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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Codificador e decodificador do canal de rádio do guarda. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Automóvel. Dispositivos de segurança e alarmes Muitos radioamadores e motoristas já sabem que agora os órgãos de corregedoria podem subir em um carro e operar dispositivos eletrônicos de vigilância com um canal de rádio. Ao contrário dos guardas de sinal sonoro amplamente utilizados, o vigia com canal de rádio não aciona o alarme para todo o bairro, mas apenas para o proprietário (embora, se necessário, ele possa duplicar o sinal de rádio com som alto e sinais luminosos) . Tendo recebido um sinal de alarme pelo canal de rádio, o proprietário toma as medidas correspondentes a circunstâncias específicas, em particular, chama a polícia e relata uma tentativa de abrir o carro ou desmontar seus componentes. Se, apesar das medidas tomadas, o sequestro ainda assim ocorreu, resta a possibilidade real de encontrar o carro em "perseguição" por policiais munidos do equipamento necessário. A proteção automática do canal de rádio consiste em dois blocos - transmissão e recepção. A unidade transmissora inclui a própria proteção com o conjunto necessário de sensores, um codificador e um transmissor com antena radiante. Este bloco é montado no carro. A fonte de energia pode ser uma bateria interna ou sua própria bateria interna. A unidade receptora consiste em uma antena receptora, um receptor, um decodificador e um gerador de alarme sonoro. Esta unidade é feita como um design de bolso em miniatura autoalimentado ou como um receptor alimentado por rede elétrica de alta sensibilidade para mesa. No caso geral, quando a autoguarda é acionada, o transmissor passa a emitir um sinal de rádio modulado por um código de pulso gerado pelo encoder. O receptor com o decodificador extrai "seu" sinal de código da massa de sinais no ar e liga o gerador de sinais de alarme. Na realidade, pode haver muitas opções para organizar uma estação de rádio devido à variedade de tarefas práticas. Mas em todos os casos, os parâmetros do canal de rádio devem atender aos requisitos técnicos estabelecidos pela Inspetoria Estadual de Telecomunicações. Aqui estão os principais:
De acordo com os "Regulamentos de Rádio" da União Internacional de Telecomunicações (vol. 1, "Rádio e Comunicação". M., 1985), é comum designar as classes de radiação com três símbolos. A primeira - uma letra - indica o tipo de modulação da portadora principal. A segunda - uma figura - sobre a natureza dos sinais que modulam a portadora principal. O terceiro - uma carta - o tipo de informação transmitida. Em relação ao nosso caso, a letra A denota modulação de duas bandas laterais, a letra F - frequência, P - uma sequência de pulsos não modulados. O número 1 corresponde a uma variante com um canal contendo informação quantizada ou digital sem o uso de uma subportadora moduladora (excluindo a divisão de tempo dos canais), e o número 0 corresponde à ausência de um sinal modulante. E, finalmente, a letra D é atribuída ao caso de transmissão de informações digitais, sinais de telemetria, telecontrole. É fácil ver que os requisitos apresentados aqui se referem principalmente ao transmissor. Isso é compreensível - afinal, a possibilidade de operação simultânea conjunta de vários sistemas de segurança dependerá muito de sua qualidade. As características do receptor podem ser quaisquer, desde que forneça comunicação confiável em condições operacionais específicas e não seja uma fonte de interferência. Os requisitos listados, aparentemente, não são finais e, à medida que o desenvolvimento desta técnica será refinado. Os nós mais complexos do canal de rádio são o codificador e o decodificador. Portanto, os editores decidiram, seguindo a tradição, começar a conhecer o guarda da estação de rádio com um artigo sobre esses nós. No futuro, está prevista a publicação de descrições dos restantes nós da guarda de rádio. A introdução de um canal de rádio em um sistema de alarme eletrônico de segurança expande drasticamente suas capacidades e exigirá que o projetista resolva uma tarefa difícil - garantir a seleção confiável de um sinal de rádio entre muitos outros, incluindo sinais de finalidade semelhante. Para fazer isso, parece que basta encontrar uma seção "silenciosa" em uma ou outra banda de rádio e irradiar apenas uma portadora nela. Então o desaparecimento do portador servirá como um sinal de alarme. Ou vice-versa - o aparecimento de uma transportadora será um sinal de alarme. Esse sistema de rádio é bastante simples de implementar. No entanto, acaba por ser inutilizável. Em primeiro lugar, porque praticamente não existem seções "silenciosas" no espectro de rádio moderno; em segundo lugar, não está protegido de forma alguma contra bloqueios mesmo pelos meios mais primitivos, contra interferências que provocam chamadas falsas, irá rapidamente desapontar o seu criador; em terceiro lugar, tal uso do ar provavelmente entrará em conflito com a legislação sobre radiocomunicações*. Outra maneira é modular a portadora com um sinal de tom. Mas também aqui as dificuldades de criar filtros com a seletividade necessária e precisos em sua posição de frequência não permitem colocar um número significativo de canais na banda passante do receptor de rádio: geralmente não mais que 10-15, o que significa o mesmo número de protegidos objetos. Baixa, é claro, e imunidade a ruído de tais sistemas. A portadora também pode ser modulada (chaveada) com um sinal pulsado. Esses sistemas de criptografia são usados, mas na maioria das vezes em formas muito simples: uma variedade de sinais é obtida variando a largura do pulso (PWM), seu número, etc. As capacidades de tais sistemas também são relativamente pequenas, especialmente em transmissões estritamente limitadas no tempo. Um dos princípios possíveis para a construção de um sinal cifrado com grande "capacidade" combinatória é que o tempo alocado para transmissão seja dividido em intervalos iguais - familiaridade, cada um dos quais corresponde a 0 ou 1. Se para 1 tomarmos a presença de radiação de alta frequência na antena do transmissor e para 0 - sua ausência, esse sinal cifrado parecerá uma mensagem de rádio telégrafo muito curta. Em uma sequência binária que consiste em n espaços de caracteres, 2 "mensagens cifradas diferentes podem ser colocadas. É verdade que, além da própria parte da informação, essa mensagem geralmente contém bits auxiliares (início, por exemplo), que simplificam sua descriptografia. A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um codificador que implementa esse princípio.
O codificador contém um oscilador de baixa frequência estabilizado por quartzo (DD5.3, DD5.4, ZQ1), um gatilho (DD4.3. DD4.4), que muda de estado quando o nó watchdog é acionado (com pelo menos um nível alto de curto prazo na entrada "Sinal" ), nó que coloca o sistema em modo de espera (SB1, DD4.1, DD4.2) e o contador DD1, que controla a operação das chaves DD2 e DD3. Uma ou outra combinação de cifras é discada conectando as entradas de informações dos interruptores D02, DD3 com um fio de alimentação positivo ou com um fio comum. A familiaridade inicial (zero) da combinação de cifras é sempre ocupada por um - o bit de início (um nível alto é aplicado ao pino 14 do switch DD2). As conhecidas 1,2,...,14 (conforme os números dos terminais do feixe) seguem no tempo nesta ordem. O codificador controla a operação do transmissor de rádio com sinais da saída dos elementos DD5.2 e DD6.4. Quando um nível baixo aparece na saída do elemento DD5.2, o transmissor está ligado. Um diagrama de uma das variantes do nó power-on é mostrado na Fig. 2.
Os sinais da saída do elemento DD6.4 controlam a operação do caminho de alta frequência do transmissor. O sinal de manipulação pode ser alimentado no circuito emissor do transistor do estágio intermediário ou de saída através do transistor buffer VT2 (Fig. 3).
A transmissão da combinação cifrada só é possível na posição "Código" do comutador SA1. A posição "Emissão contínua" destina-se ao controle do modo e configurações do transmissor. No modo armado, a entrada "Sinal" é baixa; acione DD4.3, DD4.4 pressionando o botão SB1 é colocado no estado 0, no qual o gerador de clock é inibido, e o contador DD1 vai para o estado zero, no qual há baixa tensão em suas saídas. Como resultado, a saída da chave DD2 é baixa (como na entrada de XO) e a saída da chave DD3 está em um estado de alta resistência. A alimentação do transmissor e o manipulador estão desligados. Depois que o nó watchdog é acionado, o nível na entrada "Sinal" muda de zero para um, o gatilho DD4.3, DD4.4 muda para o estado 1, o transmissor é ligado e o gerador de relógio começa a funcionar. O contador DD1 e as chaves geram uma combinação cifrada de pulsos correspondente à posição dos jumpers do campo de contato X1. Essa combinação de cifras através do elemento aberto DD6.4 entra no manipulador do transmissor. Em um codificador com um ressonador de quartzo "relógio" em um gerador de relógio, a duração de uma familiaridade será aproximadamente igual a 1,95 ms. A duração de toda a combinação de cifras é de 30 ms, as pausas entre elas são de cerca de 470 ms. A duração da pausa é determinada pelo tempo de vida do sinal de alto nível na saída do conjunto diodo-resistor VD1 - VD4.R9. Ao eliminar, por exemplo, o diodo VD4, a duração pode ser reduzida para cerca de 220 ms. O número total de combinações de cifras possíveis é 2^14 = 16384. Para trabalhar em uma velocidade maior, você só precisa substituir o ressonador de quartzo "relógio" por um de maior frequência. No entanto, isso obviamente levará a uma expansão correspondente da largura de banda ocupada pelo canal de rádio, até a saída dos limites permitidos, e à insuficiência da largura de banda FSS do receptor de rádio. A corrente consumida pelo encoder no modo de espera com uma tensão de alimentação de 9 V não excede 1...2 μA. A amplitude do sinal do nó de segurança não deve ser inferior a 4 V. O encoder permanece operacional quando a tensão de alimentação cai para 5 V. A seleção do sinal de cifra "próprio" no contexto de vários tipos de interferência no canal de comunicação é atribuída ao decodificador. Seu diagrama esquemático é mostrado na Fig.4.
O decodificador consiste em um gerador de relógio montado nos elementos DD5.3, DD5.4 e estabilizado por um ressonador de quartzo ZQ1 (na mesma frequência do ressonador de quartzo do codificador), gatilho DD4.1, DD4.3, comutado por a frente do sinal no ar, comparador DA1 , amplificando e moldando este sinal, o nó para colocar o decodificador em modo de espera (SB1, R7, C3, DD6.1) e o contador DD1, que controla a operação dos interruptores DD2 e DD3, assim como no codificador. Além disso, o decodificador inclui um nó para comparar a combinação de cifras recebidas do ar com a instalada no decodificador. O nó de comparação é montado nos elementos DD5.2, DD6.2, DD7.1, DD7.2, DD7.3. O decodificador é colocado em modo de espera pressionando o botão SB1, enquanto um pulso de alto nível ocorre na saída do elemento DD6.1, colocando o gatilho DD4.1, DD4.3 no estado O e zerando o contador DD1. O elemento DD5.1 fecha e não passa os pulsos do gerador de relógio operacional para a entrada C do contador DD1, pelo que suas saídas permanecem baixas. Assim que aparecerem na saída do inversor DD4.4 pulsos da combinação cifrada recebida do ar, o gatilho DD4.3, DD4.1 comuta, o elemento DD5.1 se abre e o contador DD1 começa a contar os pulsos de o gerador de relógio. Os interruptores DD2, DD3 produzem uma combinação de cifra exemplar de pulsos correspondentes à posição dos jumpers do campo de contato X1. A comparação real da combinação de cifra etérea e exemplar ocorre no elemento DD7.3. Ele vai pouco a pouco, começando do bit inicial, seguido pelo gating do resultado com o elemento DD6.2. O pulso estroboscópico retirado da saída do elemento DD7.2 ocupa o segundo quarto de cada familiaridade, o que permite desconsiderar algum avanço da combinação da cifra recebida em relação à instalada no decodificador e a disparidade nos valores de frequência dos geradores de relógio do codificador e do decodificador. A primeira incompatibilidade da combinação de cifras muda o decodificador para seu estado original. Se as combinações de cifras forem idênticas, um nível alto aparece na saída 2 ^ 10 do contador DD1. Este sinal inclui uma unidade de sinalização de alarme, cujo esquema é mostrado na Fig.5.
A unidade de sinal consiste em dois geradores: um, montado nos elementos DD1.1, DD1.2, opera na frequência de 007 ... 5 Hz e o outro - DD0,5, DD1 - na frequência de 1.3.. .1.4 kHz. Como resultado do trabalho conjunto de ambos os geradores, o emissor piezo acústico BF1 reproduz rajadas tonais curtas e perturbadoras, alternando com pausas da mesma duração. Se for necessário um alto volume do sinal de alarme, em vez do piezoelétrico BF2, um amplificador de potência é ligado com base no transistor VT1 carregado com a cabeça dinâmica BF1. Potência principal - não inferior a 1 W, resistência - 2 Ohm. A corrente consumida pelo decodificador e nó de sinal no modo de espera com uma tensão de alimentação de 9 V é de 1,2 mA. No modo de alarme, o decodificador consome 5 mA se o emissor de som for um elemento piezoelétrico e 60 mA se o emissor de som for uma cabeça dinâmica 0,5 ГДШ-9. O decodificador permanece operacional quando a tensão de alimentação cai para 5 V. O sinal na entrada do decodificador (na saída do detector do receptor de rádio) deve ter uma polaridade positiva e uma amplitude de pelo menos 150 mV.
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