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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Llave capacitiva para dispositivo de seguridad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Dispositivos de seguridad y señalización de objetos. Todos los radioaficionados que alguna vez diseñaron dispositivos de seguridad para una casa de verano, un garaje, un apartamento o un automóvil se preguntaron: ¿qué llave elegir para este dispositivo? La misma pregunta surgió ante el autor del artículo. Los dispositivos de seguridad más simples se construyen con un retraso de tiempo. Este retraso se le da al propietario para que, después de abrir la puerta, tenga tiempo de apagar el dispositivo. Desafortunadamente, esta solución no es aplicable en todos los casos. Si, por ejemplo, la alarma tiene un sensor de choque, luego de golpear la puerta del objeto de seguridad, dicho dispositivo funcionará solo después de unos segundos, lo cual es inaceptable. Otros dispositivos de desconexión simples comunes en los diseños de aficionados incluyen interruptores de láminas, sensores táctiles y transmisores infrarrojos de radiación IR no codificada con una frecuencia de varios kilohercios. Pero estos métodos también tienen deficiencias obvias. Todas estas teclas son universales y encajan entre sí. Si, por ejemplo, vuelvo a casa con un amigo y me vio metiendo la mano con un llavero en un lugar determinado, entonces el secreto está abierto, ya que hay pocas opciones. Tengo un interruptor de láminas o un sensor allí. Y filtrar información en este caso puede ser costoso. En base a lo anterior, a la hora de diseñar un sistema de seguridad, es necesario partir del hecho de que la llave sea difícil de repetir, como la llave de la cerradura de la puerta, pero a la vez compacta y poco laboriosa de fabricar. Los microcircuitos especializados (codificadores y decodificadores) no son asequibles para muchos y no todas las ciudades pueden comprarlos. En los chips de la serie K561 común, el llavero es grande, lo que no es conveniente. Además, los microcircuitos requieren energía y la batería puede fallar en el momento más inoportuno. En mi opinión, es interesante la opción de una llave en forma de resistencia de cierta resistencia. Las dimensiones son compactas, el precio es bajo, no se requiere energía, el "decodificador", hecho en forma de puente, es relativamente simple. Pero la resistencia es bastante fácil de detectar usando una variable. El condensador clave también es compacto, barato, no requiere baterías, pero es más difícil de recoger, ya que los condensadores variables de gran capacidad son raros, y para los de radios antiguos que tienen los radioaficionados, el límite superior de cambio de capacitancia es pequeño, generalmente 360 ... 495 pF. La capacitancia de incluso dos secciones KPI conectadas en paralelo no supera los 1000 pF. Además, los dispositivos con una llave en forma de capacitor de cierta capacidad no se describen en la literatura masiva (al menos el autor no lo sabe), respectivamente, la información sobre este método de desarmar el dispositivo aún no está muy extendida. En la Fig. 1 se muestra un diagrama de un dispositivo de seguridad con una llave en forma de condensador de cierta capacidad.
Sobre los elementos DD1.1 y DD1.2 se monta un generador de impulsos rectangular. Los elementos DD1.3 y DD1.4 son un solo vibrador que genera pulsos de una duración de referencia. En el elemento DD2.1 se realiza un nodo de comparación y en DD2.2 y DD2.3 un disparador Schmitt. Consideremos el funcionamiento del dispositivo con más detalle. En condiciones normales de espera, el condensador C1 está ausente. Al mismo tiempo, en la salida del elemento DD1.2, en la versión del autor del dispositivo, el voltaje es un poco menos de la mitad del voltaje de suministro, es decir registro.0. Está relacionado con eso. que el elemento DD1.1 opera en modo lineal debido a la presencia de las resistencias R1 y R2 Dependiendo de la instancia del microcircuito, el voltaje en la salida del elemento DD1.2 puede ser cualquiera. Incluso puede ocurrir generación de alta frecuencia debido a la capacitancia parásita del cable y el conector para conectar el capacitor. Analicemos los diferentes estados en los que pueden estar los elementos DD1 1 y DD1.2. Si los conectores para conectar el condensador están cerrados, el generador se convierte en un disparador Schmitt. A la salida del elemento DD1.2, puede ser como un nivel de registro. 0 y registro. 1. En el estado estable de log.1 y la ausencia del circuito C3R3, el nodo de comparación puede reconocer este estado como la "frecuencia correcta", ya que la salida del one-shot, en ausencia de pulsos del generador, también estará en el estado de log.1. La cadena C3R3 elimina esta posibilidad. Cuando se conectan a los zócalos de resistencia, los elementos DD1.1 y DD1.2 también se convierten en un disparador Schmitt con un estado de salida estable. Cuando se conecta un condensador de capacidad aleatoria a los enchufes, el generador comenzará a funcionar y aparecerán pulsos en la salida del elemento DD1.2. Iniciarán el one-shot, y el nodo en DD2 1 los comparará con los pulsos generados por el one-shot. Si las duraciones de los pulsos del generador y del vibrador individual no son iguales, en la salida del nodo de comparación (el elemento OR EXCLUSIVO DD2.1) también habrá pulsos que cargarán el capacitor C1 a través del diodo VD7 al nivel logarítmico . 1. Así, en cualquier estado de los elementos DD1.1 y DD1.2, además de generar la frecuencia "deseada", o bien un registro estará presente en la salida del nodo de comparación. 1, o impulsos. En el pin 9 del elemento DD2.1, hay pulsos con un ciclo de trabajo cercano a dos, y en el pin 8, el ciclo de trabajo varía dependiendo de qué tan cerca estén las frecuencias entre sí. Si la frecuencia del generador es menor o mayor que el valor nominal, aparecerán pulsos positivos en la salida del elemento DD2.1, como se muestra en la forma de onda. Estos pulsos cargarán el capacitor C7 al nivel de log.1, respectivamente, y se formará log.1 en la salida del dispositivo. A medida que aumenta la frecuencia del generador, también aumentará la frecuencia de los pulsos en la salida de DD2.1, y cuando disminuya, disminuirá. La frecuencia mínima está limitada por la cadena C3R3. Su constante de tiempo se elige varias veces mayor que la constante de tiempo del circuito oscilador maestro C1R2. Sin embargo, no vale la pena sobrestimar los valores de los elementos C3R3, ya que puede haber falsos positivos de la clave si se establece log.1 en la salida de DD1.2. Los condensadores C1 y C4 se eligen de la misma manera para facilitar el cálculo, luego las resistencias de las resistencias R5 y R2 también deben ser iguales. Se necesita la resistencia R6 para ajustar la duración de los pulsos vibradores individuales. La relación de las resistencias de las resistencias R7 y R8 determina la desviación máxima posible de la capacitancia del capacitor C1 del valor nominal, ya que debido a varios factores desestabilizadores (cambios en el voltaje de alimentación, temperatura, humedad; desplazamiento de la resistencia R6 motor, diferencias en las teclas entre sí, etc.) el generador puede desviarse en relación con la duración del pulso de vibrador único. En lugar de un diodo de silicio, un diodo de germanio de baja potencia puede colocarse en lugar de VD1, luego desaparecerá la necesidad de la resistencia R7, ya que la corriente inversa del diodo descargará el capacitor C7. Sin embargo, esto degradará la estabilidad de la temperatura del dispositivo. En ausencia del chip K561LP2, el nodo de comparación y el disparador Schmitt se pueden realizar en dos chips K561LA7. En la figura 2 se muestra un diagrama de una opción de construcción de dispositivo de este tipo.
Aquí, se incluyen cuatro elementos del chip DD2 para que formen un elemento OR EXCLUSIVO. Las entradas de dos elementos no utilizados del chip DD3 están conectadas a un cable común o "más" de la fuente de alimentación. Los condensadores y resistencias instalados en los circuitos de temporización deben tener un TKE y TCR mínimo. Los condensadores de la serie K31-11 son los más adecuados para este propósito. PM, K73-17, K73-11, K73-9 y resistencias S2-14, MLT. Si no hubiera tales elementos a la mano, entonces la forma más fácil de determinar cuál de los capacitores cumple con este requisito en mayor medida y cuál en menor medida es calentar la salida del elemento con un soldador y mirar el pantalla del osciloscopio conectado a la salida de la unidad de comparación, la duración del pulso de diferencia. Se imponen requisitos especiales al capacitor C1, ya que su capacitancia debe cambiar poco con los cambios de temperatura, humedad y otros cambios climáticos. Además, si se planea usar más de una llave con una cerradura electrónica, entonces los capacitores de la llave deben tener una variación mínima en capacitancia entre sí. Durante las pruebas, la versión del autor del dispositivo mostró una alta resistencia a la inestabilidad de la tensión de alimentación. Su cambio de 7 a 15 V no provocó la aparición de pulsos en la salida de la unidad de comparación cuando se conectó el capacitor C1, sin embargo, aún es mejor tomar energía de una fuente estabilizada. Estructuralmente, el dispositivo está hecho en una pequeña caja de plástico de dimensiones adecuadas y se coloca cerca de los enchufes para conectar el condensador C1. En la versión del autor, los enchufes eran un enchufe de auriculares con un diámetro de 3,5 mm. Los cables de la placa al conector deben tener una longitud mínima. El condensador C1 (marca PM) se coloca en la carcasa metálica de la parte del pin del conector. Con un diseño diferente de la llave, se debe tener en cuenta que tocar las terminales del capacitor con las manos mientras está conectado es indeseable, ya que puede causar interferencia y cambiar la frecuencia del generador. Si se supone que el dispositivo debe funcionar en condiciones en las que es posible una alta humedad, es mejor cubrir la placa de circuito impreso con un barniz protector después del montaje y el ajuste. La configuración del dispositivo se reduce a configurar la resistencia R6 en un pulso único de tal duración que cuando el capacitor C1 está conectado, no hay pulsos en la salida del nodo de comparación. Si es imposible usar un osciloscopio en el sitio de instalación, esta operación se puede realizar con un multímetro, ajustando la resistencia a la lectura mínima en la salida del elemento DD2.1 (ver Fig. 1) o DD2.4 ( ver figura 2). También puede elegir la resistencia R7 para establecer la tolerancia máxima para la desviación de la capacitancia del capacitor C1 de la nominal. La salida del dispositivo en la versión del autor está conectada a un circuito integrador con una constante de tiempo de 100 ms. Esto es deseable, ya que en una situación desfavorable, pueden estar presentes en la salida pulsos negativos de corta duración. Por ejemplo, un atacante instaló un capacitor con un valor similar de 1 pF en lugar del capacitor C3300. En este caso, el condensador C7 se cargará a un voltaje ligeramente superior a la mitad del voltaje de suministro. Log.1 se almacenará en la salida del dispositivo. Si ahora cerramos el capacitor C1, entonces el disparador en los elementos DD1.1 y DD1.2 puede cambiar a un estado log.1 y durante el tiempo de descarga del circuito C3R3, la salida del nodo de comparación será log.0 , que puede tener tiempo para descargar el condensador C7 a un voltaje inferior a la mitad del voltaje de suministro, y el disparador Schmitt en los elementos DD2.4, DD2.1 pasará al estado de log.0. Después de descargar el capacitor C3, el capacitor C7 se cargará nuevamente con pulsos o un voltaje constante al nivel de log.1 y log.1 también se configurará en la salida del dispositivo. Si se requiere apagar la alarma con un pulso positivo, entonces la señal se puede eliminar de la salida del elemento DD2.2 (ver Fig. 1) o la salida del elemento DD3.1 (ver Fig. 2) . El dispositivo permite poner en práctica la frecuencia de generación de cientos de kilohercios a decenas de hercios con el correspondiente cambio en las clasificaciones de los elementos pasivos. El autor ensambló tres dispositivos según el esquema de la Fig. 1 y uno, según el esquema de la Fig. 2. Todos ellos trabajaron a la vez y solo requirieron ajuste por resistencia R6. La llave de un dispositivo no activó los otros. Autor: V.Sidorov, Kirovo-Chepetsk, región de Kirov
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