セキュリティアラーム無線チャネルのエンコーダーとデコーダー。スキーム、説明

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セキュリティアラーム無線チャネルのエンコーダとデコーダ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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同誌は何度も防犯警報用の無線チャンネルの話題に戻った。セキュリティ技術における無線通信の使用は、多くの場合便利であり、場合によっては警報信号を送信する唯一の方法であることが判明します。この記事では、そのようなシステム用のエンコーダとデコーダの別のバージョンについて説明します。

明らかな理由により、ラジオ放送がより身近なものになってから、かなり長い時間が経過しました。そして、当初はアマチュア無線家と呼ばれていた人々だけでなく、遠隔無線制御、パーソナル無線通信、無線ビーコンなど、実用的な目的でそれを使用する人々にとっても同様です。応用分野の興味深い (そして最近関連している) 分野の 1 つはセキュリティです。さまざまな遠隔物体、特に車両の。

雑誌「ラジオ」には、Y. ヴィノグラドフのラジオチャンネル [1-3] や S. ビリュコフのラジオ監視員 [4] など、この目的を目的としたいくつかのデザインが掲載されました。複雑さと多くの点で基本的な要素の点で、これら 1 つの設計は似ていますが、実際的な点では多少異なります。これは主に、電波干渉が激しい状況での作業に当てはまります。前者の場合、警報信号が受信されない可能性が高い場合、他の場合には、誤った警報が所有者を悩ませることになり、セキュリティの信頼性も低下する。さらに、常に放送されている信号がラジオのフーリガンの注意を引く可能性があります。いずれにせよ、どのデザインを好むかはアマチュア無線家自身次第です。この記事の著者は出版物 [3-XNUMX] を選択しました。無線チャネルのエンコーダとデコーダが変更されました。

著者によれば、エンコーダ回路 [1、図 1] には、無線送信ユニットの使用の可能性を不当に制限する「余分な」詳細が含まれています。したがって、要素 DD4.3 および DD4.4 に「使い捨て」トリガーが存在することは、明らかに接触センサーのみで動作することを意味し、ガードをトリガーするたびに所有者の介入が必要になります。防犯音アラームに加えて無線送信ユニットも作った方が良いです。このようなアラームには、通常、実行コンポーネント（リレー、トランジスタ、サイリスタなど）を含む必要なコンポーネントが含まれています。これにより、所有者は状況に応じて、たとえば、日中は侵入者用の可聴アラームを使用し、夜間は「サイレント」セキュリティに切り替えるなど、必要な監視員の動作モードを選択できます。ただし、これは無線送信ユニットを単独で使用できないことを意味するものではありません。

デコーダ [1、図 2] には、異なるマイクロ回路に含まれる論理要素間の接続が多数含まれているため、コンパクトなプリント基板を作成することが困難になります。また、記事 [3] の序文には、所有者が無線受信ユニットを持ち運べると記載されていますが、「ポケットサイズ」とは言えません。さらに、可能な設計は示されていますが、そのような場合に必要な内部アンテナは提供されていません。上記のすべてのことから、この記事の著者は、Yu. Vinogradov の設計に基づいて、無線信号を暗号化した独自の無線チャネルを作成するようになりました。無線送信ユニット（アンテナなし）の寸法はほぼ 3 倍に縮小され、磁気アンテナを備えた無線受信ユニットの寸法は 2 倍に縮小されます。

エンコーダ回路（送信機付き）を図1に示します。 XNUMX。

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機能的には、Yu. Vinogradov [1] による同様のノードに完全に対応します。暗号化の組み合わせの最大可能数も 16384 で維持されました。変更は無線メッセージ* の送信速度にのみ影響を及ぼしました。クロックジェネレーターの周波数は維持しながら、マルチプレクサーチャネル (慣れ) の切り替え頻度は 4 倍になりました。これは、一方ではプリント基板を「レイアウト」するため、また他方では使用されるカウンターの特性のために行われました。ただし、無線帯域幅が許容制限を超えたり、無線受信機の圧電セラミックフィルタの帯域幅が十分でなかったりすることを心配する必要はありません。例として、無線送信機の変調周波数がさらに高い設計 [XNUMX] を参照できます。

図からわかるように、エンコーダはオリジナルの CMOS 4000 シリーズ [5] の 4060 つのチップのみに組み込まれています。 CD1 (DD14) マイクロ回路は、内部構造が 4020 ビットカウンタ CD561 (K16IE11) と似ていますが、それとは異なり、ジェネレーターを構築するために入力にバッファー要素からの出力があります。したがって、それより多くの桁からの出力はありません。XNUMX 桁目と XNUMX 桁目に加えて、XNUMX 桁目と XNUMX 桁目も出力を持ちません。

CD4067 (DD2) チップは、16 ビットバイナリコードで制御される 561 チャネルマルチプレクサ/デマルチプレクサで、2 つの K1561KP2 (KR1KP2) チップを置き換えることができます。図のエンコーダ回路では、図１では、ＤＤ２マイクロ回路の入力Ａ〜Ｄの参照番号およびチャネル番号Ｘ０〜Ｘ１５が保存されている。プリント基板の開発時に、入力 A ～ D と DD0 カウンタの出力を接続する順序が変更されたため、チャネルの切り替え (慣れ) は、図に示されている順序 (上から下) で正確に行われます。一般に、公開鍵番号はアドレスコードのみに依存する真理値表によって決定されるため、入力 A ～ D およびチャネル番号の指定はまったく任意であることに注意してください。

提案されたエンコーダの動作は、いくつかの特徴があるものの、Yu. Vinogradov によって説明されたものとほとんど変わりません。まず第一に、これはラジオメッセージ間の休止の形成に当てはまります。元のソース [1] ではその目的について何も述べられていませんが、ほぼ同様の情報を含む暗号化の組み合わせを背景にして開始ビットを強調表示するために一時停止が必要であることは明らかです。したがって、エンコーダとデコーダの信頼できる共同動作 (主に送信情報と受信情報が一致しない場合) のためには、休止期間が無線メッセージ以上であることが望ましい。

すでに述べたように、DD1 カウンタには 11 番目のビット出力がないため、休止期間は無線メッセージ自体 (15,6 ミリ秒) と等しくなるように選択されます。

エンコーダのもう 1 つの特徴は、トランスミッタと同様に、スタンバイモードでは電源が供給されないことです。警報モードは、無線送信ユニット（エンコーダを含む）に電源電圧を供給することで確保されるため、外部接続の数が減少します。 DD12 カウンタを初期状態に設定するには、回路 C8RXNUMX を使用します。また、送信機発生器が動作モードに達するまでに必要な時間だけアラーム信号の無線送信の開始を遅らせ、接触バウンスを抑制するための追加の措置を講じることなく、ユニットを接触センサーとともに直接使用できるようにします。

抵抗 R9、R10 および水晶振動子 ZQ2 は、DD1 チップの内部発振器の要素です。ダイオード VD1 は、電圧源の誤った極性接続からデバイスを保護します。

図では、図 2 は、検討中のエンコーダを含む無線送信ユニットのプリント回路基板の考えられるバージョンを示しています。従来、エンコーダは点線で送信機から分離されていました。ボードは片面フォイルグラスファイバー製です。素子間の接続を短くし、部品を慎重に配置することで、シールドホイルを使用せずに済みます。

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無線送信機には小型の輸入抵抗器を使用していますが、基板に垂直に取り付ける場合は国産品（MLT、S2-23など）も適しています。

88H 接着剤で両面にあらかじめ潤滑された薄いゴム製ガスケットが、水晶振動子と基板の間に配置されます。共振器は絶縁ワイヤで固定されており、電気ジャンパとしても機能します。共振器のリード線が硬い場合 (RK169、RK373)、リード線を最小限の長さに短くし、プリント基板への接続は細いワイヤを使用するか、抵抗器 R3 のリード線を使用する必要があります。

高周波アンテナソケット X1 は、直径 2 mm のワイヤーで作られた自作の U 字クランプを使用して基板に取り付けられます。端にはナットを取り付けるための M2 ネジがあります。ソケットのねじ切りされた側面では、クランプの下に1...1,5 mmの深さまで丸い針やすりで3つの溝を作る必要があります。この部分を作るには、ワイヤーの代わりに、PG-XNUMXビスケットスイッチの締め付けピンを使用すると便利です。ソケットピンは導体で基板に接続されています。

送信機には連続放射モードがあります。このモードはめったに使用されないため (主に全体として無線チャネルを設定するため)、やや特殊な方法で実装されています (図 3)。

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送信ユニットのハウジングは薄い錫メッキ金属板でできており、共通のワイヤに電気的に接続されています。 L4 コイルフレームポストの上のハウジングカバーに直径 3 mm の穴を開けました。カバーの内側には穴と同軸にM2,5ナットが半田付けされています。ナットには外側からネジがねじ込まれています。前述のコイルフレームスタンドは基板上でトランジスタ VT3 のコレクタに電気的に接続されているため (図 1 参照)、ネジを締めるとコレクタがハウジングに短絡され、連続放射モードに対応します。

スタンドの突出部分にはんだを一滴「植え」、ネジ頭の下に弾性材料（多孔質ゴムなど）で作られたワッシャーを配置する必要があります。その厚さは、接触がないときにねじが自然に緩むのを防ぐためにわずかに圧縮されるようなものでなければなりません。スプリングも使用可能です。ハウジング材質のある程度の弾性により、確実な接触が確保されます。銅製のネジを使用することをお勧めします。

コンデンサC10 - K53-1A、残り - KMまたはK10-176。 ZQ2水晶振動子は平らなケースに入っており、一般的なRV-72よりも少し小さいです。腕時計の振動子を小型の円筒ケースに収めて使用することが可能です。

選択した暗号化の組み合わせは、DD2 チップのピンを対応するプリント導体に半田滴を使用して接続することによって確立されます。

エンコーダを設定する必要はありません。部品が正常に動作し、取り付けに誤りがない場合は、電源電圧が印加されるとすぐに動作を開始します。オシロスコープを使用すると、DD9 チップのピン 1 にあるクロックジェネレータの矩形パルスと、DD1 (CT) のピン 2 にあるダイヤルされた暗号化の組み合わせを観察できます。

デコーダ回路を図に示します。 4. Yu. Vinogradov が説明したものとの主な違いは、空中から受信した暗号化の組み合わせとデコーダにインストールされた暗号化の組み合わせとの比較ユニットにあります。比較は、各既知領域 (デコーダ) の中央にあるカウンターパルスの正のエッジに沿ってほぼ瞬時に行われます。これにより、エンコーダとデコーダの水晶振動子の不均一な周波数をほとんど無視することができ、ノイズ耐性もわずかに向上しました。さらに、このような構造は実装が容易で、必要なチップの数も少なくなることが判明しました。

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コンデンサ C1 を介した高レベルのパルスによってデコーダがオンになると、DD2 マイクロ回路のトリガーが状態 1 に設定されます (他の入力の状態に関係なく)。トリガ DD2.2 の出力からのハイレベルはカウンタ DD4 をリセットし、それ以上の動作を禁止します。この直後、トリガ DD2.1 の入力 R は High のままであるため、トリガ DD2.2 の出力には Low レベルが表示されます。これにより、トリガ DDXNUMX がクロック入力 C で動作できるようになります。デコーダはスタンバイモードになります。

このモードでは、マルチプレクサ DD0 のチャネル X5 は閉じられており、そのアドレス入力 A ～ D の組み合わせは 0000 です。したがって、XI5 を含む残りのチャネルは開いており、要素 DD9 のピン 3.3 は Low です (トグルスイッチ SA1 はオフです)。電源が入っているため閉じています）。アラームノード [1] が動作していません。要素 DD1.1 および DD1.3 で組み立てられたクロックジェネレータの場合、DD8 のピン 1.3 のローレベルは許容されるため、スタンバイモードでは方形パルスを生成します。

警報信号が放送上に現れると、より正確には、無線送信ユニットにインストールされた暗号化組み合わせの開始ビットが、要素 DD1.4 の出力に高レベルが現れます。トリガ DD2.2 が切り替わり、カウンタ DD4 の動作が可能になるだけでなく、入力 C で DD2.1 がトリガされます。カウンタの動作と同期して、マルチプレクサ DD5 は、図に示されているシーケンスで暗号化の組み合わせ (慣れ親しんだもの) の検索を開始します。図（上から下）。空気から受信したものとの比較は要素 DD1.2 で行われます。

比較の結果（信号が一致する場合は 0、信号が異なる場合は 1）は、トリガ DD2.1 の情報入力 D に送信されます。各慣れエリアの中央にあるトリガの入力 C は、DD5 カウンタの出力 4 からのパルスエッジを受け取ります。トリガーを単一状態に切り替えることができるのは、ある時点で信号が一致しない場合のみです。受け入れられインストールされた暗号化の組み合わせが一致しない場合、スタンバイモードに入るのと同様のプロセスが発生しますが、唯一の違いは、時間遅延がコンデンサ C1 の充電時間には依存せず、コンデンサ CXNUMX の時間パラメータによってのみ決定されることです。使用されているマイクロ回路。

確立された暗号化の組み合わせが空中から受信したものと完全に一致するということは、すべての既知の情報が DD5 マルチプレクサによって検索されたことを意味します。チャネル X15 は、アドレス入力 1111 で結合されると最後に開きます。この場合、スイッチ SA8 の接点が閉じられた状態で、警報ユニットの入力と要素 DD1.3 のピン 1.1 が電圧に接続されます。分周器 R1R2。この分圧器の電圧は電源電圧の約 5/6 であり、これは高論理レベルに相当します。アラームが鳴り、時計が止まります。 SB1ボタンを押すまでこの状態が続きます。

1 つの接点グループを持つスイッチ SA1.2 を使用すると、無線監視員の機能が拡張されます。 1.1 つの接点グループ (SA1) は、バッテリ駆動のポータブルバージョンで受信ユニットを使用するときに受信ユニットの電源をオフにするように設計されており、1.2 番目のグループ (SA2) は、次の場合にアラームモードラッチを無効にするために使用されます。 XS3 コネクタに接続された外部ユニットから電源が供給されます。この場合、バッテリーはソケットの接点 XNUMX と XNUMX によって切り離されるため、接点 SAXNUMX の状態は問題になりません。

6 ～ 9 V の電圧の安定化電源に加えて、外部ユニットには、他の電子デバイス、たとえば、他の音源をミュートする大音量アラームユニット、アラームの時間と数が含まれる場合があります。レコーダー [6] または電話で警報メッセージを送信する装置 [7]。

構造的には、ブロックは、たとえば電子時計、ラジオ受信機などで設計でき、ちなみに、それ自体が信号ユニットを持つことができます。

スイッチ SA1.1 の接点が開いているときは、クロック発生器が動作し続けるため、アラーム信号はデコーダに記録されません (この機能は外部ユニットによって何らかの形で実行されます)。この場合、放送上で「沈黙」が回復するとすぐに、デコーダは自動的にスタンバイモードに戻ります（暗号化の組み合わせが最初に不一致になった時点で）。当然のことながら、無線送信ユニットが動作するウォッチドッグデバイスでも、同様のモードを提供する必要があります（たとえば、アラーム信号を時間内に制限する）。

XS5 コネクタのピン 1 に接続される外部デバイスの入力インピーダンスは、分圧器 R1R2 をバイパスしないように十分に大きくなければならないことに注意する必要があります。分圧器の電圧を 0,7 電源電圧まで下げることができます。

なお、外部ユニットを使用する場合、デコーダアラームユニットを自動的にオフにすることも可能です。これを行うには、DD8 エレメントのピン 3.3 を XS4 コネクタのピン 1 に接続し、追加の抵抗器で共通線にブリッジするだけで十分です。

デコーダーを備えた無線受信ユニットのプリント回路基板の図を図5に示します。 XNUMX。

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基板は両面フォイルグラスファイバーでできていますが、部品の取り付け側の少数のプリント導体は細い取り付けワイヤで作成できるため、片面のものを使用することもできます。四角いパッドの穴にジャンパー線を差し込み、基板の両面に半田付けする必要があります。

受信機部分の指定 (図では点線でデコーダから分離されています) は、[8] の受信機図に対応しています。ユニットの自律使用を可能にするために、WA1 磁気アンテナが使用されます [3、図。 7] 結合コイル L1 と外部アンテナ接続用の高周波コネクタ X1 を備えています。

さらに、このボードには次の部品 (破線で示す) の取り付けが用意されています: 同調コンデンサ C1' (C1 と並列に接続)、入力段 C3' に電力を供給するための追加のブロッキングコンデンサ、および単一発振回路 L5C21C22 (受信機の選択性を高めるため[3])。

受信機自体に小さな変更が加えられました。抵抗R10とR11、ピエゾセラミックフィルタZQ2 - FP1P1 -060.1を交換する必要があります。電圧コンパレータ K554SAZ (DA3) の代わりに、対応するピン配列を持つ K521SAZ が使用されます。 554СЗ を使用することもできますが、8 ピンパッケージになります。ピンの順序を逆にするのが望ましいことがわかりました (上面図では時計回り)。したがって、このチップは標準ではボードに搭載されていません。いくつかのオプションがあります。最も簡単な方法は、プリント導体の側面から超小型回路のはんだを外すことです。 XNUMX 番目のオプションは、リードを反対方向に曲げることです。金属ケースの場合はこれが望ましいです（端子に絶縁チューブを付けるだけで済みます）。

DA1 (K4PS6) マイクロ回路のピン 9、14、1、174、1 は水晶内部で相互に接続されており、ボード上の共通ワイヤでそれらに接続されています。 DA7 (K8ХА2) マイクロ回路の空きピン 157 と 2 を取り外し、その場所にジャンパーをはんだ付けする必要があります。ところで、この超小型回路の使用に関する推奨事項 [9] は、これらの端子に電気信号が存在することは望ましくないことを示しています。

コイル L1 と L2 は、直径 8、長さ 80 mm のフェライト棒に巻かれています。磁気アンテナと小型 RF コネクタ X1 (CP75-104 および CP75-103) を取り付けるためのオプションを図に示します。 6.

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コネクタ１は、薄いシート材でできたコーナーブラケット３にナット２で固定されている。事前にコネクタ用に直径1 mmの穴を開けたブリキを使用すると便利です（通常のはさみで切断できます）。このようなブラケット (幅は 2 mm) は、ワイヤブラケット 3 を使用して基板にはんだ付けできます。

フェライトロッド６とコネクタとの接続は、適切な非金属材料から機械加工されたカップリング５を使用して実行される。最も単純な場合は、ポリ塩化ビニルのチューブを圧着または接着することができます。コネクタの中央端子からのワイヤは、本体の穴 (ケーブル編組のはんだ付け用) を通過し、チューブの下または上に配置されます。外部アンテナのみを使用する場合、コンデンサ C6 をコイル L5 のフレームポストに直接はんだ付けすることにより、コンデンサ C1' および C2 の代わりにコイル L1、L1 を取り付けることができます。

デコーダのコンデンサ C6 は K53-1A で、その金属ボディはデジタル部分とラジオ受信機の間のスクリーンとしても機能します。

図には示されていません。 DD4 チップ (KR1IE5) の 14 つのピン 15、4、1561、20 を取り外すか、ボードの反対側にある皿穴をあける必要があります。ピン 4,11 (DD1)、12 (DD2)、および 9 (DD4) の場合、同じ側にコンタクトパッドが作成されません。

ピエゾエミッター NA1 (ZP-18) は、ボードに取り付ける前に変更する必要があります。ハウジングから取り外した圧電素子のベースに、L 字型のワイヤースタンドを垂直にはんだ付けします。圧電素子が部品に触れないように基板の穴に差し込んで半田付けします。圧電素子カバーは、柔軟な薄い導体を使用して基板にはんだ付けされます。この「緩い」設計は、サウンド出力の向上に貢献します。

磁気アンテナを使用する場合、受信ユニットのハウジングは「放射線透過性」素材で作られている必要があります。アマチュア無線家によく知られている Yunost KP 101 デザイナーのハウジングが適しています。

デコーダの動作は、要素 DD1.4 の出力を他の要素から切り離すことによってチェックできます。これを行うには、DD11 マイクロ回路のピン 6 と 1 の間に部品が取り付けられている側で取り付けワイヤを使用すると便利です。 DD6 のピン 1 または DD11 のピン 2 はエンコーダのテストポイント (CP) に接続され、スイッチ SA1 の接点は閉じられます。エンコーダに供給電圧が印加されると、デコーダ内で断続的なアラーム信号が鳴ります。明らかにボリュームが足りない場合は、抵抗 R6 を選択してみてください。

* ここでの無線メッセージは、16 個の (マルチプレクサーチャネルの数に応じて) 同一の時間間隔 (慣れ親しみ) に分割された XNUMX つの暗号化の組み合わせのブロードキャストとして理解されるべきであり、各間隔は高周波放射の有無によって特徴付けられます。。最初の XNUMX つのよく知られた場所は、デコーダが動作を開始してエンコーダと同期するために必要なサービス情報によって占められています。

文学

Vinogradov Yu. 車の警備員の無線チャンネルのエンコーダーとデコーダー。 - ラジオ、1994 年、第 3 号、p. 30-32。
Vinogradov Yu. セキュリティアラームラジオチャンネル。送信ブロック。 - ラジオ、1995 年、No. 1、p. 37-40。
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Biryukov S. 自動車無線警備員。 - ラジオ、2000 年、第 4 号、p. 33-35。
Partala O.N. デジタル CMOS マイクロ回路。ディレクトリ。 - サンクトペテルブルク: 科学と技術、2001 年。
Burov M. PIC コントローラーの多機能ベル。 - ラジオ、2001 年、第 10 号、p. 17-19。
Shiryaev I. 電話回線を介したアラーム付きのセキュリティ装置。 - ラジオ、2001 年、第 6 号、p. 36、37。
Vinogradov Yu. 村の電子セキュリティ。 - ラジオ、2002 年、第 6 号、p. 34-37。
Nefedov A.V. 集積回路とその外国の類似物。ディレクトリ。第 2 巻 - M.: KubK、1997 年。

著者：A.Martemyanov、セヴェルスク、トムスク地域

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