Способ активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера и вызывная панель домофона с активной защитой от электрошокера

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты электронных компонентов вызывной панели домофона от выхода из строя, а также от сбоев в их работе при воздействии электромагнитного импульса от разряда электрошокера. Способ активной защиты вызывной панели домофона включает отслеживание изменения электрической характеристики цепи и изменение питания электронного компонента при определенном значении величины изменения электрической характеристики. При этом отслеживание изменения электрической характеристики осуществляют в отдельной от сигнальной цепи электронного компонента цепи-антенне, осуществляют перезагрузку электронного компонента путем кратковременного прекращения его питания в случае наличия изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера. В качестве отслеживаемой электрической характеристики цепи может быть выбрано напряжение на участке цепи-антенны. Вызывная панель домофона с защитой содержит электрическую цепь с электронным компонентом, а также средства ввода-вывода. Имеется электрическая цепь-антенна, расположенная в вызывной панели и связанная с печатной платой, на которой расположена электрическая цепь с защищаемыми электронными компонентами вызывной панели домофона, причем схема цепи-антенны и ее коммутация с цепью электропитания электронного компонента выполнены с обеспечением кратковременного прекращения электропитания электронного компонента при наличии изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера. Электронным компонентом может быть микропроцессор. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к способу защиты электронных устройств, в частности вызывной панели домофона, от выхода из строя, зависания, нарушения заложенного производителем режима работы логического элемента устройства, в результате поражения электрическим разрядом от действия злоумышленников.

Вызывные панели известных на сегодняшний день домофонов уязвимы для сознательного вывода из строя вандалами путем применения высоковольтного разряда с помощью специальных устройств, например, так называемых электрошокеров. Широко распространенный тип вандализма - применение электрошокера с целью открытия двери многоквартирного дома, приводит к открытию двери, а также к зависанию домофона или выходу его из строя. Природа данного способа вывода домофона из строя - наведенное напряжение в сигнальных цепях, содержащие электронные компоненты, разрядом электрошокера. Причем уровень импульса может не превышать паспортного значения устройства. Например, проблема неверного функционирования возникает при наведении напряжения в сигнальных цепях логического компонента, процессора, контроллера или памяти, уже при уровне перехода в логический "1" из логического "0" данного компонента. Для защиты возможно применение различных гасящих электрический импульс элементов, а также защитных экранов, диэлектрических и токопроводящих. Но пассивная защита не гарантирует отсутствие зависания контроллера во всех случаях. Случаются ситуации, когда при достаточно сильном электромагнитном импульсе, микропроцессор домофона «зависает». Причем в ряде случаев - «зависают» только часть подпрограмм, в этом случае проблему не решает встроенный и даже внешний аппаратный watchdog.

Известен аналог - домофон VIZIT БВД-SM101RCPL, вызывная панель которого состоит из корпуса, имеющего лицевую панель, и размещенные в корпусе монтажную плату, микропроцессор, микрофон, динамик, клавиатуру, жидкокристаллический дисплей.

Недостатком прототипа является незащищенность вызывной панели домофона от действий вандалов, направленных на вывод домофона из строя путем воздействия на него электрошокером. В результате воздействия электрошокера происходит зависание или сбой в работе микропроцессора.

Известен аналог - способ защиты микропроцессора от превышения напряжения - патент США №6014299, 01.12.1997, выбранный в качестве прототипа способа, включающий подготовку контроллера для сравнения рабочих напряжения и тока микропроцессора с предварительно заданными значениями перечисленных величин, подготовка средства измерения, посылание отключающего сигнала контроллеру питания для отключения микропроцессора в случае, если описанные напряжения и ток микропроцессора больше заданных значений.

Известен аналог - вызывная панель двухпроводной домофонной системы, патент США №5032820, 16.07.1991, выбранная в качестве прототипа устройства, содержащая электрическую цепь с микропроцессором, а также клавиатуру, динамик, микрофон.

Недостатком прототипов является низкая степень защиты электронных компонентов вызывной панели домофона. В прототипе-способе анализируют напряжение и ток на элементах рабочей цепи, в частности, цепи питания микропроцессора. Однако очень сложно анализировать все цепи. При злонамеренном воздействии на устройство электрошокером зависание или неправильное функционирование микропроцессора и других электронных компонентов происходит от электромагнитного импульса, вызванного разрядом электрошокера, вызывающего скачок напряжения не только в цепях питания, но и в сигнальных цепях.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности защиты электронных компонентов вызывной панели домофона от воздействия электрошокера.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении защиты электронных компонентов вызывной панели домофона от выхода из строя, а также от сбоев в их работе, при воздействии электромагнитного импульса от разряда электрошокера на все электрические цепи вызывной панели домофона.

Решение технической задачи в способе активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера, включающем отслеживание изменения электрической характеристики цепи, изменение питания электронного компонента при определенном значении величины изменения электрической характеристики, достигается тем, что отслеживание изменения электрической характеристики осуществляют в отдельной от сигнальной цепи электронного компонента цепи-антенне, осуществляют перезагрузку электронного компоненты путем кратковременного прекращения его питания в случае наличия изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера.

