Come funziona un impianto di allarme


Come funziona un impianto di allarme

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Vediamo quali sono i dispositivi che compongono un impianto anti intrusione, cercando di capirne le caratteristiche e le modalità di installazione. Comprenderne la composizione ci servirà per poter scegliere i prodotti più adatti alla nostra applicazione.
Gli impianti antifurto sono sempre più evoluti e oggi assistiamo ad una convergenza tra allarme,domotica e video sorveglianza, ciò significa che anche le regole base di installazione si stanno man mano modificando.
Nonostante ciò, possiamo affermare che in un impianto anti intrusione sono sempre presenti almeno queste quattro componenti: rilevatori, segnalatori, centrale, controlli.
 

Rilevatori

Come indicato dal nome, il loro compito in un impianto di allarme, è la rilevazione di una intrusione.
La protezione offerta da questi dispositivi può essere di tipo 
volumetrica, quando il rilevatore è in grado di segnalare la presenza di una persona all’interno di un’area ben definita, di un volume, oppure perimetrale se viene monitorato il superamento di un perimetro, ad esempio di una finestra o di una recinzione.

La protezione volumetrica si ottiene utilizzando sensori dotati di tecnologia ad infrarossi passivi oppure a microonde.

 

Sensori ad infrarossi passivi

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Questi dispositivi sono in grado di rilevare il calore emesso dal corpo umano.
Al loro interno troviamo un elemento piroelettrico (PIR) montato su una scheda elettronica di elaborazione. Una lente plastica anteriore (lente di Fresnel) concentra i fasci infrarossi nel punto di fuoco del sensore PIR. Quando uno o più di questi fasci, in funzione della scheda elettronica, viene attraversato da una persona, il sensore provvede ad attivare la propria uscita di allarme.

Un sensore ad infrarossi passivi di buona qualità deve prevedere una regolazione della portata e della sensibilità, una protezione contro l’apertura del contenitore e una contro la rimozione ed eventualmente delle lenti intercambiabili per modificare l’area di rilevazione in modo da poterlo adattare all’ambiente da proteggere.

Esistono poi delle versioni in grado di distinguere tra il movimento di una persona e quello di un piccolo animale, indispensabili se nel ambiente vi sono cani o gatti.

Per quanto riguarda i collegamenti elettrici, sulla scheda elettronica troviamo tipicamente un morsetto per l’alimentazione (di norma intorno ai 12Vdc), un morsetto a cui fa capo il contatto di un relè normalmente chiuso che si apre in caso di rilevazione, un morsetto collegato al tamper anti rimozione e a quello antistrappo.

 

Sensori a microonde

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Contengono un trasmettitore e un ricevitore con frequenza di lavoro intorno ai 10 GHz e si basano sull’effetto Doppler.
Il segnale a microonde viene irradiato dal trasmettitore e quando incontra un ostacolo viene riflesso verso il ricevitore. Se il tempo che intercorre tra l’invio del segnale e la ricezione varia significa che anche l’ostacolo che lo ha riflesso è cambiato.

In pratica, il sensore a microonde è un radar che, anziché misurare una distanza, attiva la propria uscita di allarme se rileva un movimento nel suo raggio d’azione.

Poiché le microonde sono in grado di attraversare superfici non metalliche, come porte in legno, vetrate, pannelli plastici, etc, è fondamentale sia poter regolare la portata del sensore che prestare attenzione durante l’installazione: il sensore può causare falsi allarmi dovuti al movimento di persone nella zona adiacente a quella da controllare.

Occorre inoltre evitare di installare il sensore in prossimità di lampade fluorescenti e di orientarlo verso oggetti metallici che possono muoversi o vibrare, ad esempio i tubi dell’acqua.

Per superare questi problemi sono stati sviluppati i sensori a doppia tecnologia che integrano sia la tecnologia PIR che quella a microonde.
In questo caso, l’allarme viene generato solo se entrambi i sistemi di rilevazione segnalano un’intrusione.

Per i collegamenti elettrici valgono le stesse regole dei sensori PIR.

 

Sensori volumetrici da esterno

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Il problema si complica quando abbiamo la necessità di proteggere un’area esterna, in questo caso si possono infatti manifestare condizioni sfavorevoli come le brusche variazioni di temperatura, i piccoli animali, il vento che muove piante e rami, fasci di luce solare o fari di automobili, tutti fenomeni in grado di causare falsi allarmi.
Per questo motivo, i sensori volumetrici da esterno, oltre che stagni, integrano sempre o due elementi PIR o un PIR e una microonda, unitamente ad una logica di elaborazione dei vari segnali più evoluta e ottimizzata per questo tipo di utilizzo.
 

Rilevatori perimetrali

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La protezione perimetrale può essere realizzata in diversi modi in funzione dell’applicazione specifica.
Nel caso di porte, finestre e bascule il sistema migliore consiste nell’utilizzo di 
contatti magnetici.

Questi dispositivi passivi (quindi che non richiedono una tensione di alimentazione) sono sempre composti da due parti:
– una contenente un magnete
– un’altra con all’interno un relè reed i cui contatti normalmente chiusi sono disponibili su di un morsetto o su fili uscenti.

In questo caso i conduttori sono tipicamente quattro:
due sono il contatto del reed, due sono cortocircuitati tra loro e fungono da allarme in caso di taglio fili, vanno collegati all’ingresso tamper o 24H della centrale.

Quando le due unità sono vicine tra loro (il reed è nel raggio d’azione della calamita) il contatto risulta chiuso, al contrario allontanandoli il contatto si apre.
Per proteggere un’apertura dovremo quindi montare l’unità con la calamita sulla finestra o sulla porta e l’unità con il reed sullo stipite, in questo modo riusciamo a discriminare la condizione di aperto / chiuso. 
Nel caso delle finestre, occorre poi installare un secondo contatto magnetico sulla persiana o sulla tapparella.

Occorre precisare che il contatto magnetico non protegge la finestra nel caso di taglio e rimozione del vetro; per ovviare a ciò è bene installare anche di un sensore a vibrazione o sismico.

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I sensori a vibrazione sono tipicamente meccanici e contengono un piccolo peso solidale ad un contatto, in caso di vibrazioni il peso oscilla e il relativo contatto si apre. Questi sensori sonoeconomici ma tipicamente poco pratici e difficili da tarare, in alternativa è consigliabile l’utilizzo del sensore sismico.
Esso contiene un elemento piezoelettrico e un circuito elettronico di elaborazione, necessita di una alimentazione a 12Vdc ed è in grado di rilevare in modo affidabile e senza falsi allarmi la forzatura e la foratura di porte e finestre.

Se intendiamo tenere aperta una finestra, ad esempio nel periodo estivo, rimanendo ugualmente protetti, la soluzione migliore consiste nell’installare un sensore ad infrarossi passivi ad effetto tenda.
Questo sensore va installato tra la finestra e la persiana o la tapparella, la lente di fresnel di cui è dotato è appositamente studiata per proteggere solo l’apertura.

E’ però consigliabile un utilizzo moderato e solo dove necessario, poiché fonte di falsi allarmi se, ad esempio, la finestra viene attraversata da una corrente d’aria calda o da un gatto.

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Per la tapparella è inoltre disponibile un apposito sensore denominato contatto a filo.
Esso è composto da un contenitore plastico con all’interno un rocchetto con avvolto un filo.
Il rocchetto è dotato di molla di ritorno ed è solidale ad una astina che aziona un contatto elettrico. Il contenitore va installato all’interno del cassonetto mentre l’estremità del filo va fissata alla base della tapparella.
La salita e la discesa provoca l’apertura e la chiusura ciclica del contatto che viene rilevato dalla centrale opportunamente programmata.
 

Segnalatori

Quando la centrale rileva una intrusione deve poter disporre di opportuni dispositivi di segnalazione, tipicamente: la/le sirene interne, la/le sirene esterne, il combinatore telefonico, le uscite a relè.
 

Le sirene

La sirena da interno è di tipo piezodinamico, può essere con elettronica oppure sprovvista.
Nel primo caso basta applicare una tensione di 12Vdc ai morsetti del circuito elettronico per azionarla, nel secondo la centrale deve essere in grado di generare un’onda quadra di opportuna frequenza da applicare direttamente alla tromba piezodinamica.
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La sirena da esterno è invece basata su un altoparlante magnetodinamico, deve essere autoalimentata, autoprotetta e racchiusa in un contenitore robusto possibilmente con doppio coperchio metallico.

L’autoalimentazione è fornita da una batteria al piombo da installare nella sirena stessa, l’autoprotezione è realizzata da due interruttori uno anteriore e uno posteriore che si aprono in caso di rimozione della sirena o di apertura del coperchio.

Oltre alla segnalazione acustica è bene che vi sia anche una indicazione ottica, una lampada che emetta da 60 a 120 lampeggi al minuto con intensità luminosa non inferiore a 2.000 candele.
Nelle versioni più attuali la lampada è stata sostituita da un LED ad alta luminosità.

Ai fini della legge sull’inquinamento acustico è fondamentale che la sirena disponga di un circuito per limitare la durata massima del suono in caso di guasto della centrale, mentre il lampeggiatore può continuare a funzionare senza limiti.
Le sirene più avanzate prevedono circuiti in grado di rilevare la presenza di schiuma o l’avvicinamento di una persona.

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Per i collegamenti elettrici, possiamo dire che sono sempre presenti due morsetti dialimentazione e due morsetti di tamper.
Ai primi applicheremo una tensione di 12Vdc, la sirena usa questa tensione per mantenere carica la batteria (carica in tampone), i secondi vanno invece collegati all’ingresso tamper della centrale, se la sirena viene rimossa, aperta o manomessa il contatto tamper si apre avvisando di conseguenza la centrale.

Per attivare la sirena è presente il morsetto +C oppure –C o entrambi: nel caso del +C occorre applicare al morsetto una tensione di 12Vdc, quando la tensione viene a mancare la sirena si attiva; il –C funziona al contrario, applicando i 12Vdc la sirena inizia a suonare.

 

Il combinatore telefonico

Le sirene offrono un richiamo locale, al fine di realizzare un segnalazione remota è consigliabile inserire nell’impianto di allarme un combinatore vocale.
Questo dispositivo provvede se azionato dalla centrale a chiamare dei numeri telefonici preimpostati (da qui il termine combinatore) riproducendo un messaggio vocale di allerta preregistrato.

In funzione del mezzo di comunicazione utilizzato i combinatori si distinguono in PSTN, ovvero analogici e quindi da collegare alla linea telefonica, oppure GSM, in questo caso integrano un telefono GSM e sfruttano questo network per comunicare, richiedono l’inserimento di una SIM di telefonia mobile.

combinatori GSM sono più costosi ma anche più sicuri, i combinatori PSTN possono essere sabotati tagliando i fili del telefono. In un combinatore telefonico si devono poter impostare il numero massimo di chiamate e il numero di ripetizioni del messaggio vocale.
E’ inoltre fondamentale che il sistema possa essere “tacitato” da remoto, questo per evitare che continui a richiamarci dopo che abbiamo già ricevuto correttamente il messaggio vocale. 
Sulla scheda elettronica troviamo tipicamente un morsetto di alimentazione a cui applicare una tensione di 12Vdc e un morsetto di attivazione, di solito un ingresso che va tenuto normalmente chiuso, aprendolo il dispositivo inizia la sequenza di composizione.

 

Le uscite a relè

Le centrali evolute dispongono di uscite O.C. (Open Collector) o a relè. Queste uscite vengono attivate automaticamente in caso di allarme e possono essere utilizzate per azionare altri tipi di attuatori oppure, ad esempio, per accendere le luci del giardino e per abbassare automaticamente delle tapparelle elettriche.
 

La centrale d’allarme

La centrale è il cuore dell’impianto d’allarme e ad essa fanno capo tutti gli altri dispositivi implementati nel sistema.
In una centrale possiamo distinguere: la sezione di alimentazione, la CPU, la memoria, le uscite e gli ingressi.

La scheda elettronica di alimentazione riceve in ingresso, attraverso un trasformatore, la tensione di rete a 230Vac, è collegata ad una batteria al piombo che ha il compito di fornire energia a tutto il sistema in assenza della tensione di rete, e genera in uscita le tensioni necessarie alla centrale e la tensione ausiliaria a 13,8Vdc utilizzata per alimentare i vari componenti attivi dell’impianto di allarme (sensori IR, sirene, combinatori, etc.).

La CPU è di solito un microcontrollore a cui risultano collegati tutti gli I/O della centrale, alla CPU è abbinata una memoria non volatile in cui vengono salvati sia le impostazioni di funzionamento sia i vari eventi rilevati con data e ora (aperture, chiusure, allarmi, etc.).

Le uscite possono essere di tipo a relè, e in questo caso sulla morsettiera abbiamo i contatti (n.a., n.c. e comune) del relè, oppure O.C. (Open Collector) e sulla morsettiera abbiamo il collettore di transistor, l’emitter è connesso sulla scheda a massa e la base alla CPU.
In funzione del tipo di centrale possiamo avere da una a più uscite, a volte espandibili, e ognuna può essere programmata per attivarsi a seguito di un determinato evento.
L’evento principale è la rivelazione dell’intrusione e in questo caso l’uscita va collegata alle sirene esterne, a quelle interne e al combinatore telefonico. 
Le altre uscite possono essere programmate per attivarsi a seguito di altri eventi significativi, ad esempio: allarme incendio, guasto, assenza tensione rete, allarme panico, telesoccorso, coercizione, etc.

 

Le zone

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Gli ingressi sono fisicamente dei morsetti a cui collegare i vari rilevatori implementati nell’impianto.

Ogni linea di ingresso prende il nome di zona.

Maggiore è il numero di zone disponibili sulla centrale maggiore è il numero di rilevatori che possiamo discriminare.

E’ anche possibile collegare più rilevatori ad una sola zona, tenendo però presente che in caso di problemi, ad esempio falsi allarmi, non saremo in grado di discriminare il rilevatore che causa il problema: la centrale sarà solo in grado di comunicare il numero della zona incriminata.

Al fine di riconoscere la manomissione dovuta al tagli dei cavi le zone vengono gestite sempre in modalità N.C. (Normalmente Chiuse). In questo caso, il contatto N.C. del rilevatore viene collegato direttamente all’ingresso di zona e al relativo comune.

 

Zone bilanciate

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Il collegamento diretto non consente di rilevare un eventuale cortocircuito dei cavi. Per ovviare a ciò, viene inserita una resistenza serie detta di bilanciamento. La centrale riesce in questo modo a rilevare sia la condizione di apertura del contatto che quella di cortocircuito.
 

Zone a doppio bilanciamento

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Poiché la maggior parte dei sensori di allarme sono muniti di tamper e al fine di utilizzare sono due fili per ogni rilevatore alcune centrali prevedono gli ingressi di zona con doppio bilanciamento.
Come indicato dal nome, vengono inserite due resistenze di bilanciamento, una in serie al circuito e una seconda in parallelo al contatto; la centrale riesce quindi a distinguere, oltre alcortocircuito, anche se l’allarme è causato da una intrusione (contatto) o da una manomissione (tamper).
 

La partizione

E’ sempre più sentita la necessità di inserire l’allarme anche quando si è all’interno dell’abitazione e, in questo caso, può essere utile attivare la gestione di alcuni rilevatori escludendone degli altri.

Una centrale professionale deve permettere l’inserimento in totale (tutte le zone possono causare un allarme) e in parziale (alcune zone vengono escluse, partizionate).

Le centrali più evolute consentono anche la gestione di più partizioni e il controllo di due o più zone in “and”: l’allarme avviene solo se tutte le zone raggruppate in and si aprono.
Alcune zone possono essere programmate in modalità Chime o Gong: l’apertura di questa zona causa ad impianto inserito l’allarme, ad impianto disinserito l’attivazione di una uscita dedicata.

Le zone dovrebbero inoltre poter essere programmate come istantanee (generano un allarme subito dopo l’apertura), ritardate in ingresso (causano l’allarme solo dopo un periodo di tempo prefissato dall’apertura per permettere all’utente di disinserire il sistema), ritardate in uscita(sono gestite dopo un intervallo di tempo dall’attivazione per consentire all’utente di uscire dal locale).

Inoltre, alcune zone possono essere programmate per gestire una condizione diversadall’intrusione, ad esempio il panico, la coercizione, il telesoccorso; oppure allagamento, fughe di gas, incendio e in questo caso prendono il nome di zone tecniche.

E’ fondamentale che la centrale visualizzi ad impianto disinserito la condizione delle zone, informando l’utente se tutte le zone sono chiuse e quindi il sistema è pronto per l’inserimento.

Se, al contrario, una zona risulta aperta, la centrale deve segnalarlo e consentire il cosiddettoinserimento forzato.

Ad esempio, supponiamo di voler attivare il sistema con la finestra del salotto aperta, la centrale deve segnalare questa condizione (non pronto) ed escludere la gestione della zona (altrimenti avremmo un allarme).
Se la finestra viene poi chiusa, la centrale deve riattivare la gestione della zona finestra salotto.

 

I controlli

Sono quei dispositivi che consentono all’utente di scambiare informazioni con la centrale.
Nelle versioni più semplici i controlli possono essere posizionati direttamente sul coperchio della centrale stessa, ad esempio diodi LED o display LCD per visualizzare informazioni e tasti per immettere dei dati.
Nei sistemi più evoluti è invece disponibile un bus, tipicamente un RS485, a cui collegare controlli quali tastiere e moduli inseritori.
Le tastiere consentono di gestire tutte le funzioni della centrale, in un solo contenitore troviamo una tastiera a matrice e dei LED o un display LCD.
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Gli inseritori invece sono racchiusi in piccoli contenitori grandi quanto uno o due moduli per scatola 503, si azionano con chiavi a contatto oppure con transponder TAG e consentono solo l’inserimento in totale o parziale e il disinserimento dell’impianto.

In alcune centrali il bus viene usato anche per il collegamento delle espansioni, ad esempio di schede elettroniche con altri ingressi o altre uscite, oppure per il comunicatore telefonico.

 

 

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