СОТОВЫЙ СТОРОЖ

Сегодня телефонные операторы, представляющие населению услуги мобильной связи, даже в отдалённых регионах сделали свои тарифы доступными большинству потребителей. Постоянно обновляемый рынок мобильных телефонных аппаратов (МТА) позволил приобретать устаревшие, но работоспособные модели за символическую цену. Учитывая это, всем, кто знаком с основами электротехники, предоставляется возможность сделать из мобильного телефона почти бесплатного автоматического секретаря, который будет оповещать владельца о состоянии его охраняемых ценностей; будь то квартира, загородный дом, сейф, автомобиль или доступ к персональному компьютеру. Теперь сотовый телефон, соединённый по рекомендуемому ниже способу с датчиком, автоматически оповестит хозяина о состоянии охраняемого имущества, где бы тот ни находился. Об этом моя статья.

Беспроводные оповещатели были популярны и раньше, но тогда они использовали радиосвязь в основном на гражданском (27 МГц) диапазоне.

Предлагаемое ниже устройство гораздо удобнее оповещения по радиоканалу.

В каждом мобильном телефоне используется функция экстренного вызова абонента одной кнопкой — она-то и будет востребована.

Вся дополнительная работа, касающаяся сотового телефона, сводится к 4-м шагам:

1. Войти в меню телефона и занести в память быстрого вызова номер сотового или стационарного телефона, куда надо будет сообщить об изменении состояния контролируемого объекта.

2. Аккуратно вскрыть панель корпуса сотового телефона (в месте плоской клавиатуры) и миниатюрным паяльником мощностью до 25 Вт (напряжением 6… 12 В) припаять два тонких монтажных провода типа МГТФ-0,3 к контактам клавиши, к примеру кнопки «1». Кнопка может использоваться и другая, а также несколько кнопок, для оповещения разных абонентов в различных ситуациях.

3. Проводники должны иметь длину не более 1 м и на другом конце соединяться с миниатюрным разъёмом, например РШ-2Н. Ещё лучше, если проводники будут помещены в экран, который соединяется с массой (минусом питания).

4. Собрать простое устройство-адаптер (рис. 1), которое получает сигнал от датчиков, установленных на охраняемом объекте и подключить его согласно электрической схеме

Эти шаги способен сделать сегодня каждый школьник.

Устройство собрано на микросхеме К561КТ3. В точку Uвх приложено управляющее напряжение от любого из датчиков, например, геркона, установленного на открывание входной двери. Принцип подключения геркона к источнику питания иллюстрирует включатель S1, изображённый для примера пунктирной линией. Датчики могут быть различными, в том числе и выдающие пачки импульсов.

Входной сигнал проходит через ограничительный резистор R1 и поступает на оксидный конденсатор С1 (не пропускающий постоянную составляющую напряжения). Таким образом, даже при длительном воздействии (к примеру, при замыкании S1) на управляющий вход микросхемы-коммутатора поступит только одиночный импульс. Стабилитрон VD1 защищает управляющий вход канала от скачка напряжения, а резистор R2 шунтирует вход (вывод 13), купируя возможные электрические помехи, приводящие к ложным срабатываниям коммутатора — на входе каждого канала присутствуют полевые транзисторы, обеспечивающие высокую чувствительность микросхемы.

Постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25, МF-25 и аналогичные. Оксидный конденсатор С1 — типа К50-29 или подобный. Стабилитрон может быть заменён КС156А, BZX55 и другими подходящими.

Источник питания для данного устройства — стабилизированный, обязательно с понижающим трансформатором.

Электрическая схема устройства-адаптера и его подключения к МТА

После подключения к сотовому телефону роль кнопки выполняет электронный ключ — бесшумно и визуально неприметно. Остаётся только периодически следить за зарядом батареи сотового телефона.

