Opto-Acoustic Alarm

Opto-Akustische Alarmgeber (O2A)

Einführung

Die Hauptfunktion des opto-akustischen Alarmgebers (O2Aist das Warnen der Umgebung durch das Auslösen von Sirenentönen und Blitzlichtern. Es können zwei verschiedene Alarmierungen gesteuert ausgelöst werden.

Eine Besonderheit des O2A ist die Verkettung von mehreren Geräten. Durch die Verkettung können die O2A-Geräte untereinander kommunizieren und ermöglichen dadurch den Aufbau von anspruchsvollen Anwendungen. Dafür ist keine übergeordnete Leitstelle notwendig. Die Spannungsversorgung, die Auslösung der Alarmierungen und die Kommunikation erfolgt über nur 3 Leitungen zwischen den O2A-Geräten. 

Die Premium Varianten von O2A eignen sich auch dafür, die Umgebung mit erweiterten akustischen und optischen Signalisierungen auf bestimmte Situationen aufmerksam zu machen. Gleichzeitig wäre es möglich lokale Informationen, wie z.B. Helligkeit, Temperatur, Geräuschpegel oder Betriebszustände zu verarbeiten oder zu übermitteln.

Akustische Alarmierung / Sirene

O2A verfügt in der Basisversion über 8 und in den Premiumversionen über 16 vordefinierte Töne. Über die vorhandenen Steuerleitungen können zwei unterschiedliche Sirenen-Töne ausgelöst werden. Je Steuerleitung kann zwischen 4 bzw. 8 Tönen ausgewählt werden. Die Töne werden über einen DIP-Schalter eingestellt. Zusätzlich kann in der Premiumversion jeweils ein Ton pro Steuerleitung individuell definiert werden.

Die Lautstärke der Sirene ist mindestens 100 dB bei einer Leistungsaufnahme von ca. 15 mA bei 24 V. Je nach Ausführung lässt sich die Lautstärke um eine oder drei Stufen reduzieren. Die Premium Versionen bieten außerdem eine Stufenlose Lautstärke-Regelung über ihre Kommunikationsschnittstellen an.

Wenn die Energieversorgung über die Zentrale es zulässt oder das O2A über seine redundante Energieversorgung mit ausreichend Energie versorgt wird, kann die Lautstärke der Sirene bis zu 110 dB erreichen. Hierzu wird ca. 1,2 W Energie benötigt, was bei 24 V etwa 50 mA bedeuten würde. Die Erkennung der zur Verfügung stehenden Leistung für die akustische Signalisierung erfolgt automatisch.

Optische Alarmierung / Licht

Für die optische Signalisierung kommen hoch effiziente LEDs zum Einsatz. Je nach Ausführung kann über einen DIP-Schalter zwischen 2 oder 4 Arten von Blink- bzw. Blitz-Lichtern gewählt werden.

Die Premium Varianten von O2A bieten darüber hinaus noch die stufenlose Einstellung der Helligkeit, die Einstellung zu einem Lauflicht und weitere individuell definierbare optische Signalisierungen. Auch ein dimmbares Dauerlicht kann eingestellt werden, um Anwendungen im Bereich der Notbeleuchtungen realisieren zu können.

Die maximale Lichtleistung von ca. 45 Lumen (Φv, lm) bzw. 15 candela (Ivcd) erreichen die O2A premium Varianten mit einer Leistungsaufnahme von ca. 5 Watt. Dies geschieht bei einer Betriebsspannung von 24 V und 250 mA Stromaufnahme. Um die Steuerzentrale nicht unnötig zu belasten, limitiert der O2A automatisch die Leistungsaufnahme auf 35 mA bei 24 V für die optische Signalisierung, wenn keine zusätzliche Energieversorgung zur Verfügung steht. Die Erkennung der zur Verfügung stehende Leistung für die optische Signalisierung erfolgt automatisch. 

Redundante Energieversorgung

O2A ist im Normalbetrieb auf 50 mA Stromaufnahme bei 24 V begrenzt. Das entspricht für eine Steuerzentrale eine maximale Belastung von 1,2 W. Diese Leistung wird im O2A so aufgeteilt, dass erst die Sirene eine Lautstärke von 100 dB erreicht. Die restliche Leistung wird dann vollständig zur Erzeugung der maximal möglichen optischen Signalisierung verwendet.

Soll eine höhere Lautstärke oder eine hellere optische Signalisierung realisiert werden, muss das O2A-Gerät mit Extra-Energie versorgt werden. Bei den O2A Premium Varianten kann zusätzlich zu der normalen Energieversorgung über die Steuerleitungen, ein Netzteil zur Energieversorgung angeschlossen werden. Diese extra Versorgung ermöglicht die Ausschöpfung der gesamten möglichen akustischen und optischen Leistung, welche das O2A-Gerät bieten kann. Darüber hinaus kann das O2A-Gerät die überschüssige Energie aus der extra Versorgung in die Verkettung umleiten, um die Gruppe mit zusätzlicher Energie zu versorgen. Die Steuerzentrale wird somit niemals mehr als  1,2 W Leistung zur Steuerung der gesamten Kette benötigen.

