Шифратор и дешифратор радиоканала автосторожа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Охранные устройства и сигнализация

 Комментарии к статье

Многие радиолюбители и автомобилисты уже знают, что сейчас органами внутренних дел разрешено монтировать на автомобиль и эксплуатировать электронные сторожевые устройства с радиоканалом.

В отличие от широко распространенных звукосигнальных автосторожей, сторож с радиоканалом подает сигнал тревоги не на всю округу, а только хозяину (хотя при необходимости способен дублировать радиосигнал громким звуковым и световым сигналами).

Приняв по радиоканалу сигнал тревоги, хозяин предпринимает действия, соответствующие конкретным обстоятельствам, в частности, звонит в милицию и сообщает о попытке вскрытия машины или демонтажа ее узлов. Если, несмотря на принятые меры, угон все же произошел, то остается реальная возможность отыскания автомобиля по "горячим следам" работниками милиции, оснащенными необходимой аппаратурой.

Радиоканальный автосторож состоит из двух блоков - передающего и приемного.

В передающий блок входят собственно автосторож с необходимым набором датчиков, шифратор и передатчик с излучающей антенной. Этот блок монтируют на автомобиле. Источником питания может служить как бортовая аккумуляторная батарея, так и собственная встроенная батарея.

Приемный блок состоит из приемной антенны, приемника, дешифратора и звукового генератора тревожного сигнала. Этот блок выполняют либо в виде миниатюрной карманной конструкции с автономным питанием, либо как настольный высокочувствительный приемник с питанием от сети.

В общем случае при срабатывании автосторожа передатчик начинает излучать радиосигнал, модулированный импульсным кодом, формируемым шифратором. Приемник с дешифратором выделяют из массы эфирных сигналов "свой" кодовый сигнал и включают генератор тревожных сигналов.

Реально вариантов организации радиоканала может быть множество из-за многообразия практических задач. Но во всех случаях параметры радиоканала должны удовлетворять техническим требованиям, установленным Государственной инспекцией электросвязи. Вот основные из них:

• Рабочая частота, кГц.......26 945
• Допустимое относительное отклонение частоты передатчика и гетеродина приемника, не более.......50*10^-6
• Класс излучения.......AID; FID; POD
• Мощность передатчика по несущей, Вт, не более.......2
• Девиация частоты передатчика, кГц, не более.......3
• Ширина частотной полосы излучения, кГц, не более, на уровне -30 дБ.......12
• Точность первоначальной установки частоты передатчика и гетеродина приемника, не хуже.......20*10^-6
• Уровень побочных излучений, дБ, не более.......-40

Согласно "Регламенту радиосвязи" Международного союза электросвязи (т.1, "Радио и связь". М., 1985) классы излучения принято обозначать тремя символами. Первый - буква - указывает на тип модуляции основной несущей. Второй - цифра - на характер сигналов, модулирующих основную несущую. Третий - буква - вид передаваемой информации.

Применительно к нашему случаю буквой А обозначают двуполосную модуляцию, буквой F - частотную, Р - последовательность немодулированных импульсов. Цифра 1 соответствует варианту с одним каналом, содержащим квантованную или цифровую информацию без использования модулирующей поднесущей (исключая временное разделение каналов), а цифра 0 - отсутствию модулирующего сигнала. И, наконец, буква D присвоена случаю передачи цифровой информации, сигналов телеметрии, телеуправления.

Легко видеть, что представленные здесь требования касаются в основном передатчика. Это и понятно - ведь именно от его качества будет во многом зависеть возможность совместной одновре-менной работы нескольких охранных систем. Характеристики приемника могут быть любыми, лишь бы он обеспечивал надежную связь в конкретных условиях работы и сам бы не являлся источником помехи.

Перечисленные требования, видимо, не окончательные, и по мере освоения этой техники будут уточняться.

Наиболее сложными узлами радиоканала являются шифратор и дешифратор. Поэтому редакция решила, соблюдая традицию, начать знакомство с радиоканальным автосторожем статьей об этих узлах. В дальнейшем предполагается публикация описаний остальных узлов радиосторожа.

Введение радиоканала в систему электронной охранной сигнализации резко расширяет ее возможности, потребует от конструктора решения непростой задачи - обеспечить надежное выделение одного радиосигнала среди множества других, в том числе сигналов аналогичного назначения.

Для этого достаточно, казалось бы, найти "тихий" участок в том или ином радиодиапазоне и излучать в нем одну лишь несущую. Тогда исчезновение несущей будет служить сигналом тревоги. Или же наоборот - тревожным сигналом будет появление несущей. Такую радиосистему довольно просто реализовать. Однако она оказывается малопригодной к эксплуатации. Во-первых, потому, что "тихих" участков в современном радио-спектре практически не осталось; во-вторых, ничем не защищенная от блокирования даже самыми примитивными средствами, от помех, провоцирующих ложные вызовы, она быстро разочарует своего создателя; в-третьих, подобное использование эфира наверное войдет в конфликт с законодательством по радиосвязи*.

Другой путь - модуляция несущей тональным сигналом. Но и здесь трудности создания фильтров с необходимой избирательностью и точных по своей частотной позиции не позволяют разместить в полосе пропускания радиоприемника сколько-нибудь значительное число каналов: обычно - не более 10-15, значит, столько же охраняемых объектов. Невысока, конечно, и помехозащищенность таких систем.

Несущая может быть промодулирована (проманипулирована) и импульсным сигналом. Подобные системы шифрации находят применение, но и в большинстве своем в очень простых формах: разнообразия сигналов достигают вариацией ширины импульса (ШИМ), их числа и т.п. Возможности таких систем также сравнительно невелики, особенно в жестко ограниченных по времени передачах.

Один из возможных принципов построения шифросигнала, обладающего большой комбинаторной "емкостью", состоит в том, что время, отведенное для передачи, разбивают на равные интервалы - знакоместа, каждому из которых соответствует или 0, или 1. Если за 1 принять наличие высокочастотного излучения в антенне передатчика, а за 0 - его отсутствие, то такой шифросигнал будет иметь вид очень короткого радиотелеграфного сообщения.

В двоичной последовательности, состоящей из п знакомест, может быть размещено 2" различных шифросообщений. Правда, кроме собственно информационной части, такое сообщение обычно содержит и вспомогательные биты (стартовый, например), упрощающие его дешифрацию.

На рис.1 представлена принципиальная схема шифратора, реализующего этот принцип.

Рис.1 (нажмите для увеличения)

Шифратор содержит низкочастотный генератор, стабилизированный кварцем (DD5.3, DD5.4, ZQ1), триггер (DD4.3. DD4.4), меняющий свое состояние при срабатывании сторожевого узла (при хотя бы кратковременном появлении высокого уровня на входе "Сигнал"), узел переключения системы в режим ожидания (SB1, DD4.1, DD4.2) и счетчик DD1, управляющий работой коммутаторов DD2 и DD3.

Ту или иную шифрокомбинацию набирают соединением информационных входов коммутаторов D02, DD3 с плюсовым проводом питания или с общим проводом. Начальное (нулевое) знакоместо шифрокомбинации всегда занимают единицей - стартовым битом (на вывод 14 коммутатора DD2 подают высокий уровень). Знакоместа 1,2,..., 14 (по номерам выводов жгута) следуют во времени именно в таком порядке.

Шифратор управляет работой радиопередатчика сигналами с выхода элементов DD5.2 и DD6.4. При появлении низкого уровня на выходе элемента DD5.2 включается питание передатчика. Схема одного из вариантов узла включения питания показана на рис.2.

Рис.2

Сигналы с выхода элемента DD6.4 управляют работой высокочастотного тракта передатчика. Манипулирующий сигнал может быть подан в эмиттерную цепь транзистора промежуточной или выходной ступени через буферный транзистор VT2 (рис.3).

Рис.3

Передача шифрокомбинации возможна лишь в положении "Код" переключателя SA1. Положение "Непрерывное излучение" предназначено для контроля режима и настройки передатчика.

В режиме охраны на входе "Сигнал" действует низкий уровень; триггер DD4.3, DD4.4 нажатием на кнопку SB1 устанавливают в состояние 0, при котором тактовый генератор заторможен, а счетчик DD1 переходит в нулевое состояние, при котором на его выходах присутствует напряжение низкого уровня. В результате этого на выходе коммутатора DD2 - низкий уровень (как на входе ХО), а выход коммутатора DD3 находится в состоянии высокого сопротивления. Питание передатчика и манипулятор выключены.

После срабатывания сторожевого узла уровень на входе "Сигнал" меняется с нулевого на единичный, триггер DD4.3, DD4.4 переключается в состояние 1, включается питание передатчика и начинает работать тактовый генератор. Счетчик DD1 и коммутаторы вырабатывают шифрокомбинацию импульсов, соответствующую положению перемычек контактного поля Х1. Эта шифрокомбинация через открывшийся элемент DD6.4 поступает на манипулятор передатчика.

В шифраторе с "часовым" кварцевым резонатором в тактовом генераторе длительность одного знакоместа будет примерно равна 1,95 мс. Длительность всей шифрокомбинации - 30 мс, паузы между ними - около 470 мс. Длительность паузы определена временем существования сигнала высокого уровня на выходе диодно-резисторной сборки VD1 - VD4.R9. Исключив, например, диод VD4, можно уменьшить длительность примерно до 220 мс. Общее число возможных шифрокомбинации - 2^14 = 16384.

Для работы на более высокой скорости нужно лишь заменить "часовой" кварцевый резонатор более высокочастотным. Однако это поведет, очевидно, к соответствующему расширению полосы, занимаемой радиоканалом, вплоть до выхода из разрешенных границ, и недостаточности ширины полосы пропускания ФСС радиоприемника.

Ток, потребляемый шифратором в режиме ожидания при напряжении питания 9 В, не превышает 1...2 мкА. Амплитуда сигнала охранного узла не должна быть менее 4 В. Шифратор сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 5 В.

Выделение "своего" шифросигнала на фоне разного рода помех в канале связи возложено на дешифратор. Его принципиальная схема изображена на рис.4.

Рис.4 (нажмите для увеличения)

Дешифратор состоит из тактового генератора, собранного на элементах DD5.3, DD5.4 и стабилизированного кварцевым резонатором ZQ1 (на ту же частоту, что и кварцевый резонатор шифратора), триггера DD4.1, DD4.3, переключаемого фронтом эфирного сигнала, компаратора DA1, усиливающего и формирующего этот сигнал, узла переключения дешифратора в режим ожидания (SB1, R7, C3, DD6.1) и счетчика DD1, управляющего работой коммутаторов DD2 и DD3 подобно тому, как в шифраторе.

Кроме этого, в дешифратор входит узел сравнения принятой из эфира шифрокомбинации с установленной в дешифраторе. Узел сравнения собран на элементах DD5.2, DD6.2, DD7.1, DD7.2, DD7.3.

Дешифратор переводят в дежурный режим нажатием на кнопку SB1, при этом на выходе элемента DD6.1 возникает импульс высокого уровня, устанавливающий триггер DD4.1, DD4.3 в состояние О и обнуляющий счетчик DD1. Элемент DD5.1 закрывается и не пропускает импульсов работающего тактового генератора на вход С счетчика DD1, из-за чего на его выходах остается низкий уровень.

Как только на выходе инвертора DD4.4 появляются импульсы шифрокомбинации, принятой из эфира, переключается триггер DD4.3, DD4.1, открывается элемент DD5.1 и счетчик DD1 начинает подсчет импульсов тактового генератора. Коммутаторы DD2, DD3 вырабатывают образцовую шифрокомбинацию импульсов, соответствующую положению перемычек контактного поля Х1.

Собственно сравнение эфирной и образцовой шифрокомбинации происходит на элементе DD7.3. Оно идет поразрядно, начиная со стартового бита, с последующим стробированием результата элементом DD6.2. Строб-импульс, снимаемый с выхода элемента DD7.2, занимает вторую четверть каждого знакоместа, что позволяет пренебречь некоторым опережением принятой шифрокомбинации по отношению к установленной в дешифраторе и неодинаковостью значений частоты тактовых генераторов шифратора и дешифратора.

Первое же несовпадение шифрокомбинации переключает дешифратор в исходное состояние. Если же шифрокомбинации оказываются идентичными, на выходе 2^10 счетчика DD1 появляется высокий уровень.

Этот сигнал включает узел тревожной сигнализации, схема которого показана на рис.5.

Рис.5 (нажмите для увеличения)

Сигнальный узел состоит из двух генераторов: один, собранный на элементах DD1.1, DD1.2, раб007-5отает на частоте 0,5...1 Гц, a другой-DD1.3,DD1.4- на частоте 1...2 кГц. В результате совместной работы обоих генераторов акустический пьезоизлучатель BF1 воспроизводит короткие тревожные тональные посылки, чередующиеся с паузами такой же длительности. Если необходима большая громкость тревожного сигнала, вместо пьезоизлучателя BF1 включают усилитель мощности на транзисторе VT1, нагруженном динамической головкой BF2. Мощность головки - не менее 0,5 Вт, сопротивление - 50 Ом.

Ток, потребляемый дешифратором и сигнальным узлом в режиме ожидания при напряжении питания 9 В, равен 1,2 мА. В режиме тревожной сигнализации дешифратор потребляет 5 мА, если звукоизлучатель - пьезоэлемент, и 60 мА, если звукоизлучатель - динамическая головка 0,5 ГДШ-9. Дешифратор сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 5 В.

Сигнал на входе дешифратора (на выходе детектора радиоприемника) должен иметь положительную полярность и амплитуду не менее 150 мВ.

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Охранные устройства и сигнализация.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 15.07.2025

Вопрос о том, сколько нужно спать, чтобы чувствовать себя отдохнувшим, волнует миллионы людей по всему миру. Общепринятая рекомендация - восемь часов сна - давно стала стандартом, однако недавние исследования ставят под сомнение ее универсальность. Оказалось, что продолжительность здорового сна зависит не только от биологии, но и от культурных и социальных условий. Американские ученые провели масштабное исследование, охватившее около пяти тысяч человек из двадцати стран. Полученные данные выявили значительные различия в продолжительности сна в зависимости от места проживания. Например, в Японии средний человек спит всего около шести часов с небольшим, тогда как во Франции этот показатель приближается к восьми. Канадцы, в свою очередь, в среднем спят по семь с половиной часов. Один из руководителей исследования, профессор социальной и культурной психологии Стивен Хайне из Университета Британской Колумбии, подчеркивает, что универсального стандарта сна не существует. По его словам, ...>>

Компьтерная оценка состояния культурных растений 15.07.2025

Современное сельское хозяйство переживает технологическую революцию, и одной из ключевых задач становится точная диагностика состояния растений. Устойчивость к климатическим изменениям, экономное использование ресурсов и повышение урожайности требуют новых подходов. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме предложили инновационное решение, объединив возможности дронов и искусственного интеллекта. Традиционные методы дистанционного анализа в агросекторе сталкиваются с ограничениями: они не всегда способны точно определить комбинированный стресс у растений, возникающий, например, при одновременном дефиците влаги и азота. Чтобы преодолеть это, израильские ученые оснастили дроны сложной системой сенсоров - гиперспектральными, тепловыми и RGB-камерами. Эти камеры не просто фиксируют изображение, но и собирают обширные данные о состоянии листвы, позволяя "увидеть" скрытые признаки стресса, незаметные невооруженному глазу. Для обработки полученных изображений и сигналов был ...>>

Особенности восприятия старости 14.07.2025

Понятие старости зачастую оказывается субъективным и подвижным: то, что кажется "преклонным возрастом" в юности, в зрелости уже воспринимается иначе. Исследования показывают, что границы старения не столько определяются биологическим возрастом, сколько зависят от психологического восприятия и отношения к собственному телу и уму. Недавнее исследование, проведенное в США среди двух тысяч человек старше сорока лет, позволило ученым определить, в каком возрасте американцы начинают ощущать себя "старыми". Оказалось, что чувство старения в среднем наступает уже к 47 годам, а заметная обеспокоенность внешними возрастными изменениями - примерно к пятидесяти. Это тот момент, когда люди чаще начинают замечать морщины, снижение тонуса кожи и общую усталость. На фоне этих внешних изменений многие участники признались, что испытывают тревогу по поводу когнитивного спада. Более половины респондентов признались, что хотя бы раз в день забывают, что собирались сказать, а четверть - теряют мысль ...>>

Случайная новость из Архива Фрактальные антенны для умной одежды 11.03.2017 Популярность мониторов физической активности и других носимых электронных устройств предвещает интерес к умной одежде - считается, что эта категория устройств потеснит привычные сейчас браслеты. Одной из технических проблем на пути к массовой умной одежде является обеспечение устойчивой беспроводной связи. Дело в том, что близость человеческого тела отрицательно сказывается на работе традиционных антенн. Особенно, если человек двигается и потеет. Этого недостатка лишены фрактальные антенны для носимых устройств, изобретенные компанией Fractal Antenna Systems. Фрактальные антенны, как следует из их названия, имеют свойство самоподобия. Такая структура успешно компенсирует воздействие факторов, стремящихся изменить параметры антенны. Кроме того, она обеспечивает работу в широком диапазоне частот. Фрактальные антенны могут быть встроены в ткань и изгибаться вместе с ней, оставаясь незаметными. Компания Fractal Antenna Systems работает в обозначенной области полтора десятка лет и обладает ключевым патентом №7830319. Еще несколько разработок находятся в процессе патентования. По словам Fractal Antenna Systems, ее антенны, уже используемые военными, заинтересовали и разработчиков умной одежды. Сейчас в сотрудничестве с Fractal Antenna Systems специалисты этих компаний создают заказные варианты антенн, которые в перспективе можно будет встретить в серийных предметах одежды.

Другие интересные новости:

▪ Взорвать астероид

▪ Альтернатива пенопласту

▪ Флэш-массивы NetApp AFF8000

▪ MEMS-микрофон MP23DB01HP

▪ SPOT-часы от MICROSOFT скоро появятся в продаже

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Орфей. Крылатое выражение

▪ статья Почему мама и папа звучат похоже в большинстве языков мира? Подробный ответ

▪ статья Заготовщик луба, мочальное производство. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Емкостное реле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Дигорские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025