Система кодового доступа на микросхемах

Самая оптимальная система кодового доступа, как нам представляется, изображена на рис. 5.3. Она сочетает в себе простоту и оригинальность в изготовлении, эффективность в работе. Система реализована всего на четырех микросхемах серии 561. Устройство разрабатывалось специально для коммерческого предприятия, действующего в Санкт-Петербурге, однако принцип действия универсален и обеспечивает надежную защиту от несанкционированного проникновения извне. Если для каждого варианта предусмотреть разный специальный код доступа, обеспечить внешнюю клавиатуру антивандальным корпусом, то устройство оказывается полезным и оптимальным для использования исходя из критерия «эффективность-стоимость». В схеме предусмотрен четырехкнопочный активный код, который можно расширить до 11 цифр, добавив при необходимости однотипные коммутационные узлы. Внешний вид устройства показан на рис. 5.4.

Рис. 5.3

Рис. 5.4

Устройство работает так. Перед охраняемым объектом (дверью) - клавиатура в антивандальном корпусе (как вариант - от телефонного аппарата «Спектр-305» -12 кнопок). Панель промышленной клавиатуры перед подключением в схему разбирают, печатный монтаж и логическую схему удаляют, а кнопки подключают согласно электрической схеме. Соединение кнопочного блока и логической электронной схемы желательно проводить плоским многожильным кабелем минимальной длины (во избежание наводок), спрятав кабель в металлическую антивандальную оплетку, например, от душевого шланга, или замаскировав провода плоского кабеля под косяком дверной коробки. Экранировать кабель длиной до 2 м не обязательно. Набирая на кнопках код доступа, гость или хозяин приводит в действие отключение охранной сигнализации. Время набора кода доступа ограничено 10-ю секундами. После прошествия этого времени система переходит в режим сброса и снова готова к приему информации от клавиатуры.

Надежность устройства повышает схемное решение свободных кнопок клавиатуры, которые подключены параллельно и любое нажатие на одну из них приводит систему считывания кода в режим сброса. Одновибратор на логических элементах D2.3, D2.4 упрощает пользование прибором - нажатие кнопок при вводе секретного кода совершенно неприхотливо, т. е. не следует опасаться помех из-за дребезга контактов какой-либо кнопки - он гасится од-новибратором. Таким образом, нажатие на любую кнопку может быть любой силы и длительности, от этого работа устройства не меняется. Ограниченность времени набора кода определяется элементами времязадающей цепи R6, С2. Это время можно увеличить, пропорционально увеличивая сопротивление резистора и емкость конденсатора. Временной таймер в этой схеме необходим и наряду с другими узлами призван обеспечивать безопасность объекта.

Десятичный счетчик D3 К561ИЕ8 задает последовательность набора кода. Четыре D-триггера на микросхемах К561ТМ2 (D5 и D6) запоминают нажатие каждой кнопки. Выход триггеров переходит в состояние высокого логического уровня, если последовательность кода верная, и наоборот, в состояние низкого логического уровня, если код набран неправильно или истек регламент времени для набора цифр кода. Логический элемент на микросхеме К561ЛЕ6 (D1.4) распознает сочетание приходящей от триггеров информации и переключает триггер D7.1 в случае правильного кода. Нажатие любой из «незадействованных» кнопок К5-К12 приводит к установлению устройства в исходное состояние ожидания набора кода, обнуляет все триггеры, в том числе D7.1 и выключает реле К1, если в тот момент оно было включено предыдущим набором кода. Подключенные параллельно кнопки К5-К12 в то же время являются включателем системы в режим охраны. Выход триггера (выв. 1 D7.1) своим состоянием высокого логического уровня открывает транзисторный ключ на VT1 и включает реле К1.

В выходном каскаде схемы включен светодиод VD3, индицирующий состояние охраны устройства. Когда светодиод горит  включена функция охраны и система доступа не разблокирована і(любое проникновение на объект приведет к срабатыванию сирены «согласно структурной схеме рис. 5.5). Реле разрывает цепь питания сирены (см. рис. 5.5). Однако вариантов может быть несколько -они зависят от фантазии радиолюбителя и его конкретных задач. Например, К1 может коммутировать дверной замок-соленоид, открывающий доступ в помещение.

Рис. 5.5

В электрической схеме не показаны датчик проникновения и электронная сирена, замыкающаяся на ревун. Датчик проникновения подразумевается как геркон с нормально замкнутыми контактами, установленный на дверной коробке сообразно магниту, установленному на самой подвижной двери. Когда дверь открывается -контакты геркона замыкаются. Схемы подобных устройств не один раз публиковались в радиолюбительских изданиях и надеемся, что читателям не представит труда самостоятельно подобрать на свой вкус такие устройства. Кодовую последовательность также можно изменять, коммутируя различные кнопки клавиатуры.

Как проходят электрические сигналы? При подаче напряжения питания выходы обоих одновибраторов D2 микросхемы K561J1A7 (выв. 3 и 11) соответствуют высокому логическому уровню. Триггер D7.1 обнуляется благодаря задержке на элементах СЗ, R8 по фронту импульса на входе R. В первый момент времени на входе сброса счетчика D3 К561ИЕ8 -лог. 1. Она устанавливает выход Q0 в лог. 1, а все остальные выходы счетчика - лог. 0. Затем высокий уровень будет поочередно появляться с каждым новым фронтом импульса на тактовом входе С микросхемы D3 на выходах Q1-Q9. При нажатии первой кнопки кода соответствующий ей вход элемента D1.4 микросхемы КР1561ЛИ2 принимает уровень высокого логического состояния. Если порядок набора кода не нарушен, на выходе элемента И (D4 К1561ЛИ2) появляется лог. 1 и выход соответствующего D-триггера перебрасывается в лог. 1. Если последовательность кода нарушена (например, набран код 1243 вместо 1234), соответствующий выход триггера остается в состоянии лог. 0. На выходе элемента ИЛИ-HE D1.1 имеется низкий логический уровень, он запускает оба одновибратора. Поэтому на их выходах (соответственно выв. 3 и 11 D2) лог. 0 - счетчик обнуляется. После того как кнопка отпущена, задержка C1R5 подавления дребезга контактов завершена, на выв. 11 D2 уровень лог. 1. На выходе Q1 счетчика D3 - лог. 1 - она позволяет логическому элементу D4.3 принимать вторую цифру кода. При наборе каждой цифры кода вновь запускается одновибратор подавления дребезга контактов на элементах D2.3, D2.4, а задержка на D2.1, D2.2 продолжает отсчет лимита времени. Когда цифры кода набраны правильно, на всех инверсных выходах триггеров D5, D6 появляется сигнал лог. 0. Инверсный выход элемента D1.2 перейдет в лог. 1 и будет сохранять такое состояние в течение времени, предоставленного для набора кода (10 с). Этот положительный импульс, поступивший на тактовый вход С триггера D7.1, изменит его состояние на противоположное, откроет транзисторный ключ на транзисторе VT1 и включит реле. Диод VD2 препятствует броскам обратного тока через реле К1, защищая переход транзистора VT1 при коммутации. Когда время задержки (10 с) истекло, выв. 3 микросхемы D2 в состоянии высокого логического уровня и он сбрасывает счетчик в исходное состояние (Q0-1, другие выходы -0). Сигнал этого одно-вибратора действует также на цепь R10C7 и поступает на входы R (сброса) триггеров D5, D6.

Элементы устройства крепятся на монтажной перфорированной плате, облаченной в диэлектрический пластмассовый корпус. Соединения выполняют проводами типа МГТФ-0.2. Блок питания схемы - стабилизированный трансформаторный источник питания с постоянным напряжением от 6 до 15 В. Реле К1 типа РЭС 15 (паспорт 003), РЭС48А (паспорт РС45.90216), автомобильное реле на напряжение 12В типа 3747-06. Марка реле К1 для надежной работы схемы должна быть согласована с напряжением питания узла. Устройство не нуждается в наладке и регулировке, как и большинство схем цифровой электроники, и обеспечивает нормальную надежную работу на протяжении нескольких лет в кругосуточном режиме питания схемы.

Элементы схемы отечественные - постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, МЛТ-0,25, оксидные конденсаторы К10-17, К50-12, К50-6 или аналогичные, импортные марки TESLA, остальные конденсаторы дисковые или типа КМ. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315А-Е, КТ603А-Б. Отечественные микросхемы можно заменить на импортные аналоги К561ИЕ8 на CD4017A, К561ЛЕ6 на CD4002A, К561ЛА7 на CD4011A, КР1561ЛИ2 на CD4081B, К561ТМ2 на CD401 ЗА без отрицательных последствий.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008