Электронные устройства для глушения беспроводных сигналов (GSM, Wi-Fi, GPS и некоторых радиотелефонов)

Рис. 2.4. Электрическая схема зарядного устройства с регулировкой выходного тока и напряжения

Это устройство заряжает Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-Mn (никель-марганцевые) аккумуляторы. Устройство способно работать как автономно (самостоятельно), так и в составе целой системы радиоаппаратуры, когда требуется источник бесперебойного питания (всегда готовый к употреблению запасной аккумулятор). В данном случае АКБ может быть постоянно подключена к зарядному устройству, независимо от того, используется АКБ для питания устройств нагрузки в данный момент или нет.

Микросхема DA1 представляет собой популярный таймер К1006ВИ1, включенный как компаратор с двумя порогами включения нагрузки. Особенность данной микросхемы – в ее мощном выходном каскаде, который позволяет выдавать на нагрузку максимальный ток до 300 мА.

Опорное пониженное напряжение для обоих компараторов (схем сравнения таймера К1006ВИ1) подается от источника опорного напряжения, реализованного на стабилитроне VD1. При этом на выходе микросхемы DA1 (вывод 3) может присутствовать напряжение в диапазоне 0–8,4 В – в зависимости от напряжения на двух пороговых входах (выводы 2 и 6 микросхемы DA1 соответственно). Напряжение на этих входах устанавливают переменными резисторами так, чтобы была задержка между появлением выходного напряжения на выводе 3 и его исчезновением (чтобы был гистерезис).

Для налаживания к выходу устройства подключают регулируемый источник постоянного напряжения. Устройство может заряжать портативные АКБ как в виде отдельных пальчиковых элементов, так и состоящих из батарей однотипных элементов, включенных последовательно. Переменный резистор R6 выполняет роль регулировки порога отключения зарядного устройства (по достижении АКБ полной емкости). С помощью него следует установить порог отключения 1,4 В (на один элемент АКБ типа АА или ААА – для других АКБ используют иное напряжение в соответствии с паспортными данными). Аналогичным образом регулируют сопротивление переменного резистора R4, в зависимости от которого включается режим зарядки. Порог включения зарядки должен быть примерно 1,1 В (если используют один элемент типа ААА).

Максимальный ток зарядного устройства определяется параметрами микросхемы DA1 и не может превышать 250 мА (так как присутствует ограничительный резистор R3).

Устройство можно дополнить усилителем тока и мощным выходным каскадом, тогда полезный ток зарядки увеличится, но это уже предмет другой статьи и предложение для радиолюбителей-новаторов.

В данном случае для заряда портативных АКБ малой емкости сопротивление резистора R3 выбирают таким, чтобы ток зарядки был не более 0,1 от номинальной емкости аккумулятора (указанной в паспортных данных АКБ или на его корпусе в А/ч). На практике сопротивление этого резистора может находиться в широком диапазоне 15-510 Ом.

Диод VD2 предотвращает разряд АКБ через выходной каскад микросхемы DA1, когда зарядного тока нет и на выводе 3 DA1 присутствует низкий уровень напряжения.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Стабилитрон VD1 типа КС456А, КС147А. Индикаторный светодиод – любой с током до 12 мА. Свечение данного светодиода говорит о том, что зарядный ток отсутствует (нет контакта с нагрузкой – АКБ или аккумулятор полностью заряжен). Выпрямительный диод VD2 типа Д247, Д213 с любым буквенным индексом или аналогичный. Переменные резисторы R4, R6 многооборотные, например СП1-49В. Оксидный конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный, предотвращает помехи (сглаживает пульсации по питанию), например при работе двигателя автомобиля. Неполярные конденсаторы С2-С4 типа КМ6 или аналогичные. Их роль – предотвращать влияние помех на работу микросхемы.

С помощью данного устройства, благодаря широкому диапазону регулировки выходного напряжения при токе до 300 мА, можно заряжать разные типы АКБ, то есть применять данное устройство универсально.

2.4. Источники питания устройств подавления сотовой связи и защиты информации

Все приведенные выше выкладки верны для новой правильно заряженной батареи. А если она уже не новая? Если она заряжена неправильно? Что делать? Постараемся разобраться, как устроена аккумуляторная батарея мобильного телефона, каковы ее основные характеристики и правила использования.

