Детектор - повторитель звонка

В схеме данного детектора используется тот же принцип, что и в автономных вибраторах, которые предназначены для мобильных телефонов, изначально не оснащенных ими.

Может показаться странным, что это устройство (см. рис. 4.1) включается значительно раньше, чем начинает звонить мобильный телефон.

Это объясняется тем, что детектор обнаруживает пакет битов, который передается телефоном в сеть в подтверждение его готовности ответить на поступивший звонок.

Такие устройства могут включаться и в других ситуациях, когда мобильный телефон отправляет в сеть достаточно длинный пакет битов (имеется в виду включение и выключение телефона, прием и передача данных, SMS-сообщений или голосовых сообщений).

И наоборот, обмен информацией, происходящий при смене соты или в ответ на запрос аутентификации, как правило, слишком короток, чтобы вызвать включение детектора.

В схеме детектора, представленной на рис. 4.2, используется действие мощных электромагнитных помех, которые создаются работающим мобильным телефоном в непосредственной близости от него.

В то время как производители и операторы мобильной связи не устают говорить о безвредности мобильных телефонов (или скорее недостатке формальных доказательств их вреда), применение схемы данного детектора даст читателям хорошую возможность самим объективно оценить степень воздействия мобильных телефонов.

Ha расстоянии нескольких десятков сантиметров напряженность поля, создаваемого мобильным телефоном, достаточна для наведения в антенне, размеры которой соответствует используемой частоте, ЭДС величиной десятки или сотни милливольт. Примером такой антенны может служить простой неэкранированный провод длиной 2, 4 или 8 см (не более). При подключении этого провода к элементу, выполняющему функции детектирования, выделяется огибающая СВЧ сигнала, обычно имеющая вид импульсов звуковой частоты, прекрасно поддающихся усилению.

В современных качественных телефонах строгое соблюдение требований, касающихся ЭМС (электромагнитной совместимости), например, в предварительном усилителе звука, позволяет добиться ' приемлемой устойчивости относительно рассматриваемых помех.

К сожалению, этого нельзя сказать о более старых аппаратах, даже если они прекрасно работают, и, само собой разумеется, об огромном количестве дешевых устройств.

Внутри интегральных схем имеется множество полупроводниковых переходов, которые, как правило, и играют роль детекторов мощных СВЧ импульсов, излучаемых мобильным телефоном.

Первый каскад операционного усилителя, представленного на схеме, является примером того, что, как правило, никогда не следует делать: каскад имеет большое усиление, и при этом его вход практически является открытым (то есть входное сопротивление достаточно велико). Чтобы еще больше «усугубить» ситуацию (увеличить чувствительность схемы), предусмотрено в качестве входной антенны использовать проводник такой длины (8 см), чтобы схема была приблизительно настроена на соответствующие частоты работы мобильного телефона.

Небольшой пьезоэлектрический громкоговоритель, который может подключаться к выходу усилителя, должен издавать характерное гудение, как только в радиусе менее 50 см - 1 м от него начинает работать мобильный телефон GSM.

Наибольшее беспокойство вызывает тот факт, что такой пьезоэлектрический элемент, даже не подключенный к чему-либо, часто начинает издавать звук, если он находится только в нескольких сантиметрах от антенны. Это означает, что при обычном использовании аппарата его излучение воздействует на органы слуха и жизненно важные зоны мозга.

Некоторым людям, обладающим достаточно чувствительным слухом, удается уловить сигналы, исходящие от мобильного телефона, даже если его динамик не издает совершенно никаких звуков. Говорят, что это явление связано с непосредственной реакцией органов слуха на электромагнитные поля сильной интенсивности. В некоторых исследованиях делается следующий вывод: чтобы работа телефона не представляла никакого риска для здоровья, он должен находиться на расстоянии не менее... 12 метров от уха!

Второй каскад схемы преобразует полученный сигнал в импульсную информацию, которую проще использовать на практике. Выпрямитель/удвоитель напряжения соединен со вторым операционным усилителем, включенным по схеме компаратора, сигнал на выходе которого может управлять различными устройствами.

На первых порах, чтобы немного поэкспериментировать, будет достаточно использовать обычный светодиод, но впоследствии можно его заменить на пьезоэлектрический зуммер (со встроенным генератором) или даже на небольшое реле. Последний вариант хорошо подходит для выполнения схемы «повторителя звонка», способной управлять, например, соответствующим сигнальным устройством в автомобиле или каким-либо устройством дистанционного управления.

На рис. 4.3 представлена топология печатной платы, где намеренно игнорируются самые элементарные правила электромагнитной совместимости. Соответственно, воздействие ВЧ излучения, которое надо обнаружить, будет только усилено.

При необходимости можно несколько изменить печатную плату, чтобы адаптировать ее для конкретного случая использования, или, напротив, строго придерживаться схемы размещения элементов, представленной на рис. 4.4. Перечень элементов к схеме приведен в табл. 4.1.

В качестве одного из вариантов можно рассмотреть схему управления с использованием небольшого реле.


Таблица 4.1. Перечень элементов к рис. 4.4

Наименование Обозначение Номинал Примечания
Резисторы R1, R2 3,9 кОм
  R3 2,7 кОм
R4 ШОм
R5 27кОм
R6 470 кОм
R7.R8 5600м
Конденсаторы О 0,47 мкФ
С2 22мкФх16В Электролитический, горизонтальное исполнение
Интегральные D1 LM358
микросхемы
Диоды VD1, VD2 1N4148
HL1 Красный светодиод
Прочее BQ1 - пьезоэлектрический громкоговоритель типа KBS20DB4P Murata
  Элемент питания 9 В

Топология печатной платы показана на рис. 4.5, а размещение элементов монтажа - на рис. 4.6. Перечень элементов приведен в табл. 4.2, а внешний вид собранной платы - на рис. 4.7.

Питание схемы в обоих вариантах осуществляется от миниатюрной батарейки на 9 В, размеры которой хорошо сочетаются с размерами печатной платы. При этом обеспечивается требуемая автономность работы (потребление в режиме ожидания 2 мА), Конечно, при необходимости можно использовать и другой источник питания (например, аккумулятор автомобиля).

В случае же стационарной работы оборудования можно воспользоваться существующей в помещении стандартной электрической сетью, но, безусловно, тщательно стабилизировав и отфильтровав напряжение, поскольку следует учитывать высокую чувствительность данного устройства.

Работоспособность собранной схемы можно проверить, позвонив с мобильного телефона GSM, находящегося в непосредственной близости. В принципе, срабатывание детектора звонка возможно на расстоянии до 50 см, а в случае максимальной излучаемой мощности -до 1 м. В действительности следует знать, что мобильные телефоны постоянно автоматически адаптируют свою излучаемую мощность к уровню, который является достаточным для обеспечения устойчивой связи с базовой станцией.

Таблица 4.2. Перечень элементов к рис. 4.5

Резисторы Обозначение
R1, R2
Номинал
3,9 кОм
Примечание
R3 2,7 кОм
R4 1 МОм
R5 27кОм
R6 560 Ом
R7 560 кОм
R8 680 0м
R9 180 Ом
Конденсаторы C1 0,47 мкФ
C2 22 мкФ х 16 В Вертикальное исполнение
C3 100 мкФ х 16 В Вертикальное исполнение
Интегральные микросхемы D1 LM358
D2 2N 2222
Диоды VD1.VD2, VD3 1N4148
HL1 Красный светодиод
Прочее Реле DIL на 12 В
Две колодки клеммные на два контакта (5,08 мм)

В зоне уверенного покрытия мощность может быть значительно снижена, что позволяет, помимо прочего, увеличить автономность работы аккумуляторной батареи. В этом случае может показаться, что данная схема (или любой другой автономный вибратор) стала менее чувствительной. Чтобы гарантировать надежность оптимального срабатывания, лучше расположить собранное устройство как можно ближе к мобильному телефону, например, на расстоянии от 10 до 20 см.

Следует заметить, что схема способна детектировать и другие ВЧ импульсы, излучаемые не только мобильными телефонами. Она должна срабатывать, в частности, при приближении к дверце работающей микроволновой печи, даже если последняя и экранирована. Наблюдение такого рода позволяет в некотором смысле подтвердить опасения, возникающие в отношении влияния работающих мобильных телефонов на здоровье.

Согласно исследованиям, двадцать минут непрерывной работы телефона вызывает локальное повышение температуры головного мозга на один градус! Следовательно, становится сопоставимым влияние облучений от телефона и от микроволновой печи, держаться от которой во время ее работы рекомендуется подальше.

Зато можно не беспокоиться из-за возможного вредного воздействия антенн базовых станций. Вне их главного сектора излучения (который располагается непосредственно перед антенной и мощность излучения в котором составляет несколько сотен ватт) электромагнитное излучение практически отсутствует. Поэтому, для того чтобы собранная схема среагировала, необходимо расположить ее очень близко к излучающей антенне. Следовательно, находиться под антенной базовой станции или за ней намного безопасней, чем регулярно и долго говорить по мобильному телефону. '

Может быть, это небольшое и несложное по монтажу устройство вдохновит вас на дальнейшие исследования.