Кодовые замки с памятью

February 13, 2011 by admin Комментировать »

Данная статья является логическим продолжением ранее публиковавшейся статьи «Кодовые замки – схемы, описания, справочные материалы», посвященной кодовым замкам. Ее основные недостатки:

1. Два десятка проводов, которые нужно соединять между собой не так, как хочется (и как легче), а так, как надо.

2. Отсутствие индикации того, что кнопка нажата (кнопки всякие бывают).

3. Психологический фактор. Разобрав клавиатуру и посмотрев на соединения проводов, в принципе можно догадаться, какой код следует набирать.

Публикуемые ниже схемы избавлены от вышеперечисленных недостатков. С “колбасой” проводов возиться не надо – для смены кода (пароля) нужно только вставлять или вынимать из панельки одну – две перемычки или нажимать на кнопки; имеется индикация нажатия кнопки (срабатывающая абсолютно одинаково при нажатии как “правильной”, так и “неправильной” кнопки); пароль же узнать можно, только если “докопаться” до микросхемы памяти, а это нереально (если плата замка заключена в соответствующий корпус, а не “болтается на соплях”).

Предлагаются две схемы замков: первая предназначена для тех, кто боится множества кнопок, а также необходимости нажимать на них (в памяти уже записаны коды), во втором варианте замка старый код можно сменить, введя со специальной клавиатуры новый.

Обе схемы разработаны на основе доступных и относительно дешевых отечественных радиодеталей.

Схема первого варианта представлена на рис.1. В качестве запоминающего устройства использована микросхема КР556РТ4А. Она питается через стабилизатор напряжения на R1, VT1, R2. В устройстве использована одна из особенностей этой микросхемы; она начинает работать при питающем напряжении 3,8…3,9 В, потребляя при этом минимальный ток (около 50 мА). Быстродействие при этом также минимально, однако в данной схеме это не имеет никакого значения. При стандартном напряжении питания 5 В потребляемый ток равен 80 мА. Резистор R1 служит для облегчения теплового режима транзистора VT1, при изменении напряжения питания замка его сопротивление также следует изменить из расчета 10…15 Ом/В.

Так как выходные ключи микросхемы DD1 изготовлены по схеме с открытым коллектором, то преобразователь уровня ТТЛ-КМОП весьма прост и выполнен на резисторах R3…R6. Их сопротивление можно увеличить или уменьшить в 5…10 раз.

На элементах DD3.1 и DD3.3 собран трехуровневый детектор. Он, как это понятно из названия, по-разному реагирует на 3 разных сигнала: лог. “0”, лог. “1” и “ничего”. Когда на вход детектора поступает “ничего” (т.е. не нажата ни одна кнопка), на выходе DD3.1 – лог. “1” (из-за R8), а на выходе DD3.3 – лог. “0” (из-за R10). Резисторы R7…R10 выбраны из расчета, что напряжение переключения микросхемы DD3 при напряжении питания равном 9 В составляет 3,5…3,8 В, поэтому сопротивление R10 несколько больше R8.

Когда на вход поступает лог. “1” (нажата единственная”правильная” кнопка), на выв. 11 DD3.3 – по-прежнему лог “0” (который запрещает обнуление микросхемы), а на выв. 3 DD3.1 – лог “0”, и, как только вы отпустите кнопку, микросхема DD4 прибавит к своему “содержимому” одну единицу (т.к. она считает по фронту импульса, т.е. по переходу из лог “0” в лог “1”). Если же нажата одна из девяти “неправильных” кнопок, на вход детектора поступит лог “0”, переключится DD.3 и обнулит счетчик. Пароль придется набирать сначала.

Конденсаторы С1 и С2 служат для подавления помех при дребезге контактов кнопок, а С2 – также и для начального сброса счетчика DD4 при включении питания. Их емкость можно увеличить раз в десять, однако при этом замок станет слишком “ленивым” и при быстром наборе кода не будет срабатывать.

Индикатор нажатия кнопки собран на элементе DD3.2. В исходном состоянии, когда не нажата ни одна кнопка, на обоих его входах – лог. “1” и светодиод HL1 не светится. Когда нажата “правильная” кнопка, лог. “0” появится на выв. 5, а когда “неправильная” — на выв. 6 DD3.2. В обоих случаях загорится светодиод. Поэтому его свечение говорит только о том, что замок включен, а кнопка исправна и ее уже можно отпускать.

