Бывает так, что случайные события принуждают и мобилизуют к новым идеям, к творчеству. А какой же из вас радиолюбитель если все повторять и покупать наготове. Вот и у меня случилось так, что долго думать не пришлось. Да и карманы теперь, не загружены лишнем грузом. Дело было зимой, сломался ключ от бельевой, прямо в замке. Попытки вытащить “огрызок” ключа, не увенчались успехом. Решил не покупать новый замок, а переделать старый. К тому же пользуются помещением три соседа. В поисках по интернету простого кодового замка, то и дело, наталкивался на схемы основанные на микроконтроллерах или на нескольких микросхемах. Мне надо было решить проблему просто и быстро. Решил испытать схему на основе счетчика Джонсона. То, что находил в сети, не было пригодно для повторения. Схемы были “сырыми”, нерабочими и не имели временной задержки на удержание привода замка.
Электронный кодовый замок – принципиальная схема
Эта схема существует в разных вариациях, и на разных счетчиках (К561ИЕ8, К561ИЕ9, К176ИЕ8, CD4022 и тому подобные). Я доработал схему на основе CD4017 (десятичном счетчике делителе с 10 дешифрированными выходами QO…Q9). Аналогом микросхемы CD4017 (счетчик Джонсона) является К561ИЕ8, К176ИЕ8. У себя нашел микросхему с обозначением EL4017AE, которую и применил в данном устройстве. При повторении девайса, не поленитесь, определите маркировку – они отличаются по характеристикам (рабочее напряжение). Все необходимые файлы проекта – скачайте тут.
Итак, работа схемы электронного кодового замка очень проста. При вводе правильного четырёхзначного последовательного кода на выходе микросхемы (Q4) появляется логическая единица, которая приводит к открыванию замка. При наборе неверной цифры (кнопки S5-S10), не являющаяся частью кода, схема переходит в исходное состояние, то есть обнуляется через 15 вывод микросхемы (RESET). При нажатии S1 единичное состояние на третьем выводе Q0 микросхемы поступает на вход полевого транзистора VT1 открываясь он поддает напряжение на вывод 14 (CLOCK) который переключает единичное состояние на второй вывод Q1, потом при последовательном нажатии кнопок S2, S3, S4, сигнал переходит на Q2, Q3, и в конечном итоге при вводе правильного кода с выхода Q4 сигнал открывает транзистор VT2 на короткое время, определяемое емкостью конденсатора С1, включая реле К1 который своими контактами подает напряжение на исполнительное устройство (электрозамок, защелка, или автомобильный “активатор” (актуатор)).
Есть одно но, код не может состоять из одной и той же цифры. Например: 2244, значения должны быть разными, как: 0294 и т. д. Так или иначе, возможных вариантов кода очень много, примерно один десяток тысяч, что вполне хватит для применения данного кодового замка в быту.
О деталях кодового замка
Все радиодетали дешевы и могут быть заменены на другие аналоги. Например: VT2 можно заменить на такой же npn транзистор: 2N2222, BD679, КТ815, КТ603. Для шунтирования реле лучше применить диод Шоттки. VD7 можно и не ставить, хотя лучше чтобы он был во избежание переполюсовки (падение напряжения на нем не критична, так как схема работает и при 9В). Реле любое, с меньшим током срабатывания, на 12В, с контактами рассчитанные на ток привода замка.
Теперь о конструкции замка
Схема простейшая, испытанная, работает она уже полтора года без проблем, в условиях жары и холода. И самое главное, проста в повторении! Покупаешь радиодетали, плату можно использовать монтажную.
В качестве привода для замка, применил простой автомобильный электропривод (актуатор). В комплект идут и крепления – металлические полоски, которые нужно переделать, так как видно на фотографиях. Все зависит от того, какой замок применяется для переделки. Можно ставить готовую электрозащелку фирмы FASS LOCK Itemno:2369 (8-12V,12W). В таком случае меняется емкость конденсатора С1, так чтобы получить временную задержку таймера в 0,5-1с.
В своем случае, закрепил металлическую полоску на пластмассовую ручку замка, прикрепив ее напрямую саморезами. От нее к приводу, одевается спица (идет в комплекте с активатором), и далее сам электропривод крепится также саморезами к основанию двери. Плата с реле устанавливается на дверь и подводится проводка от кнопочной панели и питания. В качестве корпуса, я применил пластиковую крышку из под кофе, просверлив два отверстия для крепления.
Кнопочная панель для набора кода изготовлена из остатка алюминиевого профиля П-образной формы, для мебельных фасадов, покупается в любом магазине мебельной фурнитуры. Режется профиль исходя из количества кнопок (10шт.). После этого, нужно просверлить отверстия для кнопок, по диаметру немного больше чем диаметр кнопки, так чтобы кнопка с одетым на ней кембриком (трубкой) проходила в отверстие. Таким образом она будет центрирована, и как следствие свободно двигаться при нажатии, без заеданий. Это делается для того, чтобы при заливке кнопок клеем не было смешения, но об этом чуть по позже.
Заливка кнопок
Настало время закрепить кнопки на свое место в заранее просверленных отверстиях. Вставляем кембрик в кнопки и ставим их на свое место, как это видно на фото. После, нужно скрепить их каплями клея или термоклея. Но делать это надо аккуратно, так чтобы не осталось щелей, в том случае если заливать кнопки эпоксидной смолой! Потому что у меня, первая панелька, залитая эпоксидкой, осталась в качестве музейного экспоната. Эпоксидка, очень текучая, и она просочилась в кнопки и склеила их. Вот так. Пришлось делать все по новому и на этот раз, заливал панель термоклеем. Кнопки можно предварительно клеить, так чтобы закрепить их на свои места, двухкомпонентным, мгновенным клеем применяемым мебельщиками для склеивания МДФ, продается там же где и алюминиевые профиля – в магазинах мебельной фурнитуры.
Конечно же перед заливкой надо припаять все провода к кнопкам и светодиодам так как это видно на фотографиях. Все это обеспечивает надежную, водонепроницаемую и неразборную клавиатуру, а также красивый дизайн, который применим к любым входным дверям, сейфам или гаражным воротам. Также, устройство можно применить для охранных систем.
Теперь сверлим два отверстия под шурупы для крепления панели. Также, одно или два отверстия под светодиоды (d=3mm). Один из них (зеленого свечения) справа для индикации открытия замка. Другой не задействовал, его можно подключить к питанию на постоянное свечение или через дополнительную кнопку в целях подсветки клавиатуры при ее нажатии. Соответственно светодиод должен быть белого свечения (ультра яркий), закрепив его так чтобы световой поток был направлен на кнопки. Можно разрезать еще один кусочек профиля, и закрепить его на кнопочную панель сверху, или вообще применить готовую клавиатуру от калькулятора или от других устройств. А если изготовить лицевую панель из плексигласа, тогда будет вам решение для подсветки всей клавиатуры!
И последние, цифры можно нанести готовые, или нарисовать их самому при помощи фломастера, а после покрыть алюминиевый профиль простым скотчем. Это делается сразу же после сверления отверстий под кнопки. Проводов конечно много, относительно устройств на микроконтроллерах, но не все же имеют возможность изготовить подобные девайсы. Суть этого замка в том, что его может собрать даже человек не имеющий особых навыков в радиоэлектронике. Купил детали, собрал на выходных, навесил и подключил. Все. В никаких наладках, это схема не нуждается. И еще, код можно менять в любой момент. Все провода от клавиатуры, подключаются внутри корпуса кодового замка. Не забываем каждый провод промаркировать. Я использовал самоклейки для ценников.
Хочу заметить, что за прошедшее время, на кнопках нет явных следов истирания! Скорее всего, за счет пластмассы черного цвета. Используются они ежедневно. Но, протирать и менять код, время от время, не мешает.
Блок питания устройства
Питание устройства осуществляется, за счет бесперебойного блока, фирмы Dantom. Он имеет встроенный гелиевый аккумулятор на 12В/7А. Вы можете собрать такой же, схема очень проста, она выдает постоянный небольшой ток зарядки (несколько миллиампер – при полностью заряженном аккумуляторе, и 70 – 100 при разряженном). Этого хватит на питание нескольких электрозамков и электрозащелок. Или изготовьте блок по меньше, если у вас всего одна дверь с кодовым замком. Скажем на: L7812CV, LM317, КР142ЕН8Б. Так же, систему можно запитать от импульсных блоков питания.
Схема принципиальная БП РИП
Печатная плата БП РИП
В предложенной схеме резервного источника питания (РИП), применен влагозащитный трансформатор, но можно использовать и любой другой на 20-40 Ватт, с выходным напряжением в 15-18 Вольт. Если под нагрузкой один лишь автомобильный актуатор, то трансформатор подойдет и менее мощный. Для нескольких электрозамков, электролитический конденсатор С1 должен быть с большей емкостью, чем та что указана на схеме – для большего запаса энергии при срабатывании и соответственно, меньшего падения напряжения на нагрузке. Конденсатор С2 – 0,1-0,33mF, С3 – 0,1-0,15mF. Радиатор для IC1 – побольше, примерно на 100-150см2, так как в корпусе с аккумулятором, лишний нагрев не нужен! Выходной ток нагрузки для L7815CV составляет 1,5А. Тем более если используется пластмассовый бокс в качестве корпуса, незабываем про вентиляционные отверстия. Диод D8 и предохранитель FS2, служат защитой от короткого замыкания.
В охранных РИП-ах стоит кнопка (tamper) против несанкционированного взлома прибора – нам она не понадобится. На плате, для подключения проводов лучше воспользоваться пайкой вместо клемм, как наиболее надежном способом крепления. Также, уместно подстраховаться и вывести запасную проводку питания вне помещения, на непредвиденный случай (в жизни разное бывает).
Видео работы самодельного замка
Это все, надеюсь, что оказался вам полезным. Автор: Флорин Матиенку (flomaster).
Форум по охранным устройствам
Самодельные кодовые замки (три схемы на тиристоре, микросхемах и МК)
Бывают ситуации, когда нужно ограничить доступ к включению какой-либо нагрузки или аппаратуры. В этом случае может помочь кодовый выключатель, требующий ввода определенного кода для выполнения включения.
Схема кодового замка на тиристоре
На рисунке 1 показана схема наиболее простого варианта. «Триггером» является тиристор типа MCR100 (на любое напряжение). В его анодной цепи включено электромагнитное реле К1, которое, собственно, и служит выключателем. Питается схема от источника постоянного тока напряжением 12V.
Для включения используется клавиатура, состоящая из десяти кнопок S0-S9 (кнопки для удобства пронумерованы теми же цифрами, как и подписаны). Код задается соответствующим соединением кнопок. Кнопки все переключающие.
Кнопки, номера которых входят в кодовое число (в данном случае код:0478, соответственно, кнопки SO, S4, S7, S8) включены последовательно, используя замыкающие контакты. Кнопки, не входящие в кодовое число (в данном случае, S1, S2, S3, S5, S6, S9) включены последовательно размыкающими контактами.
Цепь из кнопок кодового числа включена через резистор R1 между управляющим электродом тиристора и плюсом питания 12V (до кнопки S10). Поэтому, при одновременном нажатии этих кнопок происходит подача открывающего тока на управляющий электрод тиристора, и он открывается, включая ток на обмотку реле К1, а то замыкает свои контакты и ими включает нагрузку или аппаратуру, для включения которой данная схема используется.
Рис. 1. Схема простого кодового замка на тиристоре MCR100.
Цепь кнопок, не входящих в кодовое число включена последовательно питанию обмотки реле К1 и тиристора VS1. Если будет нажата хотя бы одна из кнопок, не входящих в кодовое число, происходит разрыв цепи и на анод тиристора не поступает напряжение. Поэтому ток на реле тоже не поступает, даже если и были при этом нажаты все кнопки кодового числа.
После правильного набора кода, то есть, одновременного нажатия только кнопок, составляющих кодовое число, контакты реле К1 остаются включенными неограниченное время. Чтобы выключить, нужно нажать кнопку S10, которая служит для выключения. При этом размыкается цепь питания, и тиристор закрывается, после отпускания S10 он остается закрытым до очередного правильного набора кода.
Кодовый замок на микросхемах
Недостаток схемы на рисунке 1 в том, что кнопки кода нужно нажимать одновременно. Более удобен вариант, в котором кнопки нажимают последовательно согласно последовательности цифр в кодовом числе.
Такая схема показана на рисунке 2. Схема построена на двух микросхемах К561ТР2 и К561ЛА7. Кроме последовательного набора кода, здесь еще звуковая индикация нажима каждой кнопки.
Клавиатура для включения состоит из десяти кнопок S0-S9 (кнопки для удобства пронумерованы теми же цифрами, как и подписаны). Код состоит из четырех цифр, кнопки которых нужно нажимать последовательно.
В данном случае, код: 0478, соответственно, нужно сначала нажать кнопку S0, затем S4, затем S7 и закончить нажатием S8. Только в таком порядке. Естественно, код может быть и другим, все зависит от распайки кнопок.
Рис. 2. Принципиальная схема кодового замка на микросхемах К561ТР2 и К561ЛА7.
Микросхема К561ТР2 имеет такую особенность, что её RS-триггеры имеют приоритет по входам «S». То есть, пока на входе «S» есть единица состояние триггера «1», и оно не меняется при подаче единицы на его вход «R». Все четыре триггера микросхемы соединены так, что выход одного триггера соединен с входом «S» другого.
В результате, всю эту систему из четырех RS-триггеров можно установить в состояние нуля на выходе D1.4 только последовательной установкой в нулевые состояния, сначала D1.1, затем D1.2, затем D1.3 и только после этого, D1.4. И никак иначе.
Для установки триггеров в нулевые состояния нужно подать логическую единицу на вход «R». Здесь это делается четырьмя кнопками, выбранными по номерам соответственно коду. В данном случае код: 0478,соответственно, это кнопки SO, S4, S7, S8.
Эти кнопки включены так, что при их нажатии поступает логическая единица на «R» вход соответствующего триггера. После последовательного нажатия кнопок кода на выходе D1.4 появляется логический ноль. Он инвертируется элементом D1.4 и на управляющий электрод тиристора VS1 поступает через резистор R9 открывающий ток. Тиристор открывается и реле К1 включает своими контактами нагрузку или оборудование.
Для того чтобы установить единицу на выходе D1.4 нужно подать единицу на вход «S» D1.1. При этом все четыре триггера микросхемы D1 последовательно установятся в единичное состояние.
Все кнопки, номера которых не соответствуют коду, соединяют параллельно, и подключают к выводу 14 D1.1. При нажатии любой из них все триггеры возвращаются в исходное единичное состояние.
