Digitálne kódové zámky sú veľmi populárne v elektronike, kde musíte otvoriť konkrétny 'kód', aby ste otvorili zámok. Tento typ zámkov vyžaduje na otvorenie zámku mikrokontrolér na porovnanie zadaného kódu s preddefinovaným kódom. Tieto druhy digitálnych zámkov sme už vytvorili pomocou Arduina, Raspberry Pi a mikrokontroléra 8051. Ale dnes tu staviame kódový zámok bez mikrokontroléra.
V tomto jednoduchom okruhu budujeme kódový zámok založený na 555 časovači IC. V tomto zámku bude 8 tlačidiel a na odblokovanie zámku je potrebné stlačiť súčasne konkrétne štyri tlačidlá. Model 555 IC je tu nakonfigurovaný ako monostabilný vibrátor. V podstate v tomto obvode budeme mať LED na výstupnom kolíku 3, ktorá sa rozsvieti, keď sa spúšť aktivuje stlačením týchto konkrétnych štyroch tlačidiel. LED dióda nejaký čas svieti a potom sa automaticky vypne. Čas zapnutia sa dá vypočítať pomocou tejto 555 monostabilnej kalkulačky. LED tu predstavuje elektrický zámok, ktorý zostane uzamknutý, keď nie je prúd, a odblokuje sa, keď ním prejde prúd. Kombinácia konkrétnych štyroch tlačidiel je „Kód“, ktorý vyžaduje otvorenie zámku.
Požadované komponenty:
- + 5V napájacie napätie
- 555 Časovač IC
- Rezistor 470Ω
- 100Ω rezistor (2 kusy)
- 10KΩ rezistor
- 47KΩ rezistor
- 100µF kondenzátor
- LED
- Tlačidlo (8 kusov)
Vysvetlenie obvodu:
Obrázok zobrazuje schému zapojenia kódového zámku založeného na 555,
Ako je zobrazené v obvode, máme kondenzátor medzi PIN6 a GROUND, táto hodnota kondenzátora určuje čas zapnutia LED po prechode spúšťača. Tento kondenzátor je možné nahradiť vyššou hodnotou na viac času zapnutia pre jeden spúšťač. S poklesom kapacity môžeme znížiť čas zapnutia po spustení. Napájacie napätie privedené do obvodu môže byť akékoľvek napätie od 3 V do + 12 V, pričom nesmie prekročiť 12V. Výsledkom bude poškodenie čipu. Ostatné zapojenia sú zobrazené v schéme zapojenia.
Pracovné vysvetlenie:
Ako už bolo spomenuté skôr, tu je 555 IC nakonfigurovaná v monostabilnom multivibratiornom režime. Takže akonáhle je spúšťač daný stlačením tlačidla, LED sa rozsvieti a výstup zostane VYSOKÝ, kým sa kondenzátor pripojený na PIN6 nenabije na špičkovú hodnotu. Čas, za ktorý bude VÝSTUP vysoký, možno vypočítať z nasledujúceho vzorca.
T = 1,1 * R * C
Podľa hodnôt v našom obvode teda T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 sekundy.
LED teda bude svietiť 5 sekúnd.
Tentokrát môžeme zväčšiť alebo zmenšiť zmenou hodnoty kondenzátora. Prečo je teraz tento čas dôležitý? Toto časové trvanie je čas, po ktorý zámok zostane otvorený po zadaní správneho kódu alebo stlačení správnych klávesov. Musíme teda poskytnúť užívateľovi dostatok času na vstup do dverí po stlačení správnych klávesov.
Teraz vieme, že v 555 časovači IC, bez ohľadu na to, aký je SPÚŠŤAČ, ak bude pin RESET stiahnutý, výstup bude LOW. Takže tu použijeme piny Trigger a Reset na vytvorenie nášho Code Lock.
Ako je znázornené v obvode, zmätene sme použili tlačidlá na zámenu neoprávneného prístupu. Rovnako ako v obvode, tlačidlá TOP vrstvy sú „linkery“, všetky je potrebné stlačiť dohromady, aby sa mohol použiť TIGGER. Všetky tlačidlá spodnej vrstvy sú RESET alebo „Mines“; ak stlačíte čo i len jeden z nich, bude VÝSTUP NÍZKY aj pri súčasnom stlačení LINKERS.
Tu si všimnite, že pin 4 je resetovací pin a pin 2 je spúšťací pin v časovači IC 555. Uzemňovací kolík 4 resetuje 555 IC a uzemňovací kolík 2 spustí vysoký výstup. Ak chcete získať výstup alebo otvoriť kódový zámok, musíte stlačiť všetky tlačidlá v hornej vrstve (linkery) súčasne bez stlačenia ľubovoľného tlačidla v dolnej vrstve (bane). S 8 tlačidlami budeme mať 40K kombinácií. Pokiaľ nebudú známe správne LINKERY, otvorenie zámku bude trvať navždy, kým získate správnu kombináciu.
Teraz poďme diskutovať o vnútornej práci obvodu. Predpokladajme, že obvod je zapojený na doske typu breadboard podľa schémy zapojenia a daného výkonu. Teraz bude LED nesvietiť, pretože TRIGGER nie je daný. TRIGGER PIN v časovači je veľmi citlivý a určuje výstup 555. Nízka logika na TRIGGER kolíku 2 NASTAVÍ klopný obvod vo vnútri 555 TIMER a dostaneme High Output a keď je daný trigger pin Vysoká logika, výstup zostane NÍZKY.
Keď sú všetky klávesy v hornej vrstve (linkery) stlačené k sebe, uzemní sa iba spúšťací kolík a my dostaneme výstup ako VYSOKÝ a zámok sa odomkne. Po odstránení spúšte sa však tento vysoký stupeň nemôže udržať dlho. Akonáhle sú LINKERS uvoľnené, VYSOKÁ fáza výstupu závisí iba od doby nabíjania kondenzátora pripojeného medzi Pin 6 a zem, ako sme už diskutovali. Zámok teda zostane odomknutý, kým sa kondenzátor nenabije. Kondenzátor raz dosiahne úroveň napätia, ktoré vybíja cez kolík THRESHOLD (PIN6) 555, ktorý stiahne VÝSTUP a LED dióda zhasne pri vybití kondenzátora. Takto 555 IC funguje v monostabilnom režime.
Takto teda funguje tento elektronický zámok, môžete ďalej vymeniť LED za skutočný elektrický zámok pomocou relé alebo tranzistora. Tento druh skutočného elektrického zámku dverí je uvedený v tomto projekte: Zámok dverí Arduino