Дослідження та розробка безпровідної системи завадостійкої сигналізації на базі технології LoRa
Автор: Москалюк Олександр Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Москалюк О.І., Фабіровський С.Є. (керівник). Дослідження та розробка безпровідної системи завадостійкої сигналізації на базі технології LoRa. Магістерська робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробці безпровідної системи завадостійкої сигналізації із зворотним зв’язком на базі технології LoRa.У роботі проаналізовані аналогічні системи захисту [1], [2] автомобілів від крадіжок, які є схожими з розробленим пристроєм. Актуальність роботи полягає у наступному, що напевно кожен би хотів захист на свій автомобіль чи дорогий велосипед, щось універсальне, прилад який ще вчора стояв на дорогому велосипеді і відправляв дані власникові на брелок а сьогодні цей прилад можна встановити на авто, щось недороге, річ яка би окупила себе за короткий проміжок часу. Нажаль щоб купити навіть просту систему захисту доведеться добре заплатити, і не тільки за сам прилад а також за його інсталяцію. При інсталяції прилад під’єднують до бортової системи автомобіля і ця операція також коштує немало, а в майбутньому якщо куплена система зламається доведеться везти автомобіль в сервіс і все деінсталювати при цьому у вас в машині залишаться порізані і скручені провідники. Усе це наштовхує на ідею розробки схожої системи яка не буде мати подібних недоліків, яку зможе купити кожен бажаючий а інсталяція не буде потребувати професійних навичок, саме це стало основною темою для проекту. В першому розділі роботи подано загальний огляд різноманітних охоронних систем, описано будову, принцип роботи, переваги і недоліки, методи дистанційного керування ними. Також проаналізовано три основні типи охоронних систем, які використовують для охорони автомобілів. До основних можна віднести: активна/пасивна, звукова, на основі зворотного зв’язку. У розділі описано сфери застосування охоронних систем. Також проаналізовано різноманітні види сенсорів, їхні принципи роботи, будову, та ефекти на яких ці сенсори побудовані. До основних можна віднести: ємнісний, радіохвильовий, і сенсор вібрацій. Саме ці сенсори використовують сучасні системи безпеки і в подальшому вони використані в розробці проекту. В другому розділі описано основні терміни, які в подальшому були використані у роботі. Спроектовано структурні схеми брелка і базової станції. Усі модулі і основний мікропроцесор будуть розміщуватись на одні платі для ергономічності. Також описано основні типи шифрування. Розроблено алгоритми шифрування і дешифрування на основі блочного алгоритму KeeLoq і генераторі випадкових чисел. За допомогою розробленого алгоритму, реалізовано зв’язок брелка і базової станції. Розроблено, та досліджено основні алгоритми роботи пристрою, та зображено їхні блок схеми роботи. У третьому розділі описано технологію передачі даних LoRa, за допомогою якої будуть передаватися дані між брелком і базовою станцією. Великою перевагою даної технології є дальність зв’язку і енергоефективність. Розглянуто два типи мікроконтролерів, які будуть основою для обробки даних. Перший буде використовуватись для макетування і дослідження, а другий вже для готового приладу. Описано усі сенсори, їхні технічні характеристики, конфігурацію виводів, принципові схеми і наведено основні призначення виводів. Вирішено питання по живленню радіохвильового сенсора. Обґрунтовано захист від розряду і перезаряду. Розроблено принципові схеми та друковані плати для брелка і базової станції, з використанням середовища Altium Designer. У четвертому розділі описано і протестовано основний пакет програм для розробки програмного забезпечення. Описано і досліджено інтерфейси для зв’язку мікросхем. Розроблено власний алгоритм, який відмінно шифрує дані і є безпечнішим ніж основний. Розроблено власний шифр для української локалізації модуля дисплею. Наведено приклад розрахунку, для програмної реалізації індикатора заряду акумулятора. В останньому підрозділі зображено конфігурації виходів мікропроцесорів базової станції і брелка, описано основні функції і розроблено макет пристрою для дослідження його роботи. У п’ятому розділі представлено економічне обґрунтування проектних рішень. У якому приведено економічну характеристику проектного виробу, а також розраховано показники економічної ефективності. За результатами розрахунків встановлено, що розроблення та виготовлення безпровідної системи завадостійкої сигналізації на базі технології LoRa є економічно доцільним. У результаті проведеної роботи спроектовано й змакетовано малогабаритний пристрій безпровідної системи завадостійкої сигналізації на базі технології LoRa. Розроблено його структурну та принципову електричну схему. А також розроблено друковану плату та її 3D вигляд. Об’єкт дослідження – пристрої сигналізації, пристрої генерування та формування сигналів. Предмет дослідження – алгоритми функціонування систем безпровідної сигналізації. Сфера досліджень – створення пристроїв безпровідної сигналізації. Мета роботи: дослідження та розробка безпровідної системи завадостійкої сигналізації на базі технології LoRa. Ключові слова: LoRa, STM, сенсор, передавання, живлення, апаратні рішення. Перелік використаних літературних джерел. 1. Брей. Н. В., Здолбіцька. А. П., - Звукова сигналізація на PIC16F84 мікроконтролері. 2. Членов А.Н., Буцинська Т.А., Дровникова И.Г. - Технічні засоби, системи охоронної і протипожежної сигналізації.