Кодовый замок на дверь это устройство фиксации, для открытия которого нужно выставить или указать правильную комбинацию цифр. Среди них можно отметить два основных типа – механические и электронные. Несмотря на разницу технологий, они имеют один принцип – чтобы открыть подъезд, необходимо ввести правильный код на клавиатуре устройства.

Кодовые замки на подъезд – их достоинства и недостатки

У кодовых замков на подъезд имеются как преимущества перед аналогами, так и недостатки. Основными достоинствами являются:

• отсутствие необходимости изготавливать и держать при себе ключ от подъезда;
• невысокая стоимость механизма;
• потеря ключа не помешает попасть домой;
• наличие подсветки клавиш в электронных и электронно-механических устройствах;
• возможность сменить секретный код замка.

К наиболее существенным недостаткам можно отнести:

• возможность распространения кода среди посторонних людей;
• кнопочные панели быстро приходят в негодность;
• потертости на клавишах дают возможность подбора кода к замку;
• необходимость регулярного изменения кода и его запоминания.

Помимо этого каждый тип замков имеет свои сильные и слабые стороны.

Кодовые замки на подъезд механические

Когда дверь в подъезд захлопнута, в механическом устройстве взведена возвратная пружина, головка пуска расположена в планке, а защелка задвинута. Нажатие правильной комбинации кнопок сдвигает нужные пластины, освобождая обойму замка. Если отпустить кнопки, возвратная пружина обеспечит принятие защелкой исходного положения.

Несмотря на простоту устройства, своими руками собрать его достаточно проблематично.

Единственным способом открыть механический замок является ввод правильного кода, но, несмотря на это, степень защиты достаточна лишь для изоляции от случайных прохожих.

Замок можно установить, как на правые, так и на левые двери. Чтобы открыть его изнутри, нужно лишь отвести рычаг. В кодовой комбинации рекомендуется использование не менее трех цифр.

Чтобы перекодировать замок, требуется вынуть винты, снять набор пружин и рычаг. Далее нужно расположить сувальды используемых для нового кода кнопок скосом к центру замка и собрать устройство обратно. Проверять работу замка нужно на открытой входной двери. В зимнее время следует использовать смазку VD-40 на движущихся деталях.

Кодовые замки на электронике

Электронный замок с кодом на подъезд имеет более привлекательный дизайн, более удобную процедуру смены и ввода кода, а так же ряд разнообразных сопутствующих функций. На радиорынках продается достаточно деталей, позволяющих собрать такое устройство своими руками.

Замки с цифровым кодом желательно выбирать по следующим критериям:

• возможности разблокировки устройства мастер-картой;
• подсветки у клавиш;
• метеозащиты;
• международного сертификата;
• возможности блокировки разных дверей с помощью единственного ключа.

Основные составляющие из которых сделаны электронные кнопочные замки:

• Само устройство, включающее электромагнитный привод запирающего механизма. Для того чтобы обеспечить подвижность засова замка, на его электромагнит должен поступить электрический импульс. Это возможно лишь при совпадении кода в приемнике и комбинации на носителе информации. Такой процесс происходит на специальных замках, отличающихся от обыкновенных выходящей кипой проводов.
• Наружный пульт управления, являющимся считывающим устройством, которое не включает какой-либо электроники управления. В него поступают импульсы, исходящие из внутреннего блока управления и если код сигнала совпадает, считыватель активируется.
• Внутреннее устройство управления, являющимся главным центром руководства электронным замком. Именно он посылает импульс электромагнитам устройства, обеспечивающий его открытие. Большинство таких замков закрываются, так же как и любые механические захлопывающиеся устройства.
• Источником бесперебойного питания. Он является необходимой комплектующей на электронные замки – иначе при отключении электричества будет невозможно проникнуть в помещение. Несмотря на малую мощность устройства, оно может обеспечивать работоспособность электрического замка на протяжении нескольких дней. ИБП представляет собой маленький прибор, расположенный в скрытом месте.

Схема электронного кодового замка в подъезд – как ее собрать своими руками

Кодовый замок работает на микросхеме 4017. Это многофункциональный кристалл и теперь он послужит еще и сторожем, в виде простого в изготовлении кодового замка с высоким уровнем шифростойкости. Для того чтобы подобрать к нему код, придется перепробовать 10000 вариантов, причем неправильно нажатая клавиша никак не сигнализирует про ошибку. Шифр состоит из комбинации четырех цифр, вводимых в определенной последовательности. Рассматриваемая схема кодового замка:

Исполнение такого устройства такое же как остальные электронные запоры на микросхемах. Контакты S6-S9, соответствуют цифрам, которые присутствуют в рабочем коде – это «нужные» номера. Клавиши S1-S5 наоборот – показывают числа, которые в шифре отсутствуют.

• При наличии питания, на ножке контакта 3 мc находится напряжение, обозначаемое логической «1».
• Когда нажимается клавиша «S6», это напряжение оказывается на входе счетчика «14» и он срабатывает, отправляя напряжение на вывод 2.
• То же самое происходит после нажатий «S7»-«S8» – это отправляет напряжение на контакты 4 и 7 соответственно.

Когда счетчик фиксирует все четыре правильных нажатия цифр кода, ток подается на контакт номер 10, что открывает транзистор VT2, подающий питание на управляющую цепь реле. Последнее активируется и обеспечивает подключение нагрузки, о чем сигнализирует светодиод.

Электронный кодовый замок можно собрать своими руками. Об этом на видео:

Защита «от дурака»

Если в процессе набора кода нажимается какая-либо из «неправильных» кнопок (S1-S5) напряжение подается на контакт 15, что обнуляет счетчик, производя возврат всей схемы в первоначальное положение. Это никак не отображается на индикаторах, что значительно усложняет подбор пароля.

Несанкционированный доступ можно сделать едва ли невозможным, просто добавив на контакт 15 реле времени, незаметно блокирующее все клавиши хотя бы на 60 секунд.

В этом случае, если неправильно набрать код, то придется подождать минуту, прежде чем набирать его заново. Злоумышленник этого знать не будет и если даже он случайно угадает пароль, то не факт, что он наберет его во время бездействия реле времени.

Если же знать об этой особенности, то на подбор пароля уйдет 10-12 тыс. минут – своими руками придется около 8 суток непрерывно вводить пароли для подбора искомой комбинации. Надежность такого решения возрастает едва ли не до максимальных значений.

Собранная схема это только часть работы – теперь необходимо наладить открывание/закрывание задвижки замка. Для этого можно либо сделать магнит, либо применить уже готовый активатор, например автомобильный.

Используя эти способы, надо отдавать себе отчет, что в первом случае, при отключении электричества, замок входной двер автоматически откроется, а во втором наоборот – останется закрытым. Поэтому более предпочтителен второй вариант, снабженный ИБП.

Курсовой проект состоит из 39 страниц, содержит 13 таблиц и 18 рисунков. Использовано 7 источников.

Ключевые слова: КОДОВЫЙ ЗАМОК, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, КЛАВИАТУРА, ДАТЧИК, СВЕТОДИОД, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА, ПРОГРАММА.

Цель: спроектировать кодовый замок на основе микроконтроллера с архитектурой MCS-51, разработать функциональную схему устройства, написать программу для микроконтроллера.

Результат проектирования: был спроектирован кодовый замок, обладающий возможностью звуковой сигнализации о попытке подбора кода.

ВВЕДЕНИЕ

Кодовые замки являются эффективным средством предотвращения доступа посторонних лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа. Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным. В данном курсовом проекте осуществляется разработка электронного кодового замка для наружной двери жилого дома с использованием микроконтроллера. Одним из требований является осуществление сигнализации при попытке подбора кода.

1. Разработка структурной схемы

Рассмотрим специфику данной задачи. Кодовый замок должен обеспечивать управление исполнительным устройством электромеханического замка, то есть должен управлять подачей напряжения, обеспечивающего отпирание двери. Предполагается, что замок открывается наличием напряжения на исполнительном устройстве и закрывается его отсутствием. Поэтому в системе должен присутствовать датчик открытия двери, чтобы можно было определить, когда дверь открыта, и подача питания уже не требуется.

Когда пользователь вводит верный код, он должен быть извещён о том, что замок открыт, и дверь можно открывать, то есть должна присутствовать индикация факта открытия замка.

При последовательных попытках подбора кода замка жителям дома будет полезно узнать об этом, будь то злоумышленник, пытающийся проникнуть в помещение или жилец, который забыл или не в состоянии набрать верный код. Таким образом, система должна сигнализировать о попытке подбора кода после определённого числа неудачных попыток.

Кодовый замок представляет собой систему, отказ или сбои в работе которой могут привести к возникновению серьёзных трудностей и неудобств у владельца охраняемого помещения, поэтому система должна быть надёжной и обеспечивать стабильную работу.

Учитывая то, что замок устанавливается на наружной двери дома, он должен быть способен функционировать в широком диапазоне температур.

Исходя из требований, предъявленных к устройству выше, электронный кодовый замок должен включать в себя следующие элементы:

Микроконтроллер;

Клавиатура;

Исполнительный элемент электромеханического замка;

Устройство сигнализации об открытии двери;

Устройство сигнализации о попытке подбора кода;

Датчик открытия двери.

Взаимодействие элементов изображено на структурной схеме устройства (Рисунок 1.1).

2.1 Выбор исполнительного элемента электромеханического замка

В настоящее время на рынке представлено большое количество различных электрозамков. Электрозамки управляются дистанционно, путем подачи напряжения, и могут быть использованы совместно с аудио- и видеодомофонами любых типов, кодовыми панелями, считывателями магнитных карт и электронных ключей и т.п. Электрозамки могут применяться для построения "шлюзовых" систем из двух и более дверей, а также в любых других случаях, когда необходимо дистанционно открывать дверь.

Различают два основных класса электрозамков: электромагнитные и электромеханические. Электромагнитные замки - это электромагнит в чистом виде: при подаче на него напряжения ответная механическая планка притягивается. Если нет напряжения, то нет и удержания.

За счет отсутствия механически перемещающихся деталей и простоты конструкции электромагнитные замки имеют самую высокую надежность. Усилие отрыва для электромагнитных замков исчисляется несколькими сотнями килограмм.

К недостаткам электромагнитных замков можно отнести то, что они открываются при отсутствии напряжения.

Часто электромагнитные замки используются в составе многоквартирных аудиодомофонных систем. В этом случае, он открывается кодом с вызывной панели или с трубки из квартиры, либо просто кнопкой внутри подъезда перед выходом.

В отличие от электромагнитных, электомеханические замки работают не непрерывно, а в импульсном режиме, то есть напряжение на замок подается кратковременно при его открытии, а все остальное время замок обесточен. При отсутствии напряжения открыть электромеханические замки изнутри можно расположенной на них механической кнопкой, а снаружи - ключом, который входит в комплект поставки. Конструктивно электромеханические замки бывают накладные и врезные.

Для питания электромеханических замков не обязательно использовать стабилизированное напряжение, но необходимо обратить внимание, чтобы источник питания был рассчитан на достаточно большие токи, необходимые для открытия электромеханических замков.

Для запирания двери жилого дома наиболее целесообразно использовать электромеханический замок, предназначенный для наружных дверей помещений. Рассмотрим электромеханический замок “ПОЛИС-13” отечественной фирмы “Оника”. Внешний вид замка показан на рисунке 2.1.1, его технические характеристики – в таблице 2.1.1.

Для извещения пользователя о том, что дверь открыта, будет использоваться световая сигнализация. Для этого подойдёт светодиод зелёного цвета АЛ336И. Его технические характеристики представлены в таблице 2.3.1 .

Таблица 2.3.1 – Характеристики светодиода АЛ336И

При попытке подбора кода замка для уведомления об этом жильцов дома целесообразно использовать звуковой сигнал. Для этого можно использовать излучатель звука со встроенным генератором рабочей частоты. Такое устройство не требует подачи на вход высокочастотного сигнала для его работы. Достаточно просто обеспечить напряжение питания. Пьезоэлектрический излучатель звука SMA-21-P10 фирмы Sonitron обладает подходящими характеристиками (таблица 2.4.1). Внешний вид устройства показан на рисунке 2.4.1.

Таблица 2.4.1 – Характеристики излучателя звука SMA-21-P10

Рисунок 2.4.1 – Внешний вид излучателя звука SMA-21-P10

2.5 Выбор датчика открытия двери

Для определения момента открытия двери будет использоваться контактный герконовый датчик фирмы Aleph. В номенклатуре Aleph представлены герконы различного применения: накладные или врезные на деревянные и металлические двери, с различным максимальным зазором между контактами. Тип контактов у всех моделей - нормально замкнутые. Рассмотрим характеристики датчиков данной фирмы, представленные в таблицах 2.5.1, 2.5.2 и 2.5.3.

Таблица 2.5.1 - Технические характеристики датчика DC-1523

Таблица 2.5.2 - Технические характеристики датчика DC-1811

Таблица 2.5.3 - Технические характеристики датчика DC-2541

Для этой цели нам подходит датчик DC-2541 (рисунок 2.5.1). Его технические характеристики приведены в таблице 2.5.3.

Основными требованиями, предъявляемыми к микроконтроллеру в этом проекте, являются:

Наличие параллельных портов ввода-вывода в количестве, достаточном для подключения всех устройств, входящих в структурную схему системы;

Достаточно высокая надёжность и стабильность работы;

Возможность работы в расширенном температурном диапазоне.

Для выполнения поставленной задачи подходят микроконтроллеры с архитектурой MCS-51, поскольку они доступны, относительно просты, и их возможностей вполне достаточно для обеспечения функционирования данного устройства.

Первым двум требованиям удовлетворяют все производимые на данный момент микроконтроллеры с архитектурой MCS-51. Большинство моделей имеют модификации, рассчитанные на расширенный температурный диапазон. Исходя из этого, выбор производился из наиболее дешёвых изделий известных фирм, чтобы минимизировать стоимость системы. В итоге, был выбран микроконтроллер AT89S51 фирмы Atmel.

Корпорация Atmel (США), являясь на сегодняшний день одним из признанных мировых лидеров в производстве изделий современной микроэлектроники, хорошо известна на российском рынке электронных компонентов. Основанная в 1984 году, фирма Atmel определила сферы приложений для своей продукции как телекоммуникации и сети, вычислительную технику и компьютеры, встраиваемые системы контроля и управления, бытовую технику и автомобилестроение.

Atmel выпускает широкий спектр микроконтроллеров, основанных на архитектуре MCS-51. Данная линейка микроконтроллеров включает изделия в корпусах стандартных типоразмеров с поддержкой функции внутрисистемного программирования, а также, производные разновидности микроконтроллеров (ROMLESS, ROM, OTP и FLASH) в малогабаритных корпусах с 20-ю выводами. Некоторые из устройств, также, имеют поддержку высокоскоростного (х2) режима работы ядра, который, по- требованию, удваивает внутреннюю тактовую частоту для CPU и периферийных устройств.

AT89S51 – экономичный высокопроизводительный КМОП 8-разрядный микроконтроллер с 4 кБ внутрисхемно программируемой флэш-памятью. Устройство производится с использованием технологии Atmel энергонезависимой памяти большой емкости и совместимо по системе команд и расположению выводов со стандартным микроконтроллером 80C51. Встроенная флэш-память может быть запрограммирована внутрисхемно или с помощью обычного программатора энергонезависимой памяти. За счет комбинации 8-разрядного ЦПУ с внутрисхемно программируемой флэш-памятью на одном кристалле AT89S51 от Atmel является мощным микроконтроллером, обеспечивающим высокую гибкость и рентабельность решений для многих задач встроенного управления.

AT89S51 (рисунок 2.6.1) имеет следующие стандартные характеристики: 4 кБ флэш-памяти, 128 байт ОЗУ, 32 линии ввода-вывода, сторожевой таймер, два указателя данных, два 16-разрядных таймера-счетчика, 5-векторная 2-уровневая система прерываний, полнодуплексный последовательный порт, встроенный генератор и схема тактирования. Кроме того, AT89S51 разработан со статической логикой для работы на частоте вплоть до 0 Гц и поддерживает два программно настраиваемых режима снижения энергопотребления:

В режиме холостого хода (Idle) останавливается ЦПУ, но ОЗУ, таймеры-счетчики, последовательный порт и система прерываний продолжают функционировать. В экономичном режиме (Power-down) сохраняется информация в ОЗУ, но остановлен генератор, выключены все остальные функциональные блоки до внешнего запроса на прерывание или аппаратного сброса.

Отличительные особенности микроконтроллерaAT89S51:

Cовместимость с серией MCS-51;

4 кБ флэш-памяти с внутрисхемным программированием (ISP) Износостойкость: 1000 циклов записи/стирания;

Рабочий диапазон питания 4.0…5.5В;

Полностью статическое функционирование: 0 …33 МГц;

Три уровня защиты памяти программ;

Внутреннее ОЗУ размером 128 x 8;

32 программируемые линии ввода-вывода;

Два 16-разрядных таймера-счетчика;

Шесть источников прерываний;

Полнодуплексный канал последовательной связи на УАПП;

Режимы снижения потребления: холостой ход и экономичный;

Восстановление прерываний при выходе из экономичного режима;

Сторожевой таймер;

Двойной указатель данных;

Флаг выключения питания;

Быстрое время программирования;

Гибкое внутрисхемное программирование (побайтный или постраничный режимы) .

Структурная схема микроконтроллера представлена на рисунке 2.6.2.

Рисунок 2.6.1 - Внешний вид и расположение выводов AT89S51

Назначение основных выводовмикросхемы:

VCC – напряжение питания;

GND – земля;

VDD – напряжение питания, подводимое только к ядру и встроенной памяти программ;

P0,P1,P2,P3 – двунаправленные порты ввода-вывода;

EA – доступ к внешней памяти;

RxD – выход приёмника UART;

TxD – выход передатчика UART;

PSEN – переключатель разрешения внешней памяти;

ALE – разрешение защёлкивания старшей части адреса при доступе к внешней памяти

XTAL1, XTAL2 – выводы для подсоединения внешнего кварцевого резонатора;

RESET – вход сброса .

Рисунок 2.6.2 – структурная схема микроконтроллера AT89S51

Микроконтроллер выпускается в нескольких вариантах (таблица 2.6.1).

Таблица 2.6.1 – варианты исполнения микроконтроллера

Для выполнения поставленной задачи, как было сказано выше, нам нужен микроконтроллер, рассчитанный на коммерческий диапазон температур

(-40…+85°С). Тип корпуса в данном случае роли не играет, так как в корпусе кодового замка входной двери дома достаточно места для расположения любого из них.

Для питания микроконтроллера элементов необходим стабилизированный источник питания напряжением +5В. В качестве стабилизатора лучше всего использовать микросхему КР142ЕН5. Она обеспечивает достаточную стабильность выходного напряжения и осуществляет фильтрацию помех, амплитуда которых может достигать 1В. При установке ее на дополнительный радиатор максимальный ток нагрузки составляет около 2А. Помимо этого микросхема имеет защиту от короткого замыкания.

Серия КР142ЕН5 - трехвыводные стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением в диапазоне от 5В до 27 В, могут найти применение в широком спектре радиоэлектронных устройств. Диапазон напряжений, перекрываемых данной серией стабилизаторов, позволяет использовать их в качестве источников питания, логических систем, измерительной техники, устройств высококачественного воспроизведения и других радиоэлектронных устройств. Несмотря на то, что основное назначение этих приборов - источники фиксированного напряжения, они могут быть использованы и как источники с регулированием напряжения и тока путем добавления в схемы их применения внешних компонентов. Внешние компоненты могут быть использованы для ускорения переходных процессов. Входной конденсатор необходим только в том случае, если регулятор находится на расстоянии более 5 см от фильтрующего конденсатора источника питания. Внешний вид и типовая схема включения приведены на рисунках 2.7.1 и 2.7.2 соответственно. Технические характеристики представлены в таблице 2.7.1.

Основные особенности:

Встроенная защита от перегрева;

Встроенный ограничитель тока КЗ;

Коррекция зоны безопасной работы выходного транзистора;

Диапазон температур хранения -55 ... +150С;

Рабочий диапазон температур кристалла -45 ... +125С.

Рисунок 2.7.1 – Внешний вид и расположение выводов стабилизатора КР142ЕН5А

Назначение выводов стабилизатора КР142ЕН5А:

1 – вход;

2 – общий;

3 – выход.

Рисунок 2.7.2 – Типовая схема включения стабилизатора

Таблица 2.7.1 - Электрические характеристики стабилизатора КР142ЕН5А:

Наименование	Обозначение	Условия измерения		Мин.	Тип.	Макс.	Единица измерения
Выходное напряжение	Vout	Tj=25°C		4.9	5.0	5.1	B
		5mA		4.75	-	5.25	B
Нестабильность по входному напряжению		Tj=25°C	7B	-	3	100	mB
			8B	-	1	50	mB
Нестабильность по току нагрузки		Tj=25°C	5mA	-	15	100	mB
				-	5	50	mB
Ток покоя	Iq	Tj=25°C,Iout=0		-	4.2	8.0	mA
Нестабильность тока покоя	Iq	7B		-	-	1.3	mA
		5mA		-	-	0.5	mA
Выходное напряжение шума	Vn	Ta=25°C, 10Гц		-	40	-	mkB
Коэффициент подавления пульсации	Rrej	f=120Гц		62	78	-	дБ
Падение напряжения	Vdrop	Iout=1.0A, Tj=25°C		-	2.0	-	B
Выходное сопротивление	Rout	f=1 кГц		-	17	-	мОм
Ток КЗ	Ios	Tj=25°C		-	750	-	mA
Максимальный выходной ток	Io peak	Tj=25°C		-	2.2	-	A
Температурная нестабильность выходного напряжения		Iout=5mA, 0°C		-	1.1	-	мВ/°C

3. Построение принципиальной электрической схемы

В данном устройстве используется динамический опрос клавиатуры, так как выбранная двенадцатикнопочная клавиатура имеет всего семь выводов и подключить каждую кнопку к отдельному выводу порта микроконтроллера не представляется возможным, хотя микроконтроллер и имеет достаточное количество свободных портов. Кроме того, такой способ включения упрощает схему и уменьшает число портов, занятых клавиатурой (рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 - Схема сопряжения МК и клавиатуры

Для работы с клавиатурой используются 7 выводов порта P0. Все четыре ряда кнопок опрашиваются по очереди. Для опроса первого ряда на выводах P0.1-P0.3 программно устанавливаются единицы, а на выводе P0.0 – ноль. Теперь если нажать любую кнопку первого ряда, вывод P0.0 замкнётся с выводом P0.4, P0.5 или P0.6, и на нём установится ноль. Если ни одна кнопка не нажата, на выводах P0.4, P0.5 и P0.6 будет единица за счёт подтягивающих резисторов R6-R8, которые создают на выводах высокий потенциал. Резисторы возьмём равными 4,7КОм. Аналогично опрашиваются оставшиеся три ряда кнопок на клавиатуре. При нажатии на кнопку имеет место явление дребезга контактов, однако эту проблему можно решить программно. Для этого при нажатии кнопки вводится задержка, по длительности равная переходному процессу в цепи, что позволяет избежать ложных срабатываний кнопок. Величина задержки подбирается экспериментально для каждого типа оборудования. Для примера будем используется задержка длительностью 5 мс. У такого способа есть недостаток – он замедляет работу программы, однако в данном случае это не имеет значения, так как для выполнения поставленной задачи не требуется большое быстродействие. За те 5 мс, которые программа ждёт, пользователь просто не успеет нажать на другую кнопку.

Для коммутации цепи питания привода электромеханического замка используются NPN-транзистор Q1 и оптопара OC1 (рисунок 3.2.1). Таким образом обеспечивается замыкание цепи с большими токами и напряжениями и гальваническая развязка цепей микроконтроллера и привода замка. Здесь используется широко распространённый транзистор отечественного производства КТ815А, характеристики которого (таблица 3.2.1) удовлетворяют требуемым (напряжение 12В и ток 0,5А) с некоторым запасом.

Таблица 3.2.1 – Параметры транзисторов серии КТ815

Наимен.	тип	U кб,В	U кэ, В	I к max(и), мА	P к max(т), Вт	h 21э	I кбо, мкА	f гр. , МГц	U кэн, В
КТ815А	n-p-n	40	30	1500(3000)	1(10)	40-275	50	3	<0.6
КТ815Б		50	45	1500(3000)	1(10)	40-275	50	3	<0.6
КТ815В		70	65	1500(3000)	1(10)	40-275	50	3	<0.6
КТ815Г		100	85	1500(3000)	1(10)	30-275	50	3	<0.6

Оптопара подключается к порту P0.0 микроконтроллера через резистор R2, ограничивающий ток. Входное напряжение оптопары 1,3В при токе 25 мА, значит, падение напряжения на резисторе должно быть (5-1,3)В=3,7 В. Тогда номинал сопротивления будет 3,7В/0,025А=148 Ом. Ближайшее значение ряда номинальных сопротивлений 150 Ом. Выходной каскад оптопары открывается низким уровнем на выводе микросхемы и закрывается высоким. Когда он открыт, напряжение подаётся на базу транзистора Q1 и он открывается, замыкая цепь привода замка. Рассчитаем сопротивление резистора R3. Для этого воспользуемся законом Ома . Через цепь коллектор-эмиттер протекает ток 0,5А. Коэффициент передачи транзистора по току равен 40, значит ток база-эмиттер будет равен 0,5А/40=0,0125А. На базу подаётся 5В, а на базовом переходе транзистора падает 1,2В, поэтому сопротивление резистора будет равно (5-1,2)В/0,0125А=304 Ом. Возьмём резистор на 300Ом. Для того чтобы транзистор самопроизвольно не открываться обратным током коллектора, ставится шунтирующий резистор R10. Пусть через него протекает ток, в три раза меньший, чем ток базы транзистора. Падение напряжения на базовом переходе 1,2В. Тогда сопротивление R10 будет равно 1,2В/(0,0125А/3)=288 Ом. Используем резистор 270 Ом. Так как привод замка основан на индуктивности, то по закону электромагнитной индукции при коммутации в ней возникают обратные токи. Диод D2 шунтирует индуктивность в обратном направлении и препятствует появлению обратных токов в цепи. По своим характеристикам нам подходит диод КД208А. Его максимальное обратное напряжение 100 В, прямой ток 1 А.

Рисунок 3.2.1 - Схема сопряжения микроконтроллера и исполнительного элемент а электромеханического замка

Зелёный светодиод D3 подключается к порту P2.2 микроконтроллера через ограничивающий резистор R4 (рисунок 3.3.1). Диод включается высоким уровнем сигнала на выводе. Максимальное прямое напряжение на диоде 2,8В при токе 10мА. Как раз такой ток способен обеспечить один вывод порта этого микроконтроллера. Сопротивление резистора будет равно (5-2,8)В/0,01=220Ом

Рисунок 3.3.1 - Схема сопряжения МК и светодиода

3.4 Сопряжение микроконтроллера и устройства звуковой сигнализации

Пьезоэлектрический излучатель звука LS1 подключается к выводу P2.1 микроконтроллера через резистор R5, ограничивающий ток, и включается при появлении сигнала высокого уровня на выводе микросхемы. Напряжение питания динамика 1,5-24В, возьмём 3В. Максимальный ток 3,8мА. Сопротивление резистора будет равно (5-3)В/0,0038А=526,32Ом. Используем резистор 530Ом.

Рисунок 3.4.1 - Схема сопряжения микроконтроллера и динамика

3.5 Сопряжение микроконтроллера и датчика открытия двери

Датчик подключается к выводу порта P0.7 через резистор R9, который подтягивает напряжение на выводе до единицы, когда контакты датчика разомкнуты (рисунок 3.5.1). При замыкании контактов напряжение +5В замыкается на землю, и на выводе порта появляется ноль. Длина провода от резистора к датчику много больше длины провода к микроконтроллеру, поэтому подтягивающий резистор R9 возьмём номиналом 1КОм, а для борьбы с помехами используем конденсатор С6 на 100пФ.

Рисунок 3.5.1 - Схема сопряжения микроконтроллера и датчика открытия двери

3.6 Подключение микроконтроллера к цепям, обеспечивающим его работу

Подключение микроконтроллера к цепям питания, сброса, внешнему кварцевому резонатору и выводу блокировки работы с внутренней памятью (рисунок 3.6.1) является стандартным, рекомендованным производителем .

Рисунок 3.6.1 - Схема подключения микроконтроллера

1. Описания электронных компонентов в каталоге товаров оптовой базы комплектации электронных компонентов и приборов “ПЛАТАН”:

anlp2,#1h ;выключение светодиода и динамика

movie,#82h ;разрешаем прерывания от таймера

movtmod,#1h ;задаём режим таймера – 16 бит

movdoor_code,#30h ;задание адреса для вводимых цифр кода

movattempts,#3h ;количество попыток

sjmpent1 ;переход к началу главного цикла

enter_digit: ;обработка введённого значения

mov @door_code,a ;запоминаем цифру

incdoor_code ;переходим к след. адресу

cjnea,#36h,ent1 ;проверяем,все ли цифры введены (из 6)

ajmpcompare ;переход к сравнению кодов

ent0: ;ввод 0

ajmp enter_digit

ent9: ;ввод 9

ajmp enter_digit

ent1: ;ввод 1

movp0,#0feh ;устанавливаем 0 на выходе P0.0

jbp0.4,ent2 ;если не нажата кнопка, к след. кнопке

calldelay2 ;ждём, пока пройдёт дребезг контактов

mova,#1h ;запоминаем введённую цифру

jnbp0.4,wait1 ; ждём, пока отпустят кнопку

ajmpenter_digit ;переход к обраб. введённого значения

ent2: ;ввод 2

ajmp enter_digit

ent3: ;ввод 3

ajmp enter_digit

ent4: ;ввод 4

ajmp enter_digit

ent5: ;ввод 5

ajmp enter_digit

ent6: ;ввод 6

ajmp enter_digit

ent7: ;ввод 7

ajmp enter_digit

ent8: ;ввод 8

ajmp enter_digit

code_wrong: ;обработка неверного кода

movdoor_code,#30h ;возвращаемся к началу массива

djnzattempts,ent1 ;если есть ещё попытки, в гл. цикл

setbp2.1 ;включение звукового сигнала

calldelay ;задержка 1 с

clrp2.1 ;выключение звукового сигнала

movattempts,#4h ;восстан. число попыток

compare: ;сравнениекодов

decdoor_code ;переходим к предыдущей цифре

cjne @door_code,#6h,code_wrong;проверяем 6-ю цифру и далее все

decdoor_code ;цифры по порядку

cjne @door_code,#5h,code_wrong

cjne @door_code,#4h,code_wrong

cjne @door_code,#3h,code_wrong

cjne @door_code,#2h,code_wrong

cjne @door_code,#1h,code_wrong

clrp2.0 ;открыть замок

setbp2.2 ;включить светодиод

movattempts,#3h ;восстан. кол-во попыток

jnbp0.7,wait_open ;ждём, пока откроется дверь

jb p0.7,wait_close ;ждём, показакроетсядверь

setbp2.0 ;закрыть замок

clrp2.2 ;выключить светодиод

ajmpent1 ;переход в гл. цикл

timer0: ;обработка прерывания от T0

delay: ;задержка 1 с

delay2: задержка 5 мс

Сейчас очень популярны различные электронные замки, с электронными ключами в виде «таблетки» или «флэшки». Ключ, в них является запоминающим устройством, в котором хранится некий цифровой код. А основу замка составляет микрокомпьютер, этот код считывающий и анализирующий.

Две схемы простейших кодовых замка

Не стану спорить о достоинствах и недостатках таких замков, просто предлагаю вниманию читателей свою разработку аналогичного устройства, работающего на аналоговом принципе. Суть дела в том, что в моем замке ключом служит стабилитрон на определенное напряжение стабилизации. Если стабилитрон в ключе совпадает по напряжению стабилизации со стабилитроном в замке дверь открывается. Причем внешне все выглядит так, как будто это цифровой замок с цифровым ключом. Конечно, число «кодовых комбинаций» моего замка несоразмерно меньше цифрового, но… а кто знает, что нужно подобрать стабилитрон?

Представляю себе истерику «продвинутого» вора, пытающегося подобрать цифровой код к моему замку. Схема первого варианта замка показана на . Ключом служит разъем Х1.1, подключающийся в ответный разъем Х1.2. В идеале, нужно использовать корпус от ключа таблетки, типа iButton и соответствующий разьем для её подключения. Но можно сделать и любую имитацию, либо использовать любую двухконтактную разъемную пару, например, от аудиоаппаратуры. В ключе расположен стабилитрон, в данном случае, на 8,2V и последовательно ему включенный диод 1N4148.

При подключении к разъему Х1.2 они с резистором R1 образуют стабилизированный источник постоянного напряжение, равного сумме напряжения стабилитрона и прямого напряжения диода. На компараторах микросхемы А1 LM339 сделан двухпороговый компаратор. Опорное напряжение на его входах задается цепью из резистора R2, двух диодов VD4, VD5 и стабилитрона, такого же как в ключе.

При подключении своего ключа на выводах 4 и 7 А1 устанавливается напряжение, которое на величину прямого напряжения на диоде 1N4148 больше напряжения на выв. 6 А1.2 и на ту же величину меньше напряжения на выв. 5 А1.1. Таким образом, напряжение на соединенных вместе выводах 4 и 7 А1 находится между напряжениями на выводах 6 и 5. В результате на прямом входе А1.1 напряжение будет меньше чем на инверсном, а на выходе, единица. Точно так же и на А1.2, на выходе единица. Ключ на транзисторе VT1 открывается и подает ток на реле К1.

Аналоговый электронный кодовый замок

Если в ключе стабилитрон будет не на такое же напряжение, как в замке, то хотя бы один из компараторов будет в состоянии нуля на выходе, и напряжение на базе VT1 будет недостаточно для его открывания. Особенность микросхемы LM339 в том, что её выходы сделаны по схемам открытых ключей, поэтому их можно соединять вместе, но необходимо подтянуть к плюсу питания резистором (R3). Конечно же, стабилитроны не обязательно должны быть на 8,2V, они могут быть на любое напряжение от нуля до 10V, но обязательно одинаковые. Конденсатор С1 служит для замедления реакции на правильное напряжение, чтобы не произошло случайное открывание если на вход будут поступать импульсы или какое-то переменное напряжение. Так сказать, защита от случайности.

Схема более сложного замка показана на рисунке 2. Здесь используется ключ в виде флэшки. Он очень похож на флэшку, у него такой же USBразъем, но внутри вместо запоминающей микросхемы всего два стабилитрона и два диода. Теперь «секретность» замка вдвое больше. И используются все компараторы микросхемы LM339. В ключе два стабилитрона, можно одинаковые, можно разные, но важно чтобы VD2 был таким же, как VD3, a VD7 таким как VD11.Реле К1 типа КУЦ1М, от старого советского телевизора.

У этого реле высокоомная обмотка на 12V, и две замыкающие контактные пары, на ток до 2А каждая при напряжении 220V. Но можно подобрать импортный аналог, обмотка должна быть на напряжение 12V и ток не более 30mA. Никакого налаживания не требуется. Очень важно чтобы все диоды были одинаковы, а стабилитроны в ключе точно такие же, как и в замке, и из одной партии.

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.

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.

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.

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 СЗ, 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 СЗ. Эта цепочка задает время (продолжительность) нажатия на кнопки при заряде и определяет время саморазряда конденсатора СЗ.

Приведенные выше схемы работают при одновременном нажатии нескольких кнопок. Число возможных комбинаций при четырехкнопочном наборе кода и кодовом поле 3x3 (9 кнопок) составляет 3024, при кодовом поле 4x4 — 43680, при 5x5 — 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Если вы хотите установить на дверь кодовый замок непосредственно своими руками, важно понимать его устройство. В зависимости от того какая именно модель используется может отличаться схема его подключения и принцип функционирования. Важно различать эти особенности, поэтому следует рассмотреть этот вопрос более подробно.

Кодовые замки бывают электронные и механические

Виды замков

Каждая входная дверь должна быть оснащена замком. При правильно подобранном запорном механизме будут выполняться требования по безопасности жилища. Важными критериями при выборе устройства являются:

• степень взломоустойчивости;
• тип механизма и схемы замка;
• надежность;
• уровень секретности.