Аккумуляторные батареи, применявшиеся и применяемые в современных устройствах подавления сотовой связи и защиты информации, можно разделить на следующие типы:

• литий-ионные – Li-ion (Lithium Ion);

• литий-полимерные – Li-pol (Lithium Polymer).

Рассмотрим их подробнее.

2.4.1. Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи завоевывали позиции на рынке устройств мобильной связи. Это обусловлено такими их преимуществами, как:

• высокая плотность электрической энергии (вдвое большая, чем у NiCd-батареи того же размера, а значит, и вдвое меньшие габариты при той же емкости);

• медленный саморазряд («2–5% в месяц плюс «3 % на питание встроенной электронной схемы защиты);

• отсутствие каких-либо требований к обслуживанию, за исключением требования длительного хранения в заряженном состоянии.

Но есть и недостатки: батареи некоторых производителей работают только при положительных температурах, все батареи дороги и подвержены процессу старения, даже если они не используются. Уменьшение емкости наблюдается примерно после одного года. После 2 лет хранения батарея часто становится неисправной. Поэтому не рекомендуется хранить литий-ионные аккумуляторы в течение длительного времени – нужно использовать их, пока они новые.

Литий-ионные батареи повреждаются при заряде в «чужих» зарядных устройствах, а также при хранении в разряженном состоянии. Уменьшение емкости литий-ионных батарей необратимо, так как используемые в них токсичные материалы рассчитаны на работу только в течение определенного времени (к концу срока службы батареи токсичность применяемых в них веществ снижается).

2.4.2. Литий-полимерные батареи

Литий-полимерные батареи появились на рынке в начале 2000-х годов, они немного дешевле, чем литий-ионные батареи при одинаковой плотности энергии. Выдерживают примерно 250 циклов заряда/ разряда, имеют малые размеры. Литий-полимерные батареи изготавливаются в разнообразных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных батарей. Они достаточно тонкие по толщине и способны заполнять любое свободное место.

Основными параметрами аккумуляторной батареи телефона являются:

• электрическая емкость;

• внутреннее сопротивление;

• напряжение;

• саморазряд;

• срок службы.

2.4.3. Различие номинальной и реальной емкостей аккумулятора

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.

Номинальная электрическая емкость – это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии. Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же, как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе (при разряде батареи) постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется емкость в А/ч (ампер-часах) или мА/ч соответственно и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.

Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110 % номинального значения и зависит от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80 %) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи. Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА/ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА – в течение 10 ч, 10 мА – в течение 100 ч.

Практически же при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе – превышается.

В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.

Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию в нагрузку. То есть устройство становится неэффективно для применения.

2.5. Рекомендуемые приборы контроля излучения

Среди этих полезных устройств нам интересны те, который путем замера и наглядной индикации частоты обнаруживают работающие недалеко (5-15 метров) устройства глушения радиоканала (в том числе сотовой связи и Wi-Fi). Поскольку именно с помощью такого оборудования, находящегося сегодня в свободной продаже, можно установить активность и найти устройство, блокирующее всю радиосвязь (радиоканал) в конкретном месте. По сути, принцип работы этих устройств один – индикация частоты работающих в эфире устройств, а спектр (диапазон) частот довольно широк – от 100 кГц до 3 ГГц, что позволяет установить работоспособность даже микроволновой печи (при необходимости).

Рис. 2.5. Внешний вид устройства SS10

Особое место по качеству, функционалу и популярности в целях поиска излучающих устройств занимает устройство ST 110, позиционируемое также как детектор поля с цифровой индикацией. Его внешний вид представлен на рис. 1.33 и рис. 2.5.

Устройство предназначено для обнаружения и локализации радиоизлучающих технических средств (РТС). К таким средствам прежде всего относят:

• радиомикрофоны;

• телефонные радиоретрансляторы;

• радиостетоскопы;

• скрытые видеокамеры с передачей информации по радиоканалу;

• технические средства систем пространственного высокочастотного облучения;

• радиомаяки систем слежения за перемещением объектов;

• сотовые телефоны, радиостанции и радиотелефоны.

