Предлагаемый кодовый замок имеет два независимых выхода для управления исполнительными устройствами. Каждый из них активируется "своим" восьмиразрядным кодом, набор которого осуществляют с помощью двух кнопок.
Кодовый замок собран на цифровых микросхемах структуры КМОП и в дежурном режиме имеет низкое энергопотребление, поэтому его можно питать от автономного источника, например аккумуляторной батареи. При нажатии на любую из кнопок во время набора кода устройство переходит в активный режим. Код представляет собой комбинацию из единиц и нулей. Причем одна кнопка служит для набора единиц, а другая - нулей. В дежурном режиме на обоих выходах присутствует низкий логический уровень. Чтобы получить на требуемом выходе высокий уровень, который включит исполнительное устройство, необходимо набрать его код и нажать на обе кнопки одновременно. Пока кнопки удерживают в нажатом состоянии, на этом выходе будет высокий логический уровень. Как только кнопки будут отпущены, на выходе снова установится низкий уровень.
Для оповещения об ошибке при наборе кода предусмотрен маломощный встроенный звуковой сигнализатор - это первый уровень сигнализации. Он включается при неправильно набранном коде после одновременного нажатия на обе кнопки. После этого есть 15 с для повторной попытки набора кода. Если по истечении этого интервала правильный код не будет набран, устройство подаст сигнал на включение внешней охранной сигнализации и включит режим самоблокировки на десять минут - это второй уровень сигнализации. После этого набор кода становится невозможным.
Рис. 1
Рассмотрим сначала работу базового варианта замка, имеющего только один выход, его схема показана на рис. 1. Набираемый код формируется на выходах сдвиговых регистров DD3.1, DD3.2. По фронту импульса на входах С этих регистров происходит запись информации со входа D в первый разряд регистра и сдвиг информации в сторону старшего разряда. Код набирают кнопками SB 1 и SB2, одновибраторы на элементах DD1.2 и DD1.3 устраняют возможный дребезг их контактов. Для набора лог. 1 нажимают на кнопку SB2, при этом на выходе элемента DD1.3 формируется низкий уровень, транзистор VT3 открывается, конденсатор С6 заряжается и на входе D регистра DD3.1 появляется высокий логический уровень. После отпускания кнопки SA2 элемент DD1.3 переключится в исходное состояние, на входы С регистров DD3.1, DD3.2 поступит высокий уровень и в первый разряд регистра DD3.1 (вывод 5) произойдет запись лог 1, поскольку конденсатор Сб не успеет разрядиться через резистор R13 до напряжения низкого уровня.
Для последующего набора лог. 0 необходимо нажать на кнопку SB1, при этом на выходе элемента DD1.2 появится низкий уровень. Транзистор VT3 при этом закрыт и конденсатор С6 разряжен, поэтому на входе D регистра DD3.1 будет низкий уровень. После отпускания кнопки SB1 лог. 0 запишется в первый разряд регистра DD3.1 (вывод 5), а бывшая там до этого лог. 1 передвинется во второй разряд (вывод 4). И так далее, пока не запишутся все восемь цифр кода, при этом цифра, набираемая первой, окажется на выходе 4 регистра DD3.2, а последняя - на выходе 1 регистра DD3.1. Для устройства по схеме на рис. 1 установлен код 10001101. Только после его набора в точке соединения катодов диодов VD10-VD17 появится низкий уровень, который поступит на один из входов (вывод 6) элемента DD2.2 Но переключиться этот элемент не может, так как на его втором входе (вывод 5) присутствует высокий уровень, поступающий через диоды VD3, VD5 с выходов элементов DD1.2 и DD1.3. И только при одновременном нажатии на обе кнопки высокий уровень сменится на низкий и элемент DD2.2 переключится - на выходе замка появится сигнал высокого уровня, откроется транзистор VT4 и загорится светодиод HL1. Пока обе кнопки нажаты, код замка на выходах регистров не изменяется. После отпускания кнопок произойдет сдвиг информации и код автоматически станет неверным, поэтому нет необходимости в специальной кнопке для сброса набранного кода
Из схемы следует, что лог. О в коде на выходе регистров соответствует диод, а лог. 1 - инвертор и затем диод. Потому любой желаемый код можно установить подсоединением к выходам регистров либо диода, либо инвертора с диодом.
Поскольку в дежурном режиме на выходах элементов DD1.2, DD1.3, а также на катодах диодов VD10-VD17 присутствует высокий уровень, чтобы исключить протекание тока через резисторы R7, R8, введены элементы DD2.1, С2, R3 и транзистор VT2. Транзистор VT2 в дежурном режиме закрыт, а конденсатор С2 разряжен, поэтому на входах элемента DD2.1 - низкий уровень, а на его выходе - высокий, и ток через резисторы R7 и R8 не протекает. При нажатии на любую кнопку транзистор VT2 открывается, конденсатор С2 заряжается до напряжения питания и на выходе элемента DD2.1 установится низкий уровень. Так осуществляется подготовка к переключению элемента DD2.2. После того как нажатия на кнопки прекратятся, конденсатор С2 начнет разряжаться через резистор R3 и через некоторое время элемент DD2.1 переключится - на его выходе установится высокий уровень и устройство перейдет в дежурный режим.
Если набран неверный код и нажаты обе кнопки, на одном входе (вывод 2) элемента DD1.1 будет низкий уровень, поскольку элемент DD2.2 не переключится На втором входе (вывод 1) элемента DD1.1 также будет низкий уровень, поэтому на его выходе - низкий уровень. Транзистор VT1 откроется, вслед за ним откроется VT5, и питающее напряжение поступит на акустический излучатель НА1 со встроенным генератором. Звуковой сигнал информирует о том, что код набран неверно. Одновременно через диод VD7 заряжается конденсатор С8, а через резистор R18 - конденсатор С9. Через 15 с напряжение на конденсаторе С9 достигнет порога переключения элемента DD2.4 и высокий логический уровень на выходе "Сигнализация" сменится на низкий - загорится светодиод HL2 и начнет работать внешняя охранная сигнализация, включаемая низким логическим уровнем. Высокий уровень с конденсатора С9 поступит на вход R регистра DD3.1, и набор кода становится невозможным до тех пор, пока конденсаторы С8 и С9 не разрядятся через резисторы R17 и R18. При указанных на схеме номиналах для этого потребуется около десяти минут. Если код набран верно, транзистор VT1 остается закрытым и внешняя сигнализация не включится. Конденсаторы С1, СЗ введены для защиты от помех по цепи питания, располагать их нужно, по возможности, ближе к выходам питания микросхем.
Рис. 2
Произведя небольшие изменения в схеме, можно получить возможность независимого управления двумя выходами. Эти изменения показаны на рис. 2. Логический элемент 2ИЛИ-НЕ DD2.2 (см. рис. 1) заменен на два элемента ЗИЛИ-НЕ DD5.1 и DD5.2 (рис. 2). Катод диода VD10 не соединен с катодами диодов VD11-VD17 а подключен к входу (вывод 2) элемента DD5.1, а выход 1 (вывод 5) элемента DD3.1 через диод VD18 - к входу элемента DD5.2. Теперь прежним кодом 10001101 можно управлять "Выходом 1" замка, а кодом 10001100 - "Выходом 2", в остальном работа устройства остается прежней.
Рис. 3
Наличие двух выходов существенно расширяет возможности устройства. С их помощью можно управлять двумя независимыми механизмами, например, электромагнитами или электродвигателями для открывания дверного замка или осуществлять реверс одного механизма. И наконец, два выхода позволяют принципиально усложнять код, повысив его секретность. Вариант доработки схемы с шестнадцатиразрядным кодом и одним выходом показан на рис. 3. Алгоритм открывания замка следующий: набор первой части кода (восемь цифр), нажатие на обе кнопки (откроется транзистор VT6 и зарядит конденсатор СЮ, а на первый вход элемента DD4.3 поступит высокий уровень), набор второй части кода, нажатие на обе кнопки. Высокий логический уровень поступит на второй вход элемента DD4.3, он переключится, и на выходе элемента DD4.4 также появится высокий уровень. Через некоторое время (около 10 с) конденсатор СЮ разрядится через резистор R23, и устройство вернется в исходное состояние. Число цифр в каждой части кода можно уменьшить до желаемого соответствующим упрощением схемы.
Несколько слов о возможном расположении кнопок. Так как их всего две, отпадает необходимость визуального контроля при наборе кода Это позволяет расположить их в "секретных" местах, например, под сиденьем водителя в автомобиле, под крышкой стола, в нише стены и т. д.
Устройство собрано на макетной плате с применением проводного монтажа. Питание осуществляют от батареи напряжением 9 В - 6F22 или от бортсети автомобиля. Применены резисторы МЛТ, С2-23, резистор R17 составлен из двух по 2 МОм, соединенных последовательно Оксидные конденсаторы - импортные или К50-35. остальные - КЮ-17. Транзисторы КТЗЮ2Б и КТ3107Б заменимы соответственно на транзисторы серий КТ315 и КТ361 с любыми буквенными индексами, диоды КД521А - на КД103Б. КД522Б, акустический излучатель со встроенным генератором можно использовать любой с рабочим напряжением 12 В. Светодиод HL1 - любой зеленого цвета свечения. HL2 - красного, желательно с повышенной яркостью свечения.
Налаживание сводится к установке временных интервалов блокирования и задержки включения внешней сигнализации по своему желанию. Нужно только иметь в виду, что они взаимосвязаны и сопротивление резистора R18 должно быть приблизительно в десять раз меньше сопротивления резистора R17, а емкость конденсатора С9 в десять раз меньше емкости конденсатора С8. Подборкой этих резисторов и конденсаторов можно изменять указанные временные интервалы в широких пределах.
Автор: В. СТРУКОВ, г. Воронеж