Цифровые кодовые замки очень популярны в электронике, где вам нужно ввести определенный «код», чтобы открыть замок. Этот тип замков требует микроконтроллера для сравнения введенного кода с предопределенным кодом для открытия замка. Мы уже создали подобные цифровые замки с использованием Arduino, Raspberry Pi и микроконтроллера 8051. Но сегодня мы создаем кодовый замок без микроконтроллера.
В этой простой схеме мы строим кодовый замок на основе микросхемы таймера 555. В этом замке будет 8 кнопок, и нужно одновременно нажать определенные четыре кнопки, чтобы разблокировать замок. Микросхема 555 IC здесь сконфигурирована как моностабильный вибратор. В основном в этой схеме у нас будет светодиод на выходном контакте 3, который загорается, когда запускается триггер нажатием этих четырех кнопок. Светодиод остается включенным в течение некоторого времени, а затем автоматически выключается. Время включения можно рассчитать с помощью этого моностабильного калькулятора 555. Светодиод представляет собой электрический замок, который остается заблокированным при отсутствии тока и разблокируется, когда через него проходит ток. Комбинация конкретных четырех кнопок и есть «Код», который нужен для открытия замка.
Обязательные компоненты:
- Напряжение питания +5 В
- 555 Таймер IC
- Резистор 470 Ом
- Резистор 100 Ом (2 шт.)
- Резистор 10кОм
- Резистор 47 кОм
- Конденсатор 100 мкФ
- СВЕТОДИОД
- Кнопка (8 шт.)
Описание схемы:
На рисунке показана принципиальная схема кодового замка на базе 555,
Как показано в схеме, у нас есть конденсатор между PIN6 и ЗАЗЕМЛЕНИЕМ, это значение конденсатора определяет время включения светодиода после прохождения триггера. Этот конденсатор можно заменить на более высокое значение для увеличения продолжительности времени включения для одного триггера. Уменьшая емкость, мы можем уменьшить время включения после срабатывания триггера. Напряжение питания, подаваемое в схему, может быть любым напряжением от + 3В до + 12В, и оно не должно превышать 12В, это приведет к повреждению микросхемы. Остальные соединения показаны на принципиальной схеме.
Рабочее объяснение:
Как упоминалось ранее, здесь 555 IC настроен в моностабильном мультивибрационном режиме. Таким образом, после срабатывания триггера нажатием кнопки загорится светодиод, и выходной сигнал останется ВЫСОКИМ, пока конденсатор, подключенный к PIN6, не зарядится до пикового значения. Время, в течение которого ВЫХОД будет высоким, можно рассчитать по следующей формуле.
Т = 1,1 * R * C
Итак, согласно значениям в нашей схеме, T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 секунды.
Таким образом, светодиод будет гореть 5 секунд.
Мы можем увеличить или уменьшить это время, изменив значение конденсатора. Почему это время так важно? Это время - это время, в течение которого замок будет оставаться открытым после ввода правильного кода или нажатия правильных клавиш. Поэтому нам нужно предоставить пользователю достаточно времени, чтобы пройти через дверь после нажатия правильных клавиш.
Теперь мы знаем, что в микросхеме таймера 555, независимо от того, что такое ТРИГГЕР, если вывод RESET опущен, на выходе будет НИЗКИЙ. Итак, здесь мы будем использовать контакты Trigger и Reset для создания нашего кодового замка.
Как показано на схеме, мы использовали кнопки беспорядочно, чтобы запутать несанкционированный доступ. Как и в схеме, кнопки верхнего уровня являются «линкерами», их все необходимо нажать вместе, чтобы применить TIGGER. Все кнопки нижнего слоя - это СБРОС или «Мины»; если вы нажмете хотя бы один из них, ВЫХОД будет НИЗКИМ даже при одновременном нажатии LINKERS.
Обратите внимание, что вывод 4 является выводом сброса, а вывод 2 - выводом триггера в микросхеме таймера 555. Контакт заземления 4 сбрасывает микросхему 555 IC, а контакт заземления 2 запускает высокий уровень на выходе. Таким образом, чтобы получить вывод или открыть кодовый замок, нужно одновременно нажать все кнопки на ВЕРХНЕМ уровне (линкеры), не нажимая никаких кнопок на нижнем слое (шахты). С 8 кнопками у нас будет 40K комбинаций, и если не известны правильные ЛИНКЕРЫ, потребуется вечность, чтобы получить правильную комбинацию для открытия замка.
Теперь давайте обсудим внутреннюю работу схемы. Предположим, что схема подключена на макетной плате согласно принципиальной схеме и заданной мощности. Теперь светодиод погаснет, поскольку ТРИГГЕР не подан. ПИН-код ТРИГГЕРА в микросхеме таймера очень чувствителен и определяет выход 555. Низкая логика на контакте 2 ТРИГГЕРА УСТАНАВЛИВАЕТ триггер внутри ТАЙМЕРА 555, и мы получаем высокий выход, а когда на контакте триггера задается высокий логический уровень, выход остается НИЗКИЙ.
Когда все клавиши в верхнем слое (линкеры) нажимаются вместе, тогда только триггерный контакт заземляется, и мы получаем вывод как HIGH, и блокировка разблокируется. Однако эта высокая ступень не может сохраняться надолго после удаления спускового крючка. После освобождения ЛИНКЕРОВ выход ВЫСОКОГО уровня зависит от времени зарядки конденсатора, подключенного между контактом 6 и землей, как мы обсуждали ранее. Таким образом, замок останется разблокированным до тех пор, пока конденсатор не зарядится. Как только конденсатор достигает уровня напряжения, он разряжается через вывод THRESHOLD (PIN6) 555, который опускает ВЫХОД, и светодиод гаснет по мере разряда конденсатора. Вот как микросхема 555 работает в моностабильном режиме.
Итак, вот как работает этот электронный замок, вы можете дополнительно заменить светодиод на настоящий электрический дверной замок, используя реле или транзистор. Этот вид настоящего электрического дверного замка представлен в этом проекте: дверной замок Arduino.