Изготовление акустического кейса

Аннотация.

Тема дипломного проекта: «Изготовление акустического кейса». В данном дипломном проекте рассматриваются основные теоретические и практические вопросы защиты акустической информации, а так же процесс изготовления акустического кейса. Рассмотрены принципы построения узлов прибора, его схемы, методика регулировки и типовые неисправности. Произведён экономический расчёт стоимости услуги по изготовлению акустического сейфа.

Пояснительная записка выполнена на листах.

Графическая записка выполнена на листах формата А4.

Информация — это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством.

Информация делится на цифровую и аналоговую. Цифровая информация, это сведения получаемые, изменяемые и хранящиеся на цифровых носителях тех или иных приборов или устройств. Аналоговая информация, это непрерывный поток данных, воспринимаемых пятью органами чувств объекта (человека). Одной из важных характеристик любой информации — ценность. Информация бывает общественной и конфиденциальной, соответственно, имеющей более высокую ценность, которую, как и любую ценность необходимо защищать.

В настоящее время, с развитием информационных технологий все чаще приходится сталкиваться со случаями утечки или кражи важной информации тем или иным способом. Цифровая информация является менее защищенной, чем аналоговая, соответственно она подвергается большему риску. Всемирная компьютерная сеть является лидером, как по трафику данных, так и по случаям их кражи. Но существуют и другие уязвимые места цифровых сетей.

Зачастую недоброжелатели пользуются одним из самых незащищенных каналов передачи сведений — беспроводным. Незащищенность беспроводных каналов заключается в том, что они не имеют четких границ распространения, то есть информация, передаваемая с помощью таких каналов, становится уязвимой и доступной третьим лицам.

Во избежание перехвата конфиденциальных сведений, при передаче сообщения используются различные виды шифрования, что на порядок уменьшает вероятность перехвата. Но чем сложнее становятся системы шифровки данных, тем совершеннее становится и оборудование мошенников.

Одним из способов кражи информации беспроводным путем является радиоканал сотовых сетей. При этом сотовый телефон владельца сам выступает в роли подслушивающего устройства, достаточно только установить на него специальную программу, которая автоматически получить доступ ко всей информации хранящейся на телефоне, а так же сможет незаметно от владельца принимать входящие телефонные вызовы.

Для защиты уязвимых мест этого вида связи от мошенников, заинтересованные в своей безопасности организации и частные лица пользуются специализированными или общедоступными средствами защиты, в зависимости от степени конфиденциальности информации и её объема.

В дипломном проекте рассматриваются различные способы кражи информации при помощи мобильных телефонов и методы её сбережения, приводится сравнение различных приборов данного направления, с описанием их преимуществ и недостатков.

1. Общая часть.

Промышленный шпионаж — форма недобросовестной конкуренции, при которой осуществляется незаконное получение и использование, информации, составляющей коммерческую, служебную или иную охраняемую законом тайну с целью получения материальной выгоды.

Основное предназначение промышленного шпионажа — экономия средств и времени, которые требуется затратить, чтобы догнать конкурента, занимающего лидирующее положение, либо не допустить в будущем отставания от конкурента, если тот разработал или разрабатывает новую перспективную технологию, а также чтобы выйти на новые для предприятия рынки.

Существует так же понятие — конкурентная разведка. Основное отличие промышленного шпионажа от конкурентной разведки в том, что промышленный шпионаж нарушает нормы законодательства, прежде всего, уголовного, тогда как конкурентная разведка этого делать не может.

К методам промышленного шпионажа относятся:

1) Подкуп лица, имеющего доступ к информации, относящейся к коммерческой, служебной, или иной охраняемой законом тайне.

2) Шантаж в отношении того же круга лиц.

3) Кража носителей с информацией, представляющей коммерческую, служебную, или иную охраняемую законом тайну.

4) Внедрение агента на предприятие или в страну конкурента с заданием получить доступ к информации или продукции, которые составляют предмет коммерческой или иной охраняемой законом тайны.

5) Незаконный доступ к коммерчески значимой информации по технологическим каналам с помощью использования специализированных технических средств.

1.1 Классификация и краткая характеристика технических каналов утечки информации.

Информация может быть представлена в различной форме и на различных физических носителях. Основными формами информации, представляющими интерес с точки зрения защиты, являются:

* документальная;

* телекоммуникационная;

* акустическая.

Документальная информация содержится в графическом или буквенно-цифровом виде на бумаге, а также в электронном виде на магнитных и других носителях. Особенность документальной информации в том, что она в сжатом виде содержит сведения, подлежащие защите.

Телекоммуникационная информация циркулирует в технических средствах обработки и хранения информации, а также в каналах связи при ее передаче. Носителем информации при ее обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио и оптическому каналам — электромагнитные волны.

Речевая информация возникает в ходе ведения в помещениях разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения.

1.2 Классификация специализированных средств кражи акусстической информации.

По способу регистрации приборы и методы слежения можно разбить на группы:

1) регистрация с помощью микрофона;

2) регистрация с помощью пьезокристаллического датчика;

3) используя модуляцию отраженного луча от светоотражающих поверхностей;

4. при помощи заранее запрограммированного телефона владельца.

Микрофонный «жучек» распологается в помещении, взятом под контроль. При этом запись осуществляется либо на встроенный носитель, либо передается по радиоканалу на устройство — приемник. Зачастую устройство оснощено миниатюрной солнечной батареей, что значительно продливает срок его работы без подзарядки.

Рисунок 1 — Микрофонный «жучек» .

Пьезокристаллические микрофоны построены на использовании эффекта распространения звуковых колебаний в твердой среде. Звуковая волна, распространяясь по воздуху, воздействует своей кинетической энергией на элементы строительных конструкций и предметы, находящиеся в контролируемом помещении. Далее звуковая волна распространяется в материале, из которого выполнены конструкции и предметы с затуханием, определяемым свойством материал. Так как стены помещения имеют конечную толщину, звуковая волна, с определённой амплитудой дойдёт до внешней стороны стены.

Это означает, что с внешней стороны стен контролируемого помещения есть возможность зарегистрировать микроколебания, создаваемые источником звука внутри помещения. Если плотно прижать пьезокристалл к поверхности стены, энергия микроколебаний, вызванная источником звука, будет действовать на него и преобразовываться в электрический сигнал. Усилив этот электрический сигнал и подав его на громкоговоритель, мы услышим то, что происходит за стеной.

Этот принцип заложен в устройстве электронного стетоскопа, который применяется как для исследования помещения на возможные каналы утечки информации, так и для ведения разведки.

Рисунок 2 — Пьезокристаллический стетоскоп.

Другой схожий способ разведки — применение эффекта отражения тонко сфокусированного луча лазерного излучателя, наведенного на окно контролируемого помещения. В данном случае оконное стекло выступает в роли мембраны большой площади, на которую действует энергия звуковой волны и приводит её в движение. Луч лазера достигает поверхности стекла и отражается. Фотоприёмник, регистрирует отражённый луч и преобразует световую энергию в электрический сигнал, усиливает этот сигнал и воспроизводит с помощью громкоговорителя или наушника. Так как стекло колеблется под воздействием звука, лазерный луч будет отражаться под разным углом, соответственно фотоприёмник будет регистрировать и преобразовывать световую энергию отражённого луча в электрические колебания с разной амплитудой. В конечном счёте, громкоговоритель прибора воспроизведёт звуковую информацию контролируемого помещения.

Рисунок 3 — Схема приминения лазерного микрофона.

Одним из самых недорогоих и соответственно распространенных способов кражи чужой информации является вирусные программы для сотовых телефонов.

Современные сотовые телефоны (смартфоны) это миниатюрные компьютеры, которые подвержены таким же болезням, как и обычные компьютеры — вирусы, спам и так далее. А значит, на любой сотовый телефон можно отправить вирус и он может быть использован в качестве прослушивающего устройства, которые шпионит за Вами. Это может происходить без поднятия трубки и звонка входящего вызова.

Приимущество этого метода заключается в том, что на установку программы уходит минимальное количество времени, она не сложна в настройке и приминении, а так же имеется в свободной продаже в интернете за невыссокую цену.

Ниже представленна таблица возможностей различных пакетов программы — шпиона на приммере продукта Spy Phone Suite.

Таблица 1 — Пакеты программы Spy Phone Suite..

Такие программы становятся все более изощренными по мере совершенствования инструментальных средств на основе которых они построены Число программ — шпионов для мобильных устройств по сравнению с количеством программ оаналогичного назначения ориентированных на персональные компьютеры, относительно невелико. Однако обнаружить их труднее — в том числе, и в силу не слишком высокого уровня распространения.

По статистике, от корпоративных информационно — технических отделов компаниям, специализирующимся на производстве средств защиты информации и антивирусных программ, все чаще поступают сведения о случаях несанкционированной утечки информации из телефонов сотрудников.

1.3 Организация мероприятий по защите информации.

Технические средства, как для кражи, так и для защиты информации, в большинстве своем относятся к разряду специализированных средств. Причем каждое из них может использоваться как для совершения кражи, так и для устранения ее возможности. Поэтому на использование таких средств запрещено без специального разрешения органов внутренних дел. Но существуют и другие приборы, способные защитить информацию от ее кражи.

К таким средствам относятся пассивная защита территории распространения конфиденциальных сведений и активная, к которой относятся генераторы радиопомех малой мощности, виброакустические системы и акустические кейсы.

Во избежание утечки информации через канал сотовых сетей, многие организации применяют устройства подавления нежелательной утечки информации, как пассивные (антивирусные программы для телефонов), так и активные, одним из типов, которых, являются, так называемые «акустические кейсы» .

Единственное, что позволяет определить незаконное вмешательство — это электромагнитное поле, создаваемое телефонной трубкой, когда есть соединение между телефоном и базовой станцией. Данный прибор способен отследить любую исходящую передачу сигнала и заблокировать микрофон сотового телефона, что делает невозможным попытку прослушивания.

Существует большое множество различных вариантов и модификаций «акустических кейсов». При желании любая организация или физическое лицо может приобрести данное устройство, без какого либо специального разрешения в специализированных точках продаж или интернет магазинах, так-так оно не относится к спец. средствам особого назначения, для использования которых требуется специальное разрешение в уполномоченных органах. Общедоступные «акустические кейсы» не имеют побочных излучений или еще каких — либо факторов, которые могут повлиять на работу других приборов (кроме находящихся под защитой).

Но все они построены по одному и тому, же принципу.

Принцип действия данного прибора основан на использовании в качестве генератора помех, так называемого генератора «белого шума», высокочастотный шум которого, искажает речевой диапазон и не позволяет прослушать владельца.

Белый шум — это шум, в спектре которого представлены все существующие частоты (от 0 до ?) в равной мере.

Идеального «белого» шума в природе не существует. На рисунке 4 представлен спектр шума, который можно считать «белым». По звучанию «белый» шум похож на звук близко расположенного водопада.

В настоящее время получение аналога «белого» шума можно добиться применением генераторов псевдо случайной последовательности, которые последовательно выбирают одну частоту из спектра и усиливают ее на заданную величину. Таким образом, спектр сигнала на выходе становиться отчасти похож на спектр идеального «белого» шума.

Благодаря своей особенности «белый» шум очень трудно отфильтровывается даже современными приборами. Благодаря этому он получил широкое распространение в сфере защиты информации.

Рисунок 4 — Спектральная диаграмма, шума сходного с «белым» .

Помимо приборов данного типа существую также и другие. Например, так называемые, подавители сотовых телефонов. Принцип их действия основан на генерировании и излучении через раздельные антенны помех разной частоты, соответствующих частотам подавляемой радиосвязи. Такие приборы делают невозможным как входящие, так и исходящие звонки в радиусе действия излучателя. Если данный прибор находится в непосредственной близости от базовой станции или имеет достаточную мощность излучения, то он может нарушить работу целой соты. В связи с этим приборы данного типа не подлежат свободной продаже и требуют специального разрешения, то есть относятся к спец. средствам.

Именно поэтому, для темы дипломного проекта я выбрал прибор, благодаря своей конструкции, исключающий внешнее воздействие на какую либо аппаратуру, кроме охраняемой, одним из преимуществ которого, является применение в нем генератора помех не радио, а звуковой частоты.

2. Исследовательская часть.

В исследовательской части рассматривается совокупность инженерно-технических, электронных, оптических и других устройств используемых для решения различных задач по защите акустической информации, в том числе методы предупреждения и устранения каналов ее утечки.

2.1 Классификация средств защиты акустической информации.

Пассивные средства защиты..

1. В исключительных случаях для особо важных переговоров организации пользуются специальными комнатами, в стены, пол и потолок которой вмантирована металическая конструкция из пересекающихся продольных и поперечных прутьев (Рис 5). При этом вся конструкция заземляется.

Рисунок 5 — Схема экранированной комнаты Принцип работы данного устройства схож с принципом действия «клетки фарадея», причем его эффективность зависит от толщены материала из которого изготовленны прутья, его проводящих свойств и расстояниямежду стыками.

2. Как прафилактическая мера защиты информации от ее утечки через средства сотовой связи, используется антивирусное программное обеспечение для смартфонов. Список таких программ достаточно велик и пополняется все новыми продуктами. Одним из самых распространенных в этой сфере можно считать программу — антивирус Mobile iron от компании F — secure. Данное ПО предназначено для обнаружения и устранения большенства известных вредоносных программ для мобильных телефонов и планшетных ПК, атак же управления корпоративными мобильными устройствами и контроля всех расходов на беспроводную связь в режиме реального времени.

Активные средства защиты..

1. Системы ультразвукового подавления микрофонов (Рис 6) излучают мощные неслышимые человеческим ухом ультразвуковые колебания (около 20 кГц). Данное ультразвуковое воздействие приводит к перегрузке усилителя низкой частоты диктофона и к значительным искажениям записываемых (передаваемых) сигналов. Но опыт использования этих систем показал их несостоятельность. Интенсивность ультразвукового сигнала оказывалась выше всех допустимых медицинских норм воздействия на человека. При снижении интенсивности ультразвука невозможно надежно подавить подслушивающую аппаратуру.

Рисунок 6 — Схема размещения динамиков устройства ультразвукового подавления.

2. Вибрационный излучатель служит для постановки сплошной шумовой вибропомехи на ограждающие конструкции и строительные коммуникации помещения. Расширение границ частотного диапазона помеховых сигналов позволяет снизить требования к уровню помехи и снизить словесную разборчивость речи.

На практике одну и ту же поверхность приходится зашумлять несколькими виброизлучателями, работающими от разных, некоррелированных друг с другом источников помеховых сигналов. Это связано с возможностью использования метода компенсации помех при подслушивании помещения. Данный способ заключается в установке нескольких микрофонов и двух, или трехканальном съеме смеси скрываемого сигнала с помехой в пространственно разнесенных точках с последующим вычитанием помех.

Пример организации виброакустической защиты в отдельном помещении приведен на рисунке 7.

Рисунок 7 — Пример комплекса системы виброакустической защиты.

Для защиты информации от ее сьема при помощи лазерного микрофона так же используются пьезоизлучатели установленные непосредственно на окно (Рис 7). Или же в комнате преговоров в используются окна с рефленым стеклом, которое способствует рассеиванию лазерного луча и прдотврашению прослушивания при помощи данного устройства.

3. Генераторы радиопомех (Рис 8) предназначены для блокирования работы подслушивающих устройств, использующих каналы систем мобильной связи стандартов CDMA — 800 МГц, GSM-900/1800 МГц, 3G — 2100 МГц, NMT-450МГц (Скайлинк), 2400МГц WiFi и блокирования работы телефонов названных систем мобильной связи в пределах выделенных помещений, предназначенных для ведения переговоров, проведения совещаний. Дальность действия излучения варьируется от 2, до 300 метров, в зависимости от мощности устройства.

Рисунок 8 — Генератор радиопомех.

Известно, что возможность негласной активации мобильного телефона заложена разработчиками для решения некоторых полицейских задач контроля и является одной из недекларированных возможностей. Однако, к сожалению, эту возможность могут использовать не только специальные службы, но и многие заинтересованные лица.

Проблема несанкционированной активации мобильного телефона или использования его недекларированных возможностей в настоящее время является исключительно актуальной, поскольку он является постоянным спутником его владельца и утечка информации может произойти в любой момент времени, пока телефон находится в зоне приема.

Для защиты от данного вида утечки информации, пожалуй, наиболее эффективным является акустическое зашумление микрофона защищаемого мобильного телефона при обнаружении факта его несанкционированной активации. В частности, наибольшей популярностью на рынке средств безопасности пользуются акустические кейсы «Кокон», «Ладья» и «Свирель» .

Изделие «Кокон» (Рис 9) представляет собой обычный чехол для мобильного телефона, в который вмонтированы миниатюрное устройство определения момента включения передатчика и генератор акустического шума .

Таблица 2 — Технические характеристики прибора " Кокон" .

Стоимость акустического кейса «Кокон» — 40 000 тг. (по данным интернет магазина info-protect.ru).

Рисунок 9 — Акустический кейс «Кокон» .

Изделие «Ладья» имеет сходные электрические характеристики и отличается тем, что имеет настольное исполнение в виде подставки для канцелярских принадлежностей.

Таблица 3 — Технические характеристики прибора " Ладья" .

Стоимость акустического кейса «Ладья» — 47 000 тг. (по данным интернет магазина info-protect.ru).

Рисунок 10 — Акустический кейс «Ладья» .

Изделие «Свирель» предназначен для активной защиты сотового телефона при несанкционированном включении режима его прослушивания оператором сотовой связи, а также регистрации и протоколирования обмена информацией по радиоканалу.

Принцип действия изделия основан на постоянном мониторинге и анализе скрытного информационного обмена между трубкой сотового телефона и базовой станцией.

Помимо характеристик, заявленных в вышеперечисленных моделях, имеет возможность считывания из устройства протокола наблюдений либо некоторой его части и передачи сведений на персональный компьютер, что позволяет осуществлять мониторинг поступающих на охраняемое устройство сигналов и последующее составление графического или текстового отчета по его результатам.

Таблица 4 — Технические характеристики прибора " Свирель" .

Стоимость акустического кейса «свирель — Д» — 460 000 тг. (по данным сайта spy4you.ru).

Рисунок 11 — Акустический кейс «Свирель — Д» .

Акустический кейс «шкатулка» обеспечивает защиту путем автоматического акустического зашумления тракта передачи речевой информации при попытке негласной дистанционной активации микрофона трубки сотового телефона. Изделие выполняет свои функции, если защищаемый телефон помещается внутрь декоративной шкатулки.

Отличительной особенностью изделия является то, что оно в состоянии обеспечить защиту не одного, а нескольких мобильных телефонов. Это свойство является особенно полезным при проведении конфиденциальных совещаний.

Таблица 5 — Технические характеристики прибора " шкатулка" .

Расчет стоимости затрат на изготовление акустического кейса «Шкатулка» представлен в разделе 5, и составляет 4000 тг.

Рисунок 12 — Акустический кейс «Шкатулка» .

Сравнительная таблица приборов защиты речевой информации от утечки по каналам сотовых сетей включает в себя особенности конструкции каждого экземпляра, их технические характеристики и розничную стоимость. В таблице производится сравнение оговоренных выше приборов с выявлением их слабых и сильных сторон и выбором оптимального вариана.

Таблица 6 - Сравнение технических характеристик приборов..

Таблица 7 — Розничная стоимость приборов..

По итогам сравнения можно сделать вывод, что более оптимальным, с точки зрения соотношения цена — производительность, является акустический кейс «шкатулка» .

3. Технологическая часть.

В технологической части описывается процесс изготовления акустического кейса от печатной платы и до готового изделия, а так же приводятся технические характеристики, структурная схема и описание принципа действия прибора.

3.1 Процесс изготовления прибора.

шпионаж утечка информация акустический кейс Плата прибора изначально составляется в конструкторской программе P-cad, где в конце, будет иметь тот вид, который будет у нее после изготовления. Затем покрытая медью заготовка устанавливается внутрь компьютеризированного фрезерного станка (Рис 13), который сверяясь с составленной схемой, профрезерует контур электрических дорожек на заготовке.

Рисунок 13 — Процесс фрезеровки печатной платы.

После окончания фрезеровки ненужные участки медного покрытия устраняют вручную. Затем рабочую поверхность платы шлифуют и окунают в лудильную ванну. После высыхания олова плата готова к монтажу элементов (Рис 14).

Рисунок 14 — Готовая к монтажу плата В первую очередь на плату устанавливается микроконтроллер, так — как форма и размер его выводов могут затруднить установку после монтажа остальных элементов схемы. Затем устанавливаются бескорпусные элементы и в последнюю очередь — элементы в корпусе и провода питания.

При монтаже радиоэлементов необходимо сверятся с радиомонтажной схемой, во избежание ошибки. По завершению монтажа радиоэлементов на схему, к ее выводам монтируется вспомогательное оборудование: блок питания, динамик и индикаторы. Затем вся схема располагается на дне небольшой шкатулки и изолируется фальш. дном.

3.2 Технические характеристики устройства.

Акустический кейс представлен в виде обычной зеркальной шкатулки, в корпус которой вмонтирован генератор белого шума с антенной, а так же динамик, находящийся непосредственно в области расположения микрофона сотового телефона.

Таблица 8 — Характеристики акустического кейса " Шкатулка" .

3.3 Описание структурной схемы акустического кейса.

Структурная схема представлена в приложении А.

Работой всех блоков схемы, управляет блок обработки и управления (БОИУ), выполненный на базе микроконтроллера. Сплошной линией на схеме представлены информационные сигналы, а прерывистой линией — сигналы управления.

Сигнал, наведенный на антенну, поступает на полосовой фильтр. Фильтр отсекает сигнал с частотой менее 900 МГц и более 2100 МГц, который поступает на усилитель высокой частоты (УВЧ).

Детектор сообщает БОИУ о наличии GSM сигнала и БОИУ включает генератор белого шума. Через фильтр низкой частоты (ФНЧ) и усилитель низкой частоты (УНЧ) эта помеха воспроизводится динамиком. БОИУ выключает генератор белого шума через 2 секунды после пропадания GSM сигнала.

Питание всех элементов схемы происходит от трех пальчиковых аккумуляторов типа ААА. В исходном состоянии аккумулятор изолирован от схемы высокоомным сопротивлением ключа в блоке удержания. При помещении телефона во внутренний объем стакана, замыкается микропереключатель, происходит шунтирование блока удержания и на схему подается питающее напряжение от аккумуляторов. БОИУ при этом дает команду блоку удержания перейти в низкоомное состояние, тем самым соединив аккумулятор с остальными элементами схемы.

Уровень заряда аккумулятора постоянно контролируется одноименным блоком и БОИУ. Так как напряжение на аккумуляторе в процессе работы постоянно уменьшается, то для его измерения необходим источник опорного напряжения, потенциал которого не зависит от напряжения аккумулятора.

Заряд аккумулятора происходит через ключ заряда. БОИУ разрешает работу ключу заряда в случае, если напряжение аккумулятора меньше 4 В, и запрещает, если напряжение на аккумуляторе более 4,15 В.

Ключ заряда выполнен по схеме токового зеркала где площадь токозадающего p-n-перехода в несколько раз меньше площади токоотдающих транзисторов.

Такое схемотехническое решение позволяет в несколько сотен раз понизить ток через токозадающие цепи, увеличить ток через аккумулятор, тем самым увеличив эффективность и скорость заряда.

При изъятии телефона микропереключатель размыкается, БОИУ запрещает работу блоку удержания, цепь питания разрывается и прибор отключается.

3.4 Описание принципиальной схемы акустического кейса.

Схема акустического кейса выполнена на микроконтроллере ATtyni2313, который выполняет функцию генератора псевдослучайной последовательности вырабатывания шумового сигнала, внутри микропроцессора находится компаратор детектор сигнала.

Напряжение +5 вольт поступает на вход транзистора VD2 через резистор R5 и, одновременно, на управляющий вход микропроцессора DD1, через резистор R11. Микропроцессор формирует импульс, открывающий транзистор VT1. Ток, пройдя через резистор R10 и транзистор VT1, доходит до светодиода — индикатора HL2 и зажигает его.

Сигнал с сотового телефона приходит на антенну, располагающуюся по периметру платы генератора, и поступает на блок выпрямления, состоящий из последовательно включенных диодов типа BAV99, выпрямленный сигнал поступает далее, на конденсатор С9, где происходит накопление заряда, так — как пакетный сигнал сотовой связи GSM имеет слишком малый период для корректной работы детектора сигнала. На выходе конденсатора период сигнала увеличивается в 2 раза. Затем измененный сигнал поступает на вход детектора сигнала, связанного с подстрочным резистором R14, которым изменяется порог чувствительности детектора. Так при уравнивании напряжения на антенне с порогом чувствительности сигнал поступает на компаратор, который, в свою очередь запускает генератор случайной последовательности.

Продолжительность работы генератора — 2 секунды, по прошествии которых, детектором сигнала опять производится сравнение уровня входного напряжения, если оно опускается, ниже заданной величины, то компаратор закрывается и генератор прекращает работу.

Произведенный генератором цифровой сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе VT2, где преобразуется в электрический сигнал, усиливается и поступает на динамик BA1. Светодиод HL2 питается от цепи динамика и служит индикатором входного сигнала.

3.5 Описание принципиальной схемы зарядного устройства.

Описываемое устройство обеспечивает ускоренную зарядку четырех литий — ионных аккумуляторов типа ААА, емкостью от 250 до 2000 мА/ч. К техническим харрактеристикам устройства относятся: «плавный» режим ускоренной зарядки, автоматическое отключение аккумуляторов после завершения процесса зарядки, защита от неверной полярности установки аккумуляторов и от их перегрева, индикацию режимов и звуковое оповещение об аварийном режиме.

Принципиальная схема устройства представлена в приложении В. Основная часть схемы — стабилизатор тока — состоит из трех узлов: задающего стабилизатора напряжения и двух идентичных по схеме регуляторов тока. Основной регуляятор (DA6.1, VT3) обеспечивает ток зарядки равный 0.1С (где С — емкость аккумулятора), и работает на протяжении всего цикла. Второй регулятор (DA6.2 VT4) выдает ток равный 0.3С и включается когда напряжение на аккууляторе больше 0.6 В, но еще не достигло 1.4 В. в это время работают оба регулятора и питают аккумулятор суммарным током 0.4С, так — как включены паралельно. Это и есть «плавный» режим ускоренной зарядки.

Ограничение на работу обоих регуляторов тока обусловленны следующим: если аккумулятор сильно разряжен (напряжение на нем меньше 0.6В), заряжать его большим током небезопасно, поэтому зарядка производится током 0.1С с участием только основного регулятора тока. Когда же напряжение на аккумуляторе достигнет 1.4 В, второй регулятор отключаетс, так — как это напряжение близко к предельному, и дальнейшая зарядка производится стандартным током 0.1С. по достижении напряжением аккумулятора значения в 1.48 В отключается и основной регулятор — зарядка прекращается. При этом светодиод HL3 («Зарядка») гаснет, а HL1 («Зарядка окончена») загорается. Диоды VD1, VD2 предотвращают разрядку аккумулятора после прекращения процесса зарядки. Оба регулятора являются источниками тока, управляемыми напряжением. Упраляющее напряжение формируется задающим стабилизатором напряжения DA3 с последующей возможностью пользовательской регулировки при помощи переменного резистора R23. После завершения зарядки основные регуляторы напряжения выключаются транзисторами VT1 и VT2.

