Protection des circuits intelligents et conception de détection pour les serrures et les contrôles d'accès des maisons intelligentes

La combinaison des technologies des smartphones, des réseaux et de l’Internet des objets (IoT) a permis le développement à la fois de la maison intelligente et de l’automatisation avancée des bâtiments. Ces technologies offrent une automatisation, un contrôle et une sécurité accrus, offrant au propriétaire ou à l'occupant du bureau un confort accru et le sentiment réconfortant d'une plus grande sécurité. Où que se trouve le propriétaire ou l’occupant du bureau, il peut consulter l’état de la serrure de sa porte ainsi que de ses fenêtres et portes.

Les ingénieurs qui conçoivent des produits de sécurité pour les maisons et les bâtiments, tels que les serrures intelligentes et les dispositifs de détection de fenêtres et de portes, doivent s'assurer que leurs appareils ne créent pas un faux sentiment de sécurité chez leurs clients. Les concepteurs doivent comprendre les composants de protection et de détection requis pour se conformer aux normes de sécurité applicables et garantir des produits sûrs, robustes et fiables.

Le marché des serrures intelligentes constitue à lui seul un marché à forte croissance et propice à l’innovation. La croissance mondiale des serrures intelligentes devrait avoir un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 25 %, avec une croissance unitaire passant d'environ sept millions d'unités en 2019 à environ 23 millions d'unités en 20241. Le marché résidentiel représentera la majorité de la croissance. , ce qui sera d'environ 70 pour cent.

Comme pour les serrures intelligentes, la sensibilisation accrue à la sécurité personnelle stimulera la croissance mondiale des capteurs de fenêtres et de portes, en particulier dans les économies en développement. Les expéditions devraient passer d'environ 300 millions d'unités en 2019 à environ 465 millions d'unités en 20242. Cette croissance correspond à un TCAC d'environ neuf pour cent. Le marché des produits de sécurité pour la maison intelligente est un marché sain et attractif.

Une serrure intelligente se compose d'un clavier pour l'accès manuel, d'une liaison de protocole sans fil pour l'accès au smartphone via une application logicielle, d'un capteur pour surveiller la position de la poignée de porte, d'actionneurs pour verrouiller ou déverrouiller la porte et d'une détection pour détecter une tentative de contournement. le verrou. La figure 1 montre un exemple de serrure de porte intelligente avec des composants de protection et de détection suggérés pour garantir un fonctionnement fiable. La figure 2 fournit un schéma fonctionnel détaillé d'une serrure intelligente ; et le diagramme montre l'emplacement recommandé pour les composants de protection et de détection suggérés.

Les décharges électrostatiques (ESD) constituent le principal danger pour l’électronique des serrures intelligentes. L'interface utilisateur et l'interface sans fil sont toutes deux sensibles aux décharges électrostatiques de la part de l'utilisateur.

L'interface utilisateur contient le clavier qu'une personne contacte pour saisir le code d'accès préprogrammé. Un individu est une source d'ESD, en particulier dans un environnement sec. Les concepteurs doivent protéger le bloc de circuit de l'interface utilisateur contre les décharges électrostatiques pour éviter d'endommager les composants électroniques sensibles.

Pour la protection ESD, les concepteurs doivent envisager une diode de suppression de tension transitoire (TVS) ou un réseau de diodes. Les diodes TVS sont des diodes Zener construites avec une technologie d'avalanche de silicium et peuvent offrir un niveau de protection minimum de ±15 kV de tension ESD. Un réseau de diodes TVS peut héberger six diodes Zener pour protéger cinq lignes de signal et fournir une référence à la terre. Voir Figure 3. L'avantage d'une baie réside dans le fait qu'un composant peu encombrant dans un boîtier à montage en surface 0402 peut protéger jusqu'à cinq lignes.

L'impact sur le bloc de circuit est minime ; un réseau de diodes TVS peut avoir un courant de fuite de seulement 1 µA. Si un niveau plus élevé de protection ESD est souhaité, une diode individuelle peut fournir une protection ESD pour chaque ligne de signal. Une seule diode TVS, illustrée à la figure 4, peut supporter jusqu'à ± 30 kV. Quelle que soit la configuration utilisée, placez les diodes TVS aussi près que possible de l'entrée du circuit pour empêcher un transitoire ESD de pénétrer dans le circuit.

L'interface sans fil se connecte au réseau cellulaire ou à un réseau local sans fil, un réseau WiFi, pour communiquer avec un smartphone ou un autre appareil en réseau. Puisqu'elle est exposée à l'environnement externe, l'interface sans fil doit être protégée contre les décharges électrostatiques. Le composant recommandé est un suppresseur ESD polymère.

La valeur d'un suppresseur ESD polymère réside dans sa capacité à répondre et à absorber les transitoires ESD tout en ayant un impact négligeable sur l'impédance caractéristique de la sortie de l'interface sans fil. Les suppresseurs ESD en polymère peuvent résister à une ESD à contact direct de ±8 kV et à une frappe aérienne de ±15 kV. La capacité typique du composant est de 0,06 pF. Le temps de réponse à un transitoire est extrêmement rapide, inférieur à 1 ns. L'emplacement doit être aussi proche que possible du connecteur de l'antenne d'entrée. La figure 5 montre deux configurations de suppresseurs ESD polymères, composants bidirectionnels.