Как работает автомобильная сигнализация.

Первый зарегистрированный случай угона автомобиля был зафиксирован в 1896 году. Главное, что привлекает злоумышленников — это стоимость автомобиля и то, что его можно легко продать как минимум по запчастям. Некоторые исследователи утверждают, что каждые 20 секунд в США, злоумышленники угоняют один автомобиль. Исходя из этой статистики, неудивительно, что миллионы людей по всему миру покупают дорогостоящие сигнализации, для защиты своего автомобиля.
Базовые понятия.
В простейшей форме, можно представить автомобильную сигнализацию как несколько датчиков, управляющих включением сирены. Пример работы самой простой сигнализации, это когда при открытии двери срабатывает сирена. По сути, такую сигнализацию можно сделать самому из сирены и нескольких кусков провода. Но большинство современных сигнализаций гораздо сложнее. Они состоят из:

• определенного количества датчиков, таких как, датчик удара, переключатели(которые замыкают/размыкают контакты), датчик движения;
  
• сирена;
  
• радиоприемник, обеспечивает беспроводную связь с брелком;
  
• вспомогательная аккумуляторная батарея, позволяет сигнализации работать даже при отключении основного аккумулятора;
  
• электронный блок управления сигнализацией;
  

Задача блока управления включить сигнальные устройства типа сирены и фар, при определенных данных, приходящих с датчиков. Системы безопасности отличаются типом применяемых датчиков и способом передачи информации в блок управления. Блок управления и сигнализация подключены к аккумуляторной батарее, но, как правило, имеют резервный источник питания. Резервный источник питания подключен в основную сеть. Таким образом, отключение основного питания может свидетельствовать о взломе автомобиля и электронный блок управления сигнализацией включит сирену.


Датчик открытия двери.
Самый простой способ узнать, что машину стараются угнать — это сигнал открытой двери.
Если на машине, поставленной на сигнализацию, открыть капот, багажник или любую дверь, блок управления запустит систему тревоги.
Большинство автосигнализаций для определения открыта ли дверь используют механизмы, которые уже встроены в двери. В современных автомобилях при открытии дверей или багажника включается подсветка, этот переключатель работает так же как в холодильнике. Когда дверь закрыта, она прижимает кнопку с пружиной, которая размыкает цепь и лампочка не горит. Когда дверь открыта, пружина давит на кнопку, которая замыкает цепь и лампочка загорается. Все что нужно сделать это подключить провод от сигнализации к этой кнопке. Теперь при открытии двери посылается сигнал в блок управления сигнализацией, который, в свою очередь, бьет тревогу.
Современные сигнализации контролируют напряжение во всей электрической сети автомобиля. Если напряжение в сети уменьшается, блок управления сигнализацией знает, что кто-то вмешивается в электрическую систему. Дверные датчики эффективны, но предоставляют весьма ограниченную защиту. Есть другие способы угнать автомобиль, например, забраться в автомобиль разбив стекло или отбуксировать его.

Датчик удара.
В настоящее время, только дверными датчиками оснащаются самые дешевые сигнализации.
Работа современных систем больше основывается на датчике удара. Принцип работы датчика удара прост: он срабатывает при ударе автомобиля или если автомобиль движется.
В зависимости от силы удара, блок управления активирует предупреждающий сигнал или полноценную тревогу.
Существует много различных конструкций датчика удара. Один из простых вариантов это гибкий металлический контакт, расположенный непосредственно над другим металлическим контактом. Значительный толчок приведет к тому, что контакты замкнутся, позволяя некоторое время течь току. Проблема системы в том, что блок управления не имеет возможности измерить интенсивность толчка. В результате чего, возможно, множество ложных срабатываний. Более продвинутые датчики посылают различную информацию в зависимости от силы удара. Анимация ниже запатентована Randall Woods в 2000 году, является хорошим примером такого рода датчика.