Справка для тех, кто захочет использовать контроль сразу нескольких датчиков с оповещением на несколько номеров с сотового телефона: на рис. 2 представлена схема подключений и цоколёвка микросхем-коммутаторов К561КТЗ, К564КТЗ, К1561КТЗ, К176КТ1 (все они взаимозаменяемы, но напряжение питания микросхемы К176КТ1 -9 В).

Микросхемы К561КТЗ и аналоги представляют собой четырёхканальные коммутаторы с одинаковой схемой и цоколёвкой. Эквивалентная схема коммутатора (электронного ключа) — однополюсная. Это значит, что он работает только на замыкание электронного контакта на выходе (например, выводы 1 и

2, 3 и 4, и так далее) при управляющем сигнале на входе.

Управляющий сигнал (импульс) постоянного тока напряжением 2 -10 В (для микросхем К176 серии — до 9 В). Таким образом, для замыкания выходов активный уровень на входе должен быть высоким логическим уровнем, принятым для КМОП микросхем. Сопротивление канала в открытом состоянии — 80 Ом (и около 500 Ом для К176КТ1). Из этого параметра, по закону Ома, зная приложенное напряжение, можно вычислить коммутирующий ток. Каналы независимы, каждый может коммутировать цифровые уровни до напряжения Uп или аналоговые уровни (ещё одна приятная особенность данного типа микросхем) от пика до Uп/2.

При нагрузке 10 кОм на частоте 10 кГц отношение сигналов на выходе канала в замкнутом и разомкнутом состояниях -не хуже 65 дБ. Степень изоляции управляющей цепи от канала соответствует сопротивлению 1012 Ом. Прохождение сигнала с частотой 900 кГц на нагрузку 1 кОм из канала в канал оценивается на — 50 дБ. Время задержки распространения сигнала в канале — 10…25 нс.

Коммутаторы данного типа универсальны. Поэтому они весьма популярны в следующих узлах: переключатели-мультиплексоры, ключи выборки сигнала, прерыватели-модуляторы для операционных усилителей, коммутационные ключи, модуляторы-демодуляторы. Можно делать коммутаторы для нестандартных ЦАП и АЦП, а также узлы цифрового управления частотой, фазой, коэффициентом усиления сигнала. Удобно делать «врезки» и микшировать одни сигналы в другие.

Именно по своему прямому назначению микросхема К561КТ3 применяется для коммутации клавиатуры сотового телефона, построение которых друг от друга практически не отличается.

Что надо знать об особенностях мобильной связи каждому…

БЕЗОПАСНОСТЬ

Как правило, МТА может работать на удалении до 1500 м от базовой станции.

Каждому сотовому аппарату присваивается свой электронный серийный номер (ESN), который кодируется в его микрочипе при изготовлении. Активируя SIM-карту (Subscriber Identity Module) -микрочип, в котором «прошит» абонентский номер, мобильный телефонный аппарат получает мобильный идентификационный номер (MIN).

Площадь, охватываемая сетью GSM, разбита на отдельные, прилегающие друг к другу ячейки («соты») — отсюда пошло название «сотовая связь», в центре которых находятся приёмо-передающие базовые станции. Обычно такая станция имеет шесть передатчиков, которые расположены с диаграммой направленности 120° и обеспечивают равномерное покрытие площади. Одна средняя современная станция одновременно может обслуживать до 1000 каналов. Площадь «соты» в городе составляет около 0,5 -1 км2, вне города в зависимости от географического расположения, она может достигать и 20, и 50 км2. Телефонный обмен в каждой «соте» управляется базовой станцией, которая принимает и передаёт сигналы на большом диапазоне радиочастот (выделенный канал -шаг для каждого сотового телефона минимальный).

Базовая станция подключена к проводной телефонной сети и оснащена аппаратурой преобразования высокочастотного сигнала сотового телефона в низкочастотный сигнал проводного телефона, и наоборот, чем обеспечивается сопряжение этих двух систем. Технически современная аппаратура базовой станции занимает площадь 1 -3 м2 и располагается в пределах одного небольшого помещения, где её работа осуществляется в автоматическом режиме. Для стабильной работы такой станции необходимо лишь наличие проводной связи с телефонным узлом (АТС) и сетевое питание 220 В. В городах и населённых пунктах с большим скоплением домов передатчики базовых станций располагаются прямо на крышах домов. В пригородах и на открытой местности используются вышки в несколько секций (их часто можно увидеть вдоль шоссе).

Общая схема и «цоколёвка» некоторых микросхем-коммутаторов серий К561, К564, К176

Зона покрытия соседних станций соприкасается. При передвижении телефонного аппарата между зонами покрытия соседних станций происходит его регистрация. Периодически, с интервалом 10…60 мин (в зависимости от оператора), базовая станция излучает служебный сигнал. Приняв его, мобильный телефон автоматически добавляет к нему свой MIN- и ESN-номера и передаёт эту кодовую комбинацию на базовую станцию. Так осуществляются идентификация конкретного МТА, номера счёта его владельца и привязка аппарата к определённой зоне, в которой он находится в данный момент. Этот момент весьма важен — на данном этапе можно контролировать передвижения объекта, а уж кому это выгодно — вопрос другой -главное, есть возможность…

Когда пользователь соединяется с кем-либо по своему телефону, базовая станция выделяет ему одну из свободных частот той зоны, в которой он находится, передаёт его вызов по назначению и вносит соответствующие изменения в его счёт (производит списание средств).

Если пользователь во время разговора перемещается из одной зоны связи в другую, базовая станция покидаемой зоны (соты) автоматически переводит сигнал связи на свободную частоту соседней с ней зоны (соты).

Самыми уязвимыми с точки зрения возможности перехвата ведущихся переговоров (прослушивания) являлись аналоговые мобильные сотовые телефоны. В нашем регионе (Санкт-Петербург) такой стандарт NMT450 сменили в 2005 году (но он до сих пор присутствует в Беларуси). Уверенная связь при удалённости от базовой станции в таких системах напрямую зависит от мощности излучения передающего сотового телефона.

Приход почти в каждую семью комфортной сотовой связи — это незаменимая реалия времени. Но она накладывает на пользователя и определённые нюансы. Работа сотового телефона позволяет выявлять как текущее местоположение пользователя, так и все его перемещения в прошлом двумя способами.

Одним из них является метод целенаправленного пеленгования сотового телефона, определяющий направление на работающий передатчик из трёх… шести точек и дающий засечку местоположения источника радиосигналов. Особенность такого метода в том, что он может применяться по чьему-либо распоряжению.

Второй метод — через оператора сотовой связи, который в автоматическом режиме постоянно регистрирует, где находится тот или иной абонент в данный момент даже в том случае, когда он не ведёт разговоров. Эта регистрация происходит автоматически по идентифицирующим служебным сигналам, передаваемым включённым сотовым телефоном на базовую станцию (об этом шла речь выше). Точность определения местонахождения абонента зависит от ряда факторов: топографии местности, наличия помех и отражения сигнала от зданий, положения базовых станций и их загруженности (количества активных мобильных телефонов оператора в данной соте), размера соты. Отсюда, точность определения местонахождения абонента сотовой связи в городе заметно выше, чем в открытой местности и может достигать пятна диаметром в несколько сотен метров. Анализ данных о сеансах связи абонента с различными базовыми станциями (с какой и на какую станцию подавался вызов, время вызова и тому подобное) позволяет восстановить картину всех перемещений абонента в прошлом. Данные автоматически регистрируются у оператора сотовой связи (для выписки счетов и не только…), поскольку оплата таких услуг основана на длительности использования системы связи. Эти данные могут храниться несколько лет, и это время пока не регламентируется федеральным законом, только ведомственными актами.

Труднее перехватить разговор, если он ведётся с движущегося автомобиля, так как расстояние между пользователем сотового телефона и пеленгующей аппаратурой (если идёт речь об аналоговой связи) постоянно изменяется и, если эти объекты удаляются друг от друга, особенно в пересеченной местности, среди домов — сигнал ослабевает. При быстром перемещении сигнал переводится с одной базовой станции на другую, с одновременной сменой рабочей частоты — это затрудняет перехват всего разговора целиком (если он не ведётся целенаправленно с участием оператора связи), поскольку для нахождения новой частоты требуется время.

Выводы из этого можно сделать самостоятельно. За собой оставлю только одну рекомендацию — отключайте свой сотовый телефон, если не желаете, чтобы ваше местонахождение стало известно.

ОСОБО ВАЖНО

Современные МТА способны, кроме того, вести запись «нетелефонных разговоров» своего прямого владельца. Что это значит?

Современный МТА может включаться в режим диктофона по заданной программе или автоматически, без санкции своего владельца. Не факт, что каждый МТА записывает речь и голос владельца, а затем передаёт информацию, но такая возможность в современном МТА технически предусмотрена. Этот фактор надо учитывать при эксплуатации своего «мобильника».

Как происходит передача информации в эфир? Информацию (пачки цифровых сигналов-импульсов, которые называются тайм-слоты) принимает ближайшая к МТА станция-сота оператора. Продолжительность одного служебного сеанса связи МТА с базовой станцией может длиться от долей секунды до нескольких секунд.

Такие сеансы служебная связь осуществляет постоянно, когда сотовый телефон находится во включенном состоянии. Первоначально это происходит IMEI вашего МТА. Этот номер (техника вопроса описана выше) лучше выяснить сразу (при покупке или эксплуатации МТА) и где-нибудь записать вдали от посторонних глаз.

ПРАКТИЧЕСКИЕ НОВАТОРСКИЕ РЕШЕНИЯ

Подключившись с помощью проводов малого сечения (например, с помощью гибкого монтажного изолированного провода МГТФ диаметром 0,6 — 1 мм) к выводам контактной пары на клавиатуре МТА, можно продублировать нажатие соответствующей кнопки с помощью нормально разомкнутых контактов обычного (слаботочного) электромагнитного реле. Для этого могут применяться различные профессиональные и радиолюбительские конструкции, включая и описанное в начале статьи.

Важное преимущество управления мобильным телефоном — с помощью контактов слаботочного электромагнитного реле заключается в отсутствии гальванической связи устройства управления и клавиатуры самого телефона.

Последнему абоненту (из списка набранных номеров) можно позвонить, пользуясь только одной кнопкой (кроме кнопки включения МТА или кнопок разблокировки клавиатуры, когда такой режим включён). В большинстве МТА связь с абонентом, номер которого был набран последним, можно осуществить нажатием только одной кнопки, а не двух (как описано в некоторых статьях) — достаточно лишь чётко изучить возможности и меню своего «мобильника» и использовать его «ручное» программирование (как описано в руководстве по эксплуатации).

Во вскрытом корпусе мобильного телефона к контактным площадкам кнопки «вызов» проводами МГТФ подпаивают два проводника длиной не более 50 см. Для этих целей применяют маломощный паяльник мощностью 25 Вт и напряжением не более 24 В.

Оконечное устройство, которое замкнёт контакты, может быть любым: от охранной сигнализации до сигнализатора варки яиц. Главное, что в случае нарушения шлейфа охраны или срабатывания сигнализации замкнутся контакты управляющего реле, а значит, МТА пошлёт вызов на заранее запрограммированный номер с целью уведомления о изменении состояния контролируемого параметра.

Принявшему вызов, остаётся лишь взглянуть на номер вызывающего абонента (в большинстве случае он определяется нормально). Если это номер телефона, задействованного в охранной системе, — значит, сработала охранная сигнализация.

А. КАШКАРОВ, г.Санкт-Петербург