais de udio enlaces EO a E3 tenham acesso aos pontos de udio provenientes da CPU tais como gera o e decodifica o de MF tons ocupado chamada e de discagem e demais canais de udio Os pontos de cruzamento s o selecionados por dois bits de controle tanto para X AXO AX1 quanto para Y AYO AY1 Ao total podemos ter at dezesseis combina es internamente o Cl tem um decoder de quatro x dezesseis linhas conforme descrito na tabela 8 1 Tabela 8 1 Combina es de chaveamento da matriz ADDRESS ADDRESS AXO AX1 AYO AY1 AX0 AX1 AYO AY1 E L L L L x1 Y1 L L L H X1 Y3 H L L L X2 Y1 H L L H X2 Y3 L H L L X3 Y1 L H L H H L L X4 Y1 H H L H X4 L L H L x1 Y2 L L H H X1 Y4 H L H L X2 Y2 H L H H X2 Y4 L H H L X3 Y2 L H H
91. op o de interface de dados A mesma foi concebida para evitar os problemas j mencionados anteriormente Testes preliminares demonstram maior robustez para esta configura o Ademais este nova interface alvo de desenvolvimento futuro n o sendo do escopo deste trabalho Para garantir que estes mesmos ru dos n o sejam detectados como sinal de HOLD ao final foi inserido no circuito do sinal D TOQ um capacitor de 1 uF C80 conectado ao GND para atuar como filtro a fim de evitar que detec es falsas sejam feitas pela central R180 e R181 tamb m foram alterados devido as grandes dist ncias que podem ocorrer entre porteiro e central R180 H181 passaram de 10kQ para 150kO e 33k0 respectivamente Estas altera es no circuito s o mostradas na figura 9 14 135 3V3 3V3 R178 D TOQ PORTI 10K p PORTI FONE2 PORTI T24 BC846 Figura 9 14 Alterac o no circuito D A figura 9 15 mostra o circuito modificado na placa Base CPU O layout foi alterado para acomodar os novos componentes e circuitos estando no espago anteriormente ocupado pela interface serial RS 232 Figura 9 15 Alteracao da Interface do Porteiro placa 136 9 2 M dulo Ramal Desbalanceado No m dulo Ramal Desbalanceado o ajuste necess rio foi somente no circuito de monitoramento de oop interno ou seja no detector de ramal fora do gancho O divisor resistivo formado por R5X e R6X que pol
92. or de tom MF 94 Figura 8 7 Comuta o do RMLO com EO 96 Figura 8 8 Comuta o do RML1 com EO 97 Figura 8 9 Acionamento do P nico desativado 98 Figura 8 10 Acionamento do P nico ativado 98 Figura 8 11 Medi o da tens o 99 Figura 8 12 Medi o da tens o Vloop 100 Figura 8 13 Comunica o Central Porteiro 101 Figura 8 14 Interface do usu rio placa ramal 102 Figura 8 15 Conex o da placa ramal a Base CPU 103 Figura 8 16 Controle e acesso ao barramento digital dos ramais A OOOO AO OOO 104 Figura 8 17 Circuito anal gico desbalanceado 105 Figura 8 18 Acoplamento de udio 106 Figura 8 19 Fonte de corrente 106 Figura 8 20 Circuito de monitoramento de LOOP 107 Figura 8 21 Circuito de ativa o da campainha interna 108 Figura 8 22 Conjunto mec nico da CP 24 Light 122 Figura 9 1 Modo Burst da fonte chaveada 124 Figura 9 2 Filtro LC na alimenta o da central 125 Fig ra 9 3 Fio LO ai c a Sa
93. para uma mem ria tipo gt 12C utilizada para E grava o do software principal software da central Atrav s uma configurac o de straps PROG1 Figura 7 5 Mem ria EAPROM e PROG2 poss vel transferir software da E2PROM microcontrolador A gravac o do software aplicac o gerenciada pelo software bootloader Depois de gravado o software na central n o se faz necess rio manter a mem ria no soquete A interface da mem ria EAPROM mostrada na figura 7 5 3V3 8 WP_EEPROM SCL EEPROM 7 3 1 5 Porta serial RS 232 funcionalidade desativada na central Porta de comunicac o CN9 utilizada para diagn sticos e programac o do sistema da central via computador Esta porta utiliza o padr o de comunica o RS 232 Cl16 16 respons vel pela convers o dos sinais fornecidos pelo microcontrolador no padr o TTL para o padr o RS 232 O circuito mostrado na figura 7 6 Utilizando o software Terminal Programador Maxcom TPM poss vel fazer toda a programa o de fun es da central e tamb m diagnosticar o uso desta ramais que est o em liga o numera o flex vel cadeados de liga es etc 45 Cl 7 cm TT o TIOUT TIIN NOUT TIN RIN RIOUT R3IN ROUT CI Ov LA a ba ms Figura 7 6 Serial RS 232 46 7 3 1 6 Gerador de tons Este bloco da central respons vel pela geracao do t
94. permitem a conversa o entre ramais bem como entre um ramal e o porteiro eletr nico A figura 7 35 mostra o 1 prot tipo sinalizando os circuitos principais descritos anteriormente 1 Tens o de refer ncia VREF 2 Tens o de ramal VLOOP Qo OX COL ce C9 11 12 13 79 Matrizes de comutac o de udio Circuito gerador de MF Circuito detector de MF Microcontrolador Mem ria EEPROM Porta de grava o comunica o JTAG Portal serial RS 232 Interfaces um e dois do porteiro XPE 24 Light Circuito gerador de tons Conector de alimenta o 3 3V 12V 24V GTOQ Conex o com a placa ramal Todos os componentes SMD foram montados em m quina de inser o autom tica A montagem SMD foi somente do lado TOP superior com aplicac o de pasta de solda nos terminais dos componentes com o auxilio de st ncil A montagem dos componentes PTH foi feita de forma manual Ap s a montagem as placas passam pelo forno para o processo de fus o da solda a fim de obter o contato el trico entre todos os circuitos da placa A figura 7 36 mostra o 1 prot tipo da placa Base CPU montado na linha de produc o T 1u0d 4 4 2 1804 4 3 4 SIRIA ooo atal 00000 as a 0000000 es i 8 B 5 d lol dul nl lul lul n Ej 9 9 o o o o o o ia en 2 000000003 Nu La la is ls al al Ia H HOGOODODO N 00000000000000000000
95. pino HAB DTMF sinalizando ao HT9170 para disponibilizar os bits no barramento de dados DO a D3 4 Ao final a leitura dos bits no barramento executada Ap s leitura dos n meros caracteres microcontrolador toma as decis es necess rias por exemplo ligac o para outro ramal ligac o para o porteiro comandos de 91 abertura de fechadura transfer ncia de ligacao do ramal especial dentre outros 4 C52 100nF 50V 54 100nF 50V Figura 8 3 Funcionamento do CI HT9170 Para testar o circuito foi montado em bancada o esquema baseado na figura 8 4 Para cada n mero ou caractere pressionado no telefone temos combinac o dos bits correspondentes no barramento DO LSB D4 MSB o que significa neste caso que os leds correspondentes acendem O circuito funcionou de maneira adequada detectando os n meros OU caracteres de acordo com o digitado no telefone A figura 8 5 mostra o esquema da combinac o de frequ ncias para cada d gito ou caractere dispon vel no teclado do telefone Os caracteres de at D nao s o utilizados na aplicac o 51 52 ON OFF SWITCH 3NOHd313L 5V 51 82 POWERON AUX SWITCH R1 0 1pF 250V 8870 3 KT3170 14 LOCAL TELEPHONE DTMF Receiver IC MT8870 TESTER Figura 8 4 Circuito de teste do CI HT9170 N N N N I I e o q e e 697 Hz 1 2 3 A 770 Hz 4 B 752 Hz 7 941 Hz D
96. ristor VR1X e pelo termistor PTC1X Atrav s da aplicac o de pulsos de alta tens o na entrada do ramal pode se monitorar o varistor atuando e protegendo o restante do circuito O termistor tem por finalidade evitar que a pot ncia dissipada pelo varistor seja dissipada totalmente em cima do mesmo e que este ent o venha a se queimar 8 3 M dulo Fonte Chaveada A Fonte Chaveada foi testada eletricamente a fim de verificar o n vel das tens es de alimentac o para os v rios circuitos Diferentemente dos outros m dulos os testes realizados n o necessitam de software pois o chaveador PWM da fonte um circuito independente A fonte chaveada foi testada de acordo com as especificac es da tabela 8 2 definidas para o funcionamento adequado dos circuitos da central Al m disso esta foi submetida a uma temperatura de 65 C e 90 de umidade durante dez dias somente para carga coletiva que coerente com o uso da central A mesma n o sofreu avarias e todas as tens es de sa da permaneceram dentro do especificado Neste t pico segue o detalhamento dos testes realizados nos circuitos da Fonte Chaveada 110 Tabela 8 2 Especificacoes de regulacao da fonte chaveada Tens es de Sa da Toler ncia aceit vel em cada sa da regulac o Valor Corrente Pot ncia 100 V 0 05 A 5W 100V gt 15 ripple 100 mV 24V 07A 168W 24V gt 10 ripple 50 mV 12V 0 15A 18W 12V gt 10 ripple 100 mV 5V 0 20A 10W 5
97. s diversos m dulos que comp em mesma A seguir s o descritos estes ajustes exemplificando as altera es de hardware realizadas 9 1 M dulo Base CPU No m dulo Base CPU foram feitos ajustes modifica es nos seguintes circuitos Circuito da interface serial RS 232 retirado Filtro LC na entrada de alimenta o Circuito gerador de tons Circuito detector de MF Circuito de tens o VLOOP Circuito de interface do Porteiro XPE 24 Light 9 1 1 Filtro LC na Alimenta o Durante os testes realizados com a central verificou se a presen a de um ru do de fundo nos ramais Analisando a causa do ru do foi constatado que o ru do gerado pelo Modo Burst do chaveador PWM o qual desliga o dreno do seu MOSFET interno quando a carga de sa da baixa o suficiente para permitir este modo de opera o Neste caso apesar da frequ ncia de trabalho de 67 kHz do chaveador um ru do de baixa frequ ncia na ordem de 1 5 kHz aparece sendo percept vel ao ouvido humano O modo Burst 124 caracter stica intr nseca do Cl n o sendo poss vel desativar este modo de operac o O modo de funcionamento em Burst da fonte mostrado na figura 9 1 FSFMZEO Rev 00 T T2 T3 3 Figura 9 1 Modo Burst da fonte chaveada Para filtrar este ru do foi necess ria a constru o de um filtro LC conforme mostrado na figura 9 2 Este filtro dividido em duas partes sendo que uma alimenta os ram
98. ssim desenvolveram se as centrais eletr nicas onde os dispositivos eletromec nicos gradualmente foram substitu dos por vers es semicondutoras tornando as conversac es mais imunes a ru dos e com menos problemas de quedas de ligac es Logicamente o tamanho das centrais para um mesmo n mero de linhas tamb m foi reduzido drasticamente diminuindo os custos de manutenc o do sistema 7 6 2 4 Centrais com controle por programa armazenado CPAs A primeira central p blica de programa armazenado chamada IESS n 1 Electronic Switching System desenvolvida pela AT amp T foi instalada em New Jersey EUA em maio de 1965 A partir deste ponto a rede telef nica mundial aderiu ideia de controle por programa armazenado Stored Program Control SPC conceito este utilizado nas centrais dispon veis hoje no mercado 4 7 Este tipo de central oferece muitas vantagens sobre os sistemas anteriores Flexibilidade o programa armazenado na central pode ser atualizado que esta tenha que ser necessariamente desligada Facilidades para os usu rios estas centrais permitem um conjunto amplo de facilidades discagem abreviada transfer ncia de chamadas tarifa o das liga es identifica o de chamadas etc Facilidades administrativas ou facilidades operacionais como por exemplo controle das facilidades dos usu rios e estat sticas detalhadas do funcionamento da central 32 Velocidade no estabeleciment
99. ta fregu ncia e tenha tamanho reduzido e tamb m permite um bom acoplamento para a melhor taxa de transfer ncia de tens o entre prim rio secund rio e retorno 12V C27 InF 50V 100nF 50V Figura 7 24 Feedback e Controle de sa da No bloco Retifica o e Filtro DC figura 7 25 temos a retifica o das tens es atrav s de diodos r pidos D2 D3 D4 e D5 e filtragem por capacitores de baixa imped ncia C15 C17 C19 C20 C21 e C24 de qualquer ripple de acordo com a corrente calculada para cada sa da Os resistores R22 R23 R24 e R40 funcionam como cargas m nimas para melhor controle do circuito de correc o indutores L1 L2 e L3 s o utilizados como filtro de alta frequ ncia para sinais vindos atrav s do secund rio e que possam interferir no equipamento ligado a fonte A fonte est habilitada para fornecer em sua sa da tens es continuas de 5V 12V 24V e 100V com protec o contra curto circuito e sobrecarga em qualquer sa da O circuito visto na figura 7 26 formado pelos componentes 2 C18 e C16 regula 5V para 3 3V tens o esta utilizada para alimentar os componentes digitais da CPU 68 100V 30 10nF 250V R26 Option C19 220nF 50V 470uF 16V ca R27 IOOpE L 120R 2 24V 05 EGP20D C17 cio R24 470uF 35V 220nF 50V 2K 2 W 5 ov R28 cos B IQOpF Ik V 12V 34 C15 220uF 35V 230uF 35V 220
100. te chaveada Placa Base CPU P2 Porteiro XPE 24 Light Ramal 201 a 208 faz parte do escopo deste trabalho Ramal 209 a 216 Placas de Ramal Ramal 217 a 224 Figura 3 1 Placas da CP 24 Light Executar testes de hardware software a fim de verificar poss veis falhas ou implementar melhorias caso necess rio Elaborar manual de instala o configura o da central Elaborar procedimentos de teste para a CP 24 Light 4 JUSTIFICATIVA in meros propriet rios e construtores que est o investindo na construc o de pequenos condom nios que necessitam de terrenos menores e aproveitam os espacos livres em cidades que possuem poucos terrenos sem edificac es Investidores que sozinhos ou em cons rcios decidem rentabilizar seu terreno e aplicar seu capital em im veis J os moradores destes pequenos condom nios buscam a seguran a por m a um custo baixo pois neste tipo de empreendimento n o h porteiro e o custo do condom nio engloba basicamente a ilumina o de reas comuns e o sistema de seguran a e CFTV ou Circuito Fechado de Televis o utilizado para monitoramento das reas comuns dos edif cios atrav s de c meras Para ter maior competitividade nos condom nios de menor porte este projeto consiste em oferecer ao mercado uma central de comunica o condominial com capacidade para poucos ramais e com facilidades b sicas a um pre o competitivo At ent o este nicho de pequenos c
101. ternal porters in the outside area The number of extensions installed varies between twelve and twenty four depending on the building The CP 24 Light is designed to provide a differentiated alternative to the market but low cost for these small condominiums without compromising the basic features found in centrals entrance with greater capacity and higher cost Key Words Analogue Telephone Central Intercom Condominium Communication Systems LISTA DE FIGURAS Figura 3 1 Placas da CP 24 Light ueeeeeneeeeneeneeseeseeneesnees 21 Figura 6 1 N s 6 TICOS susana sunaa iai aiii ia a 24 Figura 6 2 Modelo elementar de 27 Figura 6 3 Comunicacao entre quatro aparelhos telef nicos 28 Figura 6 4 Conceito da central comutadora 29 Figura 7 1 M dulo Base CPU da central 41 Figura diii 43 Figura 7 4 Porta a aan ta a 43 Figura 7 5 Mem ria E2PROM c ceeeeeee renes 44 Figura 7 6 Serial eri 45 Figura 7 7 Gerador de tons ecce 47 Figura 7 8 Decodificador DTMF eene 48 Figura 7 9 Gerador de tom MF sasacanananonidoninnainnaianananaianainna iaa 50 Figura 7 10 Matrizes de comuta o de udio
102. tura s o reduzidos se comparados as placas de rua pois somente quatro fios s o usados em cada porteiro eletr nico nas placas de rua uma via deve ser utilizada para cada apartamento e pode se ter at vinte e quatro vias neste caso para cada placa instalada Tamb m parques j existentes com placas de interfonia podem utilizar a central o que demonstra vantagens para os instaladores pois o tempo de instala o reduzido Ainda o custo oneroso com a manuten o das placas de rua eliminado gerando menos desconforto e custos ao condom nio O custo de m o de obra e manuten o para os usu rios com o uso da central reduzido Portanto o trabalho apresentou resultados satisfat rios dentro do escopo apresentado funcional e economicamente vi vel O atendimento aos requisitos de projeto e a aplicabilidade do sistema foi comprovada como demonstrado no parque j instalado em campo que corresponde a oito diferentes condom nios todos anteriormente utilizando placas de interfonia REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS BIGELOW STEPHEN J Understanding Telephone Electronics 3 ed SAMS Computer Publishing Division of Prentice Hall Carmel IA 1992 CAMBRIDGE ELECTRONICS LABORATORIES Telecom Design Tricks Somerville MA 1994 Dispon vel em lt http www camblab com lit trix_v_2 pdf gt Acesso em 2010 JESZENSKY P J E Sistemas Telef nicos Manole 2004 MEGRICH A Curso de Telefonia B sica Editele 199

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