Безжичен ключ

Сигурното безжично превключване може да бъде полезно в много приложения, като например активиране или де активиране на аларма, управление за отваряне на гаражна врата или управляване на устройство против запалване на вашата кола.

Описаната тук схема се състои от предавател и приемник, работещи с честота в обхвата 433 MHz ISM. Честоти в този обхват могат да бъдат използвани без разрешително, ако мощността на предавателя не превишава 10mW (10dBm). Предавателят е достатъчно малък, за да бъде поставен в джобче за ключ и да се захранва от 3V Лилиева батерия. Предавателят излъчва само радиочестотни сигнали на кратки пакети, така че консумацията на ток е не повече от 8 тА. Тъй като батерията има капацитет повече от 200 тАп, тя ще издържи няколко години.

Приемникът работи със захранващо напрежение 5V и може да бъде захранван от елементарен адаптер за променлив ток. Ако се използва с акумулатор, между акумулатора и схемата трябва да се свърже 78L05. В случай на 6V акумулатори (като например използваните при мотоциклети и мотопеди) , трябва да се използва 5V low-drop регулатор (линеен понижаващ регулатор).

Използва се 24-битов код, за да се гарантира, че приемникът реагира само на предавателя на правилния ключ. С такъв код са възможни повече от 16 милиона комбинации. За да получите представа колко голям е този брой, при дължина на пакета 300ms за всеки предаден код, предавателят ще трябва да предава непрекъсната серия от последователни кодове в продължение на два месеца, за да премине през всички възможни комбинации.

И в двете части (предавател и приемник) се използват микроконтролери, за да се кодира и декодира ключа.

ПРЕДАВАТЕЛ

Действителният предавател се състои от Maxim МАХ1472. Тази малка 8-пинова интегрална схема съдържа кварцово стабилизиран ASK предавател за честоти в диапазона 300 – 450MHz. Тя включва PLL с фиксирано съотношение и опорен кварцов генератор. Този вид конструкция е по-прецизна и по-устойчива от ISM предавателя, изграден на основа на ПАВ филтър (филтър на повърхностно акустични вълни).
Честотата, която е избрана за този проект, е 433.920 MHz. Това е резултат от факта, че the PLL умножава честотата на кварца по 32. Поради тесните толеранси на кварцовете, съответствието между предавателя и приемника е винаги адекватно, без необходимост от фина настройка, защото приемникът има относително голяма широчина на честотната лента.
Кварцът има честота 13.560 MHz. Той е производство на X’tals . Индуктивността, свързана последователно на кристала гарантира, че схемата осцилира със серийната честота на кристала.

Интегралната схема на предавателя има 10 mW изходно стъпало, което е добре за обхват от поне 10 метра на закрито. (Авторът е тествал устройството само в своята къща). Рамкова антена, която е гравирана върху печатната платка, често се използува в такива приложения, но се оказва, че диполна антена (твърде къса за действителната честота) дава по-добри резултати. За тази цел на платката на предавателя са монтирани два излъчващи елемента, всеки дълъг приблизително 4 см и дебел 0.04″.
Интегралната схема на предавателя има вход за данни за ASK (амплитудна) модулация. Въпреки че може да бъде модулиран до 100 Kb/s, ние трябва да посочим, че надеждността на системата е по-добра при по-ниски скорости. Тъй като трябва да се предава относително малко количество данни, може да се използва битова скорост 100 b/s. Отнема само 240 ms да се изпратят 24 бита с тази скорост.

Цялата дължина на пакета е 300 ms, включително преамбюла и стартовия бит. Този пакет се предава, когато се натисне бутонът за предаване, с обща консумация на ток около 8 тА. Микроконтролерът изключва предавателя веднага след изпращането на пакета и след това влиза в режим на намалена мощност, като резултатът е, че общата консумация на ток пада на по-малко от 2 тА, докато бутонът се държи натиснат. Това намалява консумацията на батерията до минимум. На практика, това означава, че бутонът за предаване трябва да се държи натиснат приблизително половин секунда, за да предаде всички данни. Използва се микроконтролер, за да създаде код на ключа и за да го предаде като модулира интегралната схема на предавателя. Избраният микроконтролер е Atmel ATtiny15L, който е с 8-пинов DIP корпус. Този микроконтролер има вътрешен RC тактов генератор, който работи на 1.6 MHz, и може да се настрои с толеранс от 1%, като се използва калибрационния байт. След като се програмира фалш паметта за кода, байтът за калибриране трябва да се прочете от вътрешното „пространство със сигнатурата (данните за разпознаване на обекта)”, като се използва програмния софтуер и след това да се запише на местоположение 1023 ($3FF) във фалш паметта. Това трябва да се направи само веднъж, когато микроконтролерът се програмира. Всеки път, когато се стартира микроконтролерът, той чете к-либрирационния байт от фалш паметта и после го записва в калибрационния регистър на осцилатора, за да оптимизира точността на вътрешния такт на процесора.

ПРИЕМНИК

Приемникът също е интегрална схема Maxim. В този случай той е МАХ1473, която съдържа пълен суперхетеродинен приемник. Тук отново опорната честота, в този случай честотата на локалния осцилатор, се осигурява от PLL осцилатор. Тъй като коефициентът на умножение на PLL е 32 и междинната честота е 10.7 MHz, честотата на кристала трябва да е 13.2256 MHz . Забележителна отличителна черта на тази интегрална схема е интегрирания смесител Jmage rejection mixer”, което в действителност означава, че стъпалото на смесителя осигурява също и съответно потискане на огледалната (симетричната) честота, така че няма нужда от филтър на входа. Като резултат, необходимият брой външни компоненти може да се намали до около 20.

Приемникът не трябва да се настройва и той може да се похвали с чувствителност по-добра от приблизително 1f.iV. Приемащата интегрална схема също има и аудиофилтър. който има за цел да намали шума и смущенията. Data slicer (дискретизатор за данни) след филтъра осигурява автоматична настройка на работната точка, за да осигури колкото е възможно no-надеждни данни, дори при слаб сигнал. Приемащият блок също има микроконтролер ATtiny15L. Изходът Data slicer (дискретизатор за данни) на интегралната схема на приемника е свързан към входа на микроконтролера, който декодира пакетите сигнали от предавателя. Ако декодираните данни съдържат правилния ключ, той активира два изхода. Тук изход OUT1 предоставя 1-сек. импулс, ако е бил получен правилният ключ. Той е предназначен да се използва за управление на устройство за отваряне на механична брава, в което обикновено има бобина. Вторият изход (OUT2) е превключвател с редуващо се действие. OUT2 става + 5V, когато ключът е получен веднъж и отива на 0V следващия път, когато той е приет. Следователно той може да бъде използван да се включва и изключва нещо. като например контролния модул на аларма или устройство против запалване на кола.

СОФТУЕР

Софтуерът се състои от две отделни програми – една за предавателя и една за приемника. С малко над 400 реда всяка, тези програми са доста скромни по размер.
От страната на предавателя, след стартиране софтуерът търси определена стойност („сигнатура”-данни за разпознаване на обекта) в EEPROM на микроконтролера. за да види дали вече е генериран валиден ключ. Ако не е, софтуерът веднага генерира 24-битов код и го запаметява в EEPROM паметта заедно със сигнатурата (данните за разпознаване на обекта), така че той не трябва да генерира нов ключ следващия път.
Необходим е генератор на случайни числа, който създава произволна 24-битова стойност, за да се генерира ключът. Това се осъществява чрез кондензатор, свързан към пин 2 на микроконтролера. Алгоритъмът, който се използва за тази цел. се основава на синхронизацията. Извод 2 първо е конфигуриран като изход и се държи в ниско ниво за известно време, за да се разреди кондензатора. След това изводът се конфигурира като вход, което също означава, че към него е свързан вътрешен pull-up резистор (за отиване във високо ниво). Кондензаторът се зарежда през този резистор, но време константата на зареждане е много по-голяма от скоростта на процесора. По време на интервала, когато входът е все още на ниско ниво, стойността на ключа се променя в бърза последователност от определен алгоритъм. Това продължава докато кондензаторът се зареди напълно. Входът се прочита като .,1″ в този момент, през което време стойността на ключа спира да се променя. Това води до получаването на ключ със случайна стойност.
Случайността произлиза от факта, че процесът на зареждане е бавен в сравнение със скоростта на процесора. Времето за зареждане съответства на приблизително 10 000 цикъла на процесора. Тестовете са показали, че времето за зареждане не е напълно постоянно. 0.01-процентна промяна във времето за зареждане е достатъчна, за да се получи различен резултат. Това също показва, че два различни предавателя никога няма създадат един и същи ключ, особено защото повечето кондензатори имат толеранс около 5%.

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.

Powered by WordPress | Designed by: suv | Thanks to lexus suv, ford suv and honda suv