Вторая часть устройства сосотоит из формерователя образцовых напряжений, копараторов, в качестве которых использованы операционные усилители, микросхем DA4, DA5, и логического узла. Напряжение с аккумуляторов подается на входы компараторов DA4.1 — DA4.4 через резисторы R14, R16 — R18, чтобы избежать повреждения операционного усилителя при вставленном аккумуляторе и отключенном питании зарядного устройства. Компаратор DA4.1 определяет момент отключения второго основного регулятора тока (при достижении напряжения на аккумуляторе значения в 1.4В), а DA4.2 определяет момент окончания зарядки и выдает сигнал на отключение основного регулятора тока.

Компоратор DA4.3 выдает сигнал на включение второго основного регулятора тока, когда напряжение на аккумуляторе превысит 0.6 В, а компоратор DA4.4 проверяет правильность подключения аккумулятора: пр неверной полярности оба регулятора тока отключаются и динамик НА1 выдает предупреждающий звуковой сигнал.

Одной из важных особенностей описываемого устройства является, так же, контроль температурного режима заряжаемых аккумуляторов. Он осуществляется спомощью датчика тепературы DA2 и операционного устройства DA5.1 DA2 (LM335Z) — интегральный стабилизатор напряжения с линейной температурной характеристикой: его выходное напряжение увеличивается на 10 мВ при повышении температуры на каждый градус Цельсия. При темпереатуре +25°С выходное напряжение равно 2.98 В. При разогреве аккумулятора до +33°С срабатывает компоратор DA5.1, зарядка прекращается, загорается светодиод HL2 («Перегрев») и раздается звуковой сигнал. Логическое устройство на элементах микросхемы DD1 (К561ЛА7) обрабатывает сигналы, поступающие с компараторов, управляет светодиодными индикаторами, динамиком и регуляторами тока.

Детали зарядного устройства смантированы на печатной плате, помещенной в пластиковый корпус. Отсек для аккумуляторов защищен закрывающейся пластиковой крышкой.

3.6 Типовые неисправности акустического кейса.

В процессе практики использования приборов данного направления были выявлены типичные неисправности, появляющиеся во время использования, и конкретизированы методы их устранения. Типовые неисправности акустических кейсов и методы их устранения приведены в таблице 9.

Таблица 9 Типовые неисправности акустического кейса..

4. Рассчетно — конструкторская часть.

Микроконтоллер — это микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Микроконтроллер схож по внутреннему строению с компьютером и имеет в своем составе:

— процессор;

— генератор тактовой частоты;

— оперативную память;

— постоянную память;

— порты ввода/вывода.

А так же дополнительные возможности, в числе которых:

— таймеры.

— копораторы.

— контроллеры дисплеев и клавиатур и т. д.

Ниже представлена структурная схема основных составных частей микроконтроллера.

Рисунок 15 — Cтруктурная схема микроконтроллера.

АЛУ (арифметико — логический узел) — выполняет роль процессора в микросхеме и предназначен для произведения вычислителных операций.

РОН (регистры общего назначения) — предназначены для хранения данных и значений используемых АЛУ.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — предназначено для хранения дополнительного обьема информации, использемой процессором для выполнения программы.

Регистр команд служит для обеспечения пошагового выполнения процессором комманд записанных в программе.

ПЗУ (постоянное запоменающее устройство) — является местом хранения основной программы микропроцессора в том порядке, в каком она была составлена пользователем.

Счетчик команд осуществляет последовательное извлечение компонентов программы из ПЗУ.

Шина данных и порты ввода/вывода предназначены для связи микроконтроллера с остальными элементами схемы.

4.1 Программирование микроконтроллера.

В схеме акустического кейса «Шкатулка» использован микроконтроллер типа ATtiny 3213 фирмы ATMEL (Рис17).

Рисунок 16 — Микроконтроллер ATtiny2313.

Для программирования микроконтроллера (МК) используется 6 выводов:

RESET — Вход МК; VCC — Плюс питания, 3−5В; GND — Общий провод, минус питания; MOSI — Вход МК (информационный сигнал в МК) MISO — Выход МК (информационный сигнал из МК) Рисунок 17 — Программируемые выводы микроконтроллера.

Существует 2 способа программирования: последовательный и паралельный.

Параллельный метод требует снятия микросхемы с платы и помещения ее в специальное устройство — программатор.

Последовательный метод позволяет программировать микросхему, уже установленную на плату. Для этого нужно установить на плате 10 контактный разъем, и подключить к нему некоторые выводы контроллера. К этому разъему через кабель и будет подключен программатор. Такой метод называется внутрисхемное последовательное программирование. Программатор будет соединяться с компьютером через порт принтера (LPT). Схема программатора представлена в приложении Б.

Затем производится коммутация выводов микроконтроллера и контактов программатора. Схема коммутации представлена на рисунке 19.

Рисунок 18 — Схема коммутации программатора и микроконтроллера.

Для прошивки данного микропроцессора лучше всего подходит программа AVReAl, так как в её базе есть информация и настройки, для данной микросхемы.

Эта программа запускается из командной строки, путем прописывания в «блокноте» следующей команды:

d:avravrealavreal32.exe +2313 20SU -! -p1 -abo10Mhzew outputhexfile.hexn.

pause=null.

Где:

90S2313 — тип микросхемы.

(-!) — если контроллер распознан не верно — все равно продолжать работу.

(-p1) — программатор подключен к LPT1.

(-ab) — тип программатора — Altera Byte Blaster.

(-o10Mhz) — тактовая частота контроллера (частота кварца) = 10МГц.

(-ew) — стирание, затем запись:

…из файла «outputhexfile.hex» .

(-n) — используется последние 2 байта кода как счетчик стираний (сколько раз контроллер перепрограммировался) Во второй строке прописывается команда: не закрывать окно по завершению процедуры.

4.2 Программирование на языке Ассемблера.

Язык Ассемблера — тип языка программирования низкого уровня.

Команды языка ассемблера один в один соответствуют командам процессора и, фактически, представляют собой удобную символьную форму записи команд и аргументов. Также, язык ассемблера обеспечивает связывание частей программы и данных через метки, выставляемые при составлении программы (для каждой метки высчитывается адрес, после чего каждое вхождение метки заменяется на этот адрес), что значительно ускоряет процесс написания программы.

Перед началом работы необходимо совершить следующие действия:

— В папке с программой AVReAl создается файл с расширением «ASM» .

— В начале строки прописывается путь к файлу программы:

.include «tn2313def.inc» .

— Затем обозначается начало программы:

.cseg.

.org 0.

CSEG — обозначает начало программного сегмента ORG — задает начальный адрес. В данном случае 0.

— В программируемом контроллере имеется 16 регистров общего назначения. В данном случае из них будет использовано только 9. Каждый регистр имеет свое название: Temp, Temp1, Temp2 и т. д. Далее прописывается каждый из них.

— Затем прописывается алгоритм использования подпрограмм:

Где:

rjmp — безусловный преход к метке.

— Далее прописывается алгоритм действий для каждого порта.

Порт 1 с меткой RT:

Этот алгоритм определяет наличие входящего сигнала на антенне. При его наличии значение порта преходит в положительное (1).

rjmp_NOISE1 предает цикл к метке NOISE.

Порт 2, 3 — двухцикличный _NOISE и _ivn1:

Этот алгоритм отвечает за ограничение входящего сигнала и чувствительность детектра. Более грубая подстройка осуществляется переменным резистором.

Порт 4, 5, 6 — трехцикличный _secinv; _secinv1; _ndtst:

Этот алгоритм отвечает за распределение выбранных частот по всему спектру выходного сигнала и уравнивание его по амплитуде и частоте.

Rjmp _NOISE — преход к алгоритму псевдослучайной последовательности.

Порт 7, 8, 9 — трехцикличный _NOISE1 и производные:

Этот процесс включает в себя генерацию последовательности частот, путем использования детерминированного арифметического алгоритма. Производные от процесса являются его формулами.

Общий вид программной структуры (с исключенными абзацами)..

.include «tn2313def.inc» .

.cseg.

.org 0.

.def Temp = R20.

.def _n1 = R16.

.def _n2 = R17.

.def _n3 = R18.

.def _n4 = R19.

.def _n5 = R22.

.def flg = R21.

.def _L1 = R23.

.def _L2 = R24.

.def _L3 = R25.

.org.

rjmp RT.

nop.

rjmp RT.

nop.

rjmp RT.

nop.

rjmp RT.

RT:

ldi Temp, low (RAMEND).

out SPL, Temp.

nop.

ldi _n1,0xff.

out DDRD,_n1.

; out DDRB,_n1.

sbi DDRD, 6.

cbi DDRB, 0.

cbi DDRB, 1.

cbi PORTB, 0.

cbi PORTB, 1.

cbi ACSR, ACD.

cbi ACSR, ACBG.

cbi ACSR, ACIE.

ldi _L1,0×00.

ldi _L2,0×00.

ldi _L3,0×10.

dfg:

cbi PORTB, 0.

cbi PORTB, 1.

sbis ACSR, ACO.

rjmp _NOISE1.

rjmp PC-2.

_NOISE:

sbrc _n4,6.

rjmp _ivn1.

sbrs _n4,7.

sbr flg, 1<<0.

sbrc _n4,7.

cbr flg, 1<<0.

rjmp _secinv.

_ivn1:

sbrs _n4,7.

sbr flg, 1<<0.

sbrc _n4,7.

cbr flg, 1<<0.

_secinv:

; mov Temp,_n1.

; cbr Temp,(1<<4)+(1<<5)+(1<<6)+(1<<7).

cpi _n1,0×00;Temp, 0×00.

brne _secinv1.

; ldi _n1,0×01.

sbrs flg, 0.

cbr _n1,1<<0.

sbrc flg, 0.

sbr _n1,1<<0.

rjmp _ndtst.

_secinv1:

sbrs flg, 0.

sbr _n1,1<<0.

sbrc flg, 0.

cbr _n1,1<<0.

_ndtst:

clc.

rol _n1.

rol _n2.

rol _n3.

rol _n4.

out portd,_n4.

rjmp _NOISE.

_NOISE1:

; cpi _n1,0×00;Temp, 0×00.

; breq _secinv11.

; cpi _n2,0×00;Temp, 0×00.

; breq _secinv11.

sbrc _n4,6.

rjmp _ivn11.

sbrs _n4,7.

sbr _n1,1<<0.

sbrc _n4,7.

cbr _n1,1<<0.

rjmp _ndtst1.

_ivn11:

sbrs _n4,7.

cbr _n1,1<<0.

sbrc _n4,7.

sbr _n1,1<<0.

rjmp _ndtst1.

_secinv11:

sbrc _n4,6.

rjmp _ivn112.

sbrs _n4,7.

cbr _n1,1<<0.

sbrc _n4,7.

sbr _n1,1<<0.

rjmp _ndtst1.

_ivn112:

sbrs _n4,7.

sbr _n1,1<<0.

sbrc _n4,7.

cbr _n1,1<<0.

rjmp _ndtst1.

_ndtst1:

; sbi PORTD, 6.

rol _n1.

rol _n2.

out portd,_n4.

; out portb,_n4.

; cbi PORTD, 6.

cbi PORTB, 0.

cbi PORTB, 1.

sbis ACSR, ACO.

rjmp _NOISE1.

dec _L1.

brne _NOISE1.

dec _L2.

brne _NOISE1.

dec _L3.

brne _NOISE1.

ldi _L3,0×10.

cbi PORTD, 6.

rjmp dfg.

— После написания алгоритма, в настройках программы следует выставить необходимые фьюзы в меню «FUSE». Фьюзы — гибкие настройки микроконтроллера, используемые при прошивании и недоступные, впоследствии для изменения из его программы. В окне настройки остаются отмеченными все пункты кроме CKSEL1, SUTO и SPIEN (рис 20), так — как они отвечают за блокировку микроконтроллера и стирание памяти.

Рисунок 19 — Окно настройки фьюзов.

Далее кнопкой Program запускается прграмирование, среднее время которого 2- 3 секунды.

Микроконтроллер запрограмирован.

5. Экономическая часть.

Определение стоимости на производство акустического кейса.

После поступления заказа со стороны заказчика его рассматривают в отделе обработки заказов, затем составляется приходно-расходная ведомость, на основании которой со склада на монтажный участок поступают детали, необходимые для сборки акустического кейса.

Расчет статей затрат, включаемых в себестоимость работ по сборке прибора и составлению сметно — плановой калькуляции затрат.

Калькуляция включает статьи затрат:

1. «Расходные материалы, покупные изделия и полуфабрикаты» .

2." Основная зарплата производственных рабочих." .

3." Дополнительная зарплата производственных рабочих" .

4." Отчисления на социальные нужды." .

5." Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования" .

6." Цеховые расходы." .

7." Общепроизводственные расходы." .

8." Коммерческие расходы" .

Расчет стоимости деталей на сборку прибора.

Таблица 10 — Калькуляционные статьи затрат..

5.1 Расчет материальных затрат.

Статья 1. «Основные детали, покупные изделия и расходные материалы» — Стоимость комплектующих изделий определяется на основании норм расхода, рыночной стоимости материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов.

Таблица 11 — Основные детали, используемые при изготовлении прибора..

Потребность в расходных материалах, определяется по действующим в отрасли нормам расхода, рыночной стоимости с учетом транспортно — заготовительных расходов.

Таблица 12 — расходные материалы.

Стоимость используемых комплектующих изделия и расходных материалов, с учетом транспортно — заготовительных расходов составит:

М= (890+150)*1,02=1060,8 тг.

Статья 2. «основная заработная плата радиотехника 3разряда» — включает в себя зарплату радиотехника непосредственно выполняющего изготовление аппарата.

Она определяется на каждый вид заказа в зависимости от часовой тарифной ставки радиотехника, 3 разряда и расчетных норм времени на изготовление.

Среднемесячный баланс рабочего времени при 5 дневной рабочей неделе составляет 164,667 ч. за 2012 год.

Среднемесячная зарплата радиотехника 3 класса составляет 85 000 тг, по данным ТОО СКТБ «Гранит «.

Часовая тарифная ставка радиотехника составит =.

85 000 /164.667 = 516.19 (тг/ч).

Таблица 13 — Нормы времени на производство акустического кейса..

Основная заработная плата радиотехника по изготовлению акустического кейса составит = 516.19тг Ч 1,9час = 980,76тг.

Статья 3. «Дополнительная заработная плата» — начисляется радиотехнику за неотработанное время, которое по действующему трудовому законодательству должно быть оплачено (резерв на отпуск).

Дополнительная заработная плата = 980,76 * 0,1 = 98,07 тенге.

Статья 4. «Отчисления на социальные нужды» — Данная статья включает в себя отчисления от зарплаты на возмещение социального налога.

Определяется в соответствии с установленной нормой отчислений в процентах от основной и дополнительной зарплаты радиотехника. Отчисления на социальные нужды = (980,76 + 98,07) *0,11 = 118,67 тенге.

Статья 5. «Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования» — В этой статье учитываются затраты на амортизационные отчисления и эксплуатацию текущего изготовления оборудования, цехового транспорта и приспособлений. Определяется пропорционально основной заработной плате рабочих.

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования =.

980,76тг * 0,1 = 98,07тг.

Статья 6. «Цеховые расходы» - Включают затраты на содержание аппарата управления цеха (с начислениями), прочего персонала, износ малоценных и быстроизнашивающихся предметов, амортизацию прочих основных фондов цеха, стоимость товарно-материальных ценностей по содержанию зданий, сооружений, цехов, охрану труда и технику безопасности. Определяются пропорционально основной заработной плате Цеховые расходы = 980,76тг*0,25 = 245,19тг.

Итого цеховая себестоимость =.

1060,8тг + 980,76тг + 98,07тг + 118,67тг + 245,19тг + 98,07тг = 2601,56тг.

Статья 7. «Общехозяйственные (общезаводские) расходы» — Включают затраты на содержание административно-управленческого персонала.

(с начислениями), прочего персонала, износ инвентаря общезаводского назначения, амортизацию основных фондов офиса, расходы на командировки, почтовые расходы, подготовку кадров, налоги, сборы и другие общехозяйственные платежи. Определяются пропорционально основной заработной плате.