ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРОЛЬ-2

В этой части статьи ее автор рассказывает о принципе работы и конструкции ИК приемника, составляющего вместе с брелоком-генератором систему автоматического опознания "своего". ИК ПРИЕМНИК Схема устройства, принимающего кодированный сигнал инфракрасного излучателя, показана на рис. 1. Микросхема DA1, представляющая собой фотоусилитель, преобразует импульсы тока в фотодиоде BL1, возбуждаемые ИК вспышками брелока-излучателя, в импульсы напряжения, пригодные для прямого их введения в цифровой анализатор. На рис. 2,а изображен график импульсной последовательности на выходе фотоусилителя, соответствующий коду 111011100111001,который мы здесь и ниже будем рассматривать в качестве примера.

width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.

В приемнике два формирователя. Один из них, выполненный на элементах DD1.1 и DD3.1, расширяет каждый из входных импульсов (напомним, длительность импульсов ИК передатчика - около 10 мкс) до tф1=RЗС5=0,6...0,8 мс (рис. 2,6). А второй, собранный на элементах DD1.2 и DD3.3, формирует импульс длительнос-тью tф2=R4С6=30...50 мс (рис. 2,г). По 1 фронту этого импульса на выходе элемента DD3.5 формируется короткий импульс (tr=R5C7=10 мкс), устанавливающий сдвигающий регистр DD4DD5 и счетчик DD6 в нулевое состояние (рис. 2,д). Элементы DD1.3, DD1.4, резистор R7 и кварцевый резонатор ZQ1 образуют задающий генератор, работающий на частоте 32 768 Гц (на такой же частоте, напомним, работает и задающий генератор ИК излучателя).

Puc.2

В сдвигающем регистре принятый сигнал (или помеха) фиксируется следующим образом. По фронту импульса первой же ИК вспышки микросхемы DD4-DD6 устанавливаются в нулевое состояние (на их выходах возникают нули) и счетчик DD6 начинает счет импульсов с частотой 32 768 Гц. Примерно через 0,5 мс (tзн/2) ноль на выходе 24 (выв. 5) счетчика DD6 будет замещен единицей. В сдвигающем регистре К561ИР2 такой перепад напряжения на входе С приводит к перемещению хранящегося в нем числа на один разряд в сторону старших (по схеме на рис. 1 - вниз), а в младший разряд микросхемы DD4 будет вписано то значение, которое в этот момент окажется на его входе D (выв. 7). Это может быть и 1 - расширенный до tф1 "единичный" импульс, и 0 - если вспышка в этом знакоместе кодовой посылки отсутствовала. Следующий сдвиг числа произойдет через tзн=0,976 мс - "шаг", который сохранится в дальнейшем.

Система сделает лишь 16 поразрядных сдвигов (сдвигающие импульсы, генерируемые счетчиком DD6, иллюстрирует рис. 2,в) - с появлением сигнала высокого уровня (лог. 1) на выходе 29 счетчика DD6 и соответственно низкого (лог. 0) на входе DD2.2 (выв. 9), счетчик самозаблокируется и сохранит это состояние до очередного старта системы. Таким образом, принятая последовательность ИК вспышек преобразуется в число, хранящееся в регистре DD4DD5. Остается выяснить, является ли оно кодовым.

Осуществляется это диодно-резис-торным дешифратором Д1, схему которого (для того же кода 111011100111001) иллюстрирует рис. 3. Идея дешифрации проста. Все выходы регистра, на которых в соответствии с кодовой комбинацией должна быть 1, подключают к входам диодно-резисторного логического элемента И (VD1, VD4-VD6, VD9-VD11, VD13-VD15, R1), а выходы, на которых должен быть 0, - к входам диодно-резисторного логического элемента ИЛИ (VD2, VD3, VD7, VD8, VD12, R2). Если в регистре зафиксировано число-код, то на выходе элемента И дешифратора установится напряжение высокого уровня, а на выходе элемента ИЛИ - низкого. И только в этом случае на выходе ИК приемника возникнет сигнал 1. Это "единичное" его состояние продержится до тех пор, пока не будет нажата кнопка SB1 "Обнуление" (параллельно ей может быть включено несколько кнопок такого же назначения) или по каналу не пройдет какой-либо посторонний сигнал.

Puc.3

Особое внимание при монтаже приемника следует обратить на экранирование фотоголовки (BL1, DA1 и др.): обладая высокой чувствительностью и значительной широкополосностью, она подвержена воздействию электрических сигналов различного происхождения. Экран в виде открытой плоской коробки размерами 30х15х11 мм (на рис. 5 он обозначен штриховыми линиями) изготавливают из жести по чертежу, показанному на рис. 6, и припаивают в двух-трех точках к фольге общего провода. При необходимости чувствительность фотоголовки можно уменьшить, зашунтировав вход микросхемы DA1 резистором R1 сопротивлением 0,2...3 МОм.

Все резисторы - МЛТ-0,125. Конденсатор С2 - К53-30, С4 и С10 - импортные 0 8 мм, остальные - КМ-6, К10-176, КД. Кварцевый резонатор ZQ1 - малогабаритный часовой. На плате предусмотрено место (на рис. 5 обведено штрихпунктир-ной линией) для размещения и монтажа деталей звукового генератора, описанного в "Радио", 1997, № 8, с. 44, 45.

Для ослабления засветки фотодиода посторонними источниками света, способными существенно уменьшить чувствительность приемника, его помещают в "колодец", склеенный из черного полистирола. Это защитит фотодиод от воздействия источников, расположенных в стороне от оптической оси. К тому же образующийся невидимый "коридор", в пределах которого только и будет возможен оптический контакт приемника с излучателем, умножит и без того немалые трудности информационного "взлома" системы.

Окно фотодиода полезно заклеить пленкой, ослабляющей по преимуществу видимый свет. В роли такого своеобразного инфракрасного фильтра неплохо показали себя темные пластиковые обои. Тем более, что расстояние, на котором приемник способен обнаружить и дешифровать ИК вспышки брелока-излучателя, в среднем превышает 10 м.

Приемник сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 4 В, потребляемый им ток не превышает 1,4 мА.

К выходу приемника (вывод 12 элемента DD3.6) могут быть подключены самые разные сигнальные устройства. Например, светодиод HL1 с токоограни-чительным резистором R9, показанный на рис. 1 штриховыми линиями, или упомянутый выше звуковой генератор, оповещающий о появлении "своего". Но если по сигналу приемника охранная система должна включить, скажем, привод дверного электрозамка, в сигнал, управляющий исполнительным механизмом (ИМ), нужно ввести временную задержку. Схема возможного ее варианта показана на рис. 5. Запаздывание срабатывания ИМ зависит от постоянной времени R2C1 и может составить несколько десятых долей секунды.

Puc.5

Длительность задержки увеличится, если в эмиттерную цепь транзистора VT1 включить диод VD3. Напряжение питания ИМ с учетом возникающих при его выключении экстранапряжений (диод VD2 при индуктивных нагрузках обязателен), не должна превышать максимально допустимого для транзистора VT1 (для КТ972А Uкэmax=60 В, для КТ972Б - 45 В). Рабочий ток ИМ - не более 2 А.

Задержка срабатывания ИМ - эффективное средство в борьбе с попытками подобрать задействованный в системе код. В принятой нами системе кодирования даже секундная задержка заставит злоумышленника простоять у чужих дверей не один час. И это - при наличии у него соответствующей аппаратуры, знания принципов кодирования и времяимпульсных характеристик ИК излучения. "Подсмотреть" же работу ИК брелока-генератора, не войдя в визуальный контакт с его владельцем, несравнимо сложнее, нежели это допускают кодовые генераторы, работающие в радиодиапазоне.

Источник: РАДИО № 12, 1997г.
Автор: Ю. ВИНОГРАДОВ, г. Москва