Jensi's Blog

Analog Telephone Interface

Projekt Elektronik SoSe 2008

Willkommen auf der Projektwebsite des Elektronikprojektes im Sommersemester 2008 an der TU-Berlin.

Ziel des Projektes ist es, ein universelles Analog-Telefon-Interface (“ATI”) herzustellen.

Projektbeschreibung

Es soll im Groben folgende Basisfunktionen bieten:

• Je nach Trigger (Digitaleingang) signalisiertem Ereignis ausgewählte Personen automatisch anrufen und per aufgezeichneter Ansage über das Ereignis informieren.
• Das Gerät kann angerufen werden, um Aktoren (Digitalausgang) fernzusteuern.
• Das Gerät kann angerufen werden, um Digital- und Analogsensorwerte fernabzufragen.
• Das Gerät ist über eine eingebaute Tastatur konfigurierbar.

Der Anwender hat folgende Konfigurationsmöglichkeiten:

• Ein Telfonbuch mit 10 Einträgen führen.
• 3 Telefonlisten verwalten.
• 10 Ansagen selbst aufzeichnen.
• 2 Triggern je eine Telefonliste und 2 Ansagen zuweisen.

Ansagen können vom User aufgezeichnete Ansagen oder Sensorabfragen sein.

Durch angepasste Firmware…

• könnten auch mehrere digitale Aktorbits zur Steuerung eines Analogausgangs genutzt werden.
• könnten auch Schwellwerte für Analogsensoreingänge eingegeben werden und somit als Trigger genutzt werden.
• könnte das Gerät auch aus der Ferne konfiguriert werden.

Gerätebeschreibung

Das Gerät hat hardwareseitig:

• 3 digitale Triggereingänge.
• 3 digitale Aktorausgänge.
• 4 analoge Sensoreingänge.

Alle Ein-/und Ausgänge sind durch Optokoppler galvanisch von der Außenwelt getrennt.

• 1 UART-Schnittstelle zur Anwendung serieller, bidirektionaler Daten für weitere Trigger, Aktoren und Sensoren. Diese Schnittstelle kann z.B. für eine Funkdatenverbindung genutzt werden.
• Zur Speicherung der aufgezeichneten Ansagen und “Szenariendaten” (z.B. Telefonbuch, Telefonlisten, Triggerzuweisungen, Memorymappingdaten für die Ansagenlängen,…) werden SD-Cards mit mind. 16MB bis max. 2GB Speicher benutzt.
• 1 TAE-Anschluß zum Anschluß an das analoge Telefonnetz.

Anwendungsszenarien

• Medizinische Ferndiagnose
• Notrufsystem
• Alarmanlage
• Fernsteuerung und Fernüberwachung von Haustechnik (Heizungsanlagen, Videorecorder,…)
• Türöffnung per Handy und PIN Code

Durch angepasste Firmware ebenfalls möglich:

• Tonwahlgesteuertes Informationssystem
• Anrufbeantworter mit verschiedenen Voiceboxen

Detailierte Beispiele für konkrete Szenarien:

• Medizinische Fernüberwachung:

Ein Patient trägt zu Hause Sensoren am Körper, die bestimmte, kritische Lebensfunktionen überwachen (z.B. EKG, Atmung, EEG, …). Die Sensoren müssen eine eigene Logik besitzen und stehen mit dem ATI über eine bidirektionale Funkverbindung mithilfe des UART-Anschlusses in Verbindung.
Überschreitet ein Messwert beim Patient einen kritischen Wert, oder bewertet die Logik z.B. die zeitliche abfolge des EKG als kritisch, so tritt die Sensoreinheit mit dem ATI per Funk in Kontakt und löst z.B. einen Anruf beim Hausarzt aus. Dieser wird per Ansage über das kritische Ereignis informiert. Im Anschluß an die Ansage (nur mit angepasster Firmware möglich) kann der Hausarzt weitere Meßwerte abfragen, oder (nur mit modifizierter Hardware des ATI möglich) mit dem Patienten über eine Freisprecheinrichtung in Kontakt treten.

• Seniorennotruf:

Ähnlich wie oben, jedoch nur ein einfacher Funknotruftaster notwendig. Der herbeigerufene Notfalldienst kann per Handy und PIN die Haustür mithilfe des ATI und einem elektrischen Türöffner öffnen. Dies ist sinnvoll, wenn mehrere Personengruppen (z.B. Notfalldienst, Hausarzt, Verwandte,…) Zugang zur Wohnung haben sollen. Somit erspart man sich mechanische Schlüsselkopien.

• Alarmanlage

Wenn an Sensoren Informationen über Rauchentwicklung, Hitze, Erschütterung etc. zur Verfügung stehen, kann der ATI je nach empfangenem Trigger einen Sicherheitsdienst oder Nachbarn automatisch informieren.

• Serverüberwachung:

Per Handy kann z.B. die Temperatur, Lüfterfunktion, Fehlerfreiheit (Installierter Dienst auf dem Server, der Trigger für das ATI z.B. über einen Parallelport zur Verfügung stellt), etc. eines Servers während des eigenen Campingurlaubs sehr einfach abgefragt werden.

Warum ein Analog-Telefon-Interface? (“ATI”)

Das analoge Telefonnetz PSTN (Public Switched Telephone Network) ist ein Garant für weltweite, einheitliche und fehlerfreie Nutzbarkeit. Diese Robustheit des PSTN ist heutzutage noch ein starkes Argument gegen ein “All-Over-IP”-Szenario.

Die Stromversorgung kann theoretisch direkt über die telefonnetzeigene Versorgung vom Amt geschehen. Diese Stromquelle steht auch bei einem Stromausfall im Haushalt zur Verfügung, was für die Sicherheit und Funktionsfähigkeit des Gerätes ausschlaggebend ist.

Es sind außer dem ATI keine teuren oder komplizierten Geräte notwendig. Ein Analogtelefonanschluss oder ein Handy sind überall vorhanden.

Das analoge Telefonnetzt besticht also durch seine Unkompliziertheit und Robustheit.

Publikationen

• Pflichtenheft
• Zwischenbericht [pdf]
  
• Abschlussbericht [pdf]
• Abschlusspräsentation [pdf]

• Eagle Dateien der Platinen [zip]
• Sourcecode der ATI-Software [zip]

Bauteileliste

Die folgenden Bauteile haben wir für die Realisierung des ATI benötigt: