Digitální kódové zámky jsou velmi populární v elektronice, kde je třeba zadat konkrétní kód pro otevření zámku. Tento typ zámků potřebuje k otevření zámku mikrokontrolér pro porovnání zadaného kódu s předdefinovaným kódem. Tyto druhy digitálních zámků jsme již postavili pomocí Arduina, Raspberry Pi a mikrokontroléru 8051. Ale dnes zde stavíme Code Lock bez mikrokontroléru.
V tomto jednoduchém obvodu budujeme kódový zámek 555 Timer IC. V tomto zámku bude 8 tlačítek a pro odblokování zámku je třeba stisknout současně konkrétní čtyři tlačítka. Model 555 IC je zde nakonfigurován jako monostabilní vibrátor. V zásadě v tomto obvodu budeme mít na výstupním kolíku 3 LED, která se rozsvítí, když se stiskne spouštěč stisknutím těchto konkrétních čtyř tlačítek. Kontrolka LED nějakou dobu svítí a poté se automaticky vypne. Čas zapnutí lze vypočítat pomocí této 555 monostabilní kalkulačky. LED zde představuje elektrický zámek, který zůstává uzamčen, když není proud, a odblokuje se, když jím prochází proud. Kombinace konkrétních čtyř tlačítek je „Kód“, který potřebuje k otevření zámku.
Požadované komponenty:
- + 5V napájecí napětí
- 555 IC časovač
- 470Ω rezistor
- 100Ω rezistor (2 kusy)
- 10KΩ rezistor
- 47KΩ rezistor
- 100µF kondenzátor
- VEDENÝ
- Tlačítko (8 kusů)
Vysvětlení obvodu:
Obrázek ukazuje schéma zapojení kódového zámku založeného na 555,
Jak je znázorněno v obvodu, máme kondenzátor mezi PIN6 a GROUND, tato hodnota kondenzátoru určuje dobu zapnutí LED, jakmile je spuštěna spoušť. Tento kondenzátor lze nahradit vyšší hodnotou pro delší dobu zapnutí pro jednu spoušť. Se snížením kapacity můžeme snížit dobu zapnutí po spuštění. Napájecí napětí aplikované v obvodu může být jakékoli napětí od +3 V do + 12V a nesmí překročit 12V, jinak by mohlo dojít k poškození čipu. Zbytek připojení je uveden v schématu zapojení.
Pracovní vysvětlení:
Jak již bylo zmíněno dříve, zde je 555 IC konfigurována v režimu Monostable Multivibratior. Takže jakmile je spouštěč dán stisknutím tlačítka, LED se rozsvítí a výstup zůstane VYSOKÝ, dokud se kondenzátor připojený na PIN6 nenabije na špičkovou hodnotu. Čas, po který bude VÝSTUP vysoký, lze vypočítat podle následujícího vzorce.
T = 1,1 * R * C
Podle hodnot v našem obvodu tedy T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 sekundy.
LED tedy bude svítit po dobu 5 sekund.
Tentokrát můžeme zvýšit nebo snížit změnou hodnoty kondenzátoru. Proč je tentokrát důležitý čas? Tato doba trvání je doba, po kterou zámek zůstane otevřený po zadání správného kódu nebo stisknutí správných kláves. Musíme tedy poskytnout uživateli dostatek času na vstup do dveří po stisknutí správných kláves.
Nyní víme, že v 555 časovači IC, bez ohledu na to, co je TRIGGER, bude-li pin RESET stažen, výstup bude LOW. Tady tedy použijeme piny Trigger a Reset k vytvoření našeho Code Lock.
Jak je ukázáno v obvodu, zmateným neoprávněným přístupem jsme pomocí zmatených tlačítek použili tlačítka. Stejně jako v obvodu jsou tlačítka TOP vrstvy „Linkers“, všechna je třeba stisknout společně, aby se mohl použít TIGGER. Všechna tlačítka spodní vrstvy jsou RESETOVÁNÍ nebo „doly“; pokud stisknete co i jen jeden z nich, bude VÝSTUP NÍZKÝ i při současném stisknutí LINKERS.
Všimněte si zde, že Pin 4 je Reset Pin a Pin 2 je spouštěcí Pin v 555 časovači IC. Uzemňovací kolík 4 resetuje 555 IC a zemnící kolík 2 spustí vysoký výstup. Chcete-li tedy získat výstup nebo otevřít kódový zámek, musíte stisknout všechna tlačítka v horní vrstvě (linkery) současně, aniž byste stiskli jakékoli tlačítko ve spodní vrstvě (doly). S 8 tlačítky budeme mít 40K kombinací a pokud nebudou známy správné LINKERY, bude trvat navždy, než získá správnou kombinaci k otevření zámku.
Nyní pojďme diskutovat o vnitřní práci obvodu. Předpokládejme, že obvod je připojen k desce s chlebem podle schématu zapojení a daného výkonu. LED dioda nyní nesvítí, protože TRIGGER není uveden. PIN TRIGGER v časovacím čipu je velmi citlivý a určuje výstup 555. Nízká logika na kolíku TRIGGER 2 NASTAVÍ klopný obvod uvnitř ČASOVAČE 555 a dostaneme vysoký výstup a když je dán spouštěcí kolík vysoká logika, výstup zůstane NÍZKÝ.
Když jsou všechny klávesy v horní vrstvě (linkery) stisknuty společně, pak se uzemní pouze spouštěcí kolík a my dostaneme výstup jako VYSOKÝ a zámek se odemkne. Po odstranění spouště však tento vysoký stupeň nelze dlouho uchovat. Jakmile jsou LINKERS uvolněny, VYSOKÁ fáze výstupu závisí pouze na době nabíjení kondenzátoru připojeného mezi Pin 6 a zemí, jak jsme diskutovali dříve. Zámek tedy zůstane odemčený, dokud se kondenzátor nenabije. Kondenzátor jednou dosáhne úrovně napětí, které vybije prostřednictvím kolíku THRESHOLD (PIN6) 555, který stáhne VÝSTUP a LED se vypne při vybití kondenzátoru. Takto 555 IC funguje v monostabilním režimu.
Takhle funguje tento elektronický zámek, LED můžete dále vyměnit za skutečný elektrický zámek dveří pomocí relé nebo tranzistoru. Tento druh skutečného elektrického dveřního zámku je zde představen v tomto projektu: Arduino Door Lock