РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ З РОЗШИРЕНИМ ДІАПАЗОНОМ ЧАСТОТ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ. Дипломна робота з Метрологія. Робота № 521455

Перехід до торгівельного партнера Binance

РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ З РОЗШИРЕНИМ ДІАПАЗОНОМ ЧАСТОТ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Захист інформації

Інформація про роботу

Рік:

2011

Тип роботи:

Дипломна робота

Предмет:

Метрологія

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» ІНСТИТУТ КОМПЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОМАТИКИ ТА МЕТРОЛОГІЇ КАФЕДРА «ЗАХИСТ ІНФОРМАЦІЇ» ДИПЛОМНА РОБОТА НА ТЕМУ: «РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ З РОЗШИРЕНИМ ДІАПАЗОНОМ ЧАСТОТ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ» Студент групи ЗІ-41 Родін Олексій Олександрович Дипломник:_____________/ О.О. Родін / Керівник роботи:_____________/ Я.Р. Совин / Консультанти:_____________/ Ю.В. Лах / Завідувач кафедри _____________ В.Б. Дудикевич "____"______________ 20__р. 2011 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Інститут комп’ютерних технологій, автоматики і метрології Кафедра захисту інформації Спеціальність 6.170102 “Системи технічного захисту інформації” “З А Т В Е Р Д Ж У Ю” Завідувач кафедри ЗІ ___________В.Б. Дудикевич “____” _____________ 2011р. З А В Д А Н Н Я На кваліфікаційну роботу (проект) студента групи ЗІ-41 ОКР бакалавр РОДІНА ОЛЕКСІЯ ОЛЕКСАНДРОВИЧА 1. Тема роботи: РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ З РОЗШИРЕНИМ ДІАПАЗОНОМ ЧАСТОТ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ_______________ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ______________________затверджена наказом по університету від “17”___травня___2011р.№__1278-4-08_______. 2. Термін здачі студентом закінченої роботи “_16_”__червня____2011р. 3. Вихідні дані для роботи: Частотний діапазон від 50 МГц до 6 ГГц. Індикація: світлодіодна, з допомогою вібромотору та динаміка. Живлення пристрою – дві батарейки ААА______________________________________ 4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки: ВСТУП – актуальність теми дипломної роботи. Основна частина – розробка детектора поля. ВИСНОВКИ. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ. ________________________ 5. Перелік графічного матеріалу: Графічний матеріал до дипломної роботи повинен містити до 10 слайдів презентації (роздрук слайдів подати у додатку до пояснювальної записки в форматі А4) і має бути достатнім для висвітлення основних аспектів роботи 6. Перелік програмних продуктів, які належать використати в процесі розроблення проекту: CodeVision AVR, ISIS PROTEUS, MS OFFICE, OrCAD 7. Консультування роботи, із зазначенням підрозділів роботи: Розділ Консультанти Завдання видав Завдання прийняв Підпис Дата Підпис Дата Розділ 1 Лах Ю.В. 29.04.2011 11.05.2011 8. Дата, коли видано завдання: “____”____________2011р. Керівник_____________ Я.Р. Совин Завдання прийняв до виконання_____________ О.О. Родін КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН № з/п Назва етапів роботи Термін виконання етапів роботи Примітка 1 Вибір і постановка завдання 29.04.-05.05 Виконано 2 Збір та аналіз даних 06.05-11.05 Виконано 3 Розроблення електричної принципової схеми 12.05-17.05 Виконано 4 Вибір складових елементів схеми 18.05-24.05 Виконано 5 Розроблення програмного забезпечення 25.05-30.05 Виконано 6 Перевірка працездатності 31.05-03.06 Виконано Студент_____________ О.О. Родін Керівник_____________Я.Р. Совин АНОТАЦІЯ Метою дипломної роботи є розроблення детектора поля для знаходження РЗП. Розробка приладу здійснена в три етапи. Першим етапом є накопичення теоретичної інформації і її опрацювання, другим етапом є розробка функціональних складових приладу, а також електричної принципової схеми приладу, третім етапом є розробка програмного забезпечення для правильного функціонування приладу. В ході виконання дипломної роботи було розроблено частотний детектор для знаходження РЗП, випромінювання яких знаходиться в діапазоні від 50 МГц до 6 ГГц. Прилад живиться від двох батарейок ААА з допомогою стабілізатора напруги. Також прилад має в своєму складі