GSM-RUFALARM 
Stand:  1. Juli 2008
Im Folgenden wird ein sehr einfaches GSM-Alarmsystem beschrieben. Im Gegensatz zu früheren, im Alarmfall eine SMS generierenden Projekten ( siehe: http://www.kh-gps.de/alarm.htm ), wird hierbei lediglich ein Ruf an eine vorher gespeicherte Ziel-Rufnummer gesandt. Weil in diesem Fall keine Netzverbindung aufgebaut wird, fallen auch keine Leitungskosten an. Die Übertragung der Absender-Rufnummer ( CLIP-Funktion ) ermöglicht eine Identifikation des Anrufers. Zur Alarmauslösung kann ein elektrischer Ruhe- oder Arbeitskontakt verwendet werden. Auf Wunsch lassen sich hier auch z.B. Bewegungsmelder oder Thermosensoren adaptieren.
Die Funktion des Alarmsystems kann jederzeit auch aus der Ferne getestet werden, wobei ankommende Rufe einen Rückruf initiieren. Wird der  Abfrageruf nicht innerhalb von 10 Sekunden wieder abgebrochen, so erfolgt der Aufbau einer ( dann allerdings nicht mehr kostenlosen ) Sprachverbindung. Dadurch besteht die Möglichkeit, im Bedarfsfall auch in den Alarmraum hineinhören zu können. Die erstellte Verbindung kann dabei vom Abfragenden aber selbstverständlich auch jederzeit wieder abgebrochen werden.
Die Funktionsweise

Abb.1  Schaltbild ( Siemens-Handyversion )

Abb.1 zeigt das elektrische Schaltbild der zur Alarmsteuerung benutzten Zusatzplatine. Über die 12 pol. Anschlußleiste ( Typ: Slim-Lumberg ) kann sie mit SIEMENS-Handys ab Modellreihe x55 verbunden und aus diesen auch mit Energie versorgt werden. Weiter unten wird noch gezeigt werden, auf welche Weise alternativ auch die meisten der in den letzten Jahren hergestellten Handys von Fa. Sony/Ericsson adaptiert werden können. Darüberhinaus wird auch noch eine Version beschrieben, bei der ein spezielles GSM-Modem zum Einsatz kommt und die dadurch besonders auch für den Dauerbetrieb geeignet ist.

Im einfachsten Fall erfolgt die Alarmauslösung durch Verbinden des Processor-Ports P3.2 ( Anschlußpunkt "E" ) mit Masse ( Taster: "T1" ). Der daraufhin initiierte Ruf hat eine Dauer von etwa 30 Sekunden.
Ein zusätzlicher Schutz gegen die mögliche Beschädigung des Processor-Chips "U1" durch statische Aufladungen wird erreicht, wenn man die Alarmauslösung über einen als galvanisches Trennglied fungierenden ( und noch nicht in das Platinenlayout integrierten ) Optokoppler durchführt. Die Funktion wird dabei durch kurzzeitiges Schließen des Tasters "T2" eingeleitet. Bei Steuerung des Optokopplers unter Verwendung der  Bausteinversorgungsspannung von ca. 4V ist für "Rv" ein Wert von 680 Ohm zu wählen. Stehen für den Koppler höhere Steuerspannungen zur Verfügung, so ist der Wert von "Rv" entsprechend anzupassen ( z.B. 2.2 KOhm bei U=12V ).
Soll der Alarm durch Unterbrechung eines Kontaktes bzw. einer Alarmschleife initiiert werden, so kann stattdessen die im Schaltbild angedeutete Anordnung mit Transistor "Tr1" und Widerstand "Rx" benutzt werden. Hierbei führt ein Öffnen des Kontaktes "T3" zur Alarmauslösung. Der Widerstand "Rx" ist  mit 22KOhm zu wählen.
Zustandsabfrage und Abhörfunktion
Ein Abfrageruf in Richtung Alarmanordnung löst einen Rückruf an die gespeicherte Rufnummer aus. Damit ist jederzeitig auch eine Funktionskontrolle des Systems möglich. Wird dieser Ruf nicht innerhalb von 15 Sekunden wieder vom Anrufer abgebrochen, so führt das zum Aufbau einer Verbindung mit der Möglichkeit, in den Alarmraum hineinhören zu können. Diese Verbindung kann danach natürlich auch jederzeit wieder abgebrochen werden.
Die Speicherung der Ziel-Rufnummer
Die vom Anwender gewünschte Ziel-Rufnummer wird im EEPROM-Baustein "U2" auf der Zusatzplatine gespeichert. Zur Vorbereitung ihrer Ablage ist dieser Baustein bei angeschlossenem, im Netz eingebuchten Handy/Modem und bei geöffnetem Schalter "J1" in Betrieb zu nehmen. Ein dreimaliges kurzes Blinken der CALL-LED signalisiert die Einlesebereitschaft. Danach ist lediglich von dem als späteres Rufziel vorgesehenem Gerät ein Ruf in Richtung Alarmanordnung zu senden. Bei der absendenden Einheit kann es sich sowohl um ein Handy, als auch um ein "normales" Telefon handeln, wobei eine CLIP-Funktion vorhanden sein muß und auch nicht deaktiviert sein darf. Ein schnelles ( ca. 15x ) Blinken der LED signalisiert den Abschluß der Rufnummerneinlesung und ihrer Ablage im EEPROM. Anschließend ist Schalter "J1" zu schliessen und erst wieder in Falle einer gewünschten Rufnummernänderung zu öffnen.

