Центральный замок с iButton для автомобиля
Александр Журенков, г. Запорожье
Для защиты от проникновения в автомобиль наиболее распространены центральные замки с ра-диобрелками, однако существуют системы радиоперехвата их сигналов с целью последующего несанкционированного открытия дверей. В то же время возможно самостоятельное изготовление электронного замка с низкой себестоимостью.
Среди систем контроля доступа в последнее время широко распространены электромагнитные замки, использующие в качестве ключей кнопки iButton. Для них разработано множество схем и программного обеспечения на базе различных микроконтроллеров, однако особенности данных схем делают сложным их применение в автомобиле в качестве центрального замка. В основном это связано с необходимостью установки контактора на двери, а также такие схемы, как правило, позволяют только открывать дверь, тогда как центральные замки и открывают, и закрывают двери.
Тем не менее, в некоторых автомобилях, как, например, «Таврия», есть возможность вручную закрывать замок открытой двери с помощью дверной кнопки, если одновременно удерживать ручку в открытом положении, что удобнее, чем закрывать дверь ключом. Этим способом пользуются многие владельцы «Таврий». Личинка дверного замка автомобиля «Таврия» расположена отдельно от ручки и имеет подходящие для iButton размеры для монтажа. Эти особенности делают возможной установку на автомобиль центрального замка с iButton, имеющего только режим открывания дверцы автомобиля.
Схемотехника устройстваПринципиальная схема предлагаемого устройства показана на рис.1. В качестве ключей использованы кнопки типа DS1990C. Для реализации схемы был выбран контроллер типа ATTiny13A. Для коммутации актуаторов использован низковольтный мощный полевой транзистор типа AP60N03S, что позволило отказаться от реле, а низкое сопротивление транзистора в открытом состоянии делают его нагрев незначительным, что позволило обойтись без радиатора.
Предохранитель F1 должен быть рассчитан на ток не более, чем предельно допустимый для примененного в устройстве стабилитрона. Транзистор VT2 используется для подачи тревожного сигнала, однако к нему нельзя непосредственно подключать автомобильную сирену или другие сильноточные нагрузки - в этом случае необходимо установить дополнительное реле или изменить схему, применив в качестве VT2 транзистор типа AP60N03S или аналогичный.
Вместо указанного полевого транзистора VT1 может быть использован практически любой подобный из применяемых в преобразователях напряжения на материнских платах ПК. Можно также использовать любой n-канальный транзистор, рассчитанный на ток не менее 10 А и, желательно, на работу от ТТЛ логических уровней, например, типа IRL540NS, IRLZ34NS и т.п.
При замене VT1 транзистором другого типа нужно убедиться, что он не перегревается после серии из 5-10 открываний подряд. Также полевой транзистор можно заменить биполярным n-p-n, с ограничительным резистором в цепи базы (например, КТ805БМ с резистором 270 Ом для одного актуатора). Ещё лучше использовать мощный составной транзистор, однако в этом случае, возможно, потребуется установить транзистор на радиатор, а также предварительно опробовать на устойчивость работы замка. В крайнем случае, всегда можно установить промежуточное реле, коммутирующее актуатор.
Конструкция устройстваУстройство в сборе, смонтированное в корпусе картриджа от плоттера, показано на фото в начале статьи. Монтаж деталей на печатной плате показан на рис.2, транзистор VT1 установлен на обратной стороне платы.
Контактор iButton (рис.3) был изготовлен непосредственно из штатной личинки дверного замка, у которой был обрезан корпус и удален центральный цилиндр. По оси корпуса с помощью изолирующих шайб был закреплен латунный винт. К наружному концу винта в одном из вариантов был припаян корпус старого транзистора МП в качестве центрального контакта, в другом варианте была просто залужена головка винта - все зависит от того, какие винты и шайбы окажутся в наличии.
Детали контактора показаны на рис.4. При изготовлении контактора необходимо позаботиться о том, чтобы дождевая вода не проникала в него через наружную шайбу, для чего ее нужно загерметизировать с помощью эластичных шайб или любым герметиком. Следует учитывать, что личинки разных годов выпусков и разных изготовителей отличались формой и могут оказаться непригодными или слишком сложными для переделки. При невозможности самостоятельного изготовления можно приобрести и установить штатный контактор.
При установке замка в автомобиль возможны разные варианты. Можно установить только один замок на водительскую дверь. Можно установить сразу два замка по одному на каждую дверь, что повышает надежность на случай повреждения одного из замков, например, подачей напряжения извне. В этом случае, скорее всего, сгорит только предохранитель, однако открыть дверь обычным способом будет уже невозможно.
Можно также установить один замок, к которому подключить актуаторы обоих передних дверей автомобиля. К одиночному замку можно подключить как один контактор, так и два, в том числе и через раздельные предохранители. В любом случае не будет лишним предусмотреть возможность аварийного открывания дверей, например, если разрядился автомобильный аккумулятор или замок вышел из строя по каким-либо другим причинам. Подключение внешних цепей выполнялось через винтовые клеммники, однако практика показала, что предпочтительней для этих целей использовать разъемы. При установке контактора на дверь тянуть «массу» непосредственно к нему не обязательно, однако следует иметь в виду, что контакт с кузовом через петли двери ненадежен, поэтому «массу» к двери нужно обязательно подключить отдельным проводом. В качестве привода использовались стандартные двухпроводные автомобильные актуаторы типа «Tiger T-2W».
Алгоритм работы замка1. При прикладывании к контактору известного ключа выдается открывающий импульс 0,1 с (длительность была определена экспериментальным путем), после чего с интервалом 0,5 с проверяется, не был ли убран ключ, если ключ убран -система возвращается в исходное состояние. В случаях, если потребуются дополнительные открывающие импульсы, необходимоотниматьключ
и прикладывать его заново. Такой алгоритм выбран для предотвращения повреждения актуато-ров от перегрева.
2. При прикладывании к контактору неизвестного ключа выдается тревожный импульс длительностью 0,1 с (линия сигнализации «закорачивается» на «массу»), затем после паузы 0,5 с система возвращается в исходное состояние.
3. При нажатии кнопки «записи/стирания» и удержании ее порядка 10 с производится стирание памяти ключей, по окончании чего выдается открывающий импульс (в качестве сигнала завершения операции).
4. При нажатии кнопки «записи/стирания» и прикладывании к контактору нового ключа производится его запись, после чего выдается открывающий импульс. Всего в память контроллера можно записать коды восьми ключей. Ключи, уже имеющиеся в памяти микроконтроллера, повторно не записываются. Если память заполнена, то запись не производится, но открывающий импульс выдается все равно как сигнал завершения операции, поэтому после записи ключа в память следует проверить, открывает ли он замок - если нет, значит, вероятно, память уже заполнена.
ЗаключениеСледует помнить, что данный замок также не является абсолютной защитой автомобиля от взлома, тем не менее, он может быть использован как сигнализатор для самодельной охранной автомобильной сигнализации (ОАС). В этом случае мощные ключевые транзисторы, управляющие актуаторами, целесообразней перенести в схему сигнализации, а сигналы от замка к ОАС передавать через опто-пары. Это повысит защищенность ОАС от воздействия различных электрошокеров. Программа замка для таких целей может быть легко доработана, чтобы выдавать не одиночный открывающий импульс, а заданную последовательность импульсов. Тогда контроллер ОАС будет уверен, что получил настоящий открывающий сигнал от работоспособного замка, а не результат короткого замыкания. Возможны и другие модификации данной схемы для различных вариантов применений.
Программа для МК IC1 написана на ассемблере и снабжена необходимыми комментариями, позволяющими легко изменить алгоритм работы замка даже тем, кто только начинает работать с микроконтроллерами. При написании программы для замка был использован код расчета CRC с сайта [1].
Программу для МК, а также разводку печатной платы можно скачать с сайта издательства «Радио-аматор» [2].
Исходники и прошивка МК - P286_ibutt13.rar
Ссылки
1. http://avr-mcu.dxp.pl - сайт AVR MCU - Tutorials, projects, code library for Atmel AVR microcontrollers (Учебники, проекты и библиотеки для Atmel AVR микроконтроллеров).
2. http://www.ra-publish.com.ua/ - сайт издательства «Радиоаматор».
Радио Аматор 11-12/2014