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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Clé capacitive pour dispositif de sécurité. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Dispositifs de sécurité et signalisation d'objets Tous les radioamateurs qui ont déjà conçu des dispositifs de sécurité pour une maison de campagne, un garage, un appartement ou une voiture se sont demandé : quelle clé choisir pour cet appareil ? La même question s'est posée devant l'auteur de l'article. Les dispositifs de sécurité les plus simples sont construits avec un délai. Ce délai est accordé au propriétaire afin qu'après avoir ouvert la porte, il ait le temps d'éteindre l'appareil. Malheureusement, cette solution n'est pas applicable dans tous les cas. Si, par exemple, le système d'alarme dispose d'un capteur de choc, alors après un coup porté à la porte de l'objet de sécurité, un tel dispositif ne fonctionnera qu'au bout de quelques secondes, ce qui est inacceptable. D'autres dispositifs d'arrêt simples courants dans les conceptions amateurs comprennent les interrupteurs à lames, les capteurs tactiles et les émetteurs infrarouges de rayonnement IR non codé avec une fréquence de plusieurs kilohertz. Mais ces méthodes présentent également des inconvénients évidents. Toutes ces clés sont universelles et s'emboîtent. Si, par exemple, je rentre chez moi avec un ami et qu'il m'a vu lever la main avec un porte-clés vers un certain endroit, alors le secret est ouvert, car il y a peu d'options. J'ai soit un interrupteur à lames, soit un capteur. Et les fuites d’informations dans ce domaine peuvent être coûteuses. Sur la base de ce qui précède, lors de la conception d'un système de sécurité, il est nécessaire de partir du fait que la clé est difficile à répéter, comme la clé d'une serrure de porte, mais en même temps compacte et peu laborieuse à fabriquer. Les microcircuits spécialisés (encodeurs et décodeurs) sont inabordables pour beaucoup et ne peuvent pas être achetés dans toutes les villes. Sur les puces de la série K561 commune, le porte-clés s'avère de grande taille, ce qui n'est pas pratique. De plus, les microcircuits nécessitent de l'énergie et la batterie peut tomber en panne au moment le plus inopportun. À mon avis, une option intéressante est la clé sous la forme d'une résistance d'une certaine résistance. Les dimensions sont compactes, le prix est bas, aucune alimentation n'est requise, le « décodeur », réalisé sous la forme d'un pont, est relativement simple. Mais la résistance est assez simple à sélectionner à l'aide d'une variable. Le condensateur clé est également compact, bon marché et ne nécessite pas de piles, mais il est plus difficile à sélectionner, car les condensateurs variables de grande capacité sont rares, et pour ceux des vieilles radios dont disposent les radioamateurs, la limite supérieure pour modifier la capacité est petit, généralement 360...495 pF. La capacité même de deux sections KPI connectées en parallèle ne dépasse pas 1000 pF. De plus, les appareils dotés d'une clé en forme de condensateur d'une certaine capacité ne sont pas décrits dans la littérature populaire (du moins, l'auteur ne le sait pas), par conséquent, les informations sur cette méthode de désarmement d'un appareil ne sont toujours pas répandues. . Le schéma d'un dispositif de sécurité avec une clé en forme de condensateur d'une certaine capacité est illustré à la Fig. 1.