На сегодня ассортимент товаров настолько огромен, что можно отыскать хороший замок в любой ценовой категории. Особого внимания заслуживают сложные механизмы. Некоторые люди не находят лучшего решения для своего дома, кроме как сделать на входе кодовый замок.

• Механические . Стандартный механизм, основанный на применении физической силы для активации запорных ригелей.
• Электронные и магнитные . Питаются от электросети или аккумулятора. Для приведения в действие требуется подача радиосигнала или наличие магнитного ключа.
• Комбинированные . Могут работать как электромагнитные модели, а в случае отсутствия питания переходят в режим обычного замка с ключом.
• Врезные . Устанавливаются на дверное полотно с наружной стороны двери и имеют видимую торцевую пластину.
• Вложенные . Монтируются на этапе изготовления двери непосредственно внутрь полотна.

Разновидности дверных кодовых замков в зависимости от принципа работы

По типу запирающих устройств кодовые замки классифицируются так же, как и обычные.

Особенности механических устройств

Ранее механические кодовые замки использовались практически повсеместно. Их активно устанавливали на входную дверь подъезда в многоквартирных домах. Также сфера их применения распространялась на входную зону в хозяйственные и производственные помещения. Принцип действия механики основан на введении кодовой комбинации из нескольких цифр, которые приводили в движение ригели и отпирали дверь при удержании нужных кнопок.

Устройство современного кодового механического замка несколько усложнено, так как старые модели оказались не слишком надежными ввиду легкости подбора комбинации, ориентируясь на вдавленные рабочие кнопки. Сегодня их схема основывается чаще на последовательном введении цифр, но сам механизм остался примерно тем же.

Преимуществами механических моделей состоит в том, что схема их подключения предельно проста. Они не требуют соединения с элементами питания, а потому достаточно лишь врезать изделие в полотно и закрепить на коробе ответную часть.

С перепрограммированием механического замка своими руками тоже не возникает особых трудностей. Для этого нужно сделать следующее: разобрать корпус и переставить код доступа на новую комбинацию, соединив кнопки с ригелями.

Преимуществом механического кодового замка считают простоту его подключения

Электромагнитные модели

Конечно же, приобретение механического замка – это неплохой бюджетный вариант, однако, более надежными и эффективными являются электромагнитные модели, их устанавливают на входную дверь в квартирах, частных домах, офисах и т. д. Такие замки имеют главное отличие – они работают от электричества. Расход энергии небольшой, а потому не стоит переживать за лишние киловатты на счетчике. К тому же можно использовать аккумуляторные батарейки, чтобы не прокладывать кабель до ближайшей сети.

• Электронный. Базовая модель – это электронный замок, который можно программировать своими руками. Он может работать по разному принципу. В одних изделиях схема приема комбинации основана на её ручном вводе на клавиатуре. Другие же замки работают на базе приема радиосигнала, который подает специальный ключ, запрограммированный под хранения нужного кода. Для того чтобы система работала необходимо обеспечить замок электропитанием. Для удобства некоторые модели оснащены дисплеем. Кнопки могут быть как обычными нажимными, так и сенсорными, как в более дорогих и современных товарах.
• Магнитный. Они также требуют питания от батареек или сети, но при этом принцип действия магнитного замка основан на несколько другом подходе. Главным элементом является магнитный ключ, который и является носителем кода. Он может иметь вид таблетки, брелока или карточки. Для того чтобы открыть дверь с помощью магнитного замка нужно приложить ключ к приемной пластине. После обработки сигнала срабатывает механизм и дверь открывается. Устройство магнитного дверного замка ярко демонстрирует домофон.

Электромагнитные дверные замки считаются самыми надежными для обеспечения безопасности

Магнитный и электромагнитный замок – это по сути одно и то же устройство. Главное условие – использование намагниченного ключа для введения кода и отпирания механизма. В исключительно электронных моделях схема основана на подаче электрического импульса.

Правила установки

Схема установки кодового замка в дверь своими руками для механических моделей довольно проста. Суть состоит в том, чтобы закрепить на полотне цифровую панель с секретным механизмом, а в лутку врезать ответную пластину. Простейшие модели содержат ригели, которые с внутренней стороны можно сдвинуть вручную благодаря специальному рычагу или кнопке.

Установка механического кодового замка выполняется достаточно просто и не требует специальных навыков

А вот как установить электромагнитный замок на дверь своими руками? Здесь нужно обладать базовыми навыками работы с устройствами на электропитании. Также для конкретной модели магнитного или электронного изделия должна прилагаться инструкция с пошаговым описанием технологии подключения элементов блока. Идеальный вариант – когда схема подключения отображается не только в текстовом варианте, но и схематически.

Сама технология установки электрозамка своими руками состоит в следующем:

1. Определите положение панели замка на двери.
2. Наметьте точное место врезки панели.
3. Просверлите отверстия в полотне согласно меткам.
4. Вырежьте подходящее по размерам отверстие для вложения блока замка и запирающего механизма.
5. Далее нужно подсоединить кодовую панель к приводу замка.
6. Для электрозамка нужно сделать доступ к питанию.
7. Затем нужно запрограммировать замок, установив на устройство код доступа, и проверить правильность работы механизма.

Установка кодового электрозамка на входную дверь позволит вам увеличить показатели надежности и безопасности. Если выполнить все правильно, вы не пожалеете о сделанном решении и предотвратите поломку устройства при длительной эксплуатации.