Принципиальная схема приемника
«визитной карточки» приведена на рис. 40. Здесь DA1 - микросхема, преобразующая
импульс тока, возникающий в фотодиоде VDI под воздействием ИК вспышки, в импульс
напряжения, амплитуда которого достаточна для непосредственного управления КМОП-микросхемами
(рис. 41, а). На элементах DD1.1 и DD1.2 собран одновибратор, преобразующий
короткий импульс, соответствующий длительности ИК вспышки*, в импульс длительностью
tф=50 мкс (tф@1/2 tп, где tп - период следования
ИК вспышек в кодовой посылке (рис. 41, б)). На элементах DD1.3, DD2.3-DD2.5
собрано устройство, формирующее импульс на входе R счетчика DD3 (рис. 41, г),
которым он переводится в нулевое состояние по фронту первой же ИК вспышки, и
временной
Рис. 40.
ИК приемник «визитной карточки»
Рис. 41.
Эпюры сигналов в ИК приемнике
интервал Тпр (рис. 41,
в), в пределах которого счетчик DD3 может беспрепятственно вести подсчет импульсов
(по их спаду), поступающих на его вход С.
Дешифрация кодовой посылки,
выяснение того, содержит ли она Nкод - кодовое число импульсов, возлагается
на дешифратор Д1. В качестве примера, демонстрирующего его структуру, на рис.
42, а приведена конфигурация Д1 для Nкод=284. Поскольку «вес» выхода Qi в DD3
равен 2^(i-1), то в двоичной записи Nкод=000100011100 (2^(3-1)+ +2^(4-1)+2^(5-1)+2(9-1)=4+8+16+256=284).
Дешифратор состоит из 4-входового конъюнктора** (Rl, VD3-VD5, VD9), входы которого
Рис. 42.
Дешифратор для Nкод=284
подключены ко всем Qi=1,
и 8-входового дизъюнктора (R2, VD1, VD2, VD6-VD8, VD10, VD12), входы которого
подключены ко всем Qj=0. Легко видеть, что напряжение высокого уровня (лог.1)
возникнет и сохранится на выходе DD1.4 (см. рис. 41, д) лишь в случае, если
в счетчике DD3 будет зафиксирован Nкод, в любом другом оно так или иначе будет
сведено к нулю. На рис. 42, б показана конфигурация конъюнктора в шифраторе
ИК излучателя, формирующего Nкод =284; иное его положение на выходах счетчика
связано с тем, что «вес» выхода Qi здесь равен 2^(i-5).
Подобную же структуру будет
иметь дешифратор Д1 и для другого Nкод , с иными, конечно, позициями диодов
в конъюнктере и дизъюнкторе.
Для того, чтобысистема
реагировала на Nкод лишь при достаточно длительной его экспозиции, в цепь формирования
выходного сигнала введена цепочка R9·C11@tэксп. Обычно
принимают tэксп =0,3…3 с. На кратковременное появление Nкод (в попытках, например,
побыстрее подобрать код) такая система просто не отреагирует.
Выход устройства - транзистор
VT1 с открытым коллектором - может быть дополнен тем или иным исполнительным
механизмом. Например, тональным генератором (рис. 43, а), предупреждающим
Рис. 43.
Тональный генератор (а) и электронный ключ к электромеханическому замку (б)
о приходе «своего», или
электронным ключом, управляющим электромагнитным замком Y1 (рис. 43, б).
В правильно собранном И
К приемнике потребуется, возможно, уменьшить его чувствительность. Это можно
сделать как электрически - зашунтировав, например, вход усилителя DA1 резистором
R12 (показан на рис. 40 штриховой), так и оптически - прикрыв фотодиод «серым»
фильтром, в качестве которого можно использовать, например, пластиковые обои,
выполняющие заодно и функцию фильтра, почти полностью «отрезающего» видимую
часть спектра паразитной подсветки.
.
Опыт показал, что излучение
ИК генератора способно «пробить» даже 1,5…2-миллйметровый пластик. Кроме того,
защитная накладка больших размеров, не позволяющая визуально определить положение
фотодиода, окажется еще одним препятствием на пути несанкционированного проникновения
в систему.
Защита от подбора кода
- основная забота конструкторов такого рода устройств. Принятая здесь система
кодирования относительно проста: Nкод - лишь одно число из тысячи возможных.
Но подбор кода осложнен здесь и рядом других обстоятельств. Заметим, что длительность
кодовой посылки Ткод не может быть ни слишком малой (иначе «слипнутся» импульсы
на входе С счетчика DD3), ни слишком большой, больше Тпр (следующая затем ИК
вспышка трансформируется в R-импульс, возвращающий DD3 в исходное состояние).
Осложняет подбор кода и t^, во всяком случае очень его замедляет. Защитные функции
заложены даже в яркость ИК вспышки - она должна быть лишь достаточной. Повышенная
освещенность фотодиода может вывести фотоголовку приемника из рабочего режима
и. привести к ошибкам в счете;
И все это, заметим, при
отсутствии каких-либо специальных контрмер, которые здесь, конечно же, нетрудно
предусмотреть. Можно ввести еще один (или не один) находящийся в стороне фотодатчик,
засветка которого немедленно заблокирует систему. Или блокировку, реагирующую
на слишком большое число сделанных попыток. Более четырех за минуту, например.
Блокировки могут, конечно, и дополнять друг друга.
На рис. 44 показана печатная
плата ИК приемника. Ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита
толщиной 1.5…2 мм. Фольгу со стороны деталей используют лишь в качестве нулевой
шины-«земли» (к ней присоединен «-» источника питания), в местах пропуска проводников
она имеет вытравленные
кружки диаметром 1.5…2
мм (на рисунке не показаны). Соединения с нуль-фольгой «заземляемых» выводов
показаны зачерненными квадратами.
фотоусилитель (VD1, DA1
и др.) с его большой чувствительностью, широкополосностью, высоким входным сопротивлением
необходимо экранировать. В противном случае электрические наводки, в том числе
и от работы собственного дешифратора, могут сделать ИК приемник совершенно неработоспособным.
Экран, имеющий «окно» для фотодиода, изготавливают из жести в виде коробки и
припаивают к нуль-фольге в двух-трех точках. На рис. 44 штриховой линией показано
примерное его расположение.
Таблица
9
Uпит,
В
Iпотр,
мА
4,2
0,9
5,0
1,1
6,0
1,3
7,0
1,6
8.0
1,9
9,0
2,3
Рекомендуется также принять
меры к минимизации подсветки фотодиода посторонними источниками света, поскольку
это может заметно снизить чувствительность приемника к сигналам своего ИК генератора.
В качестве бленды, ограничивающей боковой подсвет фотодиода, можно взять отрезок
зачерненной внутри пластмассовой или металлической тубы диаметром 10… 15 мм.
Фоточувствительную часть
приемника можно изготовить в виде отдельной головки, соединенной с другими его
элементами тонким трехпроводным кабелем («+», «-», выв. 10 DA1). Малые размеры
такой фотоголовки позволят установить ее в вырезе дверного «глазка», за маскирующей
накладкой в толще двери, в дверной коробке и т.п.
ИК приемник сохраняет работоспособность
в широком диапазоне питающих напряжений. Зависимость потребляемого им тока Iпотр
от напряжения питания Uпит показана в таблице 9.
*) Напомним,
что длительность импульса на выходе фотоусилителя DA1 зависит не только от длительности
ИК вспышки, но и ее яркости - освещенности фотодиода. Причина - в относительно
медленном восстановлении его темновой проводимости.
**) Физические элементы,
реализующие конъюнкцию и дизъюнкцию, - так в работах по математической логике
обычно называют логические функции И и ИЛИ. Если мы и далее намерены пользоваться
результатами математических исследований и не намерены повторять их (что было
бы, кстати, совсем непросто), то должны, как минимум, понимать их язык.
