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/.