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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kapazitiver Schlüssel für Sicherheitsgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Sicherheitseinrichtungen und Objektsignalisierung Jeder Funkamateur, der jemals Sicherheitsgeräte für ein Landhaus, eine Garage, eine Wohnung oder ein Auto entworfen hat, hat sich gefragt: Welchen Schlüssel soll man für dieses Gerät wählen? Die gleiche Frage stellte sich auch vor dem Autor des Artikels. Die einfachsten Sicherheitsgeräte werden zeitverzögert gebaut. Diese Verzögerung wird dem Besitzer gewährt, damit er nach dem Öffnen der Tür Zeit hat, das Gerät auszuschalten. Leider ist diese Lösung nicht in allen Fällen anwendbar. Wenn die Alarmanlage beispielsweise über einen Stoßsensor verfügt, funktioniert ein solches Gerät nach einem Schlag auf die Tür des Sicherheitsobjekts erst nach wenigen Sekunden, was inakzeptabel ist. Weitere einfache Abschaltgeräte, die in Amateurkonstruktionen üblich sind, sind Reed-Schalter, Berührungssensoren und Infrarotsender für uncodierte IR-Strahlung mit einer Frequenz von mehreren Kilohertz. Diese Methoden weisen jedoch auch offensichtliche Mängel auf. Alle diese Schlüssel sind universell und passen zusammen. Wenn ich zum Beispiel mit einem Freund nach Hause komme und er sieht, wie ich meine Hand mit einem Schlüsselbund an eine bestimmte Stelle hebe, dann ist das Geheimnis gelüftet, da es nur wenige Möglichkeiten gibt. Ich habe dort entweder einen Reedschalter oder einen Sensor. Und Informationslecks in dieser Angelegenheit können kostspielig sein. Auf dieser Grundlage muss bei der Gestaltung eines Sicherheitssystems davon ausgegangen werden, dass der Schlüssel wie der Schlüssel zu einem Türschloss schwer zu wiederholen, aber gleichzeitig kompakt und nicht arbeitsintensiv in der Herstellung ist. Spezialisierte Mikroschaltungen (Encoder und Decoder) sind für viele unerschwinglich und nicht in allen Städten erhältlich. Bei den Chips der gängigen K561-Serie fällt der Schlüsselanhänger groß aus, was unpraktisch ist. Darüber hinaus benötigen Mikroschaltungen Strom und die Batterie kann im ungünstigsten Moment ausfallen. Eine interessante Option ist meiner Meinung nach der Schlüssel in Form eines Widerstands mit einem bestimmten Widerstandswert. Die Abmessungen sind kompakt, der Preis niedrig, es wird kein Strom benötigt, der „Decoder“ in Form einer Brücke ist relativ einfach aufgebaut. Der Widerstand lässt sich jedoch ganz einfach über eine Variable auswählen. Der Schlüsselkondensator ist ebenfalls kompakt, günstig und erfordert keine Batterien, ist jedoch schwieriger auszuwählen, da variable Kondensatoren mit hoher Kapazität selten sind und bei denen aus alten Radios, die Funkamateure haben, die Obergrenze für die Änderung der Kapazität gilt ist klein, normalerweise 360...495 pF. Die Kapazität selbst zweier parallel geschalteter KPI-Abschnitte überschreitet 1000 pF nicht. Darüber hinaus werden Geräte mit einem Schlüssel in Form eines Kondensators einer bestimmten Kapazität in der populären Literatur nicht beschrieben (zumindest ist dies dem Autor nicht bekannt), daher sind Informationen über diese Methode zum Entschärfen eines Geräts noch nicht weit verbreitet . Das Diagramm einer Sicherheitsvorrichtung mit einem Schlüssel in Form eines Kondensators einer bestimmten Kapazität ist in Abb. 1 dargestellt.
Auf den Elementen DD1.1 und DD1.2 ist ein Rechteckimpulsgenerator aufgebaut. Die Elemente DD1.3 und DD1.4 sind Einzelvibratoren, die Impulse mit Referenzdauer erzeugen. Element DD2.1 verfügt über eine Vergleichseinheit und Element DD2.2 und DD2.3 über einen Schmitt-Trigger. Schauen wir uns die Bedienung des Geräts genauer an. Unter normalen Standby-Bedingungen fehlt der Kondensator C1. Gleichzeitig beträgt die Spannung am Ausgang des Elements DD1.2 in der Originalversion des Geräts etwas weniger als die Hälfte der Versorgungsspannung, d.h. log.0. Das hängt damit zusammen. dass das Element DD1.1 aufgrund des Vorhandenseins der Widerstände R1 und R2 im linearen Modus arbeitet. Abhängig von der Instanz der Mikroschaltung kann die Spannung am Ausgang des Elements DD1.2 beliebig sein. Es kann sogar zu einer Hochfrequenzerzeugung kommen die parasitäre Kapazität des Kabels und des Steckers zum Anschluss des Kondensators. Schauen wir uns die verschiedenen Zustände an, in denen sich die Elemente DD1 1 und DD1.2 befinden können. Sind die Buchsen zum Anschluss des Kondensators geschlossen, verwandelt sich der Generator in einen Schmitt-Tritcher. Die Ausgabe des Elements DD1.2 kann eine Protokollebene sein. 0 und log. 1. Im stationären Zustand der Logik 1 und in Abwesenheit der Schaltung C3R3 kann der Vergleichsknoten diesen Zustand als „richtige Frequenz“ erkennen, da der Ausgang des One-Shot auch in Abwesenheit von Impulsen vom Generator erfolgt der Zustand der Logik 1. Die C3R3-Schaltung eliminiert diese Möglichkeit. Bei Anschluss an die Widerstandsbuchsen verwandeln sich die Elemente DD1.1 und DD1.2 auch in einen Schmitt-Trigger mit stabilem Ausgangszustand. Bei Anschluss an die Buchsen eines zufälligen Kondensators beginnt der Generator zu arbeiten und am Ausgang des Elements DD1.2 erscheinen Impulse. Sie lösen den One-Shot aus und der Knoten auf DD2 1 vergleicht sie mit den vom One-Shot erzeugten Impulsen. Wenn die Dauer der Impulse vom Generator und vom Einzelvibrator ungleich ist, enthält der Ausgang der Vergleichseinheit (Element DD2.1 EXKLUSIV-ODER) auch Impulse, die über die Diode VD1 den Kondensator C7 auf einen logarithmischen Wert aufladen. 1. Somit ist in jedem Zustand der Elemente DD1.1 und DD1.2 zusätzlich zur Erzeugung der „erforderlichen“ Frequenz entweder ein Protokoll am Ausgang des Vergleichsknotens vorhanden. 1 oder Impulse. An Pin 9 des DD2.1-Elements liegen Impulse mit einem Tastverhältnis nahe zwei an, und an Pin 8 variiert das Tastverhältnis je nachdem, wie nahe die Frequenzen beieinander liegen. Wenn die Generatorfrequenz niedriger oder höher als die Nennfrequenz wird, erscheinen am Ausgang des DD2.1-Elements positive Impulse, wie im Oszillogramm dargestellt. Diese Impulse laden den Kondensator C7 auf den log.1-Pegel und dementsprechend wird log.1 am Ausgang des Geräts gebildet. Mit zunehmender Generatorfrequenz nimmt auch die Impulsfrequenz am DD2.1-Ausgang zu, mit abnehmender Frequenz ab. Die Mindestfrequenz wird durch die C3R3-Kette begrenzt. Seine Zeitkonstante wird um ein Vielfaches größer gewählt als die Zeitkonstante der Master-Oszillatorschaltung C1R2. Sie sollten jedoch die Nennwerte der C3R3-Elemente nicht überschätzen, da es zu Fehlalarmen des Schalters kommen kann, wenn Logik 1 am DD1.2-Ausgang installiert ist. Zur Vereinfachung der Berechnung werden die Kondensatoren C1 und C4 gleich gewählt, dann sollten auch die Widerstände der Widerstände R5 und R2 gleich sein. Der Widerstand R6 wird benötigt, um die Dauer der monostabilen Impulse einzustellen. Das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R7 und R8 bestimmt die maximal mögliche Abweichung der Kapazität des Kondensators C1 vom Nennwert, da aufgrund verschiedener destabilisierender Faktoren (Änderungen der Versorgungsspannung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit; Verschiebung des Schiebers des Widerstands R6, Unterschiede in den Tasten zueinander usw.) kann die Dauer des Impulsgenerators relativ zur Impulsdauer des Monostabilen abweichen. Anstelle einer Siliziumdiode kann anstelle von VD1 eine Germaniumdiode mit geringer Leistung eingesetzt werden, dann entfällt die Notwendigkeit des Widerstands R7, da der Kondensator C7 durch den Rückstrom der Diode entladen wird. Dies verschlechtert jedoch die Temperaturstabilität des Geräts. In Abwesenheit der Mikroschaltung K561LP2 können die Vergleichseinheit und der Schmitt-Trigger auf zwei Mikroschaltungen K561LA7 implementiert werden. Ein Diagramm einer solchen Gerätekonstruktionsoption ist in Abb. 2 dargestellt.
Dabei werden die vier Elemente des DD2-Chips so verbunden, dass sie ein EXKLUSIV-ODER-Element bilden. Die Eingänge von zwei nicht verwendeten Elementen der DD3-Mikroschaltung sind mit dem gemeinsamen Draht oder „Plus“ der Stromquelle verbunden. In Zeitschaltkreisen eingebaute Kondensatoren und Widerstände müssen eine Mindest-TKE und TKS haben. Hierfür eignen sich am besten Kondensatoren der Serie K31-11. PM, K73-17, K73-11, K73-9 und Widerstände S2-14, MLT. Wenn solche Elemente nicht zur Verfügung stehen, können Sie am einfachsten feststellen, welcher der Kondensatoren diese Anforderung mehr und welcher weniger erfüllt, indem Sie den Anschluss des Elements mit einem Lötkolben erhitzen und sich die Dauer ansehen Differenzimpuls auf dem Bildschirm eines Oszilloskops, das an den Ausgang der Vergleichseinheit angeschlossen ist. An den Kondensator C1 werden besondere Anforderungen gestellt, da sich seine Kapazität bei Temperatur-, Feuchtigkeits- und anderen Wetteränderungen kaum ändern sollte. Wenn Sie außerdem vorhaben, mehr als einen Schlüssel mit einem elektronischen Schloss zu verwenden, müssen die Schlüsselkondensatoren eine minimale Kapazitätsschwankung zueinander aufweisen. Während des Tests zeigte die Originalversion des Geräts eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Instabilität der Versorgungsspannung. Sein Wechsel von 7 auf 15 V führte bei angeschlossenem Kondensator C1 nicht zum Auftreten von Impulsen am Ausgang der Vergleichseinheit, dennoch ist es besser, den Strom aus einer stabilisierten Quelle zu beziehen. Strukturell besteht das Gerät aus einer kleinen Kunststoffbox mit geeigneten Abmessungen und wird in der Nähe der Buchsen zum Anschluss des Kondensators C1 platziert. In der Version des Autors handelte es sich bei den Buchsen um einen Kopfhöreranschluss mit einem Durchmesser von 3,5 mm. Die Drähte von der Platine zum Stecker müssen eine Mindestlänge haben. Der Kondensator C1 (Marke PM) befindet sich im Metallgehäuse des Stiftteils des Steckers. Bei einer anderen Schlüsselausführung muss berücksichtigt werden, dass das Berühren der Kondensatorleitungen mit den Händen beim Anschließen unerwünscht ist, da es zu Störungen kommen und die Frequenz des Generators verändern kann. Wenn das Gerät unter Bedingungen verwendet werden soll, in denen eine hohe Luftfeuchtigkeit möglich ist, ist es besser, die Leiterplatte nach der Montage und Einstellung mit einem Schutzlack zu überziehen. Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, dem Widerstand R6 einen Einzelvibratorimpuls mit einer solchen Dauer zu geben, dass bei angeschlossenem Kondensator C1 keine Impulse am Ausgang der Vergleichseinheit anliegen. Wenn es am Installationsort nicht möglich ist, ein Oszilloskop zu verwenden, kann dieser Vorgang mit einem Multimeter durchgeführt werden, indem der Widerstand auf die Mindestwerte am Ausgang des Elements DD2.1 (siehe Abb. 1) oder DD2.4 (siehe) eingestellt wird Abb. 2). Sie können auch den Widerstand R7 auswählen, um die maximale Toleranz für die Abweichung der Kapazität des Kondensators C1 vom Nennwert festzulegen. Der Ausgang des Gerätes ist in der Originalversion an eine Integrierschaltung mit einer Zeitkonstante von 100 ms angeschlossen. Dies ist wünschenswert, da im ungünstigen Fall negative Impulse kurzer Dauer am Ausgang anliegen können. Beispielsweise installierte ein Angreifer anstelle des Kondensators C1 einen Kondensator mit einem ähnlichen Wert von 3300 pF. In diesem Fall wird der Kondensator C7 auf eine Spannung aufgeladen, die etwas über der Hälfte der Versorgungsspannung liegt. Protokoll 1 wird am Geräteausgang gespeichert. Wenn Sie nun den Kondensator C1 schließen, kann der Trigger an den Elementen DD1.1 und DD1.2 in den log.1-Zustand wechseln und während der Entladezeit der Schaltung C3R3 wird der Ausgang der Vergleichseinheit log.0 sein, was möglich ist haben Sie Zeit, den Kondensator C7 auf eine Spannung zu entladen, die unter der Hälfte der Versorgungsspannung liegt, und der Schmitt-Trigger an den Elementen DD2.4, DD2.1 geht in den log.0-Zustand über. Nach dem Entladen des Kondensators C3 wird der Kondensator C7 durch Impulse oder konstante Spannung wieder auf den Pegel logisch 1 aufgeladen und am Ausgang des Geräts wird ebenfalls logisch 1 gesetzt. Wenn Sie den Alarm mit einem positiven Impuls ausschalten müssen, kann das Signal vom Ausgang des Elements DD2.2 (siehe Abb. 1) oder dem Ausgang des Elements DD3.1 (siehe Abb. 2) entfernt werden. Das Gerät ermöglicht die praktische Nutzung von Erzeugungsfrequenzen von Hunderten von Kilohertz bis zu mehreren zehn Hertz mit einer entsprechenden Änderung der Nennwerte passiver Elemente. Der Autor hat drei Geräte gemäß dem Diagramm in Abb. 1 und eines gemäß dem Diagramm in Abb. 2 zusammengestellt. Sie funktionierten alle gleichzeitig und mussten nur mit dem Widerstand R6 angepasst werden. Der Schlüssel zu einem Gerät löste die anderen nicht aus. Autor: V.Sidorov, Kirowo-Tschepezk, Kirower Gebiet
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