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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Encodeur et décodeur pour le canal radio d'alarme de sécurité. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sûreté et sécurité Le magazine est revenu à plusieurs reprises sur le thème des chaînes radio pour les alarmes de sécurité. L'utilisation des communications radio dans les technologies de sécurité s'avère souvent pratique, et parfois le seul moyen de transmettre un signal d'alarme. Cet article décrit une autre version d'un encodeur et d'un décodeur pour un tel système. Il s'est écoulé beaucoup de temps depuis que la radiodiffusion, pour des raisons évidentes, est devenue plus accessible. Et pas seulement pour ceux qu'on appelait initialement radioamateurs, mais aussi pour ceux qui l'utilisent à des fins pratiques : télécommande radio, communications radio personnelles, balises radio, etc. L'un des domaines d'application intéressants (et d'actualité récemment) est la sécurité. de divers objets distants, notamment des véhicules. Le magazine "Radio" a publié plusieurs modèles destinés à cet effet, dont la chaîne radio de Y. Vinogradov [1-3] et le gardien radio de S. Biryukov [4]. En termes de complexité et à bien des égards de base élémentaire, ces deux conceptions sont similaires, bien qu'en termes pratiques, elles soient quelque peu différentes. Cela s'applique principalement au travail dans des conditions d'interférences radio intenses. Si dans le premier cas il y a une forte probabilité qu'aucun signal d'alarme ne soit reçu, dans l'autre cas, de fausses alarmes gêneront le propriétaire, ce qui réduira également la fiabilité de la sécurité. De plus, la présence de signaux constants à l'antenne peut attirer l'attention des hooligans radio. Dans tous les cas, le choix du modèle dépend du radioamateur lui-même. L'auteur de cet article a choisi la publication [1-3]. L'encodeur et le décodeur de la chaîne radio ont subi des modifications. Le circuit codeur [1, Fig. 1], selon l'auteur, contient des détails « supplémentaires » qui limitent de manière injustifiée les possibilités d'utilisation de l'unité de transmission radio. Ainsi, la présence d'un déclencheur « jetable » sur les éléments DD4.3 et DD4.4 implique évidemment de travailler uniquement avec des capteurs de contact et nécessite l'intervention du propriétaire après chaque déclenchement du protecteur. Il est préférable de créer une unité de transmission radio en complément de l'alarme sonore de sécurité. En règle générale, de telles alarmes contiennent les composants nécessaires, y compris les composants exécutifs (relais, transistors, thyristors, etc.). Cela permettra au propriétaire, en fonction des conditions, de choisir le mode de fonctionnement nécessaire du gardien, par exemple, le jour, utiliser une alarme sonore destinée à un intrus, et la nuit passer en sécurité « silencieuse ». Ce qui précède ne signifie toutefois pas que l’unité de transmission radio ne peut pas être utilisée indépendamment. Le décodeur [1, Fig. 2] contient un nombre important de connexions entre des éléments logiques inclus dans différents microcircuits, ce qui rend difficile la création d'un circuit imprimé compact. Et bien que la préface de l'article [3] indique que le propriétaire peut emporter avec lui l'unité de réception radio, elle ne peut pas être qualifiée de « de poche ». De plus, elle ne prévoit pas l'antenne interne nécessaire dans de tels cas, bien que sa conception possible soit donnée. Tout ce qui précède a incité l’auteur de l’article à créer, sur la base du projet de Yu. Vinogradov, sa propre chaîne radio avec cryptage des signaux radio. Les dimensions de l'unité d'émission radio (sans antenne) sont réduites de près de 3 fois et celles de l'unité de réception radio avec antenne magnétique - de 2 fois. Le circuit de l'encodeur (avec émetteur) est représenté sur la fig. une.
