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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Альтернатива золоту в микросхемах 27.04.2016 Тайваньским ученым из университета National Cheng Kung University (NCKU) удалось разработать технологию соединения элементов интегральных схем с помощью алюминиевых проводов, которые окажутся дешевле в производстве, чем используемые сейчас электрические контакты из золота и меди. Данная разработка предназначена для вывода электрического сигнала от интегральных элементов на внешний корпус микросхем - для взаимодействия с другими компонентами на системной плате. Качество контактов является критичным для скорости вычислительных процессов и качества работы устройства. Ранее для этих целей чаще всего использовались золотые провода диаметром 12,5 мкм и крупнее (в том числе с примесью бериллия или других элементов). Более дешевой альтернативой золоту являются медные провода диаметром до 75 мкм, хотя в их производстве также есть определенные сложности: чтобы избежать коррозии, припайка проводов к микросхеме должна осуществляться в газовой среде, на 95% состоящей из азота и на 5% из водорода. В некоторых случаях в качестве аналога также используется серебро. В общей сложности около 90% устройств с использованием полупроводниковых интегральных схем и светодиодных устройств (LED) сейчас содержат контакты из золота, серебра или меди. Алюминий и его соединения с магнием и кремнием также ранее использовались в микросхемах, однако исследовательская группа из NCKU утверждает, что в ходе четырехлетней работы им удалось решить проблему низкой проводимости и эластичности (ductility) алюминия. Ключевой особенностью технологии является нанесение на поверхность провода тончайшего слоя цинка. Диаметр провода составляет около 18 мкм, алюминий должен быть полностью очищен он примесей, чтобы увеличить теплопроводность, эластичность и твердость. Использование данной технологии позволит сократить затраты на производство по сравнению с интегральными схемами, где используются золотые или медные контакты, уверяют разработчики. Стоимость алюминиевого сырья гораздо дешевле по сравнению с аналогами. Цена на золото на мировом рынке - около $62 тыс. за кг, стоимость серебра гораздо ниже и составляет около $1,25 тыс. за кг, для меди этот показатель равняется около $7, при этом цена на алюминий оказывается еще в три раза ниже - всего около $2 за кг.

Другие интересные новости:

▪ Скоростной метод опреснения морской воды

▪ Телевизоры Samsung SUHD

▪ Скоростной поезд в Корее

▪ Найден способ спасти кота Шредингера

▪ Новая спецификация ATX от Intel

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Открытое письмо. Крылатое выражение

▪ статья Как появились зубные протезы? Подробный ответ

▪ статья Виноград амурский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Вертикальная направленная антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезновение шара с помощью захвата ладонью. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025