Блок интерфейса пользователя (БИП) для аппаратуры вызова экстренных оперативных служб

Полезная модель относится к навигационным терминалам ГЛОНАСС/GPS, устанавливаемым на автотранспортные средства, а именно к блоку интерфейса пользователя (БИП) для аппаратуры вызова экстренных оперативных служб (АВЭОС), а также для прочих аудио-коммуникационных устройств.
Известен блок интерфейса пользователя системы вызова экстренных оперативных служб, устанавливаемый в салоне автомобиля и включающий корпус с крышкой, индикатор режима работы, кнопку экстренного вызова «SOS», микрофон, отличающийся тем, что содержит встроенные в корпус динамик, второй микрофон и DSP-процессор, при этом индикатор режима работы интегрирован в кнопку экстренного вызова «SOS», предназначенную для установления соединения с сетью для передачи экстренного вызова в пункт управления экстренным вызовом с образованием дуплексной связи посредством двух микрофонов и динамика и обработкой сигналов DSP-процессором.
Недостатками прототипа является сложность устройства, а именно наличие процессора и дополнительного микрофона, кроме этого, устройство содержит разъем 43045-1418 ф. Molex, который подключается ответной колодкой и требует большого количества проводов.
Задачей предлагаемой полезной модели является надежного, простого и удобного в эксплуатации устройства.
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства за счет возможности соединения БИП с АВЭОС по двум проводам, что позволяет передавать аудиосигнал с микрофона, сигналы нажатия кнопок и осуществления питания и индикации по двум проводам.
Достигается данный результат за счет того, что блок интерфейса пользователя (БИП) для аппаратуры вызова экстренных оперативных служб (АВЭОС) включает корпус, индикаторные светодиоды, подключенные к компаратору, микрофон, подключенный к операционному усилителю, который нагружен на резистивную нагрузку, кнопки управления, при этом питание элементов схемы осуществляется от регулятора напряжения, при этом выход/вход БИП выполнен с возможностью подключения через двухпроводный соединительный кабель к электронному блоку АВЭОС, БИП посредством двухпроводного кабеля выполнен с возможностью осуществления передачи сигнала от микрофона на вход аудиокодека электронного блока АВЭОС, передачу сигналов от кнопок управления на вход АЦП электронного блока АВЭОС, включение индикации работы БИП, а также получения питания. Также в блоке интерфейса пользователя в качестве кнопок управления используется кнопка "SOS" и кнопка "Дополнительные функции".
Краткое описание чертежей:
фиг. 1 - схема БИП (слева принципиальная схема устройства БИП, справа принципиальная схема электронного блока АВЭОС);
фиг. 2. - схема подачи напряжения от БИП на АЦП электронного блока АВЭОС при нажатии кнопок SOS и INT (дополнительные функции) (БИП представлен в виде эквивалентного сопротивления Rэ за исключением кнопок SOS и INT и выходного резистора R8);
фиг. 3. - схема индикации БИП реализована на компараторе.
В состав блока интерфейса пользователя (БИП) для аппаратуры вызова экстренных оперативных служб входят следующие основные элементы:
1. Микрофон ВМ1 (CMM-2718AB-38108-TR)
2. Операционный усилитель D3 (TLV9001)
3. Компаратор D2
4. Кнопки "SOS" (SW1) и "Дополнительные функции" INT (SW2)
5. Светодиоды подсветки VD1 и VD5
6. Индикаторные светодиоды VD2
7. Регулятор напряжения D1
8. Выход БИП (резистор R8)
9. Резистивная нагрузка - резистор R9
Остальные элементы устройства их связи с другими элементами БИП видны из принципиальной схемы БИП, представленной на фиг.1.
Заявленная полезная модель отличается от аналогичных решений тем, что весь требуемый функционал осуществляется всего по двум проводам, что дает существенную экономию при прокладке соединительных кабелей в весе и стоимости проводов и разъемов.
Пример работы БИП.
БИП включает в себя (фиг. 1) микрофон ВМ1 (CMM-2718AB-38108-TR), подключенный к операционному усилителю D3, компаратор D2, кнопки SOS (SW1) и INT (SW2), светодиоды подсветки VD1 и VD5, индикаторные светодиоды VD2. Питание элементов схемы осуществляется от регулятора напряжения D1, формирующего напряжение в 3.3 В. Выход БИП (резистор R8) подключен через двухпроводный соединительный кабель к электронному блоку УВЭОС. По этому кабелю осуществляется питание БИП, передача сигнала от микрофона на вход аудиокодека, передача сигналов от кнопок "SOS" и "Дополнительные функции" на вход АЦП, включение индикации работы изделия. Источником питания БИП является ULDO стабилизатор АР2202 (микросхема D23) (схема ЭБ АВЭОС) с низким уровнем шума и сверхнизким падением напряжения. Микрофон БИП подключен к инвертирующему входу низковольтного операционного усилителя D3 (TLV9001) с однополярным питанием с коэффициентом усиления 16. Усилитель нагружен на резистивную нагрузку - резистор R9. При работе усилителя на резистивную нагрузку R9 его ток потребления зависит от уровня подаваемого на его вход сигнала, т.е. от звукового давления на микрофон. При изменении тока потребления усилителя, по аналогичному закону, будет изменяться ток на входе регулятора D1, формирующего напряжение питания усилителя 3.3 В. БИП можно представить в виде эквивалентного переменного резистора включенного последовательно с резисторами R8, R80, R117 и R8 в цепь питания регулятора напряжения D23 (8V8_мiс). Изменение тока потребления БИП будет вызывать изменение напряжения на входном фильтре аудиокодека D20 - индуктивность L8 и, соответственно, на входе аудиокодека.
Работа кнопок SOS и INT (дополнительные функции).
При разомкнутых кнопках SW1 и SW2 на делитель напряжения на резисторах R115 и R137, включенный на входе АЦП (D24) поступает напряжение Vs=6.1 В, равное падению напряжения на элементах БИП. На фиг.2 БИП представлен в виде эквивалентного сопротивления Rэ.
При нажатии на кнопку SW1 (SOS) на вход делителя АЦП поступает напряжение
Vs=4.9 В. Vs=(8.8V/(R80+R11+R8+(R7⋅Rэ)/(R7+Rэ)))⋅(((R7⋅Rэ)/(R7+Rэ))+R8).
При нажатии на кнопку SW2 (INT) на вход делителя АЦП поступает напряжение
Vs=4.2 В. Vs=(8.8V/(R80+R11+R8+(R14⋅Rэ)/(R14+Rэ)))⋅((R14⋅Rэ)/(R14+Rэ))+R8).
АЦП (D24) измеряет поступающие напряжения на выходе делителя, пропорциональное входному напряжению, и передает информацию о напряжении по шине I2C в модуль U2 для выполнения соответствующих операций.
Работа светодиодов индикации БИП.
Схема индикации (фиг. 3) реализована на компараторе D2 NCX2200GM,115 с низким током потребления. На инвертирующий вход компаратора (вывод 4) подается постоянное напряжение: Vи=0,57 В с делителя на сопротивлениях R33, R4 (Vи=(3.3/(R33+R4))⋅R4=0,57 В). На не инвертирующий вход подается напряжение Vн=(Vвх/(R6+R5))⋅R, где Vвх - напряжение на входе регулятора D1. Величина напряжение Vн зависит от состояния ключа VT26. Сопротивления резисторов R5, R6, R8, R11 и R80 рассчитаны таким образом, чтобы при открытом ключе VT26 напряжение на не инвертирующем входе компаратора было меньше напряжения на инвертирующем входе, а при закрытом больше. В результате напряжение на выходе компаратора 3.3 В или 0 В, будет зависеть от состояния ключа VT26. В первом случае светится один светодиод, а во втором - другой. Ключ управляется сигналами с модуля U2.
БИП выполняется в виде отдельного модуля и с возможностью установки в автомобиле как в непосредственной близости с электронным блоком АВЭОС, так и на удалении. На фигуре показан один из возможных вариантов выполнения БИП, также следует отметить, что он не ограничивается таким исполнение и его принципиальная схема может быть изменена без изменения его основных функций.
Таким образом, применение БИП в составе аппаратуры вызова экстренных оперативных служб (АВЭОС), устанавливаемым на автотранспортных средствах, позволит передавать аудиосигнал с микрофона, сигналы нажатия кнопок и осуществления питания и индикации по двум проводам, что позволит упростить подключение БИП к АВЭОС, т.к. уменьшится жгут проводов, при этом само устройство БИП имеет более простую принципиальную схему не имеющую в своем составе процессоров и других дополнительных элементов.