Verkettung und Kommunikation

Eine Besonderheit des O2A bei den Premium Varianten ist die Möglichkeit diese untereinander zu verbinden. Dadurch entsteht eine Gruppe von O2A-Geräten, die durch ihre Kommunikationsfähigkeit erweiterte Anwendungen und Systemfunktionen ermöglichen. Die Vereinfachte Darstellung des O2A-Blockdiagramms unten zeigt die relevanten Funktionsblöcke eines O2A-Gerätes, die bei einer Verkettung von Bedeutung sind:

Die Verkettung der O2A-Geräte erfolgt nur mit drei Leitungen. Somit kommen an jedem Gerät drei Leitungen an und gehen entsprechend auch drei Leitungen zum nächsten O2A-Gerät raus. Die Leitung Vdc+ erfährt im O2A-Gerät keine Unterbrechung und ist vom Eingang direkt zum Ausgangsstecker  geführt. Vdc+ ist der positive Pol der Spannungsversorgung. 

Wird eingangs-seitig der negative Pol der Spannungsquelle an die Leitung Vdc1-in oder Vdc2-in gebunden, started das O2A-Gerät seinen Betrieb. Das O2A-Gerät unterscheidet zwischen diversen Spannungszuführungen und verhält sich entsprechend unterschiedlich je nach festgelegten Konfigurationen im Gerät. 

Nach einem Neustart sind die Schalter SW1 bis SW5 alle im offenen Zustand. Das O2A-Gerät erkennt automatisch ob es Teil einer verketteten Installation ist oder nicht. 

Im Fall einer verketteten Installation, adressieren sich die O2A-Geräte untereinander automatisch und aktivieren entsprechende Funktionen, die nur bei einer Verkettung von Bedeutung sind. Das erste O2A-Gerät übernimmt standardmäßig die Master-Rolle und konfiguriert alle anderen Geräte in der Kette bei Bedarf. Die O2A-Geräte speichern eine verkettete Konstellation und dessen Eigenschaften automatisch ab und nutzen diese bei Wiederkehr der Spannung, um schneller Betriebsbereit zu sein. Änderungen bzw. Ausfälle werden automatisch erkannt und entsprechend protokolliert bzw. gemeldet.

Die Verkettung und die Kommunikation mit einzelner O2A-Geräte in einer Kette ermöglichen unzählige Anwendungen neben wichtige Eigenschaften wie z.B. Protokollierungen, Fernüberwachungen, Service-Möglichkeiten, Kontrolle und individuell ausgelöste Testszenarien.

Anschlüsse und Verkabelung

Der O2A Signalgeber unterstützt viele Anwendungsfälle und kann daher in unterschiedlichen Weisen installiert und konfiguriert werden. Je nach Anwendungsfall unterscheiden sich die benötigte Verkabelungen. Für eine einfache Installation sind die Kabelanschlüsse an einem O2A-Gerät so konzipiert worden, dass ein Stecker die ankommende Leitungen aufnimmt und ein zweiter Stecker die Anschlüsse zur Verbindung zum nächsten Gerät bereitstellt. So können beliebig viele O2A-Geräte miteinander in einer Kette verbunden werden.

Um möglichst viele Anwendungsfälle abdecken zu können, wurde der O2A, wie im Bild dargestellt, mit zwei Haupt-Steckverbindern ausgestattet. Ein Steckverbinder beherbergt die drei Haupt-Eingangsleitungen Vdc+Vdc1-in und Vdc2-in und der zweite ist für die dazugehörige Ausgangsleitungen. Die Hauptspannung, welches am Pin #1 am Eingang anliegt, ist direkt zum Ausgang geführt worden. Die beiden anderen Haupt-Eingangs-Steuerleitungen werden über die Schalter SW1 bzw. SW2 und SW3 zum Ausgangs-Steckverbinder geführt.

Das O2A-Gerät erkennt viele Installationen automatisch und stellt selbständig den entsprechenden Betriebsmodus ein. Der Installateur kann bei Bedarf zusätzliche Einstellungen vornehmen und diese im System abspeichern. Somit bleiben die Einstellungen auch bei einem Spannungsverlust erhalten.

Zwei optionale Anschlüsse runden die Anschlussmöglichkeiten der O2A auf:

  • Zwei Pins am Eingangs-Steckverbinder erlauben den Anschluss eines Schalters direkt an das O2A. Durch die lokale Auslösung eines Signals zum O2A, können unzählige Funktionen realisiert werden.
  • Zwei weitere Pins am Ausgangs-Steckverbinder erlauben den Anschluss einer zusätzlichen Spannungsquelle. Durch die extra Energiezufuhr ist eine Verkettung ohne Belastung der Zentrale möglich.

Minimal-Anschluss

Für den Minimal-Betrieb müssen mindestens zwei Klemmen am Eingang mit einer Betriebsspannung verbunden werden. Wenn 24 V Spannung zwischen den Klemmen 1 und 2 anliegt, dann ertönt die Sirene mit Ton-1 und wenn diese an den Klemmen 1 und 3 anliegt, dann ertönt die Sirene mit Ton-2. Alle weitere Beschaltungen sind für den Minimalbetrieb nicht notwendig.

Normal-Anschluss / Einzelbetrieb

Ein O2A im normalen Einzelbetrieb wird nur Eingangs-seitig verkabelt. Mit drei Hauptleitungen wird das O2A-Gerät versorgt  und der Ton-1 bzw. Ton-2 ausgelöst. Optional kann ein lokaler Schalter angebunden werden, um erweiterte Funktionen abhängig einer Zustandsänderung am Schalter auszulösen. Für eine höhere Lautstärke oder eine hellere optische Signalisierung, besteht die Möglichkeit das O2A mit zusätzlicher Energie zu versorgen.

Betrieb in einer Verkettung

Die eigentliche Konfiguration wofür O2A konzipiert wurde, ist das Betrieben von mehrere O2A-Gräten in einer Kette. Ein Kabel mit drei Adern genügt um eine unbegrenzte Anzahl von O2A-Geräten miteinander Punkt-zu-Punkt zu verbinden. Die drei Leitungen werden an die Anschlüsse Vdc+, Vdc1- und Vdc2- eingangs-seitig angeschlossen. Vom Ausgangs-Steckverbinder gehen diese drei Leitungen  weiter zum nächsten O2A-Gerät. Das kann unbegrenzt so weitergeführt werden. Ein oder mehrere der O2A-Geräte müssen über ihre Extra-Spannungsversorgung die Kette mit Energie versorgen. Der Installateur muss die benötigte Energie für die Kette über die Extra-Spannungsversorgungen korrekt angepasst haben. Sobald die Kette mit Spannung versorgt wird, übernimmt das erste O2A-Gerät die Rolle einer Zentrale und aktiviert und adressiert alle anderen O2A-Geräte automatisch. 

Optional kann an einem oder mehreren O2A-Geräte ein lokaler Schalter angebunden werden. Die Funktionen die mit den Schaltern in der Kette ausgelöst werden können, kann vom Installateur bestimmt werden. Über den Master O2A kann die gesamte Kette individuell gesteuert werden und Befehle für die Kette von einer übergeordneten Leitstelle entgegen genommen werden. Hiermit eröffnet sich unzählige Anwendungsmöglichkeiten und individuelle Konfigurationen.

Ein- und Ausgangs Pin Belegungen

Pin #EINGANG
1Spannungsversorgung von der Steuerzentrale
2Steuerleitung #1 (von der Steuerzentrale für Tone-1)
3Steuerleitung #2 (von der Steuerzentrale für Tone-2)
4Lokale Funktions-Schalter (+)
5Lokale Funktions-Schalter (-)
Pin #AUSGANG
1Bezugsmasse für Pin #2 (Extra-Spannung)
2Redundante Extra-Spannung: 9...26 Vdc
3Steuerleitung #2 (zum nächsten O2A)
4Steuerleitung #1 (zum nächsten O2A)
5Spannungsversorgung zum nächsten O2A

Varianten

O2A-Basic

O2A-Standard

Extra-Funktionen / Erweiterungen

Die Premium Varianten von O2A bieten eine Erweiterungsschnittstelle, um flexibel die Funktionalitäten des O2A-Gerätes eine individuelle Anwendung anpassen zu können. Dabei helfen die extra entwickelten Erweiterungsmodule für O2A wie z.B:

  • WiFi-Modul zur Anbindung an das Internet
  • Z-Wave-Modul zur Anbindung an das “Smart-Home” System (wie z.B. Fibaro)
  • Bluetooth-Modul zum Aufbau einer lokalen autarken Vernetzung

Über die Erweiterungsschnittstelle besteht die Möglichkeit zur Integration des O2A-Gerätes in jegliche bestehende Systeme. Dafür sorgt ein definiertes Kommunikationsprotokoll für die vorhandene Software API-Schnittstelle des O2A-Gerätes.

Modul-Anschlüsse

BeschreibungPin #Beschreibung
Bezugsmasse12SPI-Schnittstelle: MISO
Reset (low-active)34SPI-Schnittstelle: MOSI
UART-Schnittstelle: RxD56SPI-Schnittstelle: Select
UART-Schnittstelle: TxD78SPI-Schnittstelle: Clock
Interrupt / GPIO9105V - Betriebsspannung
Audio: Mono_In+1112Audio: Mono_In-