Fonctionnellement, il correspond entièrement à un nœud similaire de Yu. Vinogradov [1]. Le nombre maximum possible de combinaisons de cryptage a également été retenu - 16384. Le changement n'a affecté que la vitesse de transmission du message radio* - la fréquence de commutation des canaux du multiplexeur (familiarité) a été doublée tout en maintenant la fréquence du générateur d'horloge. Cela a été fait, d'une part, pour la commodité de « disposer » le circuit imprimé, et d'autre part, en raison des caractéristiques du compteur utilisé. Cependant, il n'y a aucune raison de craindre que la bande passante radio dépasse les limites autorisées ou que la bande passante du filtre piézocéramique du récepteur radio ne soit pas suffisante. A titre d'exemple, on peut se référer à la conception [4], où la fréquence de modulation de l'émetteur radio est encore plus élevée. Comme le montre le schéma, l'encodeur est assemblé sur seulement deux puces de la série CMOS 4000 d'origine [5]. Le microcircuit CD4060 (DD1) est similaire dans sa structure interne au compteur 14 bits CD4020 (K561IE16), mais contrairement à lui, il possède des sorties d'éléments tampons à l'entrée pour construire un générateur. En conséquence, il n'a pas de sorties à partir d'un plus grand nombre de chiffres - en plus des deuxième et troisième chiffres, le premier et le 11ème n'ont pas non plus de sorties. La puce CD4067 (DD2) est un multiplexeur-démultiplexeur à 16 canaux contrôlé par un code binaire à quatre bits et peut remplacer deux puces K561KP2 (KR1561KP2). Dans le circuit codeur de la Fig. 1, la désignation de référence des entrées A-D du microcircuit DD2 et les numéros de canal X0-X15 sont conservés. Lors du développement du circuit imprimé, l'ordre de connexion des entrées AD aux sorties du compteur DD1 a été modifié, de sorte que la commutation temporelle des canaux (familiarité) se produit exactement dans l'ordre indiqué dans le schéma (de haut en bas). En général, il convient de noter que la désignation des entrées AD et des numéros de canal est assez conditionnelle, puisque le numéro de clé publique est déterminé par la table de vérité en fonction du code d'adresse et de rien d'autre. Le fonctionnement de l'encodeur proposé n'est presque pas différent de celui décrit par Yu. Vinogradov, bien qu'il présente certaines caractéristiques. Tout d'abord, cela s'applique à la formation d'une pause entre les messages radio. La source originale [1] ne dit rien sur son objectif, mais il est évident que la pause est nécessaire pour mettre en évidence le bit de départ sur fond de combinaison de cryptage contenant des informations largement similaires. Par conséquent, pour un fonctionnement conjoint fiable du codeur et du décodeur (principalement lorsque les informations transmises et reçues ne correspondent pas), il est souhaitable que la durée de la pause ne soit pas inférieure à celle du message radio. Le compteur DD1, comme déjà mentionné, ne disposant pas de sortie sur le 11ème bit, la durée de la pause est choisie égale au message radio lui-même (15,6 ms). Une autre caractéristique de l'encodeur est que, comme l'émetteur, il est hors tension en mode veille. Le mode alarme est assuré en fournissant une tension d'alimentation à l'unité de transmission radio (y compris l'encodeur), ce qui a réduit le nombre de connexions externes. Pour remettre le compteur DD1 à son état initial, utilisez le circuit C12R8. Il prévoit également un retard dans le début de la transmission radio d'un signal d'alarme pendant le temps nécessaire pour que le générateur émetteur atteigne le mode de fonctionnement, et permet à l'unité d'être utilisée directement avec des capteurs de contact, sans prendre de mesures supplémentaires pour supprimer le rebond de contact. Les résistances R9, R10 et le résonateur à quartz ZQ2 sont des éléments de l'oscillateur interne de la puce DD1. La diode VD1 protège l'appareil contre une connexion de polarité incorrecte de la source de tension. En figue. La figure 2 montre une version possible du circuit imprimé de l'unité de transmission radio contenant le codeur considéré. Le codeur est classiquement séparé de l'émetteur par une ligne pointillée. La planche est constituée d'une feuille de fibre de verre sur une face. Des connexions courtes entre les éléments et une disposition judicieuse des pièces permettent de se passer de feuille de blindage.
L'émetteur radio utilise des résistances importées de petite taille, mais les résistances nationales (MLT, S2-23, etc.) conviennent également lorsqu'elles sont installées verticalement sur la carte. Un mince joint en caoutchouc, pré-lubrifié des deux côtés avec de la colle 88H, est placé entre le résonateur à quartz et la carte. Le résonateur est fixé avec un fil isolé, qui sert également de cavalier électrique. Si les fils du résonateur sont rigides (RK169, RK373), ils doivent être raccourcis à une longueur minimale et la connexion au circuit imprimé doit être réalisée à l'aide d'un fil fin ou les fils de la résistance R3 doivent être utilisés. La prise d'antenne haute fréquence X1 est installée sur la carte à l'aide d'une pince en forme de U faite maison en fil d'un diamètre de 2 mm. À ses extrémités se trouve un filetage M2 pour le montage des écrous. Dans les faces latérales filetées de la douille, il est nécessaire de réaliser deux rainures avec une lime aiguille ronde sur une profondeur de 1...1,5 mm sous la pince. Pour réaliser cette pièce, au lieu du fil, il est pratique d'utiliser les goupilles de serrage de l'interrupteur à biscuit PG-3. La broche de la prise est connectée à la carte avec un conducteur. L'émetteur dispose d'un mode de rayonnement continu. Ce mode étant assez rarement utilisé (principalement pour configurer le canal radio dans son ensemble), il est mis en œuvre de manière quelque peu inhabituelle (Fig. 3).
Le boîtier de l'unité de transmission est constitué d'une fine tôle étamée et est connecté électriquement à un fil commun. Un trou d'un diamètre de 4 mm a été percé dans le couvercle du boîtier au-dessus du montant du cadre de la bobine L3. Un écrou M2,5 est soudé à l'intérieur du couvercle coaxialement au trou. Une vis est vissée dans l'écrou depuis l'extérieur. Étant donné que le support de cadre de bobine mentionné est connecté électriquement sur la carte au collecteur du transistor VT3 (voir Fig. 1), lors du vissage de la vis, le collecteur sera court-circuité avec le boîtier, ce qui correspond au mode de rayonnement continu. Il faut « planter » une goutte de soudure sur la partie saillante du support, et placer une rondelle en matériau élastique (par exemple du caoutchouc poreux) sous la tête de vis. Son épaisseur doit être telle qu'en l'absence de contact elle soit légèrement comprimée pour éviter un dévissage spontané de la vis. Des ressorts peuvent également être utilisés. Un contact fiable est assuré par une certaine élasticité du matériau du boîtier. Il est conseillé d'utiliser une vis en cuivre. Condensateur C10 - K53-1A, le reste - KM ou K10-176. Le résonateur à quartz ZQ2 est dans un boîtier plat, légèrement plus petit que le RV-72 commun. Il est possible d'utiliser un résonateur de montre-bracelet dans un boîtier cylindrique miniature. La combinaison de cryptage sélectionnée est établie en connectant les broches de la puce DD2 au conducteur imprimé correspondant à l'aide d'une goutte de soudure. L'encodeur n'a pas besoin d'être configuré. Si les pièces sont en état de marche et qu'il n'y a aucune erreur d'installation, il commence à fonctionner immédiatement lorsque la tension d'alimentation est appliquée. À l'aide d'un oscilloscope, vous pouvez observer les impulsions rectangulaires du générateur d'horloge sur la broche 9 de la puce DD1 et la combinaison de cryptage composée sur la broche 1 de DD2 (CT). Le circuit décodeur est représenté sur la Fig. 4. Sa principale différence avec celle décrite par Yu. Vinogradov réside dans l'unité de comparaison entre la combinaison de cryptage reçue depuis les airs et celle installée dans le décodeur. La comparaison s'effectue presque instantanément le long du front positif de l'impulsion du compteur au milieu de chaque zone de familiarité (décodeur). Cela a permis de négliger largement les fréquences inégales des résonateurs à quartz dans le codeur et le décodeur, ainsi que d'augmenter légèrement l'immunité au bruit. De plus, une telle construction s'est avérée plus facile à mettre en œuvre et nécessitait moins de copeaux.
Lorsque le décodeur est allumé avec une impulsion de haut niveau via le condensateur C1, les déclencheurs du microcircuit DD2 sont mis à l'état 1 (quel que soit l'état des autres entrées). Un niveau élevé à la sortie du déclencheur DD2.2 réinitialise le compteur DD4 et interdit son fonctionnement ultérieur. Immédiatement après, un niveau bas apparaît à la sortie du déclencheur DD2.1, puisque son entrée R reste haute. Cela permet au déclencheur DD2.2 de fonctionner sur l'entrée d'horloge C. Le décodeur passe en mode veille. Dans ce mode, le canal X0 du multiplexeur DD5 est fermé, aux entrées d'adresse AD dont la combinaison est 0000. En conséquence, les canaux restants sont ouverts, y compris XI5, et à la broche 9 de l'élément DD3.3 il y a un niveau bas (l'interrupteur à bascule SA1 est fermé car l'appareil est sous tension). Le nœud d'alarme [1] ne fonctionne pas. Pour un générateur d'horloge monté sur les éléments DD1.1 et DD1.3, le niveau bas sur la broche 8 de DD1.3 est permissif, donc en mode veille il produit des impulsions rectangulaires. Lorsqu'un signal d'alarme apparaît à l'antenne, plus précisément le bit de départ de la combinaison de cryptage installée dans l'unité de transmission radio, un niveau haut apparaîtra à la sortie de l'élément DD1.4. Le déclencheur DD2.2 commutera et permettra le fonctionnement du compteur DD4, ainsi que déclenchera DD2.1 à l'entrée C. De manière synchrone avec le fonctionnement du compteur, le multiplexeur DD5 commence à rechercher la combinaison de cryptage (familiarité) dans la séquence indiquée dans le diagramme (de haut en bas). Sa comparaison avec celui reçu de l'air se produit à l'élément DD1.2. Le résultat de la comparaison (0 s'il y a correspondance et 1 si les signaux sont différents) est transmis à l'entrée d'information D du déclencheur DD2.1. L'entrée C du déclencheur au milieu de chaque zone de familiarité reçoit des fronts d'impulsion de la sortie 5 du compteur DD4. La commutation du déclencheur sur un état unique n'est possible que si les signaux ne correspondent pas à un moment donné. Si la combinaison de cryptage acceptée et installée ne correspond pas, un processus similaire à l'entrée en mode veille se produit, la seule différence étant que la temporisation ne dépend plus du temps de charge du condensateur C1, mais est déterminée uniquement par les paramètres de temps de les microcircuits utilisés. Une coïncidence complète de la combinaison de cryptage établie avec celle reçue depuis les airs signifie que toutes les familiarités ont été recherchées par le multiplexeur DD5. Le canal X15 sera le dernier à s'ouvrir lorsqu'il sera combiné aux entrées d'adresse 1111. Dans ce cas, l'entrée de la centrale d'alarme et la broche 8 de l'élément DD1.3, avec les contacts de l'interrupteur SA1.1 fermés, seront connectées à la tension. diviseur R1R2. La tension au niveau de ce diviseur est d'environ 5/6 de la tension d'alimentation, ce qui correspond à un niveau logique haut. Une alarme retentira et l'horloge s'arrêtera. Cet état restera jusqu'à ce que le bouton SB1 soit enfoncé. L'utilisation du commutateur SA1 avec deux groupes de contacts étend les fonctionnalités du veilleur radio. Un groupe de contacts (SA1.2) est conçu pour couper l'alimentation de l'unité de réception lors de son utilisation dans une version portable alimentée par batterie, et le deuxième groupe (SA1.1) est utilisé pour désactiver le verrouillage du mode d'alarme lorsque alimenté par une unité externe connectée au connecteur XS1. Dans ce cas, l'état des contacts SA1.2 n'a pas d'importance puisque la batterie est déconnectée par les contacts 2 et 3 de la prise. En plus d'une alimentation stabilisée pour une tension de 6...9 V, l'unité extérieure peut contenir d'autres dispositifs électroniques, par exemple une unité d'alarme à haut volume avec sourdine d'autres sources sonores, une heure et un nombre d'alarmes. enregistreur [6] ou un dispositif de transmission d'un message d'alarme par téléphone [7]. Structurellement, le bloc peut être conçu, par exemple, dans