Реферат: Для повышения уровня охраны и безопасности используются технические средства более высокого уровня

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»


Факультет дизайна и компьютерных технологий

Кафедра компьютерных технологий


Инженерно-техническая защита информации


Практика


Чебоксары, 2009 г.

Занятие 1

Электронные средства охраны

Для повышения уровня охраны и безопасности используются технические средства более высокого уровня. К ним относятся системы охранной и пожарной сигнализации, системы ограничения доступа, системы телевизионного наблюдения. Отдельно можно выделить автомобильные охранные системы и комплексы на базе ЭВМ, включающие вышеперечисленные системы. Автомобильные охранные устройства подробно описаны в одной из книг данной серии. Поэтому в настоящей книге рассматриваются сигнализационные и охранные системы квартир, офисов, учреждений, складов и т. д.

Перечисленные выше системы могут работать как отдельно, так и в комплексе. Например, телевизионное наблюдение и охрана могут осуществляться либо на большом числе объектов, либо на одном отдельно взятом — квартире или офисе. Системы любой сложности строятся на базе одних и тех же технических




Рис. 1. 2. Состав технических средств охраны и безопасности

устройств (рис. 1. 2). Для обеспечения охраны и безопасности помещений необходимо выбрать соответствующие технические средства, которые в состоянии обеспечить высокую надежность выполнения возложенных на них задач.

^ Системы охранно-пожарной сигнализации

Системы охранно-пожарной сигнализации предназначены для определения факта несанкционированного проникновения на охраняемую территорию или появления на ней признаков пожара, выдачи сигнала тревоги на пульт охраны и включения исполнительных устройств (сирены, освещения и т. д.). Системы охранно-пожарной сигнализации включают в себя контрольные панели, извещатели (датчики и детекторы), исполнительные устройства, устройства оповещения (сирены, звонки и т. п.) и источники питания.

^ Контрольная панель

Контрольная панель (приемно-контрольный прибор) — это центральное устройство системы охранной сигнализации, выполненное на базе микроконтроллера, программа которого определяет все функции системы. Контрольная панель может подключаться к компьютеру для обработки и регистрации сигналов тревоги, автоматического анализа состояния датчиков и функционирования всей системы. Контрольные панели управляют исполнительными устройствами: включают сирену, прожектор, дозваниваются по телефонной линии по заданному номеру.

Извещатели

Для регистрации изменений контролируемого параметра в системах охранной сигнализации используются различные извещатели. Извещатель — это устройство, формирующее определенный сигнал об изменении того или иного контролируемого параметра окружающей среды. Извещатели можно условно разделить на датчики и детекторы. Здесь под датчиками будем понимать извещатели, преобразующие физические величины и характеристики (например, тепло, свет, звук и т. п.) в электрический сигнал. Детекторами же будем называть извещатели, включающие в свой состав датчики, схему обработки сигналов и схему принятия решения.

Простые извещатели (датчики) производят аналоговую обработку сигналов, что не всегда обеспечивает необходимую надежность их работы. Повышение надежности работы датчиков обеспечивается применением цифровых методов обработки сигналов. По принципу действия извещатели можно разделить на следующие типы:

электроконтактные (фольга, провод);

магнитоконтактные;

вибродатчики;

ультразвуковые;

радиоволновые;

фотоэлектрические;

детекторы битого стекла;

пассивные и активные инфракрасные (ИК) детекторы движения;

комбинированные.

Датчики и детекторы позволяют контролировать часть охраняемого объекта (объем, плоскость и т. п.), именуемую зоной.

^ Электроконтактные датчики

Электроконтактные датчики предназначены для регистрации повреждений и разрушения конструкций, на которых они закреплены: стеклянного полотна окон, дверей, стеклоблоков и т. д. в отапливаемых и не отапливаемых помещениях. Они изготавливаются из тонкой алюминиевой фольги толщиной от 0, 008 до 0, 04 мм и шириной не более 12, 5 мм. Фольга имеет клеевой слой. Иногда для тех же целей вместо фольги используют тонкий провод.

^ Магнитоконтактные датчики

Магнитоконтактные датчики предназначены для регистрации открывания дверей и окон, на которых они установлены. Датчики бывают двух видов: для наружной и скрытной установки. Они выполнены на основе герконов, контакты которых замыкаются или размыкаются при приближении (удалении) постоянного магнита. Подключаются такие датчики к охранным сигнализациям посредством проводного шлейфа.


Вибродатчики

Вибродатчики предназначены для обнаружения преднамеренного повреждения различных строительных конструкций: бетонных стен и перекрытий, кирпичных стен, деревянных (рамы и двери) и потолочных покрытий, а также сейфов и металлических шкафов. Принцип действия вибродатчиков основан на пьезоэффекте или эффекте электромагнитной индукции, когда постоянный магнит перемещается вдоль обмотки катушки и тем самым наводит в ней переменный ток. В отечественной и зарубежной литературе в зависимости от технической реализации такие датчики называют электромагнитными, магниторезонансными или пьезодатчиками.

^ Ультразвуковые детекторы

Ультразвуковые детекторы предназначены для охраны закрытых помещений и характеризуются высокой чувствительностью и низкой помехоустойчивостью.

Действие их основано на интерференции ультразвуковых колебаний. В состав ультразвукового детектора входят излучатель и приемник. При закрытых окнах и дверях пространство, контролируемое детектором, ограничено, и в точке расположения приемника формируется устойчивая интерференционная картина. При проникновении какого-либо объекта в помещение устойчивость интерференционной картины нарушается и формируется сигнал тревоги.

^ Радиоволновые детекторы

Радиоволновые детекторы предназначены для регистрации движения в контролируемой зоне. Принцип действия основан на излучении сигнала сверхвысокой частоты и приеме отраженного сигнала, частота которого изменяется при движении нарушителя (эффект Доплера). Эти приборы используются для охраны закрытых помещений и периметров.

^ Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические датчики предназначены для охраны внутреннего и внешнего периметров, бесконтактного блокирования пролетов, дверей, коридоров и т. п. Они состоят из передатчика и приемника, разнесенных вдоль линии охраны, и используют сигнал инфракрасного диапазона с длиной волны порядка 1 мкм.

^ Детекторы битого стекла

Детекторы битого стекла (ДБС) предназначены для регистрации преднамеренного разрушения стеклянных конструкций: окон, витрин и др. Они реагируют на звук бьющегося стекла и удара о стекло, а также анализируют спектр звуковых шумов в помещении, позволяют бесконтактно контролировать целостность стекла размером более 20х20 см.

^ Пассивные и активные ИК детекторы движения

Детекторы движения предназначены для обнаружения движения теплового объекта в охраняемой зоне. По принципу действия они подразделяются на пассивные и активные. В настоящее время первые находят более широкое применение. Они имеют регулируемые зоны обнаружения, защиту от ложных срабатываний, вызываемых домашними животными и насекомыми. Различаются пассивные детекторы размером зоны обнаружения (20—360°), методами обработки сигнала, конструкцией и т. п. Активные детекторы используются, как правило, для охраны периметров объектов.

Недостатком самых простых и дешевых ИК детекторов движения является низкая помехоустойчивость — они срабатывают даже при возникновении теплового потока, например, из-за прогрева солнцем помещения.

Более совершенные детекторы лишены этого недостатка. Их надежность и стойкость к тепловым помехам обеспечивается многоканальными пироэлементами и сложной электронной обработкой сигнала в самом детекторе. В простых моделях обработка сигналов осуществляется аналоговыми методами, а в более сложных — цифровыми, например, с помощью встроенного процессора.

^ Комбинированные детекторы

Комбинированные детекторы - это устройства, использующие два разных физических принципа обнаружения движения. В подавляющем большинстве подобных устройств реализованы пассивный ИК и радиоволновый принципы обнаружения движения. Такие приборы, прежде всего, отличает значительно более высокие характеристики обнаружения при крайне низкой вероятности ложных тревог, по сравнению с приборами, использующими только один из принципов обнаружения движения.

^ Способы подключения извещателей

Системы охранно-пожарной сигнализации по способу подключения извещателей подразделяются на проводные и беспроводные. В первых связь между всеми устройствами системы осуществляется по проводам. Совокупность соединительных проводов, датчиков, детекторов, соединительных коробок, разъемов и т. п. называется шлейфом. С помощью шлейфов формируются зоны охраны. При своей надежности проводные системы менее гибкие, чем беспроводные. В беспроводных системах каждый извещателъ оснащается собственным передатчиком, а контрольная панель — многоканальным приемником. Надежность связи определяется характеристиками приемника и передатчиков, архитектурой здания и уровнем промышленных радиопомех. Дальность связи обычно составляет от 30 до 1000 м. Беспроводные системы сигнализации более удобны при монтаже и использовании, они могут дополняться устройствами дистанционного управления. На отечественном рынке появились беспроводные системы, использующие для связи и питания промышленную сеть переменного тока напряжением 220 В.

^ Исполнительные устройства

Исполнительные устройства предназначены для передачи информации пользователю или компетентным органам о срабатывании системы охраны путем подачи звукового и (или) светового сигналов или путем автоматического дозвона по телефонной линии связи до заранее определенных абонентов, а также для управления различными механизмами, обеспечивающими усиление безопасности.

К исполнительным устройствам относятся лампы наружного освещения, прожекторы, стробоскопы, сирены, автодозвонщики, блоки электромагнитных реле, электрозамки и т.п.

Прожекторы, лампы наружного освещения и стробоскопы освещают охраняемую территорию и включаются в случае срабатывания сигнализации, привлекая внимание окружающих. Яркая вспышка стробоскопа в темное время суток или в плохо освещенном помещении может ошеломить преступника и на некоторое время вывести его из строя.

Сирены или ревуны издают громкий звуковой сигнал мощностью до 130 дБ, который может быть услышан на расстоянии нескольких сотен метров. Сирены имеют различное оформление и размеры, некоторые из них оборудованы автономным источником питания. Длительность звучания сирены может быть различной и устанавливается по желанию пользователя.

Устройства автоматического дозвона (автодозвонщики, или коммуникаторы) подключаются к телефонной линии и могут дозваниваться в автоматическом режиме до одного или нескольких абонентов в зависимости от логики работы системы охраны. Блоки электромагнитных реле обеспечивают включение мощных исполнительных механизмов и приборов.

^ Системы ограничения доступа

Системы ограничения доступа предназначены для автоматизированного допуска в помещения только тех пользователей, которым разрешено посещение данного помещения. Они основаны на использовании аппаратно-программных средств, управляющих передвижением людей и транспорта через контролируемые точки прохода. Это могут быть небольшие системы, на 1—3 двери, или системы, контролирующие перемещение нескольких тысяч человек. Идентификация пользователя происходит посредством предъявления электронной или магнитной карточки либо путем ввода определенного цифрового кода. Система ограничения доступа включает в себя считыватели и контроллеры. Кроме того, к системам ограничения доступа можно отнести и аудиодомофонные системы с дистанционным открыванием двери.

Считыватели

Считыватели необходимы для считывания идентификационного кода и передачи его в контроллер. Эти устройства предназначены для преобразования уникального кода кодового ключа в код стандартного формата, передаваемый для анализа и принятия решения в дверной контроллер. Считыватели различаются физическими принципами реализации (пластиковые карточки с магнитной полосой, штриховым кодом, бесконтактные карточки Proximity, ключи и карточки со встроенными интегральными микросхемами и т. п.). Эти устройства располагаются непосредственно возле дверей и других точек прохода, ограничивающих перемещение пользователей (турникет, шлюз и т. п.). Кроме того, они могут выполнять еще ряд таких функций, как управление открыванием дверей, контроль времени открытия двери, контроль одной зоны охраны.

Контроллеры

Контроллер необходим для управления считывателями и исполнительными устройствами. Он принимает решение о доступе конкретного пользователя, предъявившего устройство идентификации, через конкретную точку прохода в конкретное время на основании хранящейся в нем информации о конфигурации системы и правах пользователей системы ограничения доступа. Устройством идентификации является аналог ключа, подтверждающий полномочность прав его владельца и служащий для управления точкой прохода. Контроллер может обслуживать один или несколько считывателей и располагаться на удалении от них. Несколько контроллеров могут образовывать группу, обслуживающую территориально и логически выделяемую часть системы ограничения доступа (этаж, здание, организацию), и именоваться объектом.

^ Аудиодомофонная система

Аудиодомофонная система предназначена для ограничения доступа посторонних лиц в частные квартиры, дачи, подъезды многоэтажных домов, офисов, банков, медицинских учреждений и др. Она позволяет вести переговоры с посетителями и дистанционно открывать входную дверь в случае необходимости. Кроме того, современные аудиодомофонные устройства позволяют выполнять функции охранной системы.

^ Системы видеонаблюдения

Системы видеонаблюдения предназначены для визуального наблюдения за охраняемым объектом с помощью телекамер. Они позволяют следить одновременно за одним или несколькими объектами. Камеры наблюдения могут располагаться как внутри помещения, так и снаружи. Задача системы видеонаблюдения состоит в наглядном представлении видеоинформации об оперативной обстановке на контролируемом объекте. Одной из разновидностей таких систем являются видеодомофоны, выполняющие функции дверного глазка и переговорного устройства одновременно. Системы скрытого наблюдения используют миниатюрные видеокамеры с инфракрасной подсветкой для работы в условиях плохого освещения.

^ Телевизионные системы наблюдения

Самая простейшая система телевизионного (ТВ) наблюдения включает в себя одну или несколько телевизионных камер и монитор или телевизор. Камеры могут устанавливаться на поворотных устройствах снаружи или внутри помещения и позволяют осуществлять круглосуточное наблюдение за охраняемой территорией. Управление системами телевизионного наблюдения в зависимости от их сложности и обстановки на объекте может быть автоматическим или ручным. Совместно с этими системами можно использовать детекторы движения, системы освещения и другие дополнительные устройства.

В системах видеонаблюдения, рассчитанных на использование нескольких камер, на экране одного монитора можно одновременно отображать изображения от всех камер. Для этих целей используются устройства, именуемые квадраторами (делителями экрана). При необходимости изображение от любой камеры можно оперативно развернуть на весь экран. Для последовательного вывода изображений используются мультиплексоры (коммутаторы), которые последовательно подключают видеокамеры к монитору или телевизору.

Системы ТВ наблюдения позволяют создать гибкую и наращиваемую систему безопасности, в которую могут входить не только компоненты телевизионных систем, но и системы сигнализации и ограничения доступа.

^ Системы скрытого наблюдения

Системы скрытого наблюдения используются для повышения эффективности охраны и устанавливаются там, где необходимо скрыть факт наблюдения. Задача систем скрытого наблюдения — не изучать посетителей, а контролировать ситуацию на охраняемой территории.

С помощью плоской, размером со спичечный коробок, камеры со специальным объективом типа Pin-Hole (камера с вынесенным входным зрачком) и диаметром входного зрачка 0, 8—2, 0 мм можно вести скрытое наблюдение за любой частью помещения. Такие камеры могут устанавливаться в корпусе часов, на дверном косяке, под обоями и т. п.

Другим, более простым, способом такого наблюдения является использование так называемых видеоглазков со сверхширокоугольной оптикой, предназначенных для монтажа в двери. Внешне они ничем не отличаются от обычных дверных глазков. Питание и передача видеосигнала от этих устройств осуществляется по кабелю или радиоканалу.

Видеодомофоны

Видеодомофон — это устройство, которое выполняет функции дверного глазка и переговорного устройства. Видеодомофон позволяет наблюдать пространство перед входной дверью и беседовать с посетителем, находящимся за дверью. Видеокамеру обычно располагают так, чтобы в ее поле зрения попадал максимум околодверного пространства. Многие видеокамеры оснащены инфракрасной подсветкой для работы в условиях плохой освещенности. При оборудовании видеодомофонами жилых домов полезно создавать два уровня охраны: входной двери подъезда (этажа) и входной двери каждой квартиры.

^ Охранное устройство на несколько объектов

Устройство предназначено для охраны квартир, дач, офисов, гаражей и т. д. Оно позволяет контролировать до 8 объектов. Количество объектов при желании может быть увеличено до любого числа. Устройство позволяет использовать автономное питание. Предусмотрена возможность наращивания до любого числа контролируемых объектов, используя модульное построение устройства. При этом индицируется срабатывание сигнализации по каждому объекту отдельно. Срабатывание схемы на размыкание контактов позволяет контролировать целостность линии. При срабатывании сигнализации осуществляется ее автоматическая блокировка.



Охранное устройство на 8 объектов

Основные характеристики устройства:

Напряжение питания, В....................................................................... 12

Потребляемый ток:

в режиме охраны не более, мА........................................................ 50

в режиме тревоги, А..................................................................... 1, 5

Принципиальная схема охранного устройства на 8 объектов представлена на рис. 6. 43. За основу устройства взята типовая схема модуля выбора программ (МВП) телевизионных приемников на микросборке К04КП024А. Работа микросхемы DD1 типа К04КП024А заключается в следующем. При подаче на один из входов (выводы 11, 6, 8, 10, 4, 5, 7 или 9) положительного напряжения на двух выходах микросхемы появляется низкий уровень напряжения. Один выход (выводы 12, 14, 16, 18, 25, 27, 1 или З) служит для включения определенной программы, а другой (выводы 13, 15, 17, 19, 24, 26, 28 или 2 соответственно) — для включения индикации этой программы.

Стандартная схема включения микросборки К04КП024А дополнена ключами на транзисторах VT1 —VT8, а выходы микросхемы DD1 объединены в две шины через диоды VD1 —VD8 и светодиоды HL1 —HL8 соответственно.

При размыкании одного из контактов переключателей SA1 — SA8 открывается соответствующий транзисторный ключ (транзисторы VT1—VT8). Положительное напряжение через резистор R 17 и открытый транзистор поступает на вход




Рис. 6. 46. Размещение деталей на плате блока индикации и блока А1

микросхемы DD1, соответствующий разомкнутому контакту. Допустим, что разомкнулся контакт SA1. Транзистор VT1 открылся, и на вход микросхемы DD1 (вывод 11) поступило положительное напряжение. При этом на выводах 12 и 13 микросхемы DD1 появится напряжение низкого уровня, благодаря чему включится светодиод HL1, служащий для индикации сработавшего датчика, и база транзистора VT9 (р-п-р) через резистор R19 и диод VD1 замкнется на минус источника питания.

Транзистор VT9 откроется, и положительное напряжение источника питания поступит на реле К1 и через диод VD9 на вывод 14 микросхемы DD2. Реле К1 сработает и своими контактами включит внешнюю нагрузку (лампу, звонок и т. п.). При подаче питания на микросхему DD2 начинает работать генератор прямоугольных импульсов на элементах DD2. 1, DD2. 2, резисторе R21 и конденсаторе С1. С выхода генератора (вывод 4 DD2. 2) импульсы с частотой 0, 1 — 1 Гц через цепь формирования треугольного напряжения, выполненную на резисторах R22, R23 и конденсаторе СЗ, поступают на генератор, управляемый напряжением, выполненный на элементах DD2. 3, DD2. 4, резисторах R24, R25 и конденсаторах С4, С5. Под действием треугольного напряжения частота на выходах элементов DD2. 3 и DD2. 4 изменяется, т. е. происходит качание частоты в диапазоне 300—1500 Гц. Прямоугольные импульсы изменяющейся частоты с противофазных выходов генератора (выводы 10 и 11) поступают на мостовой усилитель мощности, выполненный на транзисторах VT10—VT13. Нагрузкой усилителя служит динамическая головка В1. Для сброса блокировки необходимо кратковременно отключить питание кнопкой SA9. Светодиод HL9 сигнализирует о включении охранного устройства.

Устройство выполнено на двух печатных платах размером 65х80 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита (плата А1 и плата сигнализации). Такая конструкция позволяет наращивать число охраняемых объектов просто добавлением необходимого количества плат А1. Чертеж печатной платы блока А1 приведен на рис. 6. 44, а платы блока индикации — на рис. 6. 45.




Рис. 6. 47. Соединение блоков для увеличения количества охраняемых элементов




Рис. 6. 48 Звуковой генератор с пьезоизлучателем

Если необходимо увеличить число охраняемых объектов, например на 1 —8, то необходимо изготовить еще один блок А1 и произвести соединение блоков, как показано на рис. 6. 47. Транзисторы VT14, VT15 и VT16, VT17 образуют попарно коммутационные ключи, блокирующие одну из микросхем.

В устройстве могут быть использованы резисторы МЛТ-0, 125 или МЛТ-0, 25. Допускается разброс номиналов резисторов ±15%. Диоды серии КД522 можно заменить на любые, например КД521, КД510, Д220, Д18, Д9. Вместо реле К1 типа РЭС-48 можно использовать любое с рабочим напряжением 9—12 В. Если необходимость коммутации внешних устройств отсутствует, то реле К1 и диод VD 10 можно из схемы исключить. Транзисторы типа КТ315 можно заменить на транзисторы КТ3102, транзисторы типа КТ361 — на КТ3107.

Если нет необходимости в мощном выходном каскаде, а достаточно только привлечь внимание оператора, то генератор на микросхеме DD2 с выходным усилителем мощности можно заменить на генератор, собранный по схеме, приведенной на рис. 6. 48. В качестве звукового излучателя можно использовать пьезокерамический преобразователь ZQ1 типа ЗП-1 (ЗП-22 и др.). Можно оставить и прежнюю схему, исключив из нее транзисторы VT10—VT13, излучатель В1. Пьезокерамический излучатель ZQ1 подключают между общим проводом и выводом 10 или 11 микросхемы DD2.

Устройство, собранное из заведомо исправных деталей, в налаживании не нуждается.

^ Система охранной сигнализации на ИК лучах

Система предназначена для охраны квартир, офисов, коттеджей, музеев, земельных участков, дач и других объектов. Действие системы основано на использовании ИК датчиков. Режим тревоги включается при пересечении нарушителем инфракрасного луча. К одному блоку системы может быть подключено до 10 охранных датчиков. Все датчики подключены параллельно к одной четырехпроводной линии. Система позволяет не только определить факт незаконного вторжения на охраняемую территорию, но и выдает информацию о местоположении сработавшего датчика включением соответствующего светодиода. Таким образом, установив светодиоды на карте или схеме объекта можно быстро определить место вторжения, а по очередности зажигания светодиодов — направление перемещения нарушителя.

Система состоит из ИК передатчиков и приемников (до 10 блоков), а также блоков индикации и сигнализации.

Принципиальная схема блока ИК передатчика представлена на рис. 6. 61.

Задающий генератор блока выполнен на элементах DD1. 1, DD1. 2, резисторах Rl, R2 и конденсаторе С1. С выхода генератора прямоугольные импульсы частотой 16 кГц поступают на усилитель мощности, выполненный на элементах DD1. 3, DD1. 4, включенных параллельно. С выхода последнего импульсы по-




Рис. 6. 61. Блок ИК передатчика охранной сигнализации

ступают на ключевой каскад, выполненный на транзисторе VT1. Нагрузкой транзистора VT1 служит ИК светодиод VD1. Резистор R4 ограничивает ток, протекающий через диод VD1 и транзистор VT1. Питается блок от источника постоянного тока напряжения 9 В. Блок ИК передатчика собран на отдельной плате и помещен во влагозащитный корпус. Печатная плата и размещение деталей на ней приведены на рис. 6. 62.




Рис. 6. 62. Печатная плата ИК передатчика и размещение деталей на ней

Блок ИК приемника располагается на расстоянии не более 10 м от передатчика. ИК приемник усиливает сигнал до уровня срабатывания КМОП микросхем. Принципиальная схема ИК приемника приведена на рис. 6. 63. Приемник собран на 2 микросхемах и 2 транзисторах.


Рис. 6. 63. Принципиальная схема ИК приемника

На операционном усилителе DA1 собран преобразователь тока фотодиода VD1 в напряжение. Подавление синфазной помехи в нем достигает 70 дБ. Цепь R3R4C1 формирует необходимую для подавления паразитной низкочастотной помехи, вызванной излучением ламп накаливания, АЧХ и определяет коэффициент передачи по напряжению усилителя. Каскад на транзисторе VT1 усиливает, а ключ на транзисторе VT2 окончательно формирует полезный сигнал фотоприемника. Диод VD2 включен для ускорения процесса перезарядки конденсатора СЗ.

В то время когда луч не прерывается нарушителем, на коллекторе транзистора VT2 и на выходе 2 блока присутствует последовательность импульсов




Рис. 6. 65. Размещение деталей на плате ИК приемника


Рис. 6. 66. Схема блока индикации системы сигнализации

с частотой 16 кГц. Но это происходит только тогда, когда счетчик DD1 установлен в состояние, соответствующее номеру данного блока. При пересечении нарушителем луча импульсы на выходе 2 блока пропадают. Счетчик DD1 управляется импульсами, поступающими на вывод 4 блока.

Печатная плата ИК приемника выполнена из фольгированного стеклотекстолита, ее чертеж приведен на рис. 6. 64. На рис. 6. 65 показано размещение деталей на плате.

Принципиальная схема основного блока — блока индикации, приведена на рис. 6. 66. Он рассчитан на подключение до 10 блоков ИК приемников (по количеству ИК передатчиков).

На элементах DD10. 2 и DD10. 3 выполнен генератор тактовых импульсов частотой 600 Гц. При включении питания цепь R5C6 формирует отрицательный импульс, блокирующий генератор по выводу 8. После заряда конденсатора Сб до уровня логической единицы генератор начинает работать. Импульсы с его выхода CN (вывод 10 DD10. 3) поступают на вход счетчика DD1 (вывод 14), а также на входы блоков приемников через контакт 4 платы. Таким образом, счетчики датчиков и счетчик DD1 основного блока работают синхронно, и в каждый момент времени на вход 2 блока индикации поступают импульсы частотой 16 кГц только от одного из блоков приемников. Очередность работы приемных блоков определяется подключением катода диода VD3 к выходам счетчика DD1 (рис. 6. 63). При появлении логической единицы на соответствующем выходе счетчика диод VD3 закрывается, разрешая проход импульсов на базу транзистора VT2.

С вывода 2 основного блока (рис. 6. 66) эти импульсы через конденсатор С1 поступают на детектор, выполненный на диодах VD1, VD2. При этом на выводах 5 и 6 элемента DD10. 1 будет уровень логической единицы а при отсутствии импульсов — уровень логического нуля. Таким образом, сигнал, информирующий о состоянии датчика, включенного в данный момент, через инвертор DD10. 1 поступает на вентили DD2. 1, DD2. 3, DD3. 1, DD4. 3, DD5. 1, DD5. 3, DD6. 1 и DD6. 3. Их выходы через соответствующие инверторы подключены ко входам R триггеров DD7, DD8, DD9. По какой из цепей и на вход какого именно триггера поступит сигнал, зависит от состояния счетчика DD1, а следовательно, и от номера подключенного датчика. К выходам триггеров подключены светодиодные индикаторы HL1 —HL10. Диоды VD3—VD12, резистор R17, R18 и микросхема DD11 образуют звуковое сигнальное устройство.

При отсутствии нарушения (пересечения луча) на выходе инвертора DD10. 1 (вывод 4) будет уровень логического нуля, коммутаторы будут закрыты и на входы триггеров сигналы со счетчика не поступят. Устройство находится в дежурном режиме. При пересечении луча одного из датчиков на выходе элемента DD10. 1 (вывод 4) появится положительный импульс длительностью, равной одному такту, разрешающий прохождение сигнала с одного из выходов счетчика на вход соответствующего триггера. Триггер переключается в противоположное состояние, включится светодиод, соответствующий номеру сработавшего датчика, и раздастся звуковой сигнал тревоги. Установка триггеров в исходное состояние осуществляется кнопкой SB1 или, при включении питания, цепью С5, R6.




Рис. 6. 68. Размещение деталей на плате основного блока

Основной блок выполнен на печатной плате размером 85х105 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Чертеж платы представлен на рис. 6. 67, а размещение деталей на ней — на рис. 6. 68.

Настройка устройства заключается в установке частот генераторов тактовых импульсов подбором сопротивления резистора R2 (рис. 6. 61) до получения на выходе элементов DD1. 3, DD1. 4 частоты 16 кГц и подбором сопротивления резистора R4 (рис. 6. 66) до получения на выводе 10 элемента DD10. 3 частоты 600 Гц.

В качестве блоков передатчиков и приемников можно использовать готовые блоки от систем дистанционного управления телевизорами, немного доработав их.

Занятие 2

^ Ультразвуковой датчик системы охранной сигнализации

На первоначальном этапе разработки ультразвуковых датчиков системы обнаружения движущегося объекта строили так, как это схематически показано на рис. 6. 69, а. Излучатель BF1 и приемник ВМ1 располагали на противоположных стенах помещения, под потолком (для снижения влияния внутренней обстановки). Излучатель BF1 возбуждал в пространстве помещения стабильные по частоте и амплитуде ультразвуковые колебания. Микрофон (приемник) ВМ1 преобразовывал принятый из пространства ультразвуковой сигнал в электрический. Далее, в электронном устройстве этот сигнал усиливался, детектировался и анализировался по амплитуде. В случае колебания амплитуды ультразвукового сигнала формировался сигнал тревоги.




Рис. 6. 69. Построение ультразвуковых систем обнаружения

Отчего же происходят колебания амплитуды принятого ультразвукового сигнала? Предположим, что помещение идеально, т. е. представляет собой герметически замкнутое пространство, ограниченное жесткими стенами. Поскольку излучение не является остронаправленным, к микрофону ВМ1 вместе с прямой волной приходят волны, отраженные от стен, потолка и пола. Энергия волны в зоне микрофона ВМ1, как, впрочем, и на любой поверхности помещения, есть результат интерференции всех подающих волн. Пока в помещении не происходит какого-либо перемещения отражающих или поглощающих поверхностей или изменения физических свойств среды, интерференционная картина, а значит и уровень энергии волны в каждой точке, будут постоянны.

Любое движение в помещении приведет к изменению пути прохождения ультразвуковых волн, а следовательно, к изменениям интерференционной картины. Это приведет к колебаниям амплитуды выходного сигнала микрофона ВМ1. Регистрируя эти колебания, можно обнаружить перемещение в замкнутом пространстве.

Данный способ обнаружения подвижных объектов обеспечивает очень высокую чувствительность при высокой экономичности, поскольку волна от излучателя BF1 к приемнику ВМ1 проходит через помещение по наиболее короткому пути, а следовательно имеет наименьшее затухание.

Однако в реальных условиях эта система практически неработоспособна из-за чрезвычайно высокой вероятности ложных срабатываний. Система реагирует даже на поток воздуха, т. к. сложение скорости звука со скоростью воздуха изменит характер прохождения волны, что будет воспринято микрофоном ВМ1 как перемещение объекта.

Для повышения устойчивости системы излучатель BF1 и приемник ВМ1 располагают на одной стене (рис. 6. 69, б). Длина пути волны увеличивается в два раза, что потребует значительного увеличения излучаемой мощности. Но при этом из-за того, что волна проходит через поток воздуха дважды — туда и обратно, приращение скорости взаимно компенсируется, что и повышает устойчивость устройства к ложным срабатываниям в условиях относительно равномерных потоков воздуха, движущихся в любых направлениях.

В реальных условиях потоки воздуха могут быть весьма неравномерными. Кроме того, существенный вклад в нестабильность интерференционной картины в реальном помещении вносят деформации стекол и дверей в результате порывов ветра снаружи, разного рода вибрации и другие факторы. Все это привело к тому, что охранная система, построе
^ Использование телефона не по назначению.

Эта область подключений включает в себя все возможные варианты использования телефона владельца линии. Как правило, это одна из самых вероятных ситуаций, характерных для крупных производств, фирм. Проведение личных разговоров сотрудниками без соответствующей оплаты за них — это дополнительная статья расходов, а также головная боль руководящего персонала.

Обычный домашний телефон тоже может стать источником финансового ущерба при неразумном использовании. Выросшая оплата за междугородные разговоры приводит к увеличению количества случаев, когда абоненты не могут оплатить счета.

^ Вероятностный подход в оценке эффективности средств защиты

Разработка средств защиты телефонной линии должна опираться на четкий анализ самого процесса самовольного подключения. Для этого нужна простейшая теория, позволяющая производить количественную оценку эффективности противодействия. Известно, что многие явления в природе, технике и вообще в жизни носят случайный характер, т.е. невозможно точно предсказать — как явление будет происходить. Оказывается, что такие случайные явления можно описать количественно, если только они наблюдались достаточное число раз при неизменных условиях. Хорошим подспорьем для количественного описания процесса пиратского подключения к линии является теория вероятностей и математическая статистика. Конечно, численное определение вероятности пиратского подключения чисто теоретическим способом невозможно. Так, например, не существует никакой теории, позволяющей априори предсказать финансовые потери телефонной компании вследствие пиратских подключений. Для определения такой вероятности нужно использовать статистику оплаты за телефонные услуги в каком-либо городе (регионе,

стране) и подсчитать, как часто оплата (списание денег) происходила за так называемых пиратов.

Трудность решения этой задачи очевидна. Попытаемся на базе практического опыта и введенных допущении построить математическую модель самовольного использования линии.

Введем следущие элементарные события:

А - отсутствие подключения к линии,

использование ее хозяин