Данный датчик состоит из трех основных элементов:

• центральный электрический контакт, расположенный в центра цилиндра;
  
• несколько электрических контактов, расположенных в нижней части корпуса;
  
• металлический шарик, который может свободно перемещаться в корпусе;
  

В нормальном положении шарик соприкасается с центральным электрическим контактом и одним из вспомогательных электрических контактов, расположенных в нижней части цилиндра. Таким образом, в нормальном состоянии цепь замкнута. Каждый из контактов вспомогательных контактов, соединен с блоком управления сигнализацией.
Если ударить по данному датчику, шарик начнет кататься, замыкая вспомогательные контакты с центральным. Блок управления, считывая напряжение с контактов, делает вывод о том, что шарик движется.
При более сильном ударе шарик проходит большее расстояние, замыкая большее количество контактов до полной остановки. Таким образом, в блок управления приходят короткие импульсы от вспомогательных контактов. Посчитав количество импульсов блок управления может сделать вывод, какой силы был удар. При очень малом перемещении шарика, например, на соседний контакт, блок управления не будет издавать сигналов тревоги. В случае немного большего сдвига, блок управления может дать команду мигнуть фарами и короткий звуковой сигнал. Но если шарик проходит значительное расстояние, сирена включается на полную.

Датчик давления на стекло.
Долгое время угонщики, которые не хотели возиться с отключением сигнализации, просто разбивали стекло. Современные сигнализации отслеживают этот вид вторжения.
Самый простой способ зафиксировать разбитие стекла заключается в подключении микрофона к блоку управления. Микрофон преобразует давление воздуха в соответствующее переменное напряжение. Когда разбивается стекло, возникающий звук обладает характерной частотой, то есть присущей только ему. На пути к блоку управления электрический сигнал от микрофона проходит через кроссовер. Кроссовер представляет собой электронное устройство, которое пропускает напряжение определенного диапазона частот. Он спроектирован так, что пропускает электрические колебания только с частотой разбитого стекла. Таким образом, только один определенный звук вызывает тревогу, а все остальные звуки игнорируются.

Датчик давления воздуха.
Другой способ обнаружения разбитого стекла, а также открытия двери — это измерение давление воздуха внутри автомобиля. Даже если давление внутри автомобиля и снаружи одинаковое, при открытии двери или окна происходит кратковременное изменение давление.
Изменения давление воздуха можно зафиксировать с помощью обычного громкоговорителя.

Громкоговоритель состоит из двух основных частей:

• широкий подвижный конус(мембрана);
  
• электромагнит, размещенный внутри природного магнита, прикрепленного к корпусу;
  

Когда мы слушаем музыку, переменный электрический ток течет через электромагнит, заставляя двигаться мембрану. В свою очередь, мембрана, двигаясь, толкает воздух, передавая ему колебания. Эти колебания воздуха нашим мозгом интерпретируется как звук.

Таким образом, автомобильные динамики могут быть использованы для измерения давления воздуха, потому что они могут работать в качестве микрофона. Колебания воздуха толкают мембрану, которая соединена с электромагнитом, при перемещении электромагнита в магнитном поле напряжение на его концах изменяется. Значительное увеличение напряжения на концах катушки означает, что что-то вызвало резкое изменение давления воздуха внутри автомобиля. Это говорит о том, что, скорее всего, кто-то открыл дверь или окно.

Некоторые сигнализации подключаются непосредственно к встроенным динамикам автомобиля, другие используют для этого специальные устройства.
Датчики, которые мы рассмотрели отслеживают проникновение в автомобиль, но некоторые вандалы и воры могут нанести вред автомобилю, не проникая внутрь.

Детектор движения и датчики наклона.
Существует несколько способов отследить, что происходит снаружи автомобиля. Некоторые системы безопасности могут отслеживать, что происходит на прилежащей к автомобилю территории. Наиболее распространен способ сканирования с помощью радара, состоящего из передатчика и приемника. Передатчик посылает радиосигналы, а приемник отслеживает отраженные сигналы. По времени, которое сигнал был в пути, можно посчитать расстояние до предмета от которого отразился сигнал.

Для защиты от угонщиков с эвакуатором, в некоторых сигнализациях предусмотрен датчик наклона. Базовая конструкция датчика наклона состоит из цилиндра, заполненного до определенного уровня ртутью, и двух электрических контактов. Ртуть — жидкий металл, он течет, как вода и проводит электричество как метал.

В состоянии покоя, ток от одного контакта к другому течет через ртуть. Когда цилиндр наклоняется в сторону, ртуть стекает в наклоненную вниз часть цилиндра и контакты размыкаются. Подробней рассмотреть принцип работы можно на анимации ниже.


Обычно сигнализацию оснащают несколькими датчиками наклона и все они расположены под разными углами. Причем в горизонтальном положении автомобиля некоторые из них замкнуты, а некоторые разомкнуты. Теперь если злоумышленник захочет загрузить автомобиль на эвакуатор, датчики сообщат блоку управления, что кто-то поднимает автомобиль.

Ранее мы рассмотрели различные датчики, которые сообщают блоку управления сигнализацией, что происходит с автомобилем. Независимо от того, какие передовые технологии применены в сигнализации ее эффективность также определяется действиями, которые предпринимает блок управления. Сигнализация должна вызвать некоторую реакцию, которая будет сдерживать злоумышленников от кражи автомобиля. Как минимум большинство сигнализаций будет издавать звуковой сигнал и мигать фарами, если блок управления зафиксирует вторжение, также он может заблокировать стартер, перекрыть подачу топлива или обездвижить машину с помощью других средств. Усовершенствованная система сигнализации может производить звуки разной частоты, для создания как можно большего количества шума для того, чтобы привлечь внимание к угонщику. В такой ситуации угонщик, скорее всего, постарается скрыться. В некоторых системах сигнализации, можно запрограммировать сигнал сирены индивидуально, чтобы отличить звук Вашей сигнализации от других автомобилей.

Некоторые сигнализации проигрывают записанное Вами сообщение, когда кто-то приближается слишком близко к автомобилю. Основная цель этого действия, чтобы злоумышленники поняли, что Ваш автомобиль оснащен передовой системой сигнализации и им не захотелось иметь с ним дело. Скорее всего, опытный угонщик проигнорирует это предупреждение, но для малоопытных угонщиков это будет сдерживающим фактором.
Большинство автомобильных сигнализаций управляются с помощью радиопередатчика — брелка, в котором для передачи данных применена импульсная модуляция. С помощью брелка можно отправить команду блоку управления на включение-выключение сигнализации. Это нововведение сделало сигнализацию намного проще в использовании. До этого сигнализация работала следующим образом. После того как машина припаркована, водитель нажимал кнопку включения сигнализации и с этого момента у него было порядка 30 секунд, чтобы выйти и закрыть автомобиль. Такое же время давалось для отключения сигнализации после открытия машины, если за это время кнопка не была нажата, включалась сирена. Чтобы отключить сирену, надо было опять - таки нажать кнопку, которая была хорошо спрятана от посторонних глаз.

В некоторых автомобильных сигнализациях предусмотрена обратная связь. То есть блок управления сигнализацией может отправлять данные на брелок, в случае срабатывания каких - либо датчиков.
Так как передатчик посылает команды блоку управления, применяя импульсную модуляцию, то данная последовательность импульсов представляет собой ключ. Для конкретной линии передачи могут быть миллионы различных комбинаций. Это делает общение передатчика с блоком управления сигнализацией уникальным, таким образом, другие люди не могут получить доступ к Вашей машине, используя другой передатчик. Этот алгоритм достаточно эффективен, но не все так просто. Если злоумышленник захочет проникнуть в автомобиль, он может использовать код-граббер, чтобы сделать копию “ключа”. Код-граббер — это приемник, настроенный на частоту передатчика, способный получить “ключ” и записать его. Если злоумышленник перехватил “посылку” брелка, он может запрограммировать другой передатчик на воспроизведение перехваченного сигнала. Таким образом, ему ничего не стоит обойти систему охранной сигнализации, когда автомобиль следующий раз останется без присмотра.

Чтобы решить эту проблему, была разработана сигнализация с плавающим кодом. В такой сигнализации, при отправке каждой команды, формируется новый пакет импульсов. Этот пакет генерируется по закону, который знает только приемник и передатчик. Теперь любая информация, полученная с помощью код-граббера, ничего не стоит.

С начала 1990 годов и по сегодняшний день, индустрия охранных сигнализаций для автомобилей прошла большой путь. С каждым годом производители сигнализаций внедряют новые технологии. В одной из последних технологий применяется GPS приемник, который может отправлять данные владельцу и полиции о местоположении автомобиля. Таким образом, если злоумышленник смог обойти сигнализацию, он все равно далеко не уедет.