Назначение разрабатываемого устройства (детектора высокочастотного излучения) для оперативного обнаружения радиоизлучающих подслушивающих устройств промышленного шпионажа. Технические требования к устройству, его патентной чистоте и условиям эксплуатации.
7.1.2 Определение минимальной ширины печатного проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем 7.1.5 Определение ширины проводников 7.2.1 Расчет предельного падения напряжения на проводниках 7.2.3 Расчет паразитной поверхностной емкости между двумя проводникамиРазрабатываемое устройство - детектор высокочастотного излучения способен помочь человеку обнаружить негативное излучение. Приборы, выполняющие данные функции, можно также применить при ремонте различных радиотехнических устройств, например, для контроля высокочастотного излучения радио и сотовых телефонов. С их помощью можно дистанционно контролировать излучение импульсных источников питания, а также строчных разверток телевизоров и мониторов, также можно определить местонахождения электронных "жучков" и других видов электромагнитного поля высокой частоты. Рассмотрим несколько конкретных существующих устройств и проведем их сравнительную характеристику: Скоростной поисковый приемник СКОРПИОН v.3; [1] Детальная характеристика каждого устройства приведена в таблице 1.1.Структурная схема (рис 2.1) состоит из трех блоков: В первом блоке должен приниматься и усиливаться высокочастотный сигнал.На основании анализа структурной схемы устройства можно составить функциональную схему: 3.1 Высокочастотный усилитель (ВУ) Поскольку диапазон частот достаточно широк, будем использовать широкополосный усилитель.Высокочастотный детектор должен определять сигнал поступающий на него.В нашем случае для сравнения подадим на него сигнал с антенны и сигнал с генератора прямоугольных импульсов (пункт 3.4). В схеме используем аналоговый компаратор (АК), потому что в схеме реализованы только аналоговые сигналы.Предназначен для создания звукового сигнала, который реагировал бы на высокочастотное усиление. Существует несколько вариантов схемного выполнения генератора прямоугольных импульсов: на дискретных элементах;Используется для усиления низкочастотных импульсов подаваемых на наушник или аудиоколонки.Схема состоит из пяти функционально связанных узлов: усилителя высоких частот (собранного на транзисторе VT1), рассчитанного на работу с источником сигнала до 50 Ом (рис 4.1). Рис 4.1 Схема однокаскадного широкополосного усилителя [5] детектора высоких частот или выпрямителя основаного на диоде Шотки VD1. компаратора (на операционном усилители N1в составе микросхемы), перестраиваемого по частоте генератора прямоугольных импульсов низкой частоты (на операционном усилителе N3, N4, N5 в составе микросхемы DA1и транзисторе VT3). ключевого усилителя низкой частоты на транзисторе VT2 (рис.4.2). Если уровень сигнала высокий срабатывает детектор ВЧ излучений (открывается диод VD1) выполненный на диоде Шотки. Диод включает компаратор в микросхеме D1 которая отвечает за формирование НЧ импульсов останавливая при этом генератор НЧ импульсов.Элементную базу конструкции можно рассматривать с трех сторон: со стороны разработчика (серия должна обеспечивать минимальную массу, объем, потребляемую мощность, максимальное быстродействие); со стороны изготовителя (серия микросхем должна позволять автоматизацию сборки, сквозной контроль всех работоспособности всех уровней конструкции, допускать замену элементов на более новые, допускать усовершенствование конструкции несложным путем);Это будут следующие ИМС: К554СА1;Таблица 5.2.1 Параметры выбираемых типов резисторов [7] параметры Температурный коэффициент сопротивления, 1х10-6 1/°С Допускаемое отклонение сопротивления, % ЭДС шумов, МКВ/В Составляем матрицу параметров: Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. Пересчитав эти параметры, получаем такую матрицу Y: После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2)В таблице 5.3.1 приведены несколько зарубежных транзисторов которые подходят для нашей схемы, а также их отечественные аналоги. Составляем матрицу параметров: Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. Получаем такую матрицу Y: После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2)Они характеризуются: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установки навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной пайке, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек из проводникового материала. МПП состоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящих рисунков, соединенных клеевыми прокладками в многослойную структуру путем прессования. Характеризуется повышенной плотностью монтажа; высокими коммутационными свойствами; устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям, сложностью технологии и конструирования, а также относительно высокой стоимостью. Выбираем тип печатной платы ДПП. Т.к. применение ДПП позволит значительно облегчить трассировку, уменьшить габариты платы, уменьшить расход материала (в сравнении с ОПП), обеспечить надежность соединений (в с
7.1.1 Определение минимальной ширины печатного проводника по постоянному току
Вывод
В данном бакалаврском проекте был разработан детектор высокочастотного излучения.
При разработке поставленной цели был проведен детальный анализ существующих на данный момент способов решений данной задачи. После чего был проведен выбор и обоснование функциональных узлов. На основе их анализа было разработано устройство: детектор высокочастотного излучения.
Размеры разработанного устройства составляют 100х60х25 мм и соответствуют требованиям технического задания. Питание устройства осуществляется от батареи 9В. Потребляемый ток составляет 23 МА. Печатный узел устройства разработан с применением технологии поверхностного монтажа.
Конструкторско-технологический, электрический расчеты, расчет теплового режима, расчет на вибропрочность и расчет основных показателей надежности показали соответствие устройства требованиям, изложенным в техническом задании.
В бакалаврском проекте имеется графическая часть, включающая структурную, функциональную и электрическую принципиальную схему устройства, сборочный чертеж печатной платы, а так же чертежи разводки печатного узла, которые необходимы для изготовления устройства на производстве.
Разработанная конструкция может быть использована для защиты от несанкционированного вмешательства в личную жизнь - для поиска подслушивающих приборов (жучков, видеокамер), которые передают данные по радиоканалу.
Приведенные расчеты и графическая часть показывают, что задание бакалаврского проекта выполнено полностью.
Список литературы
Условные обозначения
1. АК - аналоговый компаратор;
2. ВУ - высокочастотный усилитель;
3. ИМС - интегральная микросхема;
4. КП - контактная площадка;
5. МО - монтажное отверстие;
6. ОУ - операционный усилитель;
7. ПП - печатная плата;
8. ПУ - печатный узел;
9. ШП - шина питания;
10. ШЗ - шина земля;
Техническое задание
1. Наименование и область применения: Разрабатываемое устройство - детектор высокочастотного излучения. Устройство предназначено для оперативного обнаружения радиоизлучающих подслушивающих устройств промышленного шпионажа.
2. Основание для разработки: Условием разработки является здание на дипломный проект согласно приказу по НТУУ„КПІ"№ 35 от 28.03.2008 г.
3. Цель и назначение разработки: 3.1 Целью является создание детектора электромагнитного поля. Устройство предназначено для оперативного обнаружения радиоизлучающих подслушивающих устройств промышленного шпионажа.
3.3 Устройство изготавливается как макетный образец.
4. Источники разработки: RU, Патент на изобретение № 2145153 "Способ защиты от несанкционированного прослушивания разговоров в помещении" [3];
RU, Патент на изобретение № 2150120 "Способ обнаружения и идентификации скрытых электронных установок и устройство для его осуществления" [3].
5. Технические требования: 5.1 Состав устройства и требования к конструктивному устройству: 5.1.1 Изделие имеет в своем составе следующие функциональные узлы: 5.1.1.1 Усилителя высокой частоты.
5.1.1.2 Детектора высокой частоты (Диода Шотки).
5.1.1.3 Компаратора.
5.1.1.4 Генератора прямоугольных импульсов.
5.1.1.5 Усилителя низкой частоты
5.1.2 Габаритные размеры устройства не более 150х50х40 мм.
5.1.3. Масса устройства не более 0.1 кг.
5.2 Показатели назначения: Данное устройство должно выполнять следующие функции: реакция на высокочастотные излучения в диапазоне от 0,1 до 900 МГЦ. регулировка чувствительности при обнаружении высокочастотных излучателей.
5.3 Требования к надежности: 5.3.1 Устройство по обеспечению надежности должно удовлетворять требованиям ОСТ4.205.029-83.
5.3.2 Средняя наработка на отказ, ч, не менее 100000.
5.3.3 Вероятность безотказной работы 0,9.
5.3.4 Среднее время восстановления, ч 1.
5.3.5 Устройство должно выдерживать воздействия внешних механических и климатических факторов в соответствии с ГОСТ 11478-88 для 1 группы аппаратуры.
5.4 Требования к технологичности и метрологическому обеспечению разработки, производства и эксплуатации: 5.4.1 Конструкция изделия должна обеспечивать возможность выполнения монтажных работ с соблюдением требований технических условий на установку и пайку комплектующих изделий.
5.4.2 Конструкция изделия в целом и отдельных сложных узлов должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования.
5.4.4 Конструкция устройства должна обеспечивать его сборку и монтаж при подготовке к эксплуатации без применения специального оборудования, приспособлений и инструмента.
5.5 Требования к уровню унификации и стандартизации: 5.5.1 В качестве комплектующих единиц и деталей (коммутационные, изделия электроники, крепежные, установочные) должны применяться серийно выпускаемые изделия.
5.5.2 Сборочные единицы типа монтажных плат, панелей, крепежных и установочных узлов должны быть унифицированными.
5.5.4 Коэффициент унификации стандартных и заимствованных деталей должен быть не менее 0,5.
5.6 Требования безопасности и требования по охране природы: 5.6.1 Конструкцией устройства должна быть обеспечена безопасность персонала при эксплуатации. Общие требования электрической и механической безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 25861-83.
5.6.3 Конструкция устройства должна исключать возможность неправильного присоединения его сочленяемых токоведущих и составных частей.
5.6.4 В устройстве должна быть обеспечена защита от коротких замыканий.
5.7 Эстетические и эргономические требования: 5.7.1 Устройство по своим эргономическим показателям должен обеспечивать удобство эксплуатации.
5.7.2 Устройство должно соответствовать современным требованиям технической эстетики и быть конкурентоспособным по своему внешнему виду на внутреннем и внешнем рынке.
5.8 Требования к патентной чистоте: 5.8.1 Этапы проведения патентных исследований модуля должны соответствовать ДСТУ 3575-97.
5.8.2 По комплектующим элементам модуля требования к патентной чистоте не предъявляются.
5.9 Требования к составным частям устройства, сырью и исходным материалам: 5.9.1 Для изготовления устройства необходимо использовать материалы свободно доступные на украинском рынке.
5.9.2 В устройстве должны использоваться покупные изделия электронной техники, пригодные для автоматизированной сборки аппаратуры согласно ГОСТ 20.39.405-84.
5.10. Требования к условиям эксплуатации (использования), требования к техническому обслуживанию и ремонту: 5.10.1. Требования к условиям эксплуатации: 5.10.1.1 Климатическое исполнение - УХЛ 3.1, согласно ГОСТ 15150-69.
5.10.1.1.1 Температура воздуха от - 10 до 45°С;
5.10.1.1.2 Относительная влажность от 75% при 15°С до 98% при 25°С;
5.10.1.1.3 Атмосферное давление, КПА (мм рт.ст.)
84,0.107,0 (630.800).
5.10.2. Требования к техническому обслуживанию и ремонту: 5.10.2.1 Все устанавливаемые на устройстве конструкции и отделочные материалы должны быть безвредны для здоровья лиц, имеющих к ним доступ, и иметь соответствующие санитарные сертификаты.
5.10.2.2 Устройство, его расположение и условия эксплуатации должны отвечать требованиям "Санитарных норм и правил".
5.11 Требования к маркировке и упаковке: 5.11.1 Маркировка устройства должна соответствовать требованиям ГОСТ 26828-86.
5.11.2 Маркировку выполняют любым способом. Способ и качество выполнения маркировки должно обеспечивать четкое и ясное изображение ее в течении срока службы блока.
5.12. Требования к транспортировке и хранению: Требования к транспортировке и хранению в данной дипломной роботе не рассматриваются.
6. Экономические показатели: Экономические показатели в данной дипломной роботе не рассматриваются.
7. Стадии и этапы разработки: 7.1 Стадии, этапы, сроки проведения работ по устройству, а также исполнители указаны в табл.1.
7.2 Все документы, разрабатываемые разработчиком, должны иметь визу представителей кафедры КЭВА, соответствующих характеру разрабатываемого документа. Технологический контроль и нормоконтроль документов осуществляют службы кафедры КЭВА.
7.3 Все разрабатываемые документы должны иметь децимальные нормы и коды кафедры КЭВА.
8. Порядок контроля и приемки: 8.1 Испытания должны проводиться по программе и методике испытаний.
8.2 Для приемки представляются следующие документы: техническое задание;
комплект конструкторской документации;
8.4 Приемочные испытания проводит разработчик, заказчик, изготовитель.
Табл.1. Стадии, этапы, сроки проведения работ по устройству
№ п/п Наименование этапов Срок исполнения Ответственный исполнитель Примечания
1. Разработка схемы электрической принципиальной (ДК43.418214.001Е3) и перечня элементов (№ перечня элементов). (20.03.2008) Тыщук А. Н
2. Разработка конструктивов модуля. (15.04.2008) Тыщук А. Н
3. Разработка конструкторской разводки (КР), печатной платы (ПП). (10.05.2008) Тыщук А. Н
4. Разработка сборочного чертежа (СБ) и спецификации (СП). (02.06.2008) Тыщук А. Н
5. Изготовления устройства (08.06.2008) Тыщук А. Н
Введение
В повседневной жизни люди подвергаются множеству различных излучений. Зачастую более опасными являются источники слабого электромагнитного излучения, которое действует в течении длительного промежутка времени. К таким источникам относится в основном аудио-видео техника, бытовая техника. Наиболее существенное влияние на человека оказывают мобильные телефоны, СВЧ печи, компьютеры и телевизоры.
Человеческие органы нечувствительны к таким излучениям, единственный способ их обнаружить применение электронных приборов.
Существует несколько способов схемотехнического решения этой проблемы: Работа прибора по принципу сканирования радио эфира;
Мониторинг помещений на предмет наличия новых включений;
Лучшим решением станет прибор принцип действия, которого основан на широкополосном детектировании электрического поля. Этот принцип дает возможность обнаружения радиопередающих устройств с любыми видами модуляции. Важным фактором, определяющим конструктивно-технологические особенности прибора, является ее рабочий диапазон частот. В зависимости от диапазона частот устройства предъявляются различные требования к его конструктивному оформлению и технологии изготовления. С ростом частот повышаются требуемые точность изготовления, качество обработки деталей, чистота применяемых материалов и т.д. Целью работы является создание устройства работающего на основании принципа широкополосного детектирования электрического поля в диапазоне частот от 0,1 до 900 МГЦ, в диапазоне 5-300 МГЦ чувствительность прибора должна быть максимальной. Прибор должен обладать 2-х позиционной системой звуковой сигнализации.1. www.granit33.ru
2. www.techportal.ru
3. www.nelk.ru
4. Конспект лекций по курсу "Физико-теоретические основы конструирования".
5. www.masterkit.ru.
6. Бобровский В.П. Костенко В.Н. Михайленко О.Н. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя 2-е изд., доп и испр. - К.: Тэхника, 1989.480с.
7. Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: 8. Справочник. - Киев, М.: Радіоаматор, КУБК-а, 1998. - 710с.
9. www.datasheetcatalog.com .
10. Конспект лекций по курсу "аналоговая и цифровая электроника"
11. Фролов В.А. Анализ и оптимизация в прикладных задачах конструирования РЭС: Учеб. пособие. - К.: Вища школа, 1991. - 310 с: ил.
12. www.niiemp.ru .
13. www.wealthmetal.com .
14. www.vishay.com .
15. www.jamicon.com .
16. www.murata.com .
17. www.elecomp.ru .
18. ГОСТ 10316-78 Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Технические условия.
19. ГОСТ 11478-88 Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Нормы и методы испытаний на воздействие внешних механических и климатических факторов.
20. ГОСТ 12.2.007.0-75 Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.
21. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
22. ГОСТ 20.39.405-84 Изделия электронной техники и электротехнические для автоматизированной сборки аппаратуры
23. ГОСТ 23665-79 Платы печатные. Обработка контура. Требования к типовым технологическим процессам.
24. ГОСТ 23770-79 Платы печатные. Типовые технологические процессы химической и гальванической металлизации.
25. ГОСТ 25861-83 Машины вычислительные и системы обработки данных. Требования по электрической и механической безопасности и методы испытаний
26. ГОСТ 2.417-91. Платы печатные. Правила выполнения чертежей.
27. ГОСТ 2.701-84 - ЕСКД. Правила выполнения схем.
28. ГОСТ 2.702-75 - ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
29. ГОСТ 2.708-81 - ЕСКД. Правила оформления схем.
30. ГОСТ 2.709-89 - ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах.