Un générateur d'impulsions rectangulaires est assemblé sur les éléments DD1.1 et DD1.2. Les éléments DD1.3 et DD1.4 sont un seul vibrateur qui génère des impulsions de durée de référence. L'élément DD2.1 possède une unité de comparaison et les éléments DD2.2 et DD2.3 ont un déclencheur Schmitt. Regardons de plus près le fonctionnement de l'appareil. Dans des conditions normales de veille, le condensateur C1 est manquant. Parallèlement, à la sortie de l'élément DD1.2, dans la version originale de l'appareil, la tension est légèrement inférieure à la moitié de la tension d'alimentation, c'est-à-dire log.0. Ceci est lié à cela. que l'élément DD1.1 fonctionne en mode linéaire en raison de la présence des résistances R1 et R2. Selon l'instance du microcircuit, la tension à la sortie de l'élément DD1.2 peut être quelconque. La génération de haute fréquence peut même se produire en raison de la capacité parasite du câble et du connecteur de raccordement du condensateur. Regardons les différents états dans lesquels peuvent se trouver les éléments DD1 1 et DD1.2. Si les prises de connexion du condensateur sont fermées, le générateur se transforme en tritcher Schmitt. La sortie de l'élément DD1.2 peut être un niveau de journalisation. 0 et connectez-vous. 1. En régime permanent de la logique 1 et en l'absence du circuit C3R3, le nœud de comparaison peut reconnaître cet état comme la « fréquence correcte », puisque la sortie du one-shot en l'absence d'impulsions du générateur sera également en l'état de logique 1. Le circuit C3R3 élimine cette possibilité. Lorsqu'ils sont connectés aux prises de résistance, les éléments DD1.1 et DD1.2 se transforment également en un déclencheur Schmitt avec un état de sortie stable. Lorsqu'il est connecté aux prises d'un condensateur aléatoire, le générateur commencera à fonctionner et des impulsions apparaîtront à la sortie de l'élément DD1.2. Ils déclencheront le one-shot, et le nœud sur DD2 1 les comparera aux impulsions générées par le one-shot. Si les durées des impulsions du générateur et du vibrateur unique sont inégales, la sortie de l'unité de comparaison (élément DD2.1 OU EXCLUSIF) contiendra également des impulsions qui, à travers la diode VD1, chargeront le condensateur C7 jusqu'à un niveau logarithmique. 1. Ainsi, dans n'importe quel état des éléments DD1.1 et DD1.2, en plus de générer la fréquence « requise », soit un log sera présent à la sortie du nœud de comparaison. 1, ou impulsions. À la broche 9 de l'élément DD2.1, il y a des impulsions avec un rapport cyclique proche de deux, et à la broche 8, le rapport cyclique varie en fonction de la proximité des fréquences les unes par rapport aux autres. Si la fréquence du générateur devient inférieure ou supérieure à la fréquence nominale, des impulsions positives apparaîtront à la sortie de l'élément DD2.1, comme indiqué sur l'oscillogramme. Ces impulsions chargeront le condensateur C7 au niveau log.1 et, par conséquent, log.1 sera formé à la sortie de l'appareil. À mesure que la fréquence du générateur augmente, la fréquence d'impulsion à la sortie DD2.1 augmentera également et, à mesure qu'elle diminuera, elle diminuera. La fréquence minimale est limitée par la chaîne C3R3. Sa constante de temps est choisie plusieurs fois supérieure à la constante de temps du circuit oscillateur maître C1R2. Cependant, il ne faut pas surestimer les valeurs nominales des éléments C3R3, car il peut y avoir des faux positifs du commutateur si la logique 1 est installée à la sortie DD1.2. Pour faciliter le calcul, les condensateurs C1 et C4 sont choisis identiques, puis les résistances R5 et R2 doivent également être égales. La résistance R6 est nécessaire pour ajuster la durée des impulsions monostables. Le rapport des résistances des résistances R7 et R8 détermine l'écart maximum possible de la capacité du condensateur C1 par rapport à la valeur nominale, car en raison de divers facteurs déstabilisants (changements de tension d'alimentation, température, humidité ; déplacement du curseur de la résistance R6, différences de touches les unes par rapport aux autres, etc.) la durée du générateur d'impulsions peut différer par rapport à la durée d'impulsion du monostable. Au lieu d'une diode au silicium, une diode au germanium de faible puissance peut être placée à la place de VD1, le besoin de résistance R7 disparaîtra alors, puisque le condensateur C7 sera déchargé par le courant inverse de la diode. Mais cela détériorera la stabilité thermique de l'appareil. En l'absence du microcircuit K561LP2, l'unité de comparaison et le déclencheur de Schmitt peuvent être implémentés sur deux microcircuits K561LA7. Un schéma d'une telle option de construction de dispositif est présenté à la Fig. 2.
Ici, les quatre éléments de la puce DD2 sont connectés de manière à former un seul élément OU EXCLUSIF. Les entrées de deux éléments inutilisés du microcircuit DD3 sont connectées au fil commun ou « plus » de la source d'alimentation. Les condensateurs et résistances installés dans les circuits de synchronisation doivent avoir un TKE et un TKS minimum. Les condensateurs de la série K31-11 sont les mieux adaptés à cet effet. PM, K73-17, K73-11, K73-9 et résistances S2-14, MLT. Si de tels éléments ne sont pas à portée de main, le moyen le plus simple de déterminer lequel des condensateurs satisfait le plus à cette exigence et lequel dans une moindre mesure est de chauffer la borne de l'élément avec un fer à souder et d'examiner la durée du impulsion de différence sur l'écran d'un oscilloscope connecté à la sortie de l'unité de comparaison. Des exigences particulières sont imposées au condensateur C1, car sa capacité ne devrait que peu changer en fonction des changements de température, d'humidité et d'autres changements météorologiques. De plus, si vous prévoyez d'utiliser plus d'une clé avec une serrure électronique, les condensateurs des clés doivent avoir une variation minimale de capacité les uns par rapport aux autres. Lors des tests, la version originale de l'appareil a montré une résistance élevée à l'instabilité de la tension d'alimentation. Son passage de 7 à 15 V n'a pas provoqué l'apparition d'impulsions à la sortie du bloc de comparaison lors de la connexion du condensateur C1, cependant, il est toujours préférable de prendre l'alimentation sur une source stabilisée. Structurellement, le dispositif est réalisé dans une petite boîte en plastique de dimensions adaptées et est placé à proximité des prises de connexion du condensateur C1. Dans la version de l’auteur, les prises étaient un connecteur pour casque d’un diamètre de 3,5 mm. Les fils de la carte au connecteur doivent être d'une longueur minimale. Le condensateur C1 (marque PM) est situé dans le boîtier métallique de la partie broche du connecteur. Avec une conception de clé différente, il faut tenir compte du fait qu'il n'est pas souhaitable de toucher les fils du condensateur avec vos mains lors de leur connexion, car cela peut provoquer des interférences et modifier la fréquence du générateur. Si l'appareil est destiné à être utilisé dans des conditions où une humidité élevée est possible, après l'assemblage et le réglage, il est préférable de recouvrir le circuit imprimé d'un vernis protecteur. La mise en place de l'appareil revient à régler sur la résistance R6 une impulsion mono-vibrateur d'une durée telle que lorsque le condensateur C1 est connecté, il n'y a pas d'impulsions à la sortie de l'unité de comparaison. S'il est impossible d'utiliser un oscilloscope sur le site d'installation, cette opération peut être effectuée à l'aide d'un multimètre, en ajustant la résistance aux lectures minimales à la sortie de l'élément DD2.1 (voir Fig. 1) ou DD2.4 (voir Figure 2). Vous pouvez également sélectionner la résistance R7 pour définir la tolérance maximale d'écart de la capacité du condensateur C1 par rapport à la valeur nominale. La sortie de l'appareil dans la version originale est connectée à un circuit intégrateur avec une constante de temps de 100 ms. Ceci est souhaitable car dans une situation défavorable, des impulsions négatives de courte durée peuvent être présentes à la sortie. Par exemple, un attaquant a installé un condensateur d'une valeur similaire de 1 3300 pF à la place du condensateur C7. Dans ce cas, le condensateur C1 sera chargé à une tension légèrement supérieure à la moitié de la tension d'alimentation. Le journal 1 sera stocké à la sortie de l'appareil. Si vous fermez maintenant le condensateur C1.1, alors le déclencheur sur les éléments DD1.2 et DD1 peut passer à l'état log.3 et pendant le temps de décharge du circuit C3R0, la sortie de l'unité de comparaison sera log.7, ce qui peut avoir le temps de décharger le condensateur C2.4 à une tension inférieure à la moitié de la tension d'alimentation, et le déclencheur de Schmitt sur les éléments DD2.1, DD0 passera à l'état log.3. Après avoir déchargé le condensateur C7, le condensateur C1 sera à nouveau chargé au niveau logique 1 par des impulsions ou une tension constante, et le logique XNUMX sera également réglé à la sortie de l'appareil. Si vous devez désactiver l'alarme avec une impulsion positive, le signal peut être supprimé de la sortie de l'élément DD2.2 (voir Fig. 1) ou de la sortie de l'élément DD3.1 (voir Fig. 2). L'appareil permet l'utilisation pratique de fréquences de génération allant de centaines de kilohertz à des dizaines de hertz avec une modification correspondante des valeurs nominales des éléments passifs. L'auteur a assemblé trois appareils selon le schéma de la figure 1 et un selon le schéma de la figure 2. Ils fonctionnaient tous en même temps et ne nécessitaient qu'un réglage avec la résistance R6. La clé d’un appareil n’a pas déclenché les autres. Auteur: V.Sidorov, Kirovo-Chepetsk, région de Kirov
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