В качестве отслеживаемой электрической характеристики цепи может быть выбрано напряжение на участке цепи-антенны.

Решение технической задачи в вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера, содержащей электрическую цепь с электронным компонентом, а также средства ввода-вывода, достигается тем, что имеется электрическая цепь-антенна, расположенная в вызывной панели и связанная с печатной платой, на которой расположена электрическая цепь с защищаемыми электронными компонентами вызывной панели домофона, причем схема цепи-антенны и ее коммутация с цепью электропитания электронного компонента выполнены с обеспечением кратковременного прекращения электропитания электронного компонента при наличии изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера.

Электронным компонентом может быть микропроцессор.

На фиг. 1 изображен вид спереди вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера.

На фиг. 2 изображено сечение вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера.

На фиг. 3 изображена структурная схема питания микропроцессора вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера.

На фиг. 4 изображена печатная плата вызывной панели домофона.

На фиг. 5 изображена полная принципиальная схема цепи-антенны.

Вызывная панель домофона с активной защитой от электрошокера, изображенная на фиг. 1, содержит электрическую цепь 1 с электронным компонентом - микропроцессором 2 (фиг. 3), размещенные на печатной плате 3, показанной на фиг. 1, 2, а также средства ввода-вывода: микрофон 4, динамик 5, клавиатуру 6 и дисплей 7, электрическая цепь-антенна 8, изображенная на фиг. 3, расположена на печатной плате 3 в вызывной панели, на которой расположена электрическая цепь с защищаемыми электронными компонентами, например микропроцессором 2, причем схема цепи-антенны 8 и ее коммутация с цепью электропитания 1 микропроцессора 2 выполнены с обеспечением кратковременного прекращения электропитания микропроцессора 2 при наличии изменения электрической характеристики в цепи-антенне 8, являющегося следствием электрического разряда 9 электрошокера 10, изображенных на фиг. 2.

Рассмотрим пример конкретной реализации вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера. Печатная плата 3 размещена в корпусе 11 вызывной панели домофона. На печатной плате 3 размещены микрофон 4, динамик 5, клавиатура 6, дисплей 7, электрическая цепь-антенна 8 и микропроцессор 2. Электрическая цепь-антенна 8 содержит участок цепи антенну 12, размещенный в зоне, появление нежелательного электромагнитного импульса в которой может привести к выходу из строя электронных компонентов, и транзисторную схему 13, обеспечивающую кратковременное отключение питания процессора при превышении напряжения в цепи-антенне определенного значения, называемого уровнем срабатывания перезагрузки. Уровень срабатывания перезагрузки - это тот уровень наведенного разрядом 9 электрошокера 10 импульса в цепи-антенне 8, при котором наведенное напряжение в сигнальных цепях, в том числе цепи 1 микропроцессора 2, может привести к изменению состояния логических компонентов - микропроцессора 2 или других электронных компонентов с логического "0" на логический "1". Перезагрузку осуществляют для защиты микропроцессора 2 от сбоя или повреждения. Под сигнальными цепями понимают цепи, изменение напряжения в которых приводит к изменению логических уровней электронных компонентов, например, микропроцессора 2. Уровень срабатывания перезагрузки сильно зависит от конкретной схемы и разводки печатной платы 3. Все сигнальные цепи не охватывают печатную плату 3 по периметру, а сильно оптимизированы по длине. Поэтому, имея чувствительную цепь-антенну 8 максимальной площади, имеется возможность настраивать более высокие уровни срабатывания перезагрузки на цепи-антенне 8, тем самым делая настройку уровня срабатывания перезагрузки более точной.

Конкретные значения уровней срабатывания перезагрузки находятся путем экспериментов на конкретной печатной плате 3 путем замера скачка напряжения в цепи-антенне 8 и сигнальных цепях одновременно. Алгоритм поиска уровня срабатывания перезагрузки следующий. На первом этапе ставят ряд экспериментов, в которых создают электромагнитный импульс из наиболее вероятного расположения источника - электрошокера 10. Замеряют скачки напряжения в сигнальных цепях. Для уменьшения погрешности измерений, путем изменения расстояния между источником электромагнитного импульса и тестируемым устройством, достигают значений наведенного напряжения в сигнальных цепях наиболее близких по уровню к паспортным значениям логической "единицы" логических компонентов, например микропроцессора 2. На втором этапе замеряют скачок напряжения U1 во всех сигнальных цепях, сопоставляют уровень данного скачка с паспортным значением U2 уровня перехода из логического "0" в логический "1" данного логического элемента, например микропроцессора 2. Выбирают ту линию и те уровни, которые имеют наименьшее значение U2/U1=N. Замеряют значение скачка напряжения в цепи-антенне 8, которое равно U3. Вычисляют граничный уровень срабатывания перезагрузки как U4=U3×N. Добавляют резерв защиты для повышения надежности защиты и минимизации погрешности проведенных измерений. При этом принимают во внимание как важность стабильности работы устройства, так и критичность наличия ложных срабатываний перезагрузки. В примере конкретной реализации для вызывной панели домофона принят коэффициент 0,7. Напряжение срабатывания перезагрузки U5=U4×0.7. На фиг. 4 изображен пример конкретной реализации разводки печатной платы 3. На фиг. 5 изображен пример конкретной реализации схемы цепи-антенны 8.

Для вывода вызывной панели домофона из строя в примере применен электрошокер мощностью 3 Вт. При расстоянии около L=0,5 см (фиг. 2) от электрошокера 10 до вызывной панели домофона получили на сигнальных цепях напряжения близкие к паспортным значениям логических компонентов. При этом минимальное значение U2/U1=N зарегистрировано в цепи микропроцессора 2. Паспортное значение напряжения U2=3.5B, замеренный скачок напряжения U1=4B, тогда U2/U1=3.5/4=0.875. Напряжение в цепи-антенне 8 при этом U3=80 В. Поэтому граничный уровень срабатывания перезагрузки U4=80 В х 0.875=70 В, напряжение срабатывания перезагрузки с учетом запаса U5=70×0.7=49 В. Приняли 49 В в качестве уровня наведенного напряжения на цепи-антенне 8, при достижении которого транзисторная схема питания 13 цепи-антенны 8 перезагружает микропрцессор 2.

Вызывная панель домофона устанавливается около входной двери в подъезд. Посетитель, подойдя к подъезду, набирает с помощью клавиатуры 6 номер квартиры, этот номер отображается на дисплее 7. Хозяин квартиры отвечает посетителю через динамик 5, а посетитель может отвечать хозяину квартиры посредством микрофона 4 вызывной панели. При злонамеренном воздействии электрошокером 10 на вызывную панель возможно повреждение микропроцессора 2 или других электронных компонентов или возникновение сбоя в их работе. Для защиты компонентов вызывной панели от такого злонамеренного воздействия применяется цепь-антенна 8, состоящая из транзисторной схемы 13 и антенны 12, применение которой реализовано в способе активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера.

Рассмотрим пример реализации способа активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера. При воздействии электрошокером 10 на вызывную панель электрический разряд 9 электрошокера 10 генерирует напряжение в цепи-антенне 8. Транзисторная схема 13 выполнена таким образом, что при наведении в цепи-антенне 8 напряжения срабатывания перезагрузки U5 осуществляется короткое отключение питания 12 В цепи микропроцессора 2, что приводит к его перезагрузке, предотвращая тем самым вывод микропроцессора 2 из строя или нарушение его правильной работы.

Достижение технического результата в способе активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера достигается благодаря тому, что

- отслеживание изменения электрической характеристики осуществляют в отдельной от сигнальной цепи микропроцессора цепи-антенне, что позволяет выявлять появление скачков напряжения во всех цепях, входящих в устройство вызывной панели и влияющих на работу ее электронных компонентов,

- осуществляют перезагрузку электронного компонента-микропроцессора путем кратковременного прекращения его питания в случае наличия изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием наличия электромагнитного импульса от электрического разряда электрошокера, чем предотвращают сбой в работе или вывод из строя микропроцессора.

Достижение технического результата в вызывной панели домофона с активной защитой от электрошокера, достигается благодаря тому, что

- имеется электрическая цепь-антенна, расположенная в вызывной панели на плате с защищаемыми электронными компонентами вызывной панели домофона, благодаря чему отслеживается появление опасных для работы скачков напряжения во всех цепях, влияющих на работу вызывной панели домофона,

- причем схема цепи-антенны и ее коммутация с цепью электропитания электронного компонента выполнены с обеспечением кратковременного прекращения электропитания электронного компонента - микропроцессора при наличии изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера, что обеспечивает перезагрузку электронного компонента - микропроцессора в случае описанного режима, являющегося опасным для правильного функционирования данного электронного компонента.

1. Способ активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера, включающий отслеживание изменения электрической характеристики цепи, изменение питания электронного компонента при определенном значении величины изменения электрической характеристики, отличающийся тем, что отслеживание изменения электрической характеристики осуществляют в отдельной от сигнальной цепи электронного компонента цепи-антенне, осуществляют перезагрузку электронного компонента путем кратковременного прекращения его питания в случае наличия изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием электрического разряда электрошокера.

2. Способ активной защиты вызывной панели домофона от электрошокера по п. 1, отличающийся тем, что в качестве отслеживаемой электрической характеристики цепи может быть выбрано напряжение на участке цепи-антенны.

3. Вызывная панель домофона с активной защитой от электрошокера, содержащая электрическую цепь с электронным компонентом, а также средства ввода-вывода, отличающаяся тем, что имеется электрическая цепь-антенна, расположенная в вызывной панели и связанная с печатной платой, на которой расположена электрическая цепь с защищаемыми электронными компонентами вызывной панели домофона, схема цепи-антенны и ее коммутация с цепью электропитания электронного компонента выполнены с обеспечением кратковременного прекращения электропитания электронного компонента при наличии изменения электрической характеристики в цепи-антенне, являющегося следствием наведения электромагнитного импульса от электрического разряда электрошокера.

4. Вызывная панель домофона с активной защитой от электрошокера по п. 3, отличающаяся тем, что электронным компонентом является микропроцессор.