Для звуковой сигнализации нажатий кнопок используется мультивибратор на логических элементах D1.1 и D1.2. При нажатии любой из кнопок открывается один из диодов VD1-VD5 и подает напряжение логической единицы на вывод 2 D1.1. При этом мультивибратор запускается и звучит пьезоэлектрический звукоизлучатель BF1.
Звук длится столько времени, сколько нажата кнопка.
Для автоматического сброса схемы триггеров после включения реле К1 служит схема на конденсаторе С1, резисторе R7 и логическом элементе D1.3.
Выключение нагрузки или оборудование производится кнопкой S10. При этом размыкается цепь питания, и тиристор закрывается, после отпускания S10 он остается закрытым до очередного правильного набора кода.
Кодовый замок на микроконтроллере
Недостаток схемы на рисунке 2, как и на рисунке 1, в том, что код приходится задавать распайкой кнопок, и его невозможно оперативно изменить. На рисунке 3 приводится схема, позволяющая оперативно менять код. Код, как и в схеме на рис.2, набирается последовательным нажатием кнопок кодового числа.
Схема выполнена на микроконтроллере P1C16F84A. Это позволяет оперативно изменять код, потому что он хранится в памяти микроконтроллера. Клавиатура для набора кода состоит из 16-ти кнопок.
Рис. 3. Принципиальная схема кодового замка на микроконтроллере P1C16F84A.
Это готовая клавиатура от стационарного сотового телефона с кнопочным набором номера. На схеме кнопки пронумерованы соответственно их обозначению на этой клавиатуре. Код четырехзначный, но может состоять не только их цифр от 0 до 9, но и букв от А до D. К тому же, цифры (и буквы) могут повторяться.
Это существенно увеличивает количество возможных кодовых комбинаций.
При наборе правильного кода на выводе порта RB2 микроконтроллера появляется импульс, который поступает на управляющий электрод тиристора VS1 через резистор R2. Тиристор открывается и реле К1 включает своими контактами нагрузку или оборудование.
Чтобы набрать код, нужно набрать четырехзначный код на клавиатуре последовательным нажатием соответствующих кнопок, затем подтвердить код нажатием кнопки #.
Выключение нагрузки или оборудования производится размыкающей кнопкой S10. При этом размыкается цепь питания, и тиристор закрывается, после отпускания S10 он остается закрытым до очередного правильного набора кода.
По умолчанию, после программирования микроконтроллера, в нем задан код «1234». Чтобы изменить код, нужно набрать действующий код, затем, нажать кнопку * и два раза набрать новый код через кнопку #. Например, чтобы установить новый код 0478, нужно набрать следующее: 1234*0478#0478#. После этого схема будет включать нагрузку или оборудование после последовательного набора 0478#.
Исходный файл на ассемблере — Скачать (2 КБ).
Тимуров А. РК-2016-05.
Литература:
- Котов В. Кодовый замок. РК-2006-04.
- Сайт jap.ru/electronics/.
Начну с того, что на работе у меня стоял какой-то древний самодельный кодовый замок, который уже не работал. Дверь можно было открыть одновременным нажатием всех кнопок.
И тут мне начальство не то чтобы приказало, но предложило мне из имеющихся в наличии ресурсов разобраться с этим замком, т.к. оно (начальство) знало, что я радиолюбитель.
Я решил сделать новый замок. Обычно легче собрать нечто с нуля, чем чинить, не имея ни схемы, ни малейшего понятия об устройстве.
Начал с простейших транзисторных ключей с временной задержкой. Собрал схему. В теории все работало, на практике нет.
Перерыл в Гугле много разной информации, но ничего простого так и не нашел. А требовалось собрать бесплатно, из подножных материалов…
Содержание статьи / Table Of Contents
Отошел от транзисторных ключей. Задумался над созданием замка на триггерах, но подходящих микросхем в наличии не было. И тут я наткнулся на схему триггера на 4-х электромагнитных реле. Уже что-то, но для замка на 4 цифры требовалось аж 16 реле.
Что мне нужно было: код из четырех цифр, которые нажимаются последовательно, а при одновременном нажатии всех кнопок панели замок, естественно, не должен открываться. На основе найденной схемы, была разработана очень простая рабочая схема кодового замка на электромагнитных реле.
Для сборки замка потребуется всего ничего, а именно:
1. 5 электромагнитных реле, любых. Можно больше. Главное что-бы подходили вам по рабочему напряжению. Ну и еще одно условие, у четырех реле должно быть хотя-бы по одной группе нормально разомкнутых контактов, а в пятом реле — нормально замкнутых. Я использовал РЭС-32.
2. Сам механизм замка (электромагнитный, электромеханический, электромагнитная защелка). Короче то, что у вас есть или вы сможете приобрести или сами сделать.
3. Наборная панель кодовых кнопок. Тут уж придется самому делать, но ничего сложного в этом нет.
4. Кнопка для открывания двери изнутри помещения.
5. Геркон с нормально разомкутыми контактами и небольшой магнит. Например, такое используют в сигнализации.
Ну или можно геркон выковырить из старого домашнего телефона (такой геркон можно вытащить из телефона, у которого трубка ложится на корпус и при этом не нажимает никаких видимых рычагов. Там в трубке собственно спрятан магнит, а в корпусе телефона — геркон), а магнит например из старого шкафа. Там на дверках стоят такие маленькие магнитики.
6. Паяльник, провода, припой, канифоль и прямые руки.
Вот моя схема на четыре цифры.
Принцип работы замка очень прост. На рисунке представлена схема замка в исходном положении при открытой двери.
При закрытии двери геркон замыкается и питание подается через нормально замкнутые контакты Р1 на нормально разомкнутые контакты Р2 (второе реле). Реле Р2 — Р5 включены по схеме самоподхвата.
В наборе кода участвуют кнопки КЛ2 — КЛ5. При нажатии кнопки КЛ2 запитывается реле Р2, и соответственно реле получает питание, и ее контакты замыкаются. При отпускании КЛ2 реле продолжает питаться через собственные контакты. Дальше питание поступает на контакты реле Р3 и таким-же образом до реле Р5. При замыкании контактов реле Р5, питание поступает, но исполняющее устройство (в моем случае это электромагнитная защелка, но может быть и высоковольтное реле, при питании механизма замка от 220В.)
Есть еще кнопки КЛ1 и КЛ6. При нажатии кнопки КЛ1 обесточивается вся дальнейшая схема, все реле сбрасываются в начальное положение. Паралельно КЛ1 включаются все свободные кнопки наборной панели.
Кнопка КЛ6 — это открытие замка изнутри помещения. При нажатии КЛ6 поочередно срабатывают реле р5-р4-р3-р2 и продолжают держать свои контакты, пока не откроется дверь (не разомкнется геркон и вся цепь не обесточится. Тоже происходит и при правильном наборе кода, только реле срабатывают в обратном порядке 2-3-4-5).
К относительным недостаткам этого замка можно отнести следующее:
1. Открытие двери и при одновременном нажатии всех «правильных кнопок».
2. Отсутствие резервного источника питания. При пропадании питания — замок не открыть. Хотя зарезервировать можно с помощью акума и еще одной релюшки.
3. Нельзя выбрать код с повторяющимися цифрами, например такой: 2325.
Вот фото моих двух замков. Работают уже больше года без проблем. Главное — придумать кодовую панель, но это уже дело вкуса.
Так сказать внешний вид (изнутри). На обычный накладной замок не обращаем внимания, он хоть и рабочий, но ключи от него потеряны еще до начала времен.
Расположение реле, проводов и кнопки внутри корпуса.
Электромагнитная защелка (врезана в дверь)
Вот такой вот корпус у меня получился.
А это кодовая панель, сделана из старого китайского мультиметра и кнопок от телефона (модель телефона — Элетап микро). Дисплей остался просто так, не задействован.
Все реле вот в такой вот коробочке и блок питания
А это кодовая панель, здесь уже посложнее изготовление.
Прошу прощения за темные секунды, но там не хватало света.
Спасибо за внимание!
 |
 |
||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
 |
 |
Обычные механические замки имеют невысокую степень защиты в силу ограниченного числа комбинаций. Также возможна потеря ключа или снятие с него слепка. Электронные кодовые замки позволяют обеспечить индивидуальный или коллективный доступ в помещения, к оборудованию, сейфам и другим объектам без применения традиционных механических замков и ключей.
В электронных кодовых замках, как и в механических, часто используют принцип совпадения признаков. Очевидно, что наиболее простой и, соответственно, предельно надежной схемой совпадений является заданная пользователем последовательность включения элементов коммутации.
Рис. 22.1
На рис. 22.1 показана одна из простейших схем кодового замка с использованием электромагнитного запорного устройства [Рл 9/99-24]. Схема питания электромагнитного замка и его конструкция не приводятся. Для включения исполняющего устройства (электромагнитного замка) предназначено реле К1, а реле К2 включает звонок, конкретная схема которого также не приводится. Кнопки наборного поля SB1 — SBn, а также кнопку SB0 «Звонок» устанавливают на входной двери.
Кнопки SBm устанавливают внутри помещения в разных местах, что позволяет хозяину открывать дверь, не подходя к ней. Активными для набора кодовой комбинации являются кнопки SB1 — SB4. Их число может быть увеличено или уменьшено по усмотрению пользователя.
Устройство работает следующим образом: при подаче питания конденсаторы С1 и С2 заряжаются за 10 сек, и электронный замок готов к работе. Реле К1 срабатывает на время разряда конденсатора С1 через обмотку (на 2…3 сек) только при одновременном нажатии кнопок SB1 — SB4, и, соответственно, не реагирует на их последовательное поочередное нажатие. Если будет ошибочно нажата любая из кнопок SB5 — SBn, произойдет мгновенный разряд конденсатора С1 через резистор R2, и устройство придет в рабочее состояние только через 10 сек (после заряда конденсатора С1). В это время даже правильный набор кода не сможет открыть замок.
Схема питания реле К2 звонковой цепи также использует времязадающую цепь — R3, С2. Это исключает частую подачу сигналов (чаще чем через 10 сек и длительностью свыше 2…3 сек), что не создает лишнего шума и не позволяет пережечь обмотку звонка.
Кнопка звонка SB0 соединена через диод VD1 и резистор R2 с конденсатором С1 кодового замка. При попытке проникновения в помещение злоумышленники зачастую проверяют наличие в нем хозяев — нажимают на кнопку звонка, а затем пытаются открыть дверь. Нажатие на звонковую кнопку SB0 приводит к разряду конденсатора С1, что делает невозможным открытие замка на время задержки даже при наборе правильной комбинации.
На рис. 22.2 показана схема кодового замка с использованием иного способа защиты: замок срабатывает только при одновременном нажатии кнопок SB1 — SB4 и кнопки SB0 «Звонок» [Рл 9/99-24]. Если кнопка SB0 будет нажата до одновременного нажатия кнопок SB1 — SB4, включается звонок, что позволяет привлечь внимание хозяев (если они дома) или сторонних лиц.
Как и в предыдущем случае, нажатие на любую из кнопок SB5 — SBm вызовет разряд времязадающего конденсатора С1. Повторный набор будет возможен только через 10 сек, когда напряжение на обкладках конденсатора превысит напряжение пробоя стабилитрона VD3, включенного в базовую цепь составного транзистора VT1, VT2. Реле К1 (управление электромагнитным замком) является нагрузкой составного транзистора, а реле К2 («Звонок») — нагрузкой транзистора VT3.
Рис. 22.2
Если набран правильный код и активизировано реле К1, транзистор VT3 закрыт, и реле К2 (управление звонковой цепью) будет обесточено, нажатие кнопки SBO «Звонок» вызовет срабатывание реле К1 (управление электромагнитом замка). Как вариант может быть использовано иное подключение реле К1, К2 (рис. 22.3). Кнопки SBm предназначены для дистанционного открытия замка изнутри помещения. При нажатии на кнопку SB0 («Звонок») произойдет разряд конденсатора С1.
Рис. 22.3
Сочетанием схем, приведенных на рис. 22.1 — 22.3, может быть получен другой вариант схемы (рис. 22.4).
По схеме на рис. 22.5 может быть реализован электронный кодовый замок иного принципа действия [Рл 9/99-24]. Особенностью замка является строго обусловленная последовательность нажатия кнопок. В результате этого, сначала происходит заряд конденсатора C3, а потом его подключение последовательно с заряженным конденсатором С2. Удвоенное напряжение этого «источника напряжения» через стабилитрон VD3 поступает на базу составного транзистора VT1, VT2, который управляет реле К2 (электромагнит).
Для срабатывания этого устройства необходимо: одновременно нажать на кнопки SB2 и SB4, затем, отпустив эти кнопки, одновременно нажать на кнопки SB1 и SB3. При нажатии на любую из кнопок SB5 — SBm или SB0 «Звонок» произойдет разряд конденсатора С2 и отсрочка на 10 сек времени повторной попытки набора. Для усложнения условий набора кода может быть использована цепочка элементов (рис. 22.6) вместо конденсатора C3. Эта цепочка задает время (продолжительность) нажатия на кнопки при заряде и определяет время саморазряда конденсатора C3.
Рис. 22.4
Приведенные выше схемы работают при одновременном нажатии нескольких кнопок. Число возможных комбинаций при четырехкнопочном наборе кода и кодовом поле 3×3 (9 кнопок) составляет 3024, при кодовом поле 4×4 — 43680, при 5×5 — 303600.
Местоположение кнопок в наборном поле определяет пользователь. Периодически рекомендуется менять код набора. Тем самым снижается вероятность подбора кода посторонними лицами путем последовательного перебора комбинаций. При неизменном коде наиболее часто используемые кнопки загрязняются и демаскируют себя. Кнопки должны включаться без щелчка, чтобы нельзя было на слух определить число нажатий. При наборе кода замков, выполненных по схемам рис. 22.1 — 22.4, рекомендуется имитировать последовательное нажатие кнопок. В любом случае нажимаемые кнопки не должны быть видны посторонним.
Электронный замок следует разместить в металлическом закрытом корпусе как для снижения влияния на работу замка сетевых наводок, так и для ограничения или исключения возможности визуального установления кода замка (при снятии крышки устройства). Для повышения надежности работы устройства желательно предусмотреть резервированное аккумуляторное питание.
Рис. 22.5
Рис. 22.6
Рис. 22.7
Предельно простые кодовые замки и их элементы показаны на рис. 22.7 и 22.8. Работа замка основана на последовательном и единственно правильном соединении переключателей. На рис. 22.7 изображен один из элементов кодового замка, представляющий собой двойной многопозиционный переключатель. Подобные устройства используют в камерах хранения вокзалов. В кодовом замке другого типа использована последовательность таких элементов (рис. 22.8), Чем больше число элементов, тем выше степень секретности замка: она возрастает пропорционально числу позиций переключателя SA2 (SA1) в степени п, где п — число типовых элементов кодового замка.
Внутренними (скрытыми от постороннего взора) переключателями SA2 (цепочкой типовых элементов) устанавливают требуемый цифровой и/или буквенный код. После этого дверь камеры захлопывают, и устройство переходит в режим охраны. Для того чтобы дверцу можно было открыть, на внешних переключателях SA1 необходимо установить «правильный» код и нажать кнопку подачи питания на исполнительный механизм. Если был набран неверный код, включится сигнал тревоги. Подробности выполнения такого варианта схемы мы специально не приводим, полагаясь на то, что читатель сумеет самостоятельно или с помощью наставника решить эту задачу.
Рис. 22.8
Для настройки и экспериментов со схемами в качестве нагрузок устройств вместо обмоток реле могут быть использованы генераторы звуковых частот либо светоизлучающие диоды (с токоограничивающим резистором величиной 330…560 Ом). Так, вместо реле («Звонок») во всех схемах можно включить генератор звуковых сигналов, см., например, схемы в главе 11. В качестве нагрузки можно использовать и высокочастотные генераторы малой мощности, что позволит осуществлять дистанционное управление различными приборами или сигнализировать о попытках проникновения в помещение.
При использовании в схемах реле, их следует отбирать по напряжению срабатывания ниже напряжения питания, причем рабочий ток реле должен быть таков, чтобы времяограничивающие конденсаторы, включенные параллельно обмотке реле, успевали полностью разряжаться за 2…3 сек.
Для дальнейшего повышения надежности кодовых замков перспективно использование магнитоуправляемых контактов (герконов) — герметичных контактов, заключенных в запаянную стеклянную ампулу. Контакт срабатывает при поднесении к нему постоянного магнита даже через разделяющую их пластинку из немагнитного материала. Это значительно повысит долговечность и скрытность замка.
Конструирование кодовых замков полезно не только в связи с их практической значимостью, но, главным образом, в плане развития творческой инициативы, безграничного совершенствования устройств различного, порой неповторимого принципа действия.
На приводимых ниже схемах показаны варианты схем кодовых замков с использованием тиристоров и /ШО/7-коммутаторов [Рк 5/00-21, Рл 9/99-24].
На рис. 22.9 показан типовой наборный элемент кодового замка, применяемый для этих схем (рис. 22,10 — 22.13). Такие элементы могут быть установлены в атташе-кейсах, индивидуальных сейфах, камерах хранения, системах управления сложным техническим оборудованием, предназначенным для выполнения ответственных работ.
Рис. 22.9
После набора внутреннего кода (установки переключателей SA2 в положение, определяемое пользователем) дверцу захлопывают. Замок автоматически защелкивается. Число возможных вариантов кодовых сочетаний равно числу позиций переключателей SA1 и SA2, возведенных в степень, равную числу типовых наборных элементов.
Для того чтобы открыть замок, необходимо на типовых наборных элементах кодового замка набрать требуемый код. Последовательность типовых элементов замка представляет собой простейшую схему совпадения.
В случае, если набран правильный код, управляющий переход транзистора VT1 (рис. 22.10) оказывается замкнутым. Вследствие этого, при нажатии на кнопку SB1 «Откр», сопряженную с ручкой дверцы, электромагнитное реле К1 (элемент управления замком) подключается к источнику питания. Реле сработает, его контакты К1.1 включат электромагнит замка, и замок откроется.
Рис. 22.10
При неправильном наборе кода и подергивании ручки дверцы (нажатии на кнопку SB1 «Откр.»), напряжение через обмотку реле К1 поступит на базу транзистора VT1, и он откроется. Одновременно с резистора R4 на управляющий электрод тиристора VS1 поступит отпирающий сигнал, который включит его, что приведет к срабатыванию реле К2. Контакты реле разомкнут цепь набора кода и включат цепь сигнализации попытки несанкционированного проникновения на охраняемый объект (звонок Cs, сигнальную лампу, электронную сирену или их сочетание; включат иной исполнительный механизм).
Повторный набор кода будет возможен только после нажатия на кнопку SB2 «Сброс». Поскольку ток через обмотку реле К1 в случае неправильного набора кода невелик (ограничен резистором R1 и другими элементами схемы), срабатывания реле К1 не происходит. Таким образом, пользователю для открытия замка предоставляется всего одна попытка, что резко ограничивает возможность подбора кода посторонними лицами.
Включенные параллельно обмоткам реле диоды VD1, VD2, препятствуют развитию колебательных процессов при коммутации индуктивной нагрузки (обмоток реле). Конденсатор С1 исключает вероятность ложного срабатывания устройства за счет наводок и переходных процессов.
Как и для иных ответственных устройств, к которым предъявляются повышенные требования по надежности, в случае практического использования электронных кодовых замков целесообразно предусмотреть резервное питание устройства от аккумулятора на случай планового или аварийного отключения источника питания.
Модифицированные варианты описанной выше схемы, демонстрирующие возможность питания устройства от источника напряжения другой полярности, представлены на рис. 22.11, 22.12. Принцип их работы остался прежним: в схемах содержится последовательность наборных элементов, своеобразной схемы совпадения, а также тиристорный ключ, реле и элементы сигнализации.
Рис. 22.11
По сравнению с предыдущей схемой устройство (рис. 22.11) имеет пониженную чувствительность и поэтому требует индивидуального подбора величины резистора R1, включенного в цепь управления тиристором. При выборе типа реле К1 необходимо учесть, что ток его срабатывания должен значительно превосходить управляющий ток тиристора. Это исключит ложное срабатывание устройства.
Вариант кодового замка, выполненный на транзисторном аналоге тиристора, показан на рис. 22.12. В схему введен элемент задержки срабатывания — конденсатор С1 большой емкости. При этом срабатывание блокирующего устройства осуществляется на несколько мгновений позже. Это и позволяет пользователю убедиться в том, что дверца захлопнута, и замок закрыт.
Рис. 22.12
Рис. 22.13
Несколько иной принцип действия использован в схеме кодового замка, изображенной на рис. 22.13.
Как и в предыдущих случаях, при правильном наборе кода последовательно включенные типовые элементы кодового замка обеспечат подачу напряжения питания на обмотку реле К1 при нажатии на кнопку SB1 «Откр.». Одновременно кратковременно включается звонок Cs, звучит звуковой сигнал, предупреждающий об открытии замка. Блокировки действия звукового сигнализатора в этом случае не происходит.
В исходном состоянии сопротивление канала исток — сток полевого транзистора невелико, управляющий электрод тиристора «закорочен» на общий провод, тиристор закрыт.
При неправильном наборе кода и нажатии на кнопку SB1 «Откр.» также звучит звуковой сигнал. Поскольку обмотка реле К1 соединена последовательно с резистором R1 (100 кОм), ток через его обмотку мал, и реле не срабатывает. В то же время напряжение питания поступает через обмотку реле К1 и резистор R2 на конденсатор С2 и заряжает его примерно за 5 сек.
Если кнопка SB1 «Откр.» нажата свыше 5 сек, или производятся попытки подбора кода с периодическим подергиванием дверцы (замыканием кнопки SB1), конденсатор С1 зарядится. Сопротивление исток — сток полевого транзистора VT1 резко возрастет, тиристор VS1 включится. Реле К2 — нагрузка тиристора — своими контактами К2.1 разомкнет цепь набора кода и включит звуковую или иную сигнализацию.
Следующее обращение к замку будет возможно лишь после деблокировки схемы — нажатии кнопки SB2 «Сброс». Время задержки срабатывания (в секундах) определяется параметрами элементов RC-цепочки (C2R2), где емкость выражена в микрофарадах, а сопротивление — в МОм. Для варьирования этого времени можно предусмотреть использование в качестве резистора R2 потенциометра, позволяющего устанавливать любое, на усмотрение пользователя, время задержки срабатывания от 0 до нескольких секунд. Диод VD2 предназначен для мгновенного разряда конденсатора С2 при «правильном» наборе кода и не является обязательным элементом.
Электронный кодовый замок с кнопочным управлением (рис. 22.14) использует /ШОГ7-коммутаторы (микросхема DA1 К561КТЗ) и выходной каскад на транзисторе VT1 с исполнительным реле К1 [Рл 9/99-24].
Приведенные ранее схемы работают при одновременном нажатии нескольких кнопок. Электронный замок (рис. 22.14) срабатывает при последовательном или одновременном нажатии «правильных» кнопок SB1 — SB4. Нажатие кнопки SB1 вызывает подачу высокого уровня на управляющий вход ключа DA1.1 (вывод 13 микросхемы) и запоминание этого уровня на конденсаторе С1. Включается ключ DA1.1. Замыкание ключа DA1.1 позволяет при нажатии кнопки SB2 подать напряжение высокого уровня на управляющий вход следующего ключа и т.д. — по цепочке.
Конденсаторы С1 — С4 запоминают состояние «высокого уровня» на время в несколько секунд, определяемое величинами
резисторов R2, R4, R6, R8, включенных параллельно этим конденсаторам. Если в процессе набора кода будет ошибочно нажата кнопка SB5 — SBm или время набора кода будет велико, конденсаторы С1 — С4 разрядятся. Ключи коммутатора (коммутаторов) разомкнутся, что не позволит открыть замок.
Как и в предыдущих схемах, неправильный набор кода или нажатие кнопки звонка вызовет разряд конденсатора С5 и воспрепятствует дальнейшему набору кода. Вместо кнопок SB1 — SB4 в схеме (рис. 22.14) могут быть установлены типовые наборные элементы (рис. 22.1). В этом случае замок утрачивает свойство защиты от подбора кода. Как вернуть ему это свойство, рекомендуется решить самостоятельно.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год