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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Encoder e decoder del canale radio della guardia. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi di sicurezza e allarmi Molti radioamatori e automobilisti sanno già che gli organi degli affari interni ora consentono l'installazione e il funzionamento di dispositivi di sorveglianza elettronici con un canale radio su un'auto. A differenza dei diffusi guardiani delle auto con allarme acustico, un guardiano con un canale radio non suona l'allarme per l'intero quartiere, ma solo per il proprietario (anche se, se necessario, è in grado di duplicare il segnale radio con forti segnali sonori e luminosi ). Dopo aver ricevuto un segnale di allarme sul canale radio, il proprietario intraprende le azioni adeguate alle circostanze specifiche, in particolare chiama la polizia e denuncia un tentativo di aprire l'auto o di smontarne i componenti. Se, nonostante le misure adottate, il furto dovesse comunque verificarsi, esiste la possibilità concreta di trovare l'auto "alle calcagna" da parte di agenti di polizia dotati dell'attrezzatura necessaria. L'autoguard del canale radio è costituito da due blocchi: trasmissione e ricezione. L'unità trasmittente comprende la cabina stessa con il necessario set di sensori, un encoder e un trasmettitore con antenna radiante. Questa unità è montata su un'auto. La fonte di alimentazione può essere una batteria di bordo o la propria batteria integrata. L'unità ricevente è composta da un'antenna ricevente, un ricevitore, un decodificatore e un generatore di segnale di allarme. Questa unità è realizzata sotto forma di un design tascabile in miniatura con alimentazione autonoma o come ricevitore desktop altamente sensibile alimentato dalla rete. In generale, quando interviene la guardia automatica, il trasmettitore inizia ad emettere un segnale radio modulato da un codice ad impulsi generato dall'encoder. Un ricevitore con decoder separa il proprio segnale di codice dalla massa dei segnali in onda e accende il generatore di segnali di allarme. In realtà, a causa della varietà dei compiti pratici, ci possono essere molte opzioni per organizzare un canale radio. Ma in ogni caso, i parametri del canale radio devono soddisfare i requisiti tecnici stabiliti dall'Ispettorato statale delle telecomunicazioni. Ecco i principali:
Secondo i "Regolamenti Radio" dell'Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (Vol. 1, "Radio e Comunicazioni." M., 1985), le classi di emissione sono solitamente indicate con tre simboli. La prima - la lettera - indica il tipo di modulazione della portante principale. Il secondo - un numero - sulla natura dei segnali che modulano la portante principale. La terza è la lettera: il tipo di informazione trasmessa. In relazione al nostro caso, la lettera A indica una modulazione a due bande, la lettera F - frequenza, P - una sequenza di impulsi non modulati. Il numero 1 corrisponde ad un'opzione con un canale contenente informazioni quantizzate o digitali senza l'uso di una sottoportante modulante (esclusa la divisione temporale dei canali), e il numero 0 corrisponde all'assenza di un segnale modulante. Infine, la lettera D viene assegnata al caso di trasmissione di informazioni digitali, segnali di telemetria e telecontrollo. È facile vedere che i requisiti qui presentati riguardano principalmente il trasmettitore. Ciò è comprensibile: dopo tutto, la possibilità di funzionamento simultaneo congiunto di più sistemi di sicurezza dipenderà in gran parte dalla sua qualità. Le caratteristiche del ricevitore possono essere qualsiasi purché fornisca una comunicazione affidabile in condizioni operative specifiche e non costituisca di per sé una fonte di interferenza. I requisiti elencati apparentemente non sono definitivi e verranno perfezionati man mano che questa tecnologia verrà padroneggiata. I nodi più complessi di un canale radio sono il codificatore e il decodificatore. Pertanto, la redazione ha deciso, seguendo la tradizione, di iniziare la nostra conoscenza con il canale radio auto watchman con un articolo su questi nodi. In futuro si prevede di pubblicare le descrizioni delle restanti unità di sorveglianza radio. L'introduzione di un canale radio in un sistema di allarme di sicurezza elettronico espande notevolmente le sue capacità e richiederà al progettista di risolvere un compito difficile: garantire la selezione affidabile di un segnale radio tra molti altri, compresi segnali con scopi simili. Per fare ciò, sembrerebbe che sia sufficiente trovare una sezione "tranquilla" in una particolare gamma radio ed emettere in essa solo una portante. Quindi la scomparsa della portaerei servirà da segnale di allarme. O viceversa: l'apparizione di un corriere sarà un segnale allarmante. Un tale sistema radio è abbastanza semplice da implementare. Risulta però di scarsa utilità. In primo luogo, perché nello spettro radio moderno non sono praticamente rimaste sezioni “tranquille”; in secondo luogo, non protetto in alcun modo dal blocco, anche con i mezzi più primitivi, dalle interferenze che provocano false chiamate, deluderà presto il suo creatore; in terzo luogo, tale utilizzo delle onde radio entrerà probabilmente in conflitto con la legislazione sulle comunicazioni radio*. Un altro modo è modulare la portante con un segnale di tono. Ma anche qui, le difficoltà di creare filtri con la necessaria selettività e accurati nella posizione di frequenza non consentono di inserire un numero significativo di canali nella larghezza di banda del ricevitore radio: solitamente non più di 10-15, il che significa lo stesso numero di oggetti protetti . Naturalmente anche l'immunità al rumore di tali sistemi è bassa. La portante può anche essere modulata (manipolata) da un segnale pulsato. Tali sistemi di crittografia vengono utilizzati, ma per lo più in forme molto semplici: la diversità dei segnali si ottiene variando l'ampiezza degli impulsi (PWM), il loro numero, ecc. Anche le capacità di tali sistemi sono relativamente limitate, specialmente nelle trasmissioni strettamente limitate nel tempo. Uno dei possibili principi per costruire un segnale crittografico con una grande "capacità" combinatoria è che il tempo assegnato per la trasmissione è diviso in intervalli uguali - luoghi familiari, ciascuno dei quali corrisponde a 0 o 1. Se prendiamo la presenza di valori elevati -radiazione di frequenza nell'antenna del trasmettitore, e 1 indica la sua assenza, il segnale crittografato assumerà la forma di un messaggio radiotelegrafico molto breve. In una sequenza binaria composta da n caratteri possono essere inseriti 2" diversi messaggi di crittografia. Tuttavia, oltre alla parte effettiva di informazioni, un messaggio di questo tipo contiene solitamente anche bit ausiliari (ad esempio start), che ne semplificano la decrittografia. La Figura 1 mostra un diagramma schematico di un encoder che implementa questo principio.
L'encoder contiene un oscillatore stabilizzato al quarzo a bassa frequenza (DD5.3, DD5.4, ZQ1), un trigger (DD4.3.DD4.4), che cambia il suo stato quando viene attivato il nodo di guardia (se un livello alto appare almeno brevemente all'ingresso “Segnale”)), un nodo per commutare il sistema in modalità standby (SB1, DD4.1, DD4.2) e un contatore DD1, che controlla il funzionamento degli interruttori DD2 e DD3. Questa o quella combinazione di crittografia viene composta collegando gli ingressi informazioni degli interruttori D02, DD3 con il filo di alimentazione positivo o con il filo comune. Il posto iniziale (zero) della combinazione di crittografia è sempre occupato da uno: il bit di inizio (al pin 14 dell'interruttore DD2 viene applicato un livello alto). I luoghi familiari 1,2,..., 14 (secondo i numeri dei terminali del cablaggio) seguono nel tempo esattamente in questo ordine. L'encoder controlla il funzionamento del trasmettitore radio con segnali dall'uscita degli elementi DD5.2 e DD6.4. Quando appare un livello basso all'uscita dell'elemento DD5.2, l'alimentazione al trasmettitore è accesa. Uno schema di una delle opzioni per l'alimentatore è mostrato in Fig. 2.
I segnali dall'uscita dell'elemento DD6.4 controllano il funzionamento del percorso ad alta frequenza del trasmettitore. Il segnale di manipolazione può essere fornito al circuito di emettitore del transistor dello stadio intermedio o di uscita attraverso il transistor buffer VT2 (Fig. 3).
La trasmissione di una combinazione di crittografia è possibile solo nella posizione “Codice” dello switch SA1. La posizione “Emissione continua” ha lo scopo di controllare la modalità e configurare il trasmettitore. In modalità sicurezza, l'ingresso “Segnale” è a un livello basso; il trigger DD4.3, DD4.4 premendo il pulsante SB1 viene impostato allo stato 0, in cui il generatore di clock è inibito, e il contatore DD1 va allo stato zero, in cui alle sue uscite è presente una tensione di basso livello. Di conseguenza, l'uscita dell'interruttore DD2 è bassa (come all'ingresso XO) e l'uscita dell'interruttore DD3 è in uno stato di alta resistenza. L'alimentazione del trasmettitore e il manipolatore sono spenti. Dopo l'attivazione del nodo watchdog, il livello sull'ingresso “Segnale” cambia da zero a uno, il trigger DD4.3, DD4.4 passa allo stato 1, l'alimentazione del trasmettitore viene accesa e il generatore di clock inizia a funzionare. Il contatore DD1 e gli interruttori generano una combinazione di codici di impulsi corrispondente alla posizione dei ponticelli del campo di contatto X1. Questa combinazione di crittografia viene inviata al manipolatore del trasmettitore attraverso l'elemento aperto DD6.4. In un codificatore con un risonatore al quarzo "orologio" nel generatore di orologio, la durata di una familiarità sarà di circa 1,95 ms. La durata dell'intera combinazione di crittografia è di 30 ms, le pause tra loro sono di circa 470 ms. La durata della pausa è determinata dalla durata del segnale di alto livello all'uscita del gruppo diodo-resistenza VD1 - VD4.R9. Eliminando ad esempio il diodo VD4 è possibile ridurre la durata a circa 220 ms. Il numero totale di possibili combinazioni di crittografia è 2^14 = 16384. Per funzionare ad una velocità più elevata è sufficiente sostituire il risuonatore al quarzo “clock” con uno a frequenza più elevata. Ciò comporterà però ovviamente un corrispondente ampliamento della larghezza di banda occupata dal canale radio, fino all'uscita dai confini consentiti, ed una larghezza di banda insufficiente del ricevitore radio FSS. La corrente consumata dall'encoder in modalità standby con una tensione di alimentazione di 9 V non supera 1...2 µA. L'ampiezza del segnale dell'unità di sicurezza non deve essere inferiore a 4 V. L'encoder rimane operativo quando la tensione di alimentazione scende a 5 V. Il decodificatore è responsabile dell'identificazione del “proprio” segnale di crittografia sullo sfondo di vari tipi di interferenze nel canale di comunicazione. Il suo schema elettrico è mostrato in Fig. 4.
Il decodificatore è costituito da un generatore di clock assemblato sugli elementi DD5.3, DD5.4 e stabilizzato da un risonatore al quarzo ZQ1 (alla stessa frequenza del risonatore al quarzo dell'encoder), trigger DD4.1, DD4.3, commutato dal bordo del segnale aereo, comparatore DA1 , che amplifica e modella questo segnale, il nodo per commutare il decoder in modalità standby (SB1, R7, C3, DD6.1) e il contatore DD1, che controlla il funzionamento degli interruttori DD2 e DD3 allo stesso modo dell'encoder. Inoltre, il decoder comprende un'unità per confrontare la combinazione di crittografia ricevuta dall'etere con quella installata nel decoder. L'unità di confronto è assemblata sugli elementi DD5.2, DD6.2, DD7.1, DD7.2, DD7.3. Il decodificatore viene messo in modalità standby premendo il pulsante SB1 e all'uscita dell'elemento DD6.1 appare un impulso di alto livello, impostando il trigger DD4.1, DD4.3 sullo stato O e ripristinando il contatore DD1. L'elemento DD5.1 si chiude e non consente il passaggio degli impulsi del generatore di clock operativo all'ingresso C del contatore DD1, motivo per cui le sue uscite rimangono basse. Non appena gli impulsi della combinazione di crittografia ricevuta dall'aria compaiono all'uscita dell'inverter DD4.4, il trigger DD4.3, DD4.1 commuta, l'elemento DD5.1 si apre e il contatore DD1 inizia a contare il impulsi del generatore di clock. Gli interruttori DD2, DD3 generano una combinazione di crittografia esemplificativa di impulsi corrispondente alla posizione dei ponticelli del campo di contatto X1. Il confronto vero e proprio tra la combinazione di crittografia in onda e quella standard avviene sull'elemento DD7.3. Procede poco a poco, iniziando dal bit iniziale, seguito dal gate del risultato tramite l'elemento DD6.2. L'impulso stroboscopico rimosso dall'uscita dell'elemento DD7.2 occupa il secondo quarto di ciascuna familiarità, il che consente di trascurare qualche anticipo della combinazione di crittografia adottata rispetto a quella installata nel decoder e la differenza nei valori di frequenza dei generatori di clock dell'encoder e del decoder. La prima mancata corrispondenza della combinazione di crittografia riporta il decodificatore al suo stato originale. Se le combinazioni di crittografia risultano identiche, sull'uscita 2^10 del contatore DD1 appare un livello alto. Questo segnale accende la centrale d'allarme, il cui schema è mostrato in Fig. 5.
L'unità di segnale è composta da due generatori: uno, assemblato sugli elementi DD1.1, DD1.2, work007-5, funziona ad una frequenza di 0,5...1 Hz, e l'altro - DD1.3, DD1.4 - a una frequenza di 1.. .2 kHz. Come risultato del funzionamento congiunto di entrambi i generatori, l'emettitore piezoelettrico acustico BF1 riproduce brevi toni allarmanti, alternati a pause della stessa durata. Se è richiesto un volume elevato del segnale di allarme, invece dell'emettitore piezoelettrico BF1, accendere l'amplificatore di potenza sul transistor VT1, caricato dalla testa dinamica BF2. Potenza della testa - almeno 0,5 W, resistenza - 50 Ohm. La corrente consumata dal decoder e dal nodo del segnale in modalità standby con una tensione di alimentazione di 9 V è 1,2 mA. In modalità allarme, il decoder consuma 5 mA se l'emettitore sonoro è un elemento piezoelettrico e 60 mA se l'emettitore sonoro è una testina dinamica da 0,5 GDSh-9. Il decoder rimane operativo quando la tensione di alimentazione scende a 5 V. Il segnale all'ingresso del decoder (all'uscita del rilevatore del ricevitore radio) deve avere una polarità positiva e un'ampiezza di almeno 150 mV.
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