Как только вы правильно наберете нужные 4 цифры кода (длину кода можно увеличить до 8 или 15 цифр: в первом случае выв. 14 DD4 нужно подключить на любой вход DD1 (например, на выв. 2 DD1), a KR12 – на выв. 2 DD4; во втором случае – выводы 14 и 2 DD4 – на входы DD1, a R12 – на выв. 7 DD4 (однако при этом число “зашитых” в ПЗУ кодов уменьшится с 64 до 32 или 16 соответственно), через резистор R12 включится тиристор VS1, реле К1 отключится. В исходном состоянии, когда нагрузка выключена, на выв. 8 элемента DD3.4 уровень лог. “0” и реле включено, подавая через контакты К1.1 питание на ПЗУ. При нажатии на кнопку SB11 обнуляется счетчик DD4 и, если на нагрузку через тиристор подано питание, то она отключается (т. к. тиристор замыкается через малое сопротивление конденсатора С3). При подключении мощной нагрузки (ток более 0,5 А) емкость С3 следует увеличить, однако при этом возможно слипание контактов геркона К1.2. Для автоматического отключения нагрузки следует соединить выводы 9 и 10 DD3.4 цепочкой из резистора 100…500 кОм и диода (анодом к выв. 10), а вместо кнопки SB11 установить конденсатор емкостью в несколько микрофарад. На авторской плате есть место только для конденсатора, цепочку придется припаять со стороны дорожек.

Схема второго варианта замка приведена на рис.2. Он работает по тому же принципу, что и предыдущий. ПЗУ собрано на универсальном запоминающем регистре К561ИР11А (DD1). Размер кода – 8 цифр. Для того, чтобы при случайном (или специальном) выключении питания информация (т.е. код) в памяти не стерлась, выводы питания регистра за шунтировать аккумулятором на конденсаторе С1, благодаря которому питание можно отключать на несколько недель. Если же параллельно конденсатору подключить даже разряженную батарейку типа “Крона”, то замок можно будет отключать на несколько лет.

От аккумулятора также питаются дешифратор DD2 и электронные ключи DD3. Дешифратор пришлось подключить из-за того, что в регистре DD1 не предусмотрена принудительная установка выходов в Z или хотя бы в нулевое состояние (и кто его разрабатывал?!), из-за чего конденсатор разряжался бы через выходы в лог. “1” DD1 – входы DD2 (благодаря защитным диодам). О роли DD3 будет сказано ниже.

Диод VD2 нужен для того, чтобы напряжение на выв. 16 DD5 (+U) не превышало напряжения на выв. 24 DD1 (если оно превысит на 0,7 и более вольт, придется заменить регистр на другой такой же). Резистор R1 – токоограничивающий: он нужен для того, чтобы при включении питания, во-первых, не сгорел диод VD1, а во вторых, чтобы напряжение на выв. 24 DD1 мгновенно стало равным +U.

Включение режима записи нового кода (одного из 10000000 возможных – взломщикам придется попотеть, если же вы сами забудете код, а дверь ломать не хочется, можно поступить следующим образом: выключить питание (пробки в щитке) и одновременно нажать на две кнопки – “правильную” и “неправильную”, конденсатор довольно быстро разрядится (через несколько минут – это один из недостатков данной конструкции). Однако, если параллельно конденсатору подключить батарейку, придется все-таки ломать дверь) возможно только после того, как набран правильный код, при условии, что переключатель SA1 разомкнут (по принципу: лог. “1” с выв. 2 DD5 через разряженный конденсатор С7 и диод VD3 включает ключ DD3.2, который самоблокируется через резистор R10 и, в свою очередь, включает DD3.1. Лог. “0” поступает на входы разрешения записи регистра DD1, а также включаются светодиоды HL1…HL4, которые индицируют в двоичном счислении набранную цифру пароля). Для начала программирования нужно обнулить счетчик DD5, нажав SB6 или любую “неправильную” кнопку (номер “правильной” кнопки будут индицировать светодиоды). Цифры нового пароля набираются в двоичном счислении с помощью кнопок SB1…SB4 и “запоминаются” после нажатия кнопки SB5. Числа более 10 записывать нельзя. Для того чтобы ввести следующую (вторую) цифру пароля, на клавиатуре S1…S10 нужно нажать кнопку с номером только что введенной цифры. После того как введены все 8 цифр кода, следует проконтролировать правильность записи (сбросить счетчик, выключить с помощью SB6 нагрузку, набрать код). Если нагрузка включится, можно выходить из режима программирования (замкнуть SA1).

Если вдруг исчезнет питание, конденсатор С2 начнет быстро разряжаться. Как только напряжение на нем упадет ниже половины напряжения на выв. 14 DD3, отключатся ключи DD3.2…DD3.4 (например, переключатель ключей около 0,5 или 1). Выходы дешифратора отключатся от входа детектора, DD3.2 и DD3.1 переведут регистр DD1 в экономичный режим чтения, DD4.1 сбросит счетчик DD5 (по цепи: общий – R15 – R13 – R12 – разряд С3). Обнуление счетчика необходимо из-за того, что КМОП-микросхемы способны сохранять информацию при питании от ничтожных токов утечки, при этом на том выходе, где должна быть лог. “1”, появляется напряжение с вывода питания, пропущенное через диод (анодом к выходу), т.е. “ничего”. А при неопределенном уровне на входе DD1 резко увеличивается потребляемый микросхемой ток. В связи с этим емкость С3 должна быть минимальной (чтобы он успел разрядиться раньше С2), а лучше всего его убрать совсем: ничего страшного не произойдет, если на вход сброса придет не 1 импульс, а, например, 21. Для начального сброса счетчика при включении питания служит конденсатор С5.

Нагрузка выключается кнопкой SB6. Как и в предыдущей схеме, выключение можно сделать автоматическим, увеличив емкость С5 и подключив между входом и выходом DD4.4 R-VD цепочку (анодом на вход).

В качестве аккумулятора применен сравнительно высоковольтный конденсатор С1. Это связано с тем, что электролитические конденсаторы после отключения от источника питания за первые же сутки разряжаются до 1/3… 1/4 от своего максимального напряжения (т.е. того, которое написано на корпусе), и потом в течение недели – до нуля (т.к. ток утечки при линейном уменьшении напряжения на конденсаторе уменьшается по экспоненциальному закону), поэтому выгоднее применять более высоковольтные конденсаторы. Их ток утечки при напряжении 10 В не должен превышать 5…10 мкА.

Конструкция и детали. Печатные платы устройств приведены на рис.3 и 4 соответственно. Перед пайкой деталей следует установить 4 или 5 перемычек (показаны пунктиром) тонким изолированным проводом (например, ПЭВ-10 0,15…0,2 мм). На транзистор VT1 (рис.1) следует прикрепить небольшой радиатор (М-образную металлическую пластинку). Все соединительные провода припаиваются к соответствующим площадкам со стороны дорожек. Электролитический конденсатор – К 50-35, диоды – любые кремниевые, резисторы – МЛТ-0,125 (в качестве R2…R7 (рис.2) при использовании платы автора лучше запаять МЛТ-0,1 или аналогичные по размерам импортные). В качестве S1…S6 (рис.1) использовать два склеенных куска от панельки под микросхему, в которые сверху вставляются U-образные отрезки проволоки диаметром 0,5…0,6 мм. В схеме (рис.2) SB1…SB6, SA1 установлены внутри помещения.

Налаживание. Правильно собранные замки в настройке практически не нуждаются. После включения питания в регистре DD1 (рис.2) записан код FFFFFFFF, поэтому после первого включения питания режим записи придется включить вручную. Если аналог тиристора на VT1, VT2 не будет выключаться, следует увеличить сопротивление R18. Максимальный ток через VT2 без радиатора – 0,5 А, с радиатором – до 10 А. Если он включается на короткое время, радиатор не нужен совсем.

После первого включения следует проконтролировать уровни на выв. 9 и 15 счетчика DD4 (DD5). Возможно, придется подобрать номинал резистора R10 (R14), для того чтобы они стали такими, какими должны быть (см. выше). Для этого удобно воспользоваться элементом DD3.4 (DD4.4), перерезав дорожку возле выв. 8 (или выв. 8 и 9) и подключив вход(ы) на вход детектора (в точку соединения резисторов 100 кОм). Сопротивление R10 (R14) следует изменять до тех пор, пока элемент не начнет хаотически переключаться (особой точности в настройке при этом не нужно добиваться – все скомпенсируется; к выв. 10 элемента можно припаять светодиод). После этого нужно измерить номинал резистора и впаять такой же в плату, не забыв восстановить перерезанную перемычку.

В качестве клавиатуры использована “резиновая” от калькулятора. При применении обычных кнопок между кнопками и выходами дешифратора следует припаять резисторы на 10…100 кОм, чтобы не вывести микросхему из строя и не разрядить С1 при одновременном нажатии “правильной” и “неправильной” кнопок.

Источник: А.Колдунов, журнал “Радиолюбитель”.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты