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TELECONTROLLI GSM, COSA SONO E COME FUNZIONANO

 

Con il termine telecontrollo GSM si indica un dispositivo che consente ad uno o più utilizzatori di comunicare con una “macchina” sfruttando la rete GSM. Esso appartiene alla famiglia dei prodotti M2M che, a sua volta, identifica genericamente qualsiasi dispositivo in grado far comunicare tra loro due macchine (machine to machine) o una macchina e un uomo (man to machine). Requisito base del telecontrolllo GSM è ovviamente la presenza di una sezione a radio frequenza capace di collegarsi al network GSM; nel dispositivo troveremo quindi un GSM in versione OEM, in pratica un cellulare come quello che abbiamo in tasca ma senza tastiera e senza display, una logica di controllo di solito realizzata da un microprocessore e una sezione di interfaccia.
Occorre premettere che la parte GSM incide notevolmente sul il costo del prodotto. Infatti, mentre un cellulare consumer può arrivare a costare anche poche decine di Euro un GSM industriale presenta un costo notevolmente più alto. Ciò non è dovuto alla differenza di mercato ma alle diverse prestazioni tra i due. Un cellulare consumer, indipendentemente dal fatto che sia dual band, quad band o UMTS, è progettato per un utilizzo civile e, come indicato dal mercato a cui appartiene, offre una durata nel tempo limitata; nelle versioni a basso costo possiamo rilevare una staratura già dopo qualche anno. Al contrario, un cellulare industriale è contraddistinto da una elettronica più complessa che consente, oltre ad range di temperatura di funzionamento più esteso, anche una notevole stabilità radio garantita per svariati anni anche se impiegato in condizioni gravose come all'aperto o nelle fabbriche. Occorre quindi fare attenzione a dispositivi che implementino cellulari consumer o d'importazione.
La sezione di interfaccia consente il collegamento tra il telecontrollo e la “macchina”. Quando l'informazione viaggia dall'utilizzatore verso il dispositivo GSM parliamo di uscite, quando parte dal telecontrollo e raggiunge l'utente si tratta di ingressi. Possiamo quindi avere solo uscite, solo ingressi o entrambi. Nel caso vi siano sia ingressi che uscite, tenete presente che non esiste una relazione di funzionamento tra le due sezioni: ingressi e uscite lavorano autonomamente senza nessuna correlazione tra loro, tranne il fatto di condividere un'unica sezione radio GSM.

 

Le uscite digitali

Un telecontrollo GSM che dispone di uscite prende anche il nome di attuatore o attivatore GSM. Vengono definite uscite digitali poiché possono assumere solo due valori: aperto o chiuso, alto o basso, 1 o 0. Di conseguenza, anche ciò che dobbiamo telecontrollare deve poter essere gestito con due stati. Ad esempio, una lampadina in cui avremo la condizione di contatto chiuso e lampadina alimentata e accesa, oppure di contatto aperto e lampadina non alimentata e spenta. Le uscite possono essere di tre tipi: relè, colletore aperto (open collector) o a livello segnale.
Le uscite a relè consento il collegamento diretto con il carico da telecontrollare; il relè dispone infatti di tre contatti elettrici: comune, normalmente aperto e normalmente chiuso. Tornando alla lampadina, dovremo tagliare il cavo che la alimenta e collegarlo ai contatti comune e normalmente aperto del relè; oppure collegare i due contatti citati in parallelo al pulsante originale. Al fine di salvaguardare la durata del relè o del teleruttore collegare sempre in parallelo ai contatti un adeguato varistore. Possiamo quindi affermare che qualsiasi carico elettrico che viene attivato da un pulsante può anche essere controllato da remoto grazie ad un telecontrollo GSM. Unico accorgimento è quello di rispettare la portata dei contatti, definita in Ampere e in Volt massimi commutabili.



Se la corrente assorbita dal carico o la tensione che lo alimenta supera i valori massimi indicati sul relè, dovremo usare quest'ultimo per azionare un secondo relè con contatti di opportuna portata; il relè installato sul telecontrollo prende il norme di servorelè, poiché ne aziona un secondo di maggiore portata che viene chiamato anche teleruttore. E' fondamentale interporre un diodo tra l'uscita e il positivo di alimentazione della bobina.


Nel caso di uscita a collettore aperto avremo a disposizione il collettore di un transistor che, nel circuito del telecontrollo, risulterà collegato con l'emettitore verso massa e la base alla logica di controllo. A questo tipo di uscita possiamo collegare la bobina di un relè esterno, dimensionando correttamente i contatti in funzione del carico da telecontrollare. Interporre sempre un diodo di protezione.
Con uscita a livello segnale si intende la linea digitale proveniente direttamente dalla logica del telecontrollo. Questa uscita potrà assumere il valore della massa (GND) o della tensione di alimentazione della logica (+3,6 Volt). In questo caso la corrente prelevabile dall'uscita sarà di pochi milliAmpere e occorrerà realizzare un circuito esterno che preveda, ad esempio, un transistor ed un relè.
 

La gestione delle uscite con SMS

La commutazione da remoto di una uscita avviene inviando al telecontrollo (o meglio, al numero telefonico della SIM inserita) un messaggio SMS valido preceduto da una password a 4 cifre. Dopo aver commutato un relè, il telecontrollo risponde, al cellulare che ha inviato il comando con un SMS oppure (impostabile) effettuando una chiamata in fonia della durata di qualche squillo. La seconda modalità consente all'utente di ottenere a costo zero (solo squillo) l'informazione di avvenuta esecuzione del comando.

 

L'uscita a "Costo Zero"

Tutti i cellulari dispongono di una funzione che prende il nome di “invio ID chiamante”. Se abilitata, quando eseguiamo una chiamata il nostro numero di telefono compare sul display del ricevente; se disabilitata, compare la scritta “chiamata da privato”. Questa caratteristica è stata sfruttata nei nostri telecontrolli per consentire la commutazione remota di una uscita e la conseguente attivazione di un carico a costo zero.
In pratica, quando arriva una telefonata, il telecontrollo legge il numero del chiamante (numero trasmesso automaticamente con il primo squillo) e verifica se questo è presente in memoria; se disponibile, il dispositivo rifiuta la chiamata (nessun impegno linea quindi costo zero) e aziona l'uscita. Questa funzione prende anche il nome di Apricancello poiché nata per azionare tramite uno squillo il cancello automatico (elettrico) di una casa o di un condominio, ma ovviamente può essere utilizzata per controllare qualsiasi tipo di carico.

 

Gli ingressi digitali

Quando gli SMS vengono inviati spontaneamente dal telecontrollo al cellulare di una persona parliamo di avvisatore GSM o di telemetria. In pratica, se l'ingresso cambia stato, il telecontrollo rileva questa condizione e invia un SMS all'utente. E' fondamentale poter definire la modalità di funzionamento dell'ingresso e il testo dell'SMS da inviare, nonché la possibilità di inviare l'SMS non solo ad una persona ma ad un gruppo di utenti. Quando il dispositivo è in grado di effettuare una chiamata vocale prende il nome di combinatore GSM. Quindi, la differenza tra avvisatore GSM e combinatore GSM è il metodo con cui l'utente viene informato di una variazione dell'ingresso: nel primo caso tramite un SMS, nel secondo mediante una telefonata che riproduce un messaggio preregistrato. I nostri telecontrolli possono essere impostati per eseguire una chiamata dopo aver inviato l'SMS; questa telefonata, della durata di qualche squillo, serve per evidenziare al ricevente l'arrivo dell'SMS.
Parliamo di ingressi digitali poiché in grado di discriminare solo due condizioni: 1 o 0, alto o basso, aperto o chiuso. Gli ingressi possono essere di due tipi: a livello segnale oppure optoisolati.
Nel caso di ingressi a livello segnale, una linea della logica del telecontrollo viene resa disponibile come ingresso e collegata ad un morsetto. Tale linea viene internamente trattenuta alla tensione di alimentazione della logica tramite una resistenza di pull-up. Senza collegamenti esterni, il circuito considera la linea come un “1” logico, cortocircuitandola verso massa questa assume il valore di “0” logico. Tra il morsetto di ingresso e massa possiamo quindi collegare i contatti puliti (senza tensione) del dispositivo da monitorare. Ad esempio, possiamo connettere tra ingresso e massa i contatti di un pulsante, il telecontrollo sarà in grado di rilevare la condizione di pulsante premuto o rilasciato.
Gli ingressi optoisolati prevedono invece un isolamento tra la logica del telecontrollo e l'ingresso. Un optoisolatore contiene un diodo LED abbinato ad fototransitor: il LED è collegato al morsetto dell'ingresso, il fototransistor alla logica. Applicando una tensione al LED questo si illumina provocando la chiusura del fototransitor. Il vantaggio di questo tipo di ingresso è, oltre al fatto di presentare un isolamento verso la logica, anche la possibilità di essere gestito sia tramite una tensione che con un contatto. Inoltre, la tensione da applicare all'ingresso può variare tra 10 Volt, tensione minima necessaria per illuminare il LED, fino a 30 Volt, tensione massima oltre la quale il LED si brucerebbe.
Quindi, se dobbiamo monitorare una tensione possiamo applicarla direttamente all'ingresso purché sia nel range di valori sopra indicati. Al contrario, se bisogna gestire un contatto pulito basterà applicare all'ingresso una tensione (anche la stessa con cui alimentiamo il telecontrollo) interponendo il contatto da monitorare.



 
 

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