une montre électronique, un récepteur radio, etc., qui, d'ailleurs, peuvent eux-mêmes avoir des unités de signal. Lorsque les contacts de l'interrupteur SA1.1 sont ouverts, le signal d'alarme n'est pas enregistré dans le décodeur (cette fonction est réalisée sous une forme ou une autre par une unité externe), puisque le générateur d'horloge continue de fonctionner. Dans ce cas, le décodeur reviendra automatiquement en mode veille (à la première non-concordance de la combinaison de cryptage) dès que le « silence » sera rétabli à l'antenne. Naturellement, dans le dispositif de surveillance avec lequel l'unité de transmission radio fonctionnera, il est nécessaire de prévoir un mode similaire (par exemple, limiter le signal d'alarme dans le temps). Il faut faire attention au fait que l'impédance d'entrée du périphérique externe connecté à la broche 5 du connecteur XS1 doit être suffisamment grande pour ne pas contourner le diviseur de tension R1R2. Il est permis de réduire la tension au niveau du diviseur à 0,7 tension d'alimentation. A noter qu'il est possible d'éteindre automatiquement la centrale d'alarme du décodeur lors de l'utilisation d'une unité extérieure. Pour ce faire, il suffit de connecter la broche 8 de l'élément DD3.3 à la broche 4 du connecteur XS1, en la pontant avec une résistance supplémentaire au fil commun. Un dessin de la carte de circuit imprimé de l'unité de réception radio avec un décodeur est illustré à la fig. 5.
La carte est constituée d'une feuille de fibre de verre double face, mais il est possible d'en utiliser une unilatérale, car un petit nombre de conducteurs imprimés du côté installation des pièces peuvent être réalisés avec un fil de montage fin. Il est nécessaire d'insérer des câbles de liaison dans les trous des plots carrés et de les souder des deux côtés de la carte. Les désignations des parties du récepteur (sur la figure, elles sont séparées du décodeur par une ligne pointillée) correspondent au schéma du récepteur dans [8]. Pour permettre une utilisation autonome de l'unité, une antenne magnétique WA1 est utilisée [3, Fig. 7] avec bobine de couplage L1 et connecteur haute fréquence X1 pour connecter une antenne externe. De plus, la carte prévoit l'installation des éléments suivants (représentés par des lignes pointillées) : un condensateur d'accord C1' (connecté en parallèle avec C1), un condensateur de blocage supplémentaire pour alimenter l'étage d'entrée C3' et un seul circuit oscillant L5C21C22 ( pour augmenter la sélectivité du récepteur [3]). Des modifications mineures ont été apportées au récepteur lui-même. Il faut intervertir les résistances R10 et R11, filtre piézocéramique ZQ2 - FP1P1 -060.1. Au lieu du comparateur de tension K554SAZ (DA3), K521SAZ avec le brochage correspondant est utilisé. Il est également possible d'utiliser le 554СЗ, mais dans un boîtier à 8 broches. Il s'est avéré que l'ordre inverse des broches est préférable (dans le sens des aiguilles d'une montre en vue de dessus). Par conséquent, cette puce n’est pas installée en standard sur la carte. Il existe plusieurs options. Le plus simple est de dessouder le microcircuit du côté des conducteurs imprimés. La deuxième option consiste à plier les fils dans la direction opposée. Dans le cas d'un boîtier métallique, c'est préférable (il suffit de mettre des tubes isolants sur les bornes). Les broches 1, 4, 6, 9, 14 du microcircuit DA1 (K174PS1) sont connectées les unes aux autres à l'intérieur du cristal - un fil commun leur est connecté sur la carte. Les broches libres 7 et 8 du microcircuit DA2 (K157ХА2) doivent être retirées et un cavalier soudé à leur place. À propos, les recommandations pour l'utilisation de ce microcircuit [9] indiquent le caractère indésirable de la présence de signaux électriques à ces bornes. Les bobines L1 et L2 sont enroulées sur une tige de ferrite d'un diamètre de 8 et d'une longueur de 80 mm. Une option pour le montage d'une antenne magnétique et d'un connecteur RF X1 de petite taille (CP75-104 et CP75-103) est illustrée à la Fig. 6.
Le connecteur 1 est fixé avec un écrou 2 sur un support d'angle 3 constitué d'un matériau en feuille mince. Il est pratique d'utiliser de l'étain (il peut être coupé avec des ciseaux ordinaires), après avoir percé un trou d'un diamètre de 8 mm pour le connecteur. Un tel support (sa largeur est de 12 mm) peut être soudé à la carte à l'aide du support métallique 4. La connexion de la tige de ferrite 6 avec le connecteur est réalisée à l'aide d'un raccord 5 usiné dans un matériau non métallique approprié. Dans le cas le plus simple, il peut s'agir d'un tube en polychlorure de vinyle, pressé ou collé. Le fil de la borne centrale du connecteur est passé à travers un trou de son corps (destiné à souder la tresse du câble) et posé soit sous le tube, soit au-dessus de celui-ci. Si seule une antenne externe est utilisée, les bobines L1, L2 peuvent être installées à la place des condensateurs C1' et C1 en soudant le condensateur C1 directement aux poteaux du cadre de la bobine L1. Le condensateur C6 du décodeur est K53-1A ; son corps métallique sert également d'écran entre la partie numérique et le récepteur radio. Non représenté sur la fig. Les 4 broches 1, 5, 14, 15 de la puce DD4 (KR1561IE20) doivent être retirées ou des trous fraisés pour elles sur le côté opposé de la carte. Pour les broches 4,11 (DD1), 12 (DD2) et 9 (DD4), ne réalisez pas de plages de contact du même côté. L'émetteur piézo NA1 (ZP-18) doit être modifié avant l'installation sur la carte. Un support métallique en forme de L est soudé perpendiculairement à la base de l'élément piézoélectrique, retiré du boîtier. Il est inséré dans le trou de la carte et soudé afin que l'élément piézoélectrique ne touche pas les pièces. Le couvercle de l'élément piézoélectrique est soudé à la carte à l'aide d'un conducteur mince et flexible. Cette conception « lâche » contribue à augmenter la puissance sonore. Lors de l'utilisation d'une antenne magnétique, le boîtier de l'unité de réception doit être en matériau « radiotransparent ». Un boîtier du concepteur Yunost KP 101, bien connu des radioamateurs, convient. Le fonctionnement du décodeur peut être vérifié en déconnectant la sortie de l'élément DD1.4 des autres éléments. Pour ce faire, il convient d'utiliser un fil de montage du côté où les pièces sont installées entre les broches 11 et 6 du microcircuit DD1. La broche 6 de DD1 ou la broche 11 de DD2 est connectée au point de test (CT) dans l'encodeur et les contacts du commutateur SA1 sont fermés. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée à l'encodeur, un signal d'alarme intermittent doit retentir dans le décodeur. Si son volume est nettement insuffisant, vous pouvez essayer de sélectionner la résistance R6. * Un message radio doit ici être compris comme la diffusion d'une combinaison de cryptage, divisée en 16 (selon le nombre de canaux multiplexeurs) intervalles de temps identiques (familiarité), dont chacun est caractérisé par la présence ou l'absence de rayonnement haute fréquence . Les deux premiers emplacements familiers sont occupés par les informations de service nécessaires au démarrage du décodeur et à sa synchronisation avec l'encodeur. littérature
Auteur: A.Martemyanov, Seversk, région de Tomsk
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