ELEKTRONICKÉ BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉMY

Transkript

1 UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY ELEKTRONICKÉ BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉMY Zabezpečení automobilu Rudolf Drga Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu: MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

2 2 OBSAH 1 ZABEZPEČENÍ AUTOMOBILU Úvod do zabezpečení automobilu mechanické zabezpečení automobilu Základní mechanické prvky zabezpečení automobilu Mechanická blokace řízení Mechanicko-elektrická zařízení zabezpečení automobilu Mechanicko-hydraulická zařízení zabezpečení automobilu poplachový zabezpečovací systém automobilu Autoalarm Ústředna Senzory Signalizační zařízení Ovládací prvky Imobilizér Přídavné moduly GPS a GSM Klasický autoalarm jablotron ca Přehled funkcí autoalarmu CA GSM/GPS autoalarm jablotron CA-1803 BT detektory pro automobily Pohybové detektory Mikrovlnný detektor GT Plášťové detektory Detektor náklonu automobilu CA Signalizační zařízení pro automobily Siréna autoalarmu CA

3 3 1 ZABEZPEČENÍ AUTOMOBILU STRUČNÝ OBSAH PŘEDNÁŠKY: Základní funkce zabezpečení automobilu Prvky používané při zabezpečení automobilu MOTIVACE: Seznámit se s principy funkce prvků zabezpečení automobilu. CÍL: Naučit studenty rozumět základním principům zabezpečení automobilu. 1.1 ÚVOD DO ZABEZPEČENÍ AUTOMOBILU Zabezpečovací systémy v poslední době zažily velký pokrok ve vývoji. Jak co se týče mechanických zábranných systémů, tak i elektronických. Velkým pokrokem v dnešní době elektronických zabezpečovacích systému bylo vybavení autoalarmu GSM a GPS modulem. Tyto systémy nabízí velkou variabilitu komunikace s autoalarmem odkudkoliv na zemi, pokud jsem v dosahu GSM signálu. Naskýtá se možnost obousměrné komunikace. 1.2 MECHANICKÉ ZABEZPEČENÍ AUTOMOBILU Základní mechanické prvky zabezpečení automobilu Patří do základního stupně zabezpečení vozidla, které má za úkol především pachatele pozdržet. Základním mechanickým zabezpečením vozidla jsou dveřní zámky a klíček zapalování. Dnes už víme, že jenom dveřní zámek je pouhým náznakem zabezpečení a těžko zabrání neoprávněnému vstupu do vozu osobě. Dalším mechanickým zabezpečením jsou tzv. doplňkové mechanické zabezpečení. Jedná se o tyč na volant nebo zámky na pedály, avšak pro skutečné zloděje nejsou zas takovou překážkou. Větší komplikace zloději způsobí kvalitní zámek řadicí páky, ale i ten není nepřekonatelný a má svá slabá místa. Jedním ze slabin je lehké znepříjemňování života řidiče neustálým odemykáním a zamykáním před a po jízdě a zanedlouho může otupit ostražitost řidiče a omezí používání zámku při krátkodobém parkování vozu. Další slabinou můžeme říct, že mechanický zámek nechání vybavení vozu (rádio, navigaci, osobní věci a podobně). A v neposlední řadě bych připomenul, že zloděj má téměř neomezený čas na snahu o překonání zámku. Není totiž rušen žádnou sirénou a vozidlo ani okolí ani majitele neupozorní na neoprávněné vniknutí Mechanická blokace řízení Standardním mechanickým zabezpečením volantu je blokování otáčení tyče řízení bez vloženého klíče se správným mechanickým kódem. Tato blokace je aktivovaná vždy po vyjmutí klíče ze spínací skříňky automobilu. Po aktivaci tohoto systému není možné otáčet

4 4 volantem automobilu. Deaktivace systému je prováděna na základě ověření mechanického kódu klíče. Tento způsob blokace založený jen na autorizaci mechanického kódu klíče je v současnosti spíše na ústupu. U nových modelů automobilů se začíná používat před deaktivací systému i autorizace elektronické části klíče. Tento systém vylučuje možnost odblokování volantu pouze překonáním mechanické vložky spínací skřínky. Blokace řízení je ovládaná elektromagnetickým obvodem. Pokud nedojde k autorizaci elektronického identifikátoru klíče, systém zůstane zablokovaný. Obr. 1. Blokace volantu Na obrázku je řez blokovacím systémem volantu automobilu. Po vsunutí klíče do spínací skříňky a otočením vložky, dojde k pootočení vačky, pružina pod vačkou uvolní blokovací kolík tyče řízení automobilu Mechanicko-elektrická zařízení zabezpečení automobilu Jsou to zařízení, které může zamykat podobné elementy vozidla jako mechanické s tím že systém přináší vyšší komfort obsluhy, místo klíče se ovládání děje elektronicky-čipem Mechanicko-hydraulická zařízení zabezpečení automobilu Jedná se o systémy využívající hydraulické medium ve vozidle, s jehož pomocí mohou blokovat prvky. 1.3 POPLACHOVÝ ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉM AUTOMOBILU Elektronické zařízení má za úkol znemožnit nebo alespoň snížit riziko krádeže vozidla. Jedná se: a) Autoalarmy, b) imobilizéry, c) systémy kombinované doplněné o monitorovací nebo vyhledávací zařízení Autoalarm Autoalarm je poplachový zabezpečovací systém, který jako nadstavba mechanických systémů zvyšuje odolnost automobilu proti krádeži. Na rozdíl od mechanických zabezpečovacích systémů je autoalarm schopen aktivně reagovat na napadení automobilu a provést např. spuštění sirény, zapnutí výstražných světel apod. Autoalarm vznikl jako elektronický doplněk mechanických zabezpečovacích prvkům chránící automobil proti neoprávněnému vniknutí či použití. Autoalarmy v poslední době zažily velký

5 5 pokrok ve vývoji elektroniky tak samotné konstrukce, což mělo za velký důsledek zvýšení spolehlivosti těchto systému. Dnešní autoalarmy se značí vysokou spolehlivostí, vysokou účinností ochrany a v neposlední řadě maximální odolností proti falešným poplachům. Autoalarmy jsou dnes koncipovány jako velmi kompaktní a variabilní zařízení, které pro svou montáž nepotřebuje speciální prostor, ale může se zabudovat téměř kamkoliv, což samozřejmě znesnadňuje případné nalezení třetí osobou, která chce autoalarm vyřadit z činnosti. Další zkvalitněním dnešním autoalarmů je tzv. modulární systém alarmu, který se obvykle skládá z řídící jednotky, sirény, záložním zdrojem, externích detektorů, které dnes mohou být spojeny s alarmem již bezdrátově a s vlastním napájením. Autoalarmy za poslední roky zaznamenaly velký rozvoj v oblasti zabezpečení vozu s rozšířeností na vybavení GSM a GPS modulem, které jsou schopny při nenadálé události poslat informaci na zvolený telefon, případně jej telefonem ovládat a jsou schopna díky modulu GPS lokalizovat automobil. Autoalarm se nejčastěji skládá z těchto prvků: a) ústředna, b) senzory, c) signalizační zařízení, d) ovládací prvky Ústředna Ústředna je standardní mozek autoalarmu. Vyhodnocuje informace z alarmových detektorů. V automobilu probíhá komunikace přes sběrnici CAN. Odtud dostává ústředna alarmu informace ze systému, na které reaguje. Alarm je jen součástí systému automobilu. Nejčastěji je připojován k řídicí jednotce komfortu automobilu. Tato řídicí jednotka obstarává provoz doplňkových zařízení, jako jsou zámky dveří, osvětlení interiéru, vyhřívání sedadel a různé jiné nadstandardní výbavy automobilu Senzory Senzory u originálních alarmů jsou přímo součástí originální kabeláže, která je instalovaná do automobilu při jeho výrobě. Většinou jsou to tak zvané isenzory (detektor pro kontrolu odebíraného proudu v daném okruhu). Autoalarmy dodávané jako originální příslušenství, musí být synchronizovány na komunikaci se sběrnicí CAN. Bez této synchronizace by zapojení autoalarmu bylo velmi složité a v praxi by to znamenalo potenciální riziko spojené se servisem na daném automobilu. Komunikační systém automobilu by takové zapojení vyhodnotil jako poruchu. Majitel by v takovém případě dostával varovné signály a musel by navštívit servisní středisko Signalizační zařízení Autoalarmy používají jako zvukové signalizační zařízení původní sirénu ve vozidle (klaxon), jako optickou signalizaci směrová světla. U dražších verzí alarmů je signál o vyvolaném poplachu odeslán GSM sítí majiteli jako krátká textová zpráva SMS na jeho mobilní telefon nebo na jiná přednastavená telefonní čísla Ovládací prvky Ovládací prvky u originálních autoalarmů je to většinou jediný prvek. Tím je originální klíč od automobilu, ve kterém jsou integrované všechny deaktivační kódy k zabezpečení automobilu. Většina klíčů je opatřená dálkovým ovládáním, které ovládá elektronický zabezpečovací systém automobilu. K přenesení informace se využívá radiový signál o

6 6 frekvenci blízké hodnotě 434 MHz. Výrobci k přenosu signálu používají nelicenční frekvenční pásmo 433,05 MHz 434,79 MHz. Obr. 2. Schéma aktivace alarmu automobilu dálkovým ovladačem Imobilizér Jedná se o pasivní zabezpečovací zařízení, které ve voze pouze rozpojuje pomocí sady kontaktů vybrané elektrické okruhy. Technickým parametrem těchto zařízení je počet a maximální proudová zátěž rozpojovaných okruhů. Obvyklé jsou tři okruhy a možná zátěž 10 až 30 A či různé kombinace těchto hodnot. To umožňuje přerušit imobilizérem například napájení palivového čerpadla, ovládání cívky startéru, zapalování či blokovat elektroniku vstřikovací jednotky. Dalším parametrem imobilizéru je způsob jeho ovládání. To se provádí nejčastěji kontaktním připojením kódovacího čipu do čtecí jednotky. Pohodlnější alternativou ovládání je zabudování čipu do klíčku zapalování. Jeho napájení a čtení kódu je pak prováděno speciální indukční cívkou umístěnou kolem spínací skříňky. Nejkomfortnější z hlediska obsluhy jsou imobilizéry s dálkovým ovládačem, které v sobě sdružují některé funkce vyhrazené jinak dražším autoalarmům (ovládání centrálních dveřních zámků elektronikou, optická signalizace zapínání a vypínání, prodlužovač osvitu interiéru a podobně). Obecně výhodou imobilizérů jsou nižší pořizovací náklady a jednodušší zástavba do vozu. Nevýhodou však je, že je to mlčící zařízení, nesledující stav vozu. Pokud zloděj překoná dveřní zámky, nic jej neruší od vykradení vozu či od postupného vyhledávání místa instalace těchto zařízení a jejich překonání. Nevýhodou kontaktních imobilizérů včetně typů vestavěných do klíčku zapalování je jejich snadná kopírovatelnost kódu Přídavné moduly GPS a GSM S příchodem GSM a GPS systému do autoalarmů se rozšířila působnost v oblasti průmyslu komerční bezpečnosti, jelikož zákazníci požadují nejen hlídání majetku firem či soukromých osob, ale i vozový park firmy či jednotlivce. Tedy chtějí mít neustálý dohled nad vozidly. Při vyhlášení poplachu zjištění kde se vozidlo nachází případně při odcizení možnost rychlého

7 7 dohledání dle souřadnic odeslaných autoalarmem nebo možnost aktivace či deaktivace alarmu na dálku, případně provádění další operací, které se v poslední době velmi rozvíjí. Moderní autoalarmy jsou schopny komunikace s pultem centralizované ochrany či jiným dalším zařízením využívající bránu sítě GSM. 1.4 KLASICKÝ AUTOALARM JABLOTRON CA-340 Klasický autoalarm do vozidel s palubním napětím 12V, akustickou i optickou signalizací a imobilizérem. Podporuje komunikaci s bezdrátovými periferiemi jako je siréna nebo detektory. Může ovládat centrální zamykání, ale také funguje jako autoalarm ovládaný originálním ovládáním vozu. Oba způsoby ovládání se dají kombinovat. Instalaci alarmu lze rozšířit o bezdrátové detektory, které mohou střežit vnitřní prostor vozu nebo i jeho okolí (garáž, přívěs). Autoalarm může být zajištěn i částečně, tedy s dočasným vyloučením některých vstupů. Autoalarm je možno naprogramovat jako detektor do zabezpečovací ústředny a hlídat tak vozidlo i prostřednictvím domovního zabezpečovacího sytému Přehled funkcí autoalarmu CA-340 Obr. 3. Autoalarm Jablotron CA-340 Vestavěný otřesový detektor má citlivost nastavitelnou pomocí trimru uvnitř jednotky. Jeho aktivací může být dána výstraha (1s houknutí sirény), spuštěn poplach nebo obojí. Je-li nastavena funkce poplachová, je zařazen filtr eliminující nahodilé otřesy. Pouze pokud je první otřes do 15 sekund následován dalším, je spuštěn poplach. Jestliže je nastaveno jak varování, tak i poplach, pak na první otřes alarm reaguje krátkým houknutím a po druhém otřesu (do 15s) je spuštěn poplach. Snímač poklesu napětí registruje, zda při zajištěném alarmu nedošlo k zapnutí spotřebiče ve voze (ochrana například proti mechanickému překonání centrálu) a tím ke skokovému poklesu napětí. Snímač je blokován 20 minut po zajištění. Programově ho lze vypnout, pokud ve voze používáte nezávislé spotřebiče (topení, lednička). Alarm je vybaven několika kontaktními poplachovými vstupy, jejichž počet je závislý na způsobu zapojení alarmu, viz dále. K autoalarmu je možno přiřadit až 8 bezdrátových detektorů řady JA-8x. Ty mohou střežit pohyb uvnitř vozu, rozbití okna, nebo také prostor garáže, v které je vozidlo parkováno.

8 8 Programovatelný výstup, který může spínat napájení pro přídavné detektory (mikrovlnný, náklonový) střežící v době zajištění alarmu, nebo poskytuje signál pro ovládání modulu CR-11A (AUX). Obvodem imobilizéru je možno blokovat například startér vozu, palivové čerpadlo nebo obvod zapalování. Při zapnuté funkci AUTOIMO, se imobilizér aktivuje automaticky, pokud je klíček zapalování vypnut déle než 5 minut. Odblokování se provede stiskem tlačítka na ovladači. Při poplachu dojde k aktivaci výstupu sirény na dobu 30s. Při regulérním ukončení poplachu houkání sirény ihned ustane. Akustická signalizace Při předání vozu do servisu je možno funkci AUTOIMO a akustickou signalizaci snadno dočasně vypnout. Optická signalizace zajištění, odjištění i poplachu. Autoalarm může ovládat směrová světla vozu ve třech volitelných režimech. Otevírání zavazadlového prostoru. V odjištěném stavu lze dálkově ovládat otevírání kufru vozu, pokud to jeho mechanika umožňuje. PANIC je funkce rozhoukání sirény pomocí dálkového ovladače jak v zajištěném tak v odjištěném stavu (současným stiskem obou tlačítek). Může sloužit i k rychlému vyhledání vozidla na parkovišti. Pro nouzové odjištění je alarm vybaven tlačítkem Valet, které slouží i pro nastavování volitelných parametrů. Informace o provozních stavech je signalizována LED diodou. 1.5 GSM/GPS AUTOALARM JABLOTRON CA-1803 BT GSM autoalarm kombinuje v jednom zařízení zabezpečení automobilu, imobilizér, komunikaci na mobilní telefon a monitoring provozu vozidla přes GPS. Autoalarm je možné ovládat vlastními dálkovými ovladači nebo k jeho ovládání využít původního dálkového ovládání automobilu. Ovládání GSM alarmu je možné i z nastavených mobilních telefonů pomocí textových zpráv nebo i pouhým prozvoněním. Autoalarm reaguje na otevření dveří, zapnutí klíčku zapalování, otevření kufru nebo kapoty a na zapnutí spotřebiče ve vozidle (pokles napětí). K autoalarmu je možné přiřadit také bezdrátové detektory, které mohou střežit vnitřní prostory automobilu nebo jeho okolí. Pro snadnější přístup například do garáže lze u těchto detektorů nastavit zpoždění poplachu. Při poplachu je aktivována siréna, jsou odeslány SMS zprávy o narušení a dojde k zavolání na přednastavená telefonní čísla. Texty SMS obsahují podrobnou informaci o zdroji a typu narušení, GPS souřadnice s aktuální polohou a to ve formě internetového odkazu. Tedy v telefonech s prohlížečem jednoduše jedním kliknutím ihned vidíte aktuální polohu na mapě. Pro snadnou a srozumitelnou komunikaci je možno měnit texty, které GSM alarm zasílá. Imobilizační obvod GSM alarmu lze přerušit příkazovou SMS a znemožnit tak použití vozu v době, kdy dojde například ke zcizení klíčů. Autoalarm je možno doplnit o handsfree HF-03, která umožňuje komunikaci s posádkou vozu. V době poplachu je možné poslouchat, co se ve

9 9 vozidle děje. Alarm dále na dotaz odešle SMS o momentálním stavu vozidla - uzamčení, stav klíčku nebo Vás pomocí SMS informuje, že je vozidlo delší dobu neuzamčené. GSM alarm CA-1803 BT kontroluje stav palubního akumulátoru a hlásí jeho vybití. Má vlastní záložní zdroj BB-02, který v případě výpadku hlavního napájení nebo poklesu pod kritickou hodnotu začne zálohovat funkce a komunikaci autoalarmu. Obr. 4. GSM/GPS Autoalarm Jablotron CA-1803 BT 1.6 DETEKTORY PRO AUTOMOBILY Detektory určené pro automobily lze rozdělit do dvou skupin: a) Pohybové, b) Plášťové Pohybové detektory Jsou určeny pro zajištění střežení vnitřních prostorů automobilu. Vytváří tzv. pomyslnou bublinu stálého specifického tvaru, jejíž velikost je nastavitelná. Mezi známé detektory pohybu určené pro automobily patří detektor od firmy Jablotron: Mikrovlnný detektor GT-432 Jestliže dojde k pohybu předmětů v této sledované bublině, je vyvolán poplach. Pokud je autoalarm vybaven poplachovým vstupem, který lze nastavit jako, lze snímač nastavit tak, aby reagoval na pohyb v těsné blízkosti vozidla a došlo pouze k akustickému upozornění. Tento typ snímače lze použít pro vozy s otevřeným prostorem - kabrio. Obr. 5. Mikrovlnný detektor Jablotron GT-432

10 10 Instalace detektoru je vhodná pod středovou konzolou. Čelo modulu (strana s led diodou) nasměrovaná k zadním sedadlům nebo nepatrně nasměrovaná směrem ke střeše. Pro vozidla, která nemají středovou konzolu je vhodné ukrýt modul poblíž ruční brzdy. Vysílací strana senzoru musí směřovat směrem ke střeše Plášťové detektory Obr. 6. Pozice umístění mikrovlnného detektoru Detektor náklonu automobilu CA-550 Spolehlivě ochrání vozidlo před neoprávněnou manipulací, včetně pokusu o krádež kol. Snímání vychýlení polohy vozidla v podélné a příčné ose je zajištěno elektronicky, bez použití mechanických dílů. Mikroprocesorový filtr zajišťuje vysokou odolnost proti falešným poplachům při náhodném rozhoupání vozu a v extrémních teplotách. Po připojení napájecího napětí (zajištění alarmu) dojde k automatickému vyhodnocování odchylky od výchozí polohy, která je průběžně kalibrována. Po zajištění autoalarmu (připojení napájení) dojde k základnímu nastavení vyhodnocovacích obvodů a uložení referenční klidové polohy detektoru do paměti (max. 30 s). Ta je průběžně vyhodnocována, porovnávána a aktualizována. V případě detekce náklonu dojde k sepnutí výstupu na cca 0,5 s. Digitální filtr detektoru zajišťuje selekci falešných poplachů způsobených například krátkým zhoupnutím vozidla tlakovou vlnou od projíždějícího vozu, po němž se chráněný vůz vrátí do výchozí polohy Náklonový detektor musí být instalován uvnitř vozidla. Připevňuje se oboustrannou samolepkou nebo pomocí šroubu k pevné části karosérie (středovému tunelu, podlaze a podobně), kde však není riziko mechanického poškození běžným provozem vozu a nehrozí jeho poškození nadměrným vlhkem. Instalován musí být vždy v horizontální poloze s odchylkou max. ± 15 v ose x i y, stranou s typovým štítkem (popisem) nahoru. Obr. 7. Detektor náklonu CA-550

11 SIGNALIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ PRO AUTOMOBILY Autoalarmy používají jako zvukové signalizační zařízení původní sirénu ve vozidle (klaxon), nebo externí sirénu připojenou do poplachového zabezpečovacího systému automobilu Siréna autoalarmu CA-340 Jedná se o sirénu s bezdrátovou komunikací a vstupem pro kapotový snímač. Siréna je určena k instalaci do motorového prostoru a je napájena 12V nebo 24V. Usnadňuje montáž tím, že není nutno propojovat vodiči motorový prostor a kabinu vozu, protože funguje bezdrátově. Poskytuje veškeré provozní akustické projevy jako siréna drátová a je vybavena vstupem, na který je možno připojit spínač otevření kapoty. Siréna je určena k akustické signalizaci poplachu, příchodového zpoždění, zajištění a odjištění alarmu. Obr. 8. Siréna CA-340 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. Jaké typy zabezpečení automobilu znáte 2. Popište mechanické zabezpečení automobilu 3. Jaké znáte poplachové zabezpečovací systémy automobilu 4. Popište funkce autoalarmu 5. Popište, z jakých prvků se skládá autoalarm 6. Jaké typy detektorů se používají při zabezpečení automobilu 7. Popište princip detektoru náklonu 8. Popište princip pohybového detektoru 9. Jaké signalizační zařízení se používá při zabezpečení automobilu POUŽITÁ LITERATURA: [1] JANČÍK, Milan. Vytvoření výukového modelu zabezpečení automobilu. Zlín, Bakalářská práce. UTB ve Zlíně.

12 12 [2] MILOŠ, Petr. Zabezpečení automobilů, identifikace originality autoklíčů. Zlín, 2013 Diplomová práce. UTB ve Zlíně. [3] Jablotron. Autotechnika [online] [cit ]. Dostupné z: