Звичайні механічні замки мають невисоку ступінь захисту в силу обмеженого числа комбінацій. Також можлива втрата ключа або зняття з нього зліпка. Електронні кодові замки дозволяють забезпечити індивідуальний чи колективний доступ в приміщення, до обладнання, сейфів і іншим об’єктам без застосування традиційних механічних замків і ключів.

В електронних кодових замках, як і в механічних, часто використовують принцип збігу ознак. Очевидно, що найбільш простий і, відповідно, гранично надійною схемою збігів є задана користувачем послідовність включення елементів комутації.

   

Рис. 22.1

На рис. 22.1 показана одна з найпростіших схем кодового замка з використанням електромагнітного запірного пристрою [Рл 9/99-24]. Схема живлення електромагнітного замка і його конструкція не наводяться. Для включення виконуючого пристрою (електромагнітного замка) призначено реле К1, а реле К2 включає дзвінок, конкретна схема якого також не наводиться. Кнопки набірного поля SB1 – SBn, а також кнопку SB0 «Дзвінок» встановлюють на вхідних дверях.

Кнопки SBm встановлюють всередині приміщення в різних місцях, що дозволяє господареві відкривати двері, не підходячи до неї. Активними для набору кодової комбінації є кнопки SB1 – SB4. Їх число може бути збільшена або зменшена за бажанням користувача.

Пристрій працює наступним чином: при подачі живлення конденсатори С1 і С2 заряджаються за 10 сек, і електронний замок готовий до роботи. Реле К1 спрацьовує на час розряду конденсатора С1 через обмотку (на 2 … 3 сек) тільки при одночасному натисканні кнопок SB1 – SB4, і, відповідно, не реагує на їх послідовне почергове натискання. Якщо буде помилково натиснута будь-яка з кнопок SB5 – SBn, станеться миттєвий розряд конденсатора С1 через резистор R2, і пристрій прийде в робочий стан тільки через 10 сек (після заряду конденсатора С1). У цей час навіть правильний набір коду не зможе відкрити замок.

Схема живлення реле К2 ланцюга дзвінка також використовує Времязадающая ланцюг – R3, С2. Це виключає часту подачу сигналів (частіше ніж через 10 сек і тривалістю понад 2 … 3 сек), що не створює зайвого шуму і не дозволяє перепалити обмотку дзвінка.

Кнопка дзвінка SB0 з’єднана через діод VD1 і резистор R2 з конденсатором С1 кодового замка. При спробі проникнення в приміщення зловмисники найчастіше перевіряють наявність у ньому господарів – Натискають на кнопку дзвінка, а потім намагаються відкрити двері. Натискання на call-кнопку SB0 призводить до розряду конденсатора С1, що робить неможливим відкриття замку на час затримки навіть при наборі правильної комбінації.

На рис. 22.2 показана схема кодового замка з використанням іншого способу захисту: замок спрацьовує тільки при одночасному натисканні кнопок SB1 – SB4 і кнопки SB0 «Дзвінок» [Рл 9/99-24]. Якщо кнопка SB0 буде натиснута до одночасного натискання кнопок SB1 – SB4, включається дзвінок, що дозволяє привернути увагу господарів (якщо вони вдома) або сторонніх осіб.

Як і в попередньому випадку, натискання на яку з кнопок SB5 – SBm викличе розряд времязадающего конденсатора С1. Повторний набір буде можливий тільки через 10 сек, коли напруга на обкладках конденсатора перевищить напруга пробою стабілітрона VD3, включеного в базову ланцюг складеного транзистора VT1, VT2. Реле К1 (управління електромагнітним замком) є навантаженням складеного транзистора, а реле К2 («Дзвінок») – навантаженням транзистора VT3.

   

Рис. 22.2

Якщо набраний правильний код і активізовано реле К1, транзистор VT3 закритий, і реле К2 (управління дзвінкової ланцюгом) буде знеструмлено, натискання кнопки SBO «Дзвінок» викличе спрацьовування реле К1 (управління електромагнітом замку). Як варіант може бути використане інше підключення реле К1, К2 (рис. 22.3). Кнопки SBm призначені для дистанційного відкриття замку зсередини приміщення. При натисканні на кнопку SB0 («Дзвінок») відбудеться розряд конденсатора С1.

   

Рис. 22.3

Поєднанням схем, наведених на рис. 22.1 – 22.3, може бути отриманий інший варіант схеми (рис. 22.4).

За схемою на рис. 22.5 може бути реалізований електронний кодовий замок іншого принципу дії [Рл 9/99-24]. Особливістю замку є строго обумовлена ​​послідовність натиснення кнопок. В результаті цього, спочатку відбувається заряд конденсатора СЗ, а потім його підключення послідовно з зарядженим конденсатором С2. Подвоєне напруження цього «джерела напруги» через стабілітрон VD3 надходить на базу складеного транзистора VT1, VT2, який управляє реле К2 (електромагніт).

Для спрацьовування цього пристрою необхідно: одночасно натиснути на кнопки SB2 і SB4, потім, відпустивши ці кнопки, одночасно натиснути на кнопки SB1 і SB3. При натисканні на будь-яку з кнопок SB5 – SBm або SB0 «Дзвінок» відбудеться розряд конденсатора С2 і відстрочка на 10 сек часу повторної спроби набору. Для ускладнення умов набору коду може бути використана ланцюжок елементів (Рис. 22.6) замість конденсатора СЗ. Цей ланцюжок задає час (тривалість) натискання на кнопки при заряді і визначає час саморозряду конденсатора СЗ.

   

Рис. 22.4

Наведені вище схеми працюють при одночасному натисканні декількох кнопок. Число можливих комбінацій при четирехкнопочном наборі коду і кодовому полі 3×3 (9 кнопок) складає 3024, при кодовому полі 4×4 – 43 680, при 5×5 – 303600.

Місцезнаходження кнопок у складальному полі визначає користувач. Періодично рекомендується міняти код набору. Тим самим знижується ймовірність підбору коду сторонніми особами шляхом послідовного перебору комбінацій. При незмінному коді найбільш часто використовувані кнопки забруднюються і демаскують себе. Кнопки повинні включатися без клацання, щоб не можна було на слух визначити число натиснень. При наборі коду замків, виконаних за схемами рис. 22.1 – 22.4, рекомендується імітувати послідовне натискання кнопок. У будь-якому випадку натискаються кнопки не повинні бути видні стороннім.

Електронний замок слід розмістити в металевому закритому корпусі як для зниження впливу на роботу замка мережевих наведень, так і для обмеження або виключення можливості візуального встановлення коду замка (при знятті кришки пристрою). Для підвищення надійності роботи пристрою бажано передбачити резервувати акумуляторне живлення.

   

Рис. 22.5

   

Рис. 22.6

   

Рис. 22.7

Гранично прості кодові замки та їх елементи показані на рис. 22.7 і 22.8. Робота замку заснована на послідовному і єдино правильному з’єднанні перемикачів. На рис. 22.7 зображено один з елементів кодового замка, який представляє собою подвійний багатопозиційний перемикач. Подібні пристрої використовують в камерах схову вокзалів. У кодовому замку іншого типу використана послідовність таких елементів (рис. 22.8), Чим більше число елементів, тим вище ступінь секретності замку: вона зростає пропорційно числу позицій перемикача SA2 (SA1) в ступені п, де п – число типових елементів кодового замка.

Внутрішніми (прихованими від стороннього погляду) перемикачами SA2 (ланцюжком типових елементів) встановлюють необхідний цифровий та / або літерний код. Після цього двері камери зачиняють, і пристрій переходить в режим охорони. Для того щоб дверцята можна було відкрити, на зовнішніх перемикачах SA1 необхідно встановити «правильний» код і натиснути кнопку подачі живлення на виконавчий механізм. Якщо був набраний невірний код, включиться сигнал тривоги. Подробиці виконання такого варіанта схеми ми спеціально не приводимо, покладаючись на те, що читач зуміє самостійно або за допомогою наставника вирішити цю задачу.

   

Рис. 22.8

Для налаштування і експериментів зі схемами в якості навантажень пристроїв замість обмоток реле можуть бути використані генератори звукових частот або світловипромінюючі діоди (з струмообмежувальних резистором величиною 330 … 560 Ом). Так, замість реле («Дзвінок») у всіх схемах можна включити генератор звукових сигналів, див., наприклад, схеми в розділі 11. В якості навантаження можна використовувати і високочастотні генератори малої потужності, що дозволить здійснювати дистанційне керування різними приладами або сигналізувати про спроби проникнення в приміщення.

При використанні в схемах реле, їх слід відбирати по напрузі спрацьовування нижче напруги живлення, причому робочий струм реле повинен бути такий, щоб времяогранічівающіе конденсатори, включені паралельно обмотці реле, встигали повністю розряджатися за 2 … 3 сек.

Для подальшого підвищення надійності кодових замків перспективне використання магнітокерованих контактів (герконів) – герметичних контактів, укладених в запаяну скляну ампулу. Контакт спрацьовує при піднесенні до нього постійного магніту навіть через розділяє їх платівку з немагнітного матеріалу. Це значно підвищить довговічність і скритність замку.

Конструювання кодових замків корисно не тільки у зв’язку з їх практичною значущістю, але, головним чином, в плані розвитку творчої ініціативи, безмежного вдосконалення пристроїв різного, часом неповторного принципу дії.

На наведених нижче схемах показані варіанти схем кодових замків з використанням тиристорів і / ШО/7-коммутаторов [Рк 5/00-21, Рл 9/99-24].

На рис. 22.9 показаний типовий набірний елемент кодового замка, застосовуваний для цих схем (рис. 22,10 – 22.13). Такі елементи можуть бути встановлені в аташе-кейсах, індивідуальних сейфах, камерах схову, системах управління складним технічним устаткуванням, призначеним для виконання відповідальних робіт.

   

Рис. 22.9

Після набору внутрішнього коду (установки перемикачів SA2 в положення, яке визначається користувачем) дверцята зачиняють. Замок автоматично замикається. Число можливих варіантів кодових сполучень дорівнює числу позицій перемикачів SA1 і SA2, зведених у ступінь, рівну числу типових набірних елементів.

Для того щоб відкрити замок, необхідно на типових набірних елементах кодового замка набрати потрібний код. Послідовність типових елементів замку являє собою найпростішу схему збіги.

У разі, якщо набрано правильний код, керуючий перехід транзистора VT1 (рис. 22.10) виявляється замкнутим. Внаслідок цього, при натисканні на кнопку SB1 «Одкр», сполучену з ручкою дверцят, електромагнітне реле К1 (елемент управління замком) підключається до джерела живлення. Реле спрацює, його контакти К1.1 включать електромагніт замку, і замок відкриється.

   

Рис. 22.10

При неправильному наборі коду і посмикуванні ручки дверець (натисканні на кнопку SB1 «Одкр.»), Напруга через обмотку реле К1 надійде на базу транзистора VT1, і він відкриється. Одночасно з резистора R4 на керуючий електрод тиристора VS1 надійде отпирающий сигнал, який включить його, що приведе до спрацьовування реле К2. Контакти реле розімкнений ланцюг набору коду і включать ланцюг сигналізації спроби несанкціонованого проникнення на об’єкт, що охороняється (дзвінок Cs, сигнальну лампу, електронну сирену або їх поєднання; включать інший виконавчий механізм).

Повторний набір коду буде можливий тільки після натискання на кнопку SB2 «Скидання». Оскільки струм через обмотку реле К1 у разі неправильного набору коду невеликий (обмежений резистором R1 та іншими елементами схеми), спрацьовування реле К1 не відбувається. Таким чином, користувачеві для відкриття замку надається лише одна спроба, що різко обмежує можливість підбору коду сторонніми особами.

Включені паралельно обмоткам реле діоди VD1, VD2, перешкоджають розвитку коливальних процесів при комутації індуктивного навантаження (обмоток реле). Конденсатор С1 виключає ймовірність помилкового спрацьовування пристрою за рахунок наведень і перехідних процесів.

Як і для інших відповідальних пристроїв, до яких пред’являються підвищені вимоги по надійності, в разі практичного використання електронних кодових замків доцільно передбачити резервне живлення пристрою від акумулятора на випадок планового або аварійного відключення джерела живлення.

Модифіковані варіанти описаної вище схеми, що демонструють можливість живлення пристрою від джерела напруги іншої полярності, представлені на рис. 22.11, 22.12. Принцип їх роботи залишився тим самим: у схемах міститься послідовність набірних елементів, своєрідною схеми збігу, а також тиристорний ключ, реле та елементи сигналізації.

   

Рис. 22.11

У порівнянні з попередньою схемою пристрій (мал. 22.11) має знижену чутливість і тому вимагає індивідуального підбору величини резистора R1, включеного в ланцюг управління тиристором. При виборі типу реле К1 необхідно врахувати, що струм його спрацьовування повинен значно перевершувати керуючий струм тиристора. Це виключить помилкове спрацьовування пристрою.

Варіант кодового замка, виконаний на транзисторному аналогу тиристора, показаний на рис. 22.12. У схему введений елемент затримки спрацьовування – конденсатор С1 великої ємності. При цьому спрацьовування блокуючого пристрою здійснюється на кілька миттєвостей пізніше. Це і дозволяє користувачеві переконатися в тому, що дверцята захлопнутися, і замок закритий.

   

Рис. 22.12

   

Рис. 22.13

Дещо інший принцип дії використаний в схемі кодового замка, зображеної на рис. 22.13.

Як і в попередніх випадках, при правильному наборі коду послідовно включені типові елементи кодового замка забезпечать подачу напруги живлення на обмотку реле К1 при натисканні на кнопку SB1 «Одкр.». Одночасно короткочасно вмикається дзвінок Cs, звучить звуковий сигнал, застережливий про відкриття замку. Блокування дії звукового сигналізатора в цьому випадку не відбувається.

У початковому стані опір каналу витік – стік польового транзистора невелика, керуючий електрод тиристора «закорочений» на загальний провід, тиристор закритий.

При неправильному наборі коду і натисканні на кнопку SB1 «Одкр.» Також звучить звуковий сигнал. Оскільки обмотка реле К1 з’єднана послідовно з резистором R1 (100 кОм), струм через його обмотку малий, і реле не спрацьовує. У той же час напруга живлення надходить через обмотку реле К1 і резистор R2 на конденсатор С2 і заряджає його приблизно за 5 сек.

Якщо кнопка SB1 «Одкр.» Натиснута понад 5 сек, або виробляються спроби підбору коду з періодичним сіпанням дверцята (замиканням кнопки SB1), конденсатор С1 заряджений. Опір витік – стік польового транзистора VT1 різко зросте, тиристор VS1 включиться. Реле К2 