Основные улучшения ST 110 состоят в следующем:

• цветной OLED-дисплей;

• режим «самописец»;

• режим «осциллограф»;

• отключение встроенного Li-Pol-аккумулятора при длительном хранении изделия.

Принцип действия ST 110 основан на широкополосном детектировании электрического поля.

Индикатор поля ST110 имеет два основных режима работы: «Поиск» и «Мониторинг». Дополнительными режимами являются режимы «Просмотр протокола» (память) и «Осциллограф».

Режим «Поиск» имеет следующие особенности. Он предназначен для оперативного поиска и определения местоположения РТС. Использование данного режима основано на визуальной оценке уровня сигналов на 32-сегментной шкале, для каждого частотного диапазона. Дополнительно используется раздельная индикация непрерывного и импульсного видов сигналов, отображение идентифицированных сигналов – GSM, DECT, BLUETOOTH и 802.11g, а также индикация частоты стабильного сигнала.

Кроме того, обеспечена возможность акустического контроля продетектированного сигнала посредством головных телефонов или встроенного излучателя:

• 32-сегментный индикатор уровня импульсной составляющей мощности источника радиоизлучения (ориентирована на импульсные радиопередатчики, такие как GSM, DECT и др.);

• 32-сегментный индикатор интегральной мощности источника радиоизлучения (ориентирована на радиопередатчики с постоянно излучаемой мощностью);

• выбранная чувствительность шкал индикации («Н» – низкая, «С» – средняя, «В» – высокая);

• частотные диапазоны («Д1», «Д1Ф», «Д2», «Д12» или «Д12Ф») / кратковременная индикация установки нулевого уровня шкал («НОЛЬ»);

• текущее значение уровня для постоянной/импульсной составляющей сигнала относительно нулевого уровня, в дБ;

• значение частоты периодического сигнала, в МГц;

• идентифицированные стандарты передачи данных (GSM, DECT, DECT BASE, BLUETOOTH или WLAN);

• изменение, во времени, уровня сигналов с преобладающей постоянной составляющей;

• изменение, во времени, уровня сигналов с преобладающей импульсной составляющей;

• текущее значение нулевого уровня для постоянной/импульсной составляющей сигнала. Режим «Мониторинг» имеет следующие особенности. Он предназначен для обнаружения РТС по заданному порогу, частоте или виду сигнала. При автономной работе сохранение информации осуществляется в энергонезависимой памяти изделия (9 банков по 999 событий). Таким образом обеспечена работа устройства по расписанию;

• индикаторы уровня сигнала РТС;

• графическое отображение уровней порогов тревоги;

• признак отсутствия разрешения записи в «протокол событий»;

• обратный отсчет пятисекундного интервала при выборе данного режима;

• текущее значение уровня для постоянной/импульсной составляющей сигнала относительно абсолютного уровня, в дБ.

Режим «Просмотр прокола» имеет следующие особенности. Он предназначен для просмотра протокола событий, произошедших в результате работы изделия в режиме «Мониторинг». Таким образом, обеспечена возможность сортировки событий по следующим признакам: времени наступления события, длительности события, уровню сигнала и частотному диапазону:

• номер просматриваемого банка/количество задействованных банков;

• номер просматриваемого события/количество событий в банке;

• частотный диапазон, в котором произошла тревога (Д1 – 502500 МГц, Д2 – 2500–7000 МГц).

Дополнительные возможности устройства

Для работы с компьютером IBM PC используется специально разработанное программное обеспечение, предназначенное для:

• отображения в графическом виде результата работы ST 110 в режиме реального времени;

• загрузки и отображения как в графическом, так и в текстовом формате результата работы ST 110 в режиме «Мониторинг» (протокол событий);

• полного управления ST 110 с ПК.

В табл. 2.1 представлены основные технические характеристики устройства.

Таблица 2.1.

Основные технические характеристики устройства

Некоторые сокращения

Индикатор поля (детектор поля) – это электронное устройство для индикации мощности электромагнитного излучения.

РТС – радиоизлучающие технические средства, такие как радиомикрофоны, радиоретрансляторы, радиостетоскопы, радиомаяки, радиостанции и радиотелефоны.

Поиск жучков – процесс обнаружения и локализации РТС посредством измерения мощности электромагнитного поля индикатором поля.