Программируемый кодовый замок

1.4 Программируемый кодовый замок

 

 

В отличие от ранее опубликованных схем кодовых замков, в данной имеется возможность менять код замка с помощью трех кнопок, т.е. обеспечивается режим достаточно высокой секретности при минимальном количестве кнопок.

Рассмотрим порядок набора (записи) желаемого кода в память замка. Предварительно производится обнуление счетчиков DD6, DD7 кнопкой сброса SB6, после чего в них записывается двухзначный код цифр (О...7) с помощью кнопок (SB4 и SB5).

Индикация набранного кода читается по потухшим светодиодам (VD1...VD6) в двоичном исчислении. Для защиты от дребезга контактов кнопок применяются RS-триггеры на ИМС DD3.

Рассмотрим порядок работы схемы рисунок 4 при открывании замка двери. На пульте двери нажатием кнопки SB2 производится обнуление счетчика DD4. Кнопкой SB1 набирается первая цифра кода (соответствующим количеством нажатий). При правильно набранной цифре на выводе 6 DD10 появляется логический "О", который дает разрешение для набора следующей цифры.

Кнопкой SB3 набирается вторая цифра. На выводе 5 DD11 в случае правильно набранной цифры появляется логическая "1". На входах 3, 4, 5 DD12 устанавливается логическая "1", и запускается ждущий мультивибратор, собранный на ИМС DD13. Он обеспечивает включение электромагнита исполнительного механизма на время 5...6 с.

При открывании двери установленный на ней геркон КМ1 срабатывает, что приводит к разряду конденсатора С1 через открытый транзистор VT1, и электромагнит К1 обесточивается. Выбор времени работы электромагнита производится с помощью R20.

Рисунок 4 - Программируемый кодовый замок

2 Обоснование и выбор схемы РТУ

Эта конструкция смотри рисунок 5 отличается от подобных тем, что на случай попытки открыть дверь посторонними лицами она снабжена звуковой сигнализацией неправильного набора кода. Простота в конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Описание выбранного варианта. Кодовый замок с непрерывной сигнализацией при неправильном наборе кода

Рисунок 5 – схема электрическая принципиальная

 

При подаче напряжение питания цепь R1C1 устанавливает триггер DD1 в нулевое состояние и на инверсионном выводе 6 микросхемы DD1 - высокий уровень. При одновременном нажатии кнопок SB7- SB9 с этого вывода поступает сигнал на исполнительное устройство, которое состоит из транзисторного усилителя и тягового соленоида, управляющего ригелем замка.

Если код замка набирают не правильно, т.е. нажимают на любую из кнопок SB1-SB6, высокий уровень появляется на выводе 8 микросхемы. Открывается транзистор VS1 и включает звуковой сигнализатор – он выполнен на симметричном мультивибраторе (транзисторы VT1 - VT2), усилителя мощности (VT3) и динамической головке (ВА1) – она и издает звук. Отключают сигнализатор и приводят устройство в исходное состояние нажатием кнопки SB10.

Кнопки SB7- SB9 могут соответствовать любым кнопкам клавиатуры и образовывать соответствующий код, например 196. Кнопки SB1-SB6 – оставшиеся на клавиатуре. Кнопку SB10 устанавливают в потайном месте или, скажем, используют вместо нее, скажем кнопку «0» клавиатуры.

Транзисторы могут быть любые из указанных на схеме серии, тиристор из серии КУ101 с буквенными индексами Г, Е, И, его также можно на однотипный с VT1, VT2 транзистор. Конденсаторы – К50-3 и КМ-6, резисторы - МЛТ, динамическая головка любая со звуковой катушкой сопротивлением 4-8 Ом. Источник питания – выпрямитель или батарея гальванических элементов напряжением 6 В при токе нагрузки не менее 100 мА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Электрический расчет. Расчет автоколебательного мультивибратора и усилителя мощности

Расчета автоколебательного мультивибратора.

Схема для расчета автоколебательного мультивибратора приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема мультивибратора на транзисторах

Исходные данные: амплитуда положительного импульса U_Ku=12 В, длительность t_u1=10 мкс, длительность фронта t_ф1≤1,0 мкс, длительность среза t_c1≤2 мкс, период следования T=40 мкс R_н=2 кОм, максимальная температура окружающей среды t°_окр=+40°С.

 Выбор типа транзистора. Транзистор выбирается по определенной частоте f_h21б=100 (МГц) максимально допустимому напряжению U_КБmax=10 (В) и статическому коэффициенту передачи по току h_21Э=120. Так как транзистор в схеме мультивибратора работает в ключевом режиме, поэтому выберем широко используемый маломощный высокочастотный транзистор типа КТ315 с параметрами: f_h21б=100 (МГц), U_КБmax=10 (В), h_21Э=120, I_э=5 (мА), I_k= 20 (мА), U_КЭ= 10 (В).

Так как скважность определяется выражением

то транзистор должен иметь коэффициент передачи по току:

Необходимое значение предельной частоты выбираемого транзистора f_h21б находится из следующих соображений. Малое значение длительности фронта импульса t_ф2≈τ_а≈ τ_а+R_kC_k получится в том случае, если постоянная времени заряда емкости С₁ отвечает условию R_kC₁≥(5÷10) τ_а. Обычно τ_а≥R_kC_k, и поэтому принять R_kC₁≈10τ_а.

Так как , то . Но  и поэтому

Используя выражение для h_21Э, после преобразования получаем:

Проведенные расчеты показали правильность выбранного транзистора.

Определим сопротивление резистора по формуле:

,

где ,

Согласно ряду номинальных значений сопротивлений примем значение резистора R_к равным 12 МОм. Для определения типа резистора рассчитаем его мощность рассеяния по формуле P=I²R, поэтому в качестве резистора R можно использовать резистор типа С2-33-0,25-10 12 Мом ± 5%

Ток коллектора насыщения I_{K нас} определяется с учетом температуры окружающей среды по выражению:

Сопротивление резистора R_б определяется из условия режима насыщения открытого транзистора. Поэтому

Проверяем выполнения условия температурной стабильности схемы.

На основании полученного неравенства можно не учитывать влияния обратного тока коллектора на длительность и период следования импульса.

Вычисляем емкости конденсаторов С₁ и С₂.

Согласно ряду номинальных значений емкостей выберем конденсатор емкостью 330 пФ, следовательно, в качестве С1 можно использовать конденсатор типа К10-17б-Н90-330 пФ ± 10%

Согласно ряду номинальных значений емкостей выберем конденсатор емкостью 1000 пФ, следовательно, в качестве С2 можно использовать конденсатор типа К10-17б-Н90-1000 пФ ± 10%

Проверяем длительность фронта.

Расчет усилителя мощности.

В качестве выбрал транзистор типа КТ815Б, исходя из условия:

U_кэдоп=5 (В) I_Б=5 (мА)

Е_пит=6 (В) U_б=0,6 (В)

F_h21=3 (мГц) U_k=10 (В)

I_ko=5 (мА) R_k=2 (кОм)

U_бэ=1,2 (В)

Исходя из данных , найдем величину R_б.

Согласно ряду номинальных значений сопротивлений, выбирают резистор с номинальным сопротивлением R_б=100 (кОм) и рассчитывают его.

Р=I²R_б=0,15 (Вт)≈0,25 (Вт)

Поэтому в качестве R_б выбираем резистор типа С2-33-100 Ом- 0,25 Вт±5%

Рассчитаем величину R_кэ.

Согласно ряду номинальных сопротивлений, выберем резистор с сопротивлением R_КЭ=1 (кОм), и рассчитаем его P=I²R_кэ≈0,125 (Вт), выберем резистор типа С1-22-1 кОм-0,125 Вт±10%.

Рассчитаем величину I_k, проходящего динамик ВА1.

Таким образом.

Все элементы схемы рассчитаны, выбраны их типы, следовательно, можно считать расчет законченным.