Weil es bei der Rufnummernübertragung und -Speicherung vereinzelt Probleme gab, hierzu noch einige Hinweise:
Bei bereits angestecktem Zusatzboard kann es sein, daß der beim gemeinsamen Einschalten an das Handy gesandte Befehl zur Aktivierung der CLIP-Funktion von diesem nocht nicht akzeptiert wird. Besser ist es deshalb, das Zusatzboard entweder erst nach der Netz-Einbuchung des Handys anzustecken oder die Zusatzboardversorgung nachträglich noch einmal kurz zu unterbrechen ( dazu Slim-Lumberg-Stecker kurz abziehen und wieder aufstecken ). Alternativ dazu kann auch durch kurzzeitiges Verbinden von Pin 1 des Prozessors mit +5V ein Programm-RESET durchgeführt werden. Beide Maßnahmen führen zu einem Neustart der Firmware und damit auch zu einer erneuten Aussendung des Befehls zur Aktivierung der CLIP-Funktion. Damit wird auch die Weiterleitung der bei eingehendem Ruf in Richtung EEPROM zu übertragenden Absender-Rufnummmer sichergestellt.

 Alarmbaustein  Bauteileliste
( ohne Bauteile zur Alarmauslösung über Opto-Koppler; siehe Text )
 
R1
 Widerstand 100k 1/4W
R2
 Widerstand 100k 1/4W
R3
 Widerstand 10k 1/4W
R4
 Widerstand 1K 1/4W
C1
 Elko 22uF 16V
C2
 Kondensator 0.1uF
C3
 Kondensator 0.1uF
C4
 Kondensator 33p keramisch
C5
 Kondensator 33p keramich
C6
 Elko 22uF 16V
U1
 ATMEL Microcontroller
AT89C2051-24PI
programmiert mit Firmware
U2
 EEPROM ATMEL AT24C02 o.ä.
8 Pin-DIP
EQ1
 Quarz HC-49/U  11.0592 MHz
LED
 Leuchtdiode
X1
 Anschlußleiste für Siemens-Handys
der z.B. 55er und 60er Serien
12pol. Slim-Lumberg
PCB
 Platine ( verzinnt und gebohrt )
(U1)
 IC-Fassung 20 pol.
(U2)
 IC-Fassung 8 pol.
J1-J4
 		4 fach- DIP-Schalter
Alarmbaustein  Bauteileanordnung 
 
Abb.3  Zusatzbaugruppe

 A
 ca. +4V ausgehend vom Handy
 B
  serielle Daten ausgehend vom Handy
 C
  serielle Daten eingehend am Handy
  D  Masse 
 
Beschaltung der 12 pol. Anschlußleiste von SIEMENS-Handys 
Bei der Beschaltung des Anschlusssteckers ist sorgfältig darauf zu achten, daß keine Kurzschlüsse zwischen benachbarten Pins entstehen.  Zur gegenseitigen Isolation bietet sich die Verwendung von bis über die Pins geschobenem Schrumpfschlauch an.
Die Angaben in Abb.4 gelten NUR für die sog. "Slim-Lumberg-Anschlußleiste" der SIEMENS-Modellserien : A52, A55, A56, A60, C55, C56, C60, C65, CF62, CT56, M55, MC60, MT55, S55, S56, S57, S65, SL5C, SL55, SL56, 2218, SX1 und ggf. auch einige 70er-Modelle.
Es spricht Vieles dafür, kann aber im Einzelfall nicht abgecheckt werden, daß auch ALLE genannten Typen in Verbindung mit dem Alarmsystem verwendet werden können.  Praktisch getestet wurde das Modell "MC60".
Siehe auch: http://pinouts.ru/data/siemens_c55_pinout.shtml

Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die Anschlußleisten der älteren SIEMENS-Modellserien: A35, A36, A40, C25, C35, C45, M35, M35i, M50, ME45, MT50, S25, S35, S45, SL-42, SL45 und 3118  in ihrer mechanischen Ausführung und auch in der elektrischen Beschaltung. Da aber auch hierbei serielle Datenschnittstellen bereitgestellt werden, lassen sich diese Geräte grundsätzlich auch adaptieren. Nur muß die Versorgung des Zusatzbords bei diesen Modellen ggf. aus einer externen Quelle erfolgen ( z.B. 3 x 1.2V-Akkuzellen in Serie ).  
Es spricht Vieles dafür, kann aber im Einzelfall nicht abgecheckt werden, daß auch ALLE genannten Typen in Verbindung mit dem Alarmsystem verwendet werden können.  Praktisch getestet wurden die Modelle "S25","C35" und "S45"
Siehe auch: http://pinouts.ru/data/siemens_c25_s25_pinout.shtml

Weitere Anschlusssteckerbelegungen findet man auch unter: http://www.nobbi.com/phones.htm  

 
Abb.4  Slim-Lumberg-Stecker für SIEMENS-Handys ab Modellreihe 52 
Die Anschlussleitungen A-D stellen die Verbindung zum Alarmbaustein her.
Beschaltung der 11pol. Anschlussleise von Sony/Ericsson-Handys
Nach meinem Wissen hat man bei den allerneusten Handymodellen des Herstellers ( leider ) auf die serielle Schnittstelle verzichtet und stattet sie ( neben ggf. IrDA und Bluetooth ) nur noch mit einem USB-Anschluß aus.

Abb.5  Anschlußleiste für Sony/Ericsson-Handys
 Die Anschlussleitungen A-D stellen die Verbindung zum Alarmbaustein her.
Mit der gezeigten Anschlussleiste sind folgende Handys von Sony/Ericsson ausgestattet:
SE K700, K700i, S700, S700i, F500, F500i, K500, K500i, T610, T616, T630, Z600, P900, P908, T226, T226s, T230, T238, T200, T202, T310, T312, T316, T300, T302, T306, P800, P802, T39m, T39mc, R520, R520m, R520mc, T65s, T66, T62u, T68i, T68m, T68mc, T68ie, z1010, T100, T102, T105, T106, T66, T600, R600, R600s, R600sc, A3618, T610, T628, T616, T616, T630, Z200, Z600, Z608
Es spricht Vieles dafür, kann aber im Einzelfall nicht abgecheckt werden, daß auch ALLE genannten Typen in Verbindung mit dem Alarmsystem verwendet werden können.  Praktisch getestet wurde das Modell "T630".
Siehe auch:  http://pinouts.ru/data/erics_t28_pinout.shtml
Eigenständiges Alarmsystem mit Modembaustein "GM862"

Abb.6  Alarmanordnung mit  GM862-GSM-Modul
Bisher wurde nur gezeigt, auf welche Weise das Alarm-Zusatzboard in Verbindung mit "normalen" Handys benutzt werden kann. Tatsache ist aber, daß 1. die Anzahl der mit einer seriellen Datenschnittstelle ausgestatteten Handytypen ( zugunsten von USB-Schnittstellen ) immer weiter zurückgeht  und 2.  die Zuverlässigkeit speziell im Dauereinsatz oft doch nicht ausreichend ist. Ursache dafür ist, daß Handys einfach nicht für einen ununterbrochenen Langzeitbetrieb ausgelegt sind und es dabei speziell bei der Dauerladung des geräteinternen Akkus zu Problemen kommen kann. So ist von SIEMENS-Handys bekannt, daß der Geräteakku trotz ständig angeschlossenem Ladegerät nach einigen Betriebstagen nicht mehr nachgeladen wurde und das Gerät sich dann selbstverständlich irgendwann ausschaltete. Auf der Seite: http://www.kh-gps.de/alarm.htm  habe ich u.A. beschrieben, wie man dieses Problem ggf. behelfsmäßig lösen kann. Letztendlich läßt sich ein für den Dauerbetrieb vorgesehenes Alarmsystem m.E. aber nur durch Verwendung eines speziellen GSM-Modems realisieren. Sehr gute Erfahrungen habe ich dabei mit dem von Firma: http://www.roundsolutions.de vertriebenen Modultyp "GM862" gemacht ( Abb.7 ). In unserem Fall lassen sich alle verfügbaren GM862-Modulvarianten verwenden, so daß man auf die preiswerteste zurückgreifen kann. Der in das Modul integrierte SIM-Card-Reader vereinfacht dessen Nutzung. Zur Adaptierung der MMCX-Antennenbuchse auf z.B. SMA sind über beide genannten Quellen entsprechende Adapterkabel erhältlich.  Über die oben genannte Seite sind weitere umfangreiche Informationen zum Modul verfügbar.
Nicht Jedermanns Sache ist die Beschaltung der winzigen 50pol. Modem-Anschlußleiste. Um den damit verbundenen Problemen aus dem Wege zu gehen, wurde das Modul über ein bei  http://www.sparkfun.com/commerce  fertig erhältliches Adapterboard ( Abb.8 ) angeschlossen. Abb.6 zeigt die  Zusammenschaltung von Alarmboard und Modembaustein, wobei sich die für das Modem verwendeten Anschlußbezeichnungen auf das SparkFun-Board beziehen.
Die Gesamtanordnung ist mit einer Spannung von 3.6V zu versorgen. Dazu können z.B. drei in Serie geschaltete Akkuzellen verwendet werden.
Besonders erwähnt sei an dieser Stelle noch die Schaltanordnung zwischen Processor "U1" Pin14 ( P1.2 ) und dem Modulboardanschluß "JP1/9".  Sie dient der Zuführung des für die Initialisierung des Moduls bei der Inbetriebnahme erforderlichen Startimpulses.
   
Abb.7  GM862-GSM-Modul                                    Abb.8  GM-862Adapterboard     
Wichtig:
 Zur Inbetriebnahme eines GSM-Moduls ist in der Regel auch eine Eingabe der zur SIM-Karte gehörenden PIN-Nummer erforderlich. Dazu kann z.B. der AT-Befehl: AT+CPIN="xxxx" benutzt werden, wobei das "xxxx" für den jeweiligen vierstelligen Zugangscode steht.  In unserem Fall müsste die Aussendung des Befehls durch das Ausführungsprogramm des angeschlossenen Microcontrollers erfolgen.  Aus Gründen der Einfachheit wurde aber vorerst auf diese Methode verzichtet. Das setzt aber voraus, daß die PIN-Abfrage der für den Modembetrieb vorgesehenen SIM-Karte vorher deaktiviert wurde. Dazu ist die Karte kurzzeitig in ein beliebiges Handy zu stecken und dieser Vorgang menügesteuert  durchzuführen ( Die Vorgehensweise sollte in dem zum Handy gehörenden Handbuch beschrieben sein ). Letzendlich muß die Deaktivierbarkeit der automatischen PIN-Abfrage aber vom jeweiligen Netzbetreiber zugelassen sein. In Deutschland ist das auf jeden Fall bei "T-Online", "O2" und inzwischen angeblich (?) auch bei "Vodafone" möglich.  Zu "E-Plus" habe ich diesbezüglich leider keine Informationen. 
Im Falle einer nicht möglichen Abfrage-Deaktivierung könnte ich die Firmware aber auch dahingehend erweitern, daß bei jedem Programmstart  standardmäßig z.B. die PIN-Folge "1234" zum Modem geschickt wird. Das würde aber voraussetzen, daß die benutzte SIM-Karte vorher in irgendeinem Handy auf diesen Code eingestellt wurde. Da eine eventuelle Code-Aussendung bei ausgeschalteter Abfragefunktion ignoriert wird, würde mit dieser Maßnahme kein weiterer Nachteil verbunden sein.
Zusatzbord und Energieversorgung 
Weitere Informationen zum Zusatzbord und zur Energieversorgung finden sich auch auf meiner TRACKBOX-Seite: http://www.kh-gps.de/tb2.htm
Nachbau
Ein Nachbau ist einfach durchführbar. Die benötigte Firmware ist im HEX-Format verfügbar.  Zur Erleichterung des Nachbaus sind auf privater Basis aber auch kleinere Mengen von Spezialbauteilen, wie bereits programmierte Processoren, Quarze, Platinen und ggf. auch komplett bestückte und getestete Boards erhältlich. Interessenten sollten mir eine E-Mail schicken.
E-Mailadresse:  
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Geeignete Handystecker gibt es übrigens bei: http://www.handy-stecker.de/