Как «таблетка» домофона открывает входную дверь, если там даже нет батарейки

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вы подносите к домофону у входной двери небольшой ключ (контактный ключ «таблетку» или бесконтактная RFID-метка). Раздаётся писк, щелчок замка, и дверь открыта. Внутри такого ключа нет ни батарейки, ни аккумулятора, которые можно было бы заменить или зарядить. Магия или обычная физика? Как же такому ключу удаётся работать? — Давайте разбираться.

Автор: GPT Image Источник: chatgpt.com

Начнем с того, когда мы говорим «ключ от домофона», речь обычно идёт об одном из двух типов устройств. Самый классический вариант (в основном домофоны в старом жилом фонде) — контактный ключ или та самая металлическая таблетка. Её нужно приложить к считывателю в специальное место. Второй, уже более распространённый тип — бесконтактная RFID-метка (или транспондер). Она может быть спрятана в пластиковом брелоке-«капельке», браслете или карточке, и для считывания её достаточно просто поднести на расстояние нескольких миллиметров к корпусу домофона. И в том, и в другом случае ключ от двери является пассивным: вся энергия для его работы поступает от считывателя домофона. Давайте разберёмся, как это устроено в каждом случае.

Автор: Bibikoff Источник: commons.wikimedia.org

Секрет контактной «таблетки»: один провод и крошечный конденсатор. Внутри металлического корпуса классической таблетки находится микросхема энергонезависимой памяти (ПЗУ) с зашитым уникальным кодом и конденсатор ёмкостью около 60-80 пикофарад.

Когда вы прикладываете ключ к считывателю, домофон подаёт на него слабый ток (примерно 3-5 В) в зоне контакта. Этот ток попадает в микросхему внутри «таблетки». Тот конденсатор буквально на доли секунды запасает эту энергию, «просыпается» и начинает работать. Чип отвечает контроллеру домофона — своим уникальным номером. Этот номер записали на заводе лазером прямо на микросхему. Он действительно уникален: вариантов настолько много (281 триллион), что вероятность совпадения с другим ключом практически нулевая. Весь этот обмен — запрос и ответ (поиск номера в базе и сигнал на открытие замка) занимает меньше пяти тысячных секунды. Удобно.

Именно в эти моменты таблетка расходует накопленный заряд из конденсатора, чтобы передать свой код обратно домофону. Этот принцип называют «паразитным питанием» — устройство «ворует» энергию из линии связи. Домофон постоянно заряжает конденсатор таблетки, не давая ему разрядиться, поэтому ключ работает десятилетиями без каких-либо батареек.

RFID-ключ
RFID-ключ
Автор: Schekinov Alexey Victorovich Источник: commons.wikimedia.org

Бесконтактные RFID-метки (радиочастотная идентификация) не имеют прямого электрического контакта со считывателем. Их работа основана на электромагнитной индукции. Внутри такой метки находится резонансный контур (LC-контур), состоящий из катушки индуктивности (антенны) и так же конденсатора. Считыватель домофона постоянно излучает переменное магнитное поле (обычно на частоте 125 кГц).

Когда вы подносите метку к считывателю, её катушка оказывается в этом переменном магнитном поле. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в катушке возникает переменный электрический ток. Этот ток заряжает конденсатор (такой же как в первом случае). Резонансный контур настроен на ту же частоту, что и поле считывателя, поэтому он работает как антенна, эффективно улавливая энергию.

Накопленной энергии оказывается достаточно, чтобы «оживить» микросхему-чип, которая хранит уникальный идентификационный номер. Чип включается и передаёт этот номер обратно, воздействуя на поле считывателя (обычно путём модуляции отражённого сигнала). Считыватель улавливает эти изменения и считывает код. Вся эта последовательность событий занимает так же доли секунды.

Автор: bdos

Так что, когда вы в следующий раз приложите ключ к домофону, можете вспомнить, что в этот момент происходит либо «подзарядка» конденсатора по одному проводу, либо беспроводное превращение магнитного поля в электрический импульс, открывающий вам электромагнитный замок двери. В обоих случаях ключ — это гениальное инженерное решение, в котором нет необходимости в собственном источнике питания.

Спасибо за внимание.

Источник: wikipedia.org

Изображение в превью:
Автор: GPT Image
Источник: chatgpt.com
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Для связи bdos@rambler.ru

1 комментарий

Salamatov422
Даже при названии интерфейса 1-Ware проводов таки два-центральная площадка + и ободок корпуса вокруг нее — питания, около 3,5 Вольта.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему многие огромные пляжи Африки так и не стали популярными курортами

Африка омывается двумя океанами и двумя морями. Здесь есть песчаные пляжи, тропические острова и места, где почти круглый год тепло. Казалось бы, идеальные условия для отдыха. Однако крупные...

Морковь под зиму: зачем ждать морозов, чтобы получить ранний урожай

Грядка уже схватилась морозом, по краям лежит первый снег, а в заранее приготовленные бороздки ещё раскладывают семена. Так поздней осенью сеют морковь, которую собираются убирать в начале...

Поезд без рельсов: как работал 174-метровый автопоезд LeTourneau

Прежде чем отправить грузовой поезд в отдалённый район, туда нужно проложить железную дорогу. Для регулярных перевозок такие затраты могут окупиться, но ради нескольких рейсов строить сотни...

Почему многие считают, что пингвины живут только в Антарктиде, и где они обитают на самом деле

Когда речь заходит о пингвинах, в воображении большинства людей сразу возникает картина ледяных просторов, снега и сурового холода Антарктиды. Эти чёрно-белые нелетающие птицы стали почти символом...

Колесо Ферриса 1893 года: как в Чикаго построили гигантское колесо обозрения

Весной 1893 года над выставочным районом Чикаго начала расти конструкция, которую многие инженеры считали слишком хрупкой для собственного замысла. Две стальные окружности диаметром около 76 метров...

Хлеб из супермаркета больше не настоящий? Как его проверить по составу

Вы платите в супермаркете за ржаной хлеб, а получаете крашеный пшеничный кирпич. Увы, но в большинстве случаев это именно так. Настоящий черный хлеб требует долгой работы бактерий. Эту технологию...