сигнал інформування про низький рівень заряду батарейок. Інформування в приладі здійснюється з допомогою світлодіодного табло, вібромотора та динаміка. Розроблений прилад має суттєві переваги перед існуючими вітчизняними і зарубіжними аналогами. ABSTRACT The aim of the thesis is to develop a frequency detector for finding radio-bugs. Development of instruments made in three stages. The first stage is the accumulation of theoretical information and its processing, the second phase is the development of functional components of the unit and the principal diagram of the device, the third step is to develop software for the proper functioning of the unit. In the course of the thesis was developed discriminator for finding radio-bugs, which emit in the range from 50 MHz to 6 GHz. The device is powered by two AAA batteries with voltage stabilizer. Also, the unit has a stock alert notification of low battery charge.Informing the instrument by using LED, vibrating motor and speaker. This device has significant advantages over existing domestic and foreign analogs. ЗМІСТ ВСТУП 7 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ ТЕНДЕНЦІЙ В АПАРАТУРІ ПОШУКУ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ 9 1.1 Використання і характеристики радіозакладних пристроїв 9 1.2 Огляд існуючих детекторів поля 16 1.3 Постановка завдання 19 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ 20 2.1 Розроблення функціональної схеми детектора поля 20 2.2 Розроблення та вибір елементів електричної принципової схеми детектора поля 21 2.2.1 Розробка пристрою детектування вхідного сигналу 21 2.2.2 Розробка пристрою вибору чутливості 23 2.2.3 Розроблення кіл живлення 24 2.2.4 Вибір пристрою обробки даних 26 2.2.5 Пристрій виведення 28 2.3 Розроблення електричної принципової схеми детектора поля 31 РОЗДІЛ 3 РОЗРОБЛЕННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 34 3.1 Розроблення драйвера для зчитування частотного детектора ADL5501 34 3.2 Розроблення драйвера для пристрою графічного виведення результатів 37 3.3 Розроблення загальної програми 38 3.4 Симуляція роботи в PROTEUS 40 ВИСНОВКИ 41 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 43 Додаток А 45 Додаток Б СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ АМ - Амплітудна модуляція АМн - Амплітудна маніпуляція АЧМ - Амплітудно-частотна модуляція АЦП - Аналогово-цифрове перетворення ВЧ - Висока частота ІЧ - Інфрачервоний НВЧ - Надвисока частота НЧ - Низька частота РЗП - Радіозакладний пристрій СЧ - Середня частота УВЧ - Ультра висока частота ФІМ - Фазово-імпульсна модуляція ФМ - Фазова модуляція ФМн - Фазова маніпуляція ЧІМ - Частотно-імпульсна модуляція ЧМ - Частотна модуляція ЧМн - Частотна маніпуляція ШІМ - Широтно-імпульсна модуляція HF - High frequency LF - Low frequency МЕМS - Micro Electro-Mechanic Systems MF - Medium frequency RMS - Root mean square SHF - Super high frecuency SoC - Systems-on-a-Chip UHF - Ultra high frequency VHF - Very high frequency ВСТУП В сучасному світі важливе місце займає інформація. Інформація має велику цінність, оскільки вона міститься всюди і несе в собі відомості про об’єкти, події, значення та багато іншого. Збереження інформації, а зокрема її конфіденційності є важливою задачею, яка ставиться перед провідними спеціалістами, оскільки несанкціонований доступ до інформації може завдати значних як матеріальних, так і моральних втрат об’єктам, що володіють даною інформацією. Інформація повинна бути захищена від несанкціонованого доступу з боку третіх осіб. Витік інформації можливий такими основними каналами, як: електромагнітні, електричні і параметричні; повітряні (прямі акустичні), вібраційні (віброакустичні), електроакустичні, оптико-електронні і параметричні. Особливо важливим є акустичний канал витоку інформації, оскільки акустична передача інформації, тобто передача з допомогою мови присутня всюди. Люди здійснюють своє спілкування з допомогою мови на вулицях, на роботі, вдома, під час нарад, по телефону, а також ще в багатьох випадках. Часто інформація, що передається з допомогою мови повинна бути конфіденційною, наприклад на нарадах чи пленумах, зборах та інших організаційних заходах. В теперішній час часто для отримання несанкціонованого доступу до інформації використовують саме акустичний канал. Для отримання несанкціонованого доступу до інформації акустичним каналом здебільшого використовують радіозакладні пристрої, які здійснюють передачу мовної інформації на відстань радіочастотним каналом. Ці пристрої здебільшого мають малі розміри і можуть бути легко встановлені при можливості короткочасного доступу до приміщення зловмисником. Через їх малі розміри, знаходження РЗП оглядовим способом являється доволі трудомістким, а іноді і неможливим. Тому для знаходження РЗП використовують спеціальні пристрої. Прилади, які використовуються для знаходження РЗП бувають різними, в залежності від принципу, за яким вони знаходять РЗП. Розробка та вдосконалення приладів для знаходження РЗП на сьогоднішній день є дуже важливою, оскільки з’являються нові РЗП, для знаходження яких необхідно використовувати більш новітні і більш чутливі пристрої. Тому актуальність даної дипломної роботи є досить великою. РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ ТЕНДЕНЦІЙ В АПАРАТУРІ ПОШУКУ РАДІОЗАКЛАДНИХ ПРИСТРОЇВ 1.1 Використання і характеристики радіозакладних пристроїв Одним з найбільш розповсюджених засобів нелегального добування інформації в даний час є використання радіозакладних пристроїв (РЗП). Встановлювані приховано в місцях, де постійно циркулює конфіденційна інформація, вони знімають інформацію з акустичного каналу витоку інформації і передають конфіденційну інформацію по електромагнітному (або з інших: електричному, оптичному та ін.) каналу зв'язку. Таким способом може передаватися не тільки акустична інформація, але і візуальна (наприклад, приховані камери з дистанційною передачею зображення). На перший погляд надійно захищене від несанкціонованого доступу приміщення все ж таки вразливе для такого роду ризиків, захиститися від яких непросто.[10] Радіозакладний пристрій - мініатюрний електронний пристрій, що складається з мікрофона та радіопередавача, що забезпечує передачу акустичної інформації на досить значну відстань за допомогою електромагнітних хвиль. [15] Передавач здійснює передачу інформації за допомогою електромагнітних хвиль. Отже, для прийому інформації, яку передає радіозакладний пристрій, необхідний приймач. Причому принципової відмінності подібного приймача від радіоприймача, встановленого в плеєрі, магнітолі, музичному центрі, немає. Все залежить від частоти, на якій працює радіозакладка. [15] Радіозакладний пристрій та приймач в сукупності становлять радіозакладний комплекс. Типова узагальнена структурна схема радіозакладного комплексу представлена на рис.1.1[8]. Цей комплекс складається з радіозакладного пристрою, каналу зв’язку та приймача. Рис. 1.1 - Структурна схема радіозакладного комплексу РЗП складається з таких основних складових частин[9]: - мікрофон; - модулятор; - передавач; - антенна система. Мікрофони. Мікрофони, які використовують в радіозакладних пристроях, можуть бути наступних типів[15]: 1. Мікрофони, що вловлюють акустичні коливання, що розповсюджуються в повітряному просторі, наприклад в просторі службових приміщень. Радіозакладки, в яких використовуються подібні мікрофони, дозволяють вловлювати неголосну мова на дальності 5 -10 метрів. 2. Мікрофони (контактні), що перехоплюють акустичні коливання по вібраційних каналах, тобто коливання, що розповсюджуються в твердих конструкціях. Це можуть бути стіни, підлога, стеля, труби опалення, водопостачання, каналізації. Радіозакладні пристрої, в яких використовуються мікрофони даного типу, називаються радіостетоскопами. Звукова хвиля, переходячи з повітряної (простору приміщення) в тверде середовище (стіну, стелю, підлогу), викликає в останній коливання. Радіозакладки з мікрофонами такого типу (радіостетоскопами) здатні вловлювати звукові коливання через бетонні стіни товщиною 0,3-0,5 м, а також через двері та віконні рами. 3. Окремо слід виділити мікрофони виготовлені за МЕМS-технологією. Технологія MEMS - це найширший спектр мікропристроїв, виконаних на одному кристалі (SoC), які представляють собою поєднання механічних та електронних напівпровідникових структур. Коротко технологію MEMS можна описати як виготовлення електромеханічних пристроїв з застосуванням технологічних циклів, аналогічних виробництва звичайних інтегральних схем, у результаті чого на загальному кремнієвому підставі комбінуються механічні елементи, датчики та електроніка. При цьому найважливішою складовою частиною більшості МЕМS-структур є мікроактюаторів, який перетворює енергію в кероване рух. Головною перевагою цих мікрофонів є малі розміри. Їх типові розміри лежать в діапазоні від 1 мікрометра до 100 мікрометрів, тоді як розміри кристала МЕМС мікросхеми мають розміри від 20 мікрометрів до одного міліметра. А також, MEMS-мікрофони виявляються набагато більш стійкі до вібрацій і «наведенням», а також менш чутливі до шумів. [26] Модулятори. Їх використовують для модуляції сигналів для подальшої їх передачі каналом зв’язку. В залежності від типу модуляції модулятори можуть бути з частотною модуляцією, амплітудною модуляцією (АМ), фазовою модуляцією (ФМ), амплітудно-частотною модуляцією (АЧМ), амплітудною, фазовою та частотною маніпуляціями (АМн, ФМн, ЧМн) та інше[5]. Типова структурна схема модулятора приведена на рис.1.2[8]. Рис.1.2 - Типова структурна схема модулятора Передавач. Передавачі здійснюють передачу інформації за допомогою електромагнітних хвиль Антенна система. Істотне значення для організації каналів передачі перехопленої інформації в радіодіапазоні має використовувана антенна система. У якості антенної системи можуть бути використані[13]: 1) власне антенний пристрій 2) випадкова антена Як власне антена використовується зазвичай чвертьхвильова антена, що має кругову діаграму спрямованості, що зручно для знімання інформації, але розміри антенної системи залежать від використовуваного діапазону. У діапазонах ВЧ і УВЧ в якості антени зазвичай використовуються дротові чвертьхвильові антени, при переході в НВЧ діапазон-штирова . Відомі випадки використання в НВЧ діапазоні спрямованих антенних систем, що дозволяє зменшити ризик виявлення закладного пристрою, тому що діаграма спрямованості по максимуму в цьому випадку спрямована на радіоприймальний пристрій знімання інформації. В якості таких антен часто використовують спіральну або рамкову антену. Картина іноді істотно змінюється, якщо в якості передавальної антени використовуються відрізки лінії передач, в які включаються закладні пристрої, так звані випадкові антени. Наприклад шнур, що з'єднує трубку з телефонним апаратом (у разі якщо закладка поміщена наприклад в капсулі телефонної трубки) або відрізки телефонної лінії передачі (закладний пристрій , наприклад включається в розетку телефонної лінії). В останньому випадку довжина цих відрізків може бути самою різною, а діаграма спрямованості та поляризаційні характеристики антени вийдуть самими різними[13]. Канал звязку. При використанні РЗП каналом зв’язку являється радіоканал. Радіоканал – діапазон електромагнітного випромінювання, який лежить в межах від 30 Гц до 3000 ГГц[23]. Закладні пристрої можна класифікувати за багатьма ознаками. Класифікація закладних пристроїв приведена в таблиці 2.1[15,24]. Таблиця 2.1 - Класифікація закладних пристроїв № п/п Назва класифікаційної ознаки Значення класифікаційної ознаки 1 Технологія виготовлення дискретна; інтегральна; гібридна і так далі 2 Міра складності прості; складні. 3 Тип користувача (замовник) любительські напівпрофесійні); професійні (спеціальні). 4 Місце установки у інтер'єрі приміщення, меблях, предметах повсякденного користування; у конструкціях будівлі; у електромережі, радіоприладах; у телефонах, сполучних лініях. 5 Тип джерела живлення автономне; електромережа; телефонна мережа; зовнішнє джерело радіовипромінювання. 6 Тип сенсора мікрофонні; віброконтактні. 7 Вид модуляції передаваного сигналу аналогова; імпульсна; цифрова; складні (комбіновані). 8 Використовуваний діапазон довжин хвиль LF (НЧ) -діапазон (кілометрові хвилі); MF (СЧ) -діапазон (хвилі гектометрів); HF (ВЧ) -діапазон (декаметрові хвилі); VHF (НВЧ) -діапазон (метрові хвилі); UHF (УВЧ) -діапазон (дециметрові хвилі); SHF (GHz) -ГГц, діапазон (сантиметрові хвилі). 9 Потужність випромінювання Мала (до 10 мВт); Середня потужність (від 10 до 100 мВт); Велика потужність (більше 100 мВт). 10 Вид використовуваних для передачі сигналів Прості сигнали (АМ,ФМ,ЧМ); Імпульсні сигнали (ЧІМ, ФІМ, ШІМ); Цифрові сигнали (дельта-модуляція); Складні сигнали (шумоподібні з псевдовипадковою фазовою модуляцією) Продовження таблиці 2.1 № п/п Назва класифікаційної ознаки Значення класифікаційної ознаки 11 Спосіб модуляції сигналу Безпосередня модуляція частоти, що несе; Модуляція проміжної частоти (з подвійною модуляцією). 12 Режим роботи передавача Безперервної дії; Робота на коротких тимчасових інтервалах (у режимі швидкодії); Робота по заданому алгоритму. 13 Маскування сигналу передавача Без маскування; Маскування під сигнали різних радіомовних станцій; Маскування під сигнали радіонавігаційних систем. Окремим значенням класифікаційної ознаки в таблиці 2.1. необхідно дати коротке пояснення. По мірі складності закладні пристрої можна розділити на прості і складні. Складність закладних пристроїв визначається кількістю виконуваних функцій, наявністю блоку дистанційного керування, застосуванням технічних рішень по закриттю передаваної інформації. На складність також впливає спосіб передачі інформації, конструктивне виконання і технологія виготовлення. Живлення закладного пристрою може здійснюватися від власних джерел (автономне живлення) або від зовнішніх джерел. Енергія ззовні може поступати по фізичному ланцюгу або методом ВЧ - опромінення. Закладний пристрій може сприймати інформацію на контрольованому об'єкті у вигляді акустичних коливань (через акустоелектричний перетворювач-мікрофон) або у вигляді механічних коливань поверхонь конструкцій приміщення (через вібродатчики). Конструктивно радіозакладні пристрої істотно розрізняються залежно від режиму роботи передавача. Закладні пристрої можуть передавати інформацію безперервно, або накопичувати її і в певний момент "вистрілювати" на пункт контролю інформації, тобто здійснювати передачу в режимі швидкодії. Можлива також робота по заданому алгоритму, наприклад, накопичення інформації в денні години і передача її у вечірніх і так далі. При передачі інформації радіозакладка може використовувати практично будь-який вид сигналу : аналоговий (АМ, ЧМ, ФМ,), імпульсний (АІМ, ШІМ, ФІМ, ЧИМ) або цифровий. При роботі радіозакладки передавана інформація може знаходитися у відкритому виді (і при цьому легко демодулюватися і відновлюватися) або в закритому виді, коли застосовуються спеціальні процедури шифрування і кодування, хоча це і ускладнює конструкцію РЗП[24]. Випромінювання сигналу РЗП іноді маскується. При цьому маскування сигналу здійснюється, як правило, методом розміщення несучої частоти радіозакладного пристрою поблизу частот радіомовних і телевізійних станцій, або вибором структури сигналу і діапазону частот, які мало б відрізнялися від сигналів сигналів радіолокацій і радіонавігаційних[15]. Типова електрична принципова схема радіозакладного пристрою приведена на рис.1.3[20]. Рис.1.3 - Електрична принципова схема радіозакладного пристрою 1.2 Огляд існуючих детекторів поля Для знаходження радіозакладних пристроїв використовуються такі прилади як нелінійні локатори, які працюють по принципу випромінювання радіохвилі і аналізу 2-ої і 3-ої гармоніки відбитих хвиль, програмно-апаратні комплекси радіоконтролю, які використовують спеціальні приймачі а також комплекс програмного забезпечення для аналізу отриманих результатів, аналізатори спектру, які в один момент часу здійснюють сканування всього спектру випромінювання і аналіз змін відносно звичайного(фонового випромінювання) а також детектори поля, які здійснюють пошук радіозакладних пристроїв по їх випромінюванню[9]. Детектори поля - прилади визначаючі наявність РЗП по їх радіовипромінюванню. Індикатори, або детектори поля є найпростішими засобами виявлення факту використовування РЗП. Це приймачі з низькою чутливістю, тому вони знаходять випромінювання РЗП на гранично малих відстанях (10–40 см), в них забезпечується селекція «нелегальних випромінювань» на фоні могутніх «дозволених сигналів». Важлива перевага детекторів – здатність знаходити РЗП незалежно від вживаної в них модуляції. Основний принцип пошуку полягає у виявленні абсолютного максимуму рівня випромінювання в приміщенні[14]. В даний час існує багато різноманітних детекторів поля. Найбільш вживаними і цікавими являються детектори поля Protect 1203 та Protect 1210 а також ИПШ-012. Розглянемо коротко детектори поля Protect 1203 та Protect 1210. Ці прилади здійснюють пошук радіозакладних пристроїв в діапазоні частот 10-3600 МГц. Прилади являються мініатюрними, оскільки мають розмір 55х85х7 та 65х95х17 мм відповідно. Прилади дають змогу здійснювати пошук РЗП на відстані 10-20 см, в залежності від типу РЗП. Схемна реалізація даних приладів доволі проста, а їх ціна знаходиться в діапазоні 350-400$[25]. Схема пристрою Protect 1203 приведена на рис.1.4[19]. Рис. 1.4 - Схема електрична принципова пристрою Protect 1203 Коротке пояснення принципу роботи приладу Protect 1203 відповідно до схеми приведеної на рис.1.4. Даний пристрій складається з антени і фільтру вхідного сигналу (конденсатори С13,С12, а також індуктивності), який затримує постійну складову вхідного сигналу; захисних діодів (КД 522), задіяних для захисту від зміни полярності напруги; аналогового частотного детектора, виконаного у вигляді двох діодів Шоткі та конденсатора С15, який здійснює детектування сигналу, що випромінює РЗП; атенюатора, який складається з змінного резистора R22 та операційного підсилювача (lm 358) включеного за схемою включення компаратора, який при перевищенні вхідним сигналом сигналу «чутливості», вибраного резистором R22 подає вихідний сигнал далі; дисплейного драйвера lm3915-n1, який здійснює графічну індикацію сигналу на світлодіодах; динаміка та його підсилювача (lm 358 та транзистор Т2),який здійснює звукову індикацію сигналу; та вібромотора та його підсилювача (транзистор Т1, резистор R14) включеного за відповідною схемою, який вмикається при сильному збільшенні рівня сигналу що дає змогу використання приладу в кишені, для таємного знаходження РЗП[19]. Недоліком даного пристрою являється те, що реалізований від здебільшого з допомогою аналогових пристроїв, коли використання цифрових дає змогу значно зменшити розміри пристрою даного типу. Детектор поля ИПШ-012. ИПШ-012 призначений для знаходження і локалізації працюючих радіозакладних пристроїв Принцип дії ИПШ-012 оснований на широкосмуговому детектуванні електромагнітного поля, що дає можливість регіструвати радіовипромінювання закладних пристроїв по інтенсивності, не залежно від виду модуляції. Важливою відмінною особливістю ИПШ-012 являється наявність системи «акустозав’язки», що дає можливість практично безпомилково відрізняти випромінювання радіомікрофона від випромінювання інших пристроїв[22]. Зовнішній вигляд пристроїв Protect 1203, Protect 1210 та ИПШ-012 приведений на рис.1.5[21,22]. Рис.1.5 - Зовнішній вигляд пристроїв Protect 1203, Protect 1210 та ИПШ-012 (зліва направо) Для порівняння технічних характеристик приладів, описаних вище використана таблиця 1.2[21,22]. Таблиця 1.2 - Технічні характеристики детекторів поля № Характеристика Значення ИПШ-012 Protect 1203 Protect 1210 1 Діапазон частот, МГц 40-1000 10-3600 50-3000 2 Чутливість при f=150-800 МГц, мВ 0,3-3 0,2-3 0,5-3 3 Динамічний діапазон, дБ 30 25 20 4 Напруга живлення, В 7-9 4,5 3 5 Струм живлення, мА 35-40 35-80 15-50 6 Габаритні розміри, мм 108х70х26 65х95х17 55х85х7 7 Ціна, доларів 200 240 310 1.3 Постановка завдання Аналізуючи існуючі детектори поля, їх особливості, а також переваги і недоліки, якими вони володіють пристрій, який розробляється мною повинен відповідати наступним вимогам: - невеликі габаритні розміри, для чого при розробці схеми слід використати цифрові складові, замість аналогових, які використовуються в більшості існуючих детекторів поля, а також забезпечити живлення від 2 батарейок ААА; - висока чутливість приладу, для чого слід використати високоякісний частотний детектор RMS типу; - великий діапазон детектованих частот, для чого необхідно використати високоякісний частотний детектор; - бути легким в розумінні, для чого слід використати світлодіодне табло; - бути забезпеченим можливістю таємного пошуку РЗП, для чого використати вібромотор. РОЗДІЛ 2 РОЗРОБЛЕННЯ ДЕТЕКТОРА ПОЛЯ Проаналізувавши основні особливості функціонування РЗП, а також тенденції розвитку детекторів поля та їх основні особливості, а також основні характеристики, якими вони повинні володіти, поставлене завдання по розробці пристрою детектора поля. 2.1 Розроблення функціональної схеми детектора поля Відповідно до підрозділу 1.2, а також аналізу принципу роботи деяких детекторів поля, функціональна схема пристрою повинна мати вигляд, представлений на рис.2.1. Рис.2.1 – Функціональна схема детектора поля Відповідно до рис.2.1 детектор поля повинен складатися з наступних складових частин: Пристрій детектування вхідного сигналу, який призначений для отримання сигналу випромінювання від РЗП та передачу його для наступної обробки; Пристрій вибору чутливості, який призначений для вибору необхідного порогу чутливості приладу; Пристрій живлення повинен забезпечувати стабільне живлення детектора поля; Пристрій обробки даних,який призначений для обробки отриманих даних та послідуючого виводу результатів; Пристрій виведення, який складається з вібромотора, світлодіодного табло та динаміка, призначений для зрозумілого і чіткого виведення результатів роботи детектора поля. 2.2 Розроблення та вибір елементів електричної принципової схеми детектора поля Розроблення електричної принципової схеми приладу здійснено шляхом вибору і розробки таких його основних складових, вказаних на рис.2.1. 2.2.1 Розробка пристрою детектування вхідного сигналу. Згідно з матеріалом проаналізованим в розділі 1, розроблений прилад повинен здійснювати детектування сигналів в широкій смузі частот. Для реалізації цього було вибрано частотний детектор TruPwr Detector ADL 5501 фірми Analog Devices, який працює в діапазоні частот від 50 МГц до 6 ГГц. Технічні характеристики частотного детектора TruPwr Detector ADL 5501 приведені в таблиці 2.1[16]. Таблиця 2.1 - Технічні характеристики мікросхеми ADL 5501: Тип вх. сигналу Середньоквадратичне значення RMS Діапазон вх. Сигналу, дБ 30 Максимальне значення вх. Сигналу, дБ 15 Вхідний опір, Ом 50 Споживча потужність, мВт 3,3 Частотний діапазон, МГц 50-6000 На рис. 2.2 приведено графік чутливості мікросхеми ADL 5501[16]. Рисунок 2.2 - Графік чутливості мікросхеми ADL 5501 На рис.2.2 на осі абсцис відкладено рівень вхідного сигналу в дБ, а на осі ординат значення вихідного сигналу в вольтах. Як видно з графіку, приведеного на рис.2.2, частотний детектор ADL 5501 має лінійну характеристику, чим забезпечує реальне визначення рівня сигналу, який фіксується антеною. Відповідно до [16], ADL 5501 має наступну схему включення, яка приведена на рис.2.3. На рис.2.3, відповідно до [16], вхідний сигнал приводиться до входу ANTENA мікросхеми ADL 5501, а вихідний сигнал значенням 0..5 В знімається з виходу VRMS. Отже сигнал, який буде опрацьований далі знімається з виходу VRMS. Рис. 2.3 - Схема включення мікросхеми ADL 5501 Відповідно до [16], вибрані наступні номінали конденсаторів: С1 – 100пФ; С2 – 0,1 мкФ; Відповідно до рис.2.2. для живлення мікросхеми частотного детектора ADL 5501, а також для живлення всього приладу вибрано 5В. 2.2.2 Розробка пристрою вибору чутливості. Для регулювання чутливості пристрою вирішено використати аналоговий дільник напруги, реалізований з допомогою двох резисторів. Схема аналогового дільника напруги приведена на рис.2.4[2]. Рис. 2.4 - Схема аналогового дільника напруги Зміну чутливості приладу вирішено реалізувати наступним чином: вихідний сигнал, індикація якого буде здійснюватися на світлодіодах має дві складові. Першою складовою являється сигнал, джерелом якого є мікросхема частотного детектора ADL 5501. Рівень сигналу, варіюється в межах від 0 до 5В. Другою складовою, являється напруга, яка створюється на подільнику напруги, значення якої змінюється від 0 до 2,5В. Отже вихідний сигнал (V) являється алгебраїчною сумою цих двох сигналів. Резистор R1 відповідно до ряду Е18 має значення 4,7 КОм. Для забезпечення максимальної напруги на резисторі R2 значення 2,5В, його номінал повинне бути: (2.1) Отже номінал резистора R2 = 4,7 КОм. Відповідно до ряду Е18 вибрано номінал 4,7 КОм. 2.2.3 Розроблення кіл живлення. Відповідно до пункту 2.2.1, живлення приладу повинне мати значення 5В, а відповідно до підрозділу 1.3, пристрій повинен мати невеликі габаритні розміри, отже вирішено, що живлення пристрою повинне здійснюватися від двох батарейок ААА. Напруга живлення, яку забезпечують дві батарейки ААА дорівнюватиме: 2*Uбат= 2*1,5В=3В (2.2) Отже для забезпечення необхідного живлення пристрою необхідний стабілізатор живлення, який забезпечує вихідну напругу 5В, при значенні вхідної напруги 3В. Відповідно до заданих параметрів, а також до [18] вибрано мікросхему стабілізатора живлення TPS 61027, фірми Texas Instruments та необхідну схему її включення. Технічні характеристики стабілізатора живлення TPS 61027 приведені в таблиці 2.2[18]. Таблиця 2.2 - Технічні характеристики стабілізатора живлення TPS 61027 Діапазон вхідних напруг -0,3-7В Вихідна напруга 5В Значення вих. Струму 1500мА Температурний діапазон - 40° – 150 ° С Тип корпусу 10-pin QFN Схема включення стабілізатора живлення TPS 61027 відповідно до [18] приведена на рис.2.5. Рис.2.5 - Схема включення стабілізатора живлення TPS 61027 В таблиці 2.3,відповідно до [18], вказані виводи, що має стабілізатор живлення TPS 61027, а також їх опис. Таблиця 2.3 – Опис виводів стабілізатора живлення TPS 61027 Назва № Опис EN 1 Включення GND 3 Земля LBI 7 Вхід вибору порогового значення вхідної напруги LBO 4 Інформаційний вихід порогового значення напруги PS 8 Режим енергозберігання PGND 10 Земля VBAT 6 Вхідна напруга VOUT 2 Вихідна стабілізована напруга Розрахунок значення електрорадіоелементів, відповідно до [18]: С1 – 10 мкФ ; С2 – 2,2 мкФ ; С3 – 47 мкФ ; L1 – 6,8 мкГн ; R1 – 500 КОм ; R2 – 4,7 МОм ; R3 – 1 МОм. , (2.3) де Vbat - напруга двох батарейок ААА. Відповідно до ряду Е18 вибрано опір 4,7 МОм. R2= 4,7 МОм. 2.2.4 Вибір пристрою обробки даних. Для узгодження роботи детектора поля вирішено взяти мікроконтролер. Мікроконтролер, для забезпечення виконання поставлених завдань повинен мати в своєму складі наступні елементи: - 2-ох канальний аналогово-цифровий перетворювач для оцифровування сигналу від частотного детектора та сигналу від дільника напруги; - 10 виводів для реалізації підключення світлодіодів, а також вібродатчика; - 1 вивід для підключення динаміка; - 1 вивід для підключення світло діода, який інформує про стан живлення; - 1 вивід для підключення інформаційного сигналу про низький рівень батареї; - напруга живлення мікроконтролера повинна складати 5В. Для реалізації описаних вище потреб та проаналізувавши сучасний ринок продажу мікроконтролерів вирішено взяти мікроконтролер ATmega16 фірми ATMEL. Умовне графічне зображення мікроконтролера приведене на рис.2.6[17]. Рис.2.6 - Умовне графічне зображення МК ATmega16 Технічні характеристики мікроконтролера ATmega16[17]: AVR RISC-архітектура - архітектура високої продуктивності і малого споживання; система команд містить 130 інструкцій, більшість яких виконуються за один машинний цикл; продуктивність 16 MIPS на частоті 16 Мгц; 16 Кбайт Flash ПЗП програм, з можливістю до 1000 циклів стирання/запису; 512 байт EEPROM даних, з можливістю до 100000 циклів стирання/запису; 1 Кбайт оперативної пам'яті (SRAM); можливість самопрограмування; різні способи синхронізації : вбудований RC-генератор з внутрішньою і зовнішньою задаючим RC-ланцюгом або із зовнішнім резонатором; програмне зниження частоти тактового генератора; 21 джерело переривань (внутрішніх і зовнішніх); багаторівнева система переривань, підтримка черги переривань; · два 8-розрядні таймери/лічильника з попереднім дільником частоти і режимом порівняння; · 16-розрядний таймер/лічильник з попереднім дільником частоти, режимом порівняння і режимом зовнішньої події; · чотири канали генерації вихідних ШІМ-сигналів; · аналоговий компаратор; · 8-канальний 10-розрядний АЦП як з несиметричними, так і з диференціальними входами; · 32 програмовані лінії введення/виводу з рівнями ТТЛ; на ці лінії виведена також підтримка периферійних функцій; · напруга живлення 2.7 . 5.5 В. 2.2.5 Пристрій виведення. В якості пристрою виведення вирішено використати світлодіодне табло для отримання візуальної інформації, вібромотор для одержання інформації в прихованому режимі пошуку РЗП та динамік для отримання акустичної інформації щодо рівня сигналу, який випромінює РЗП. Світлодіодне табло. Для виведення

Дипломна робота Метрологія

NIOON

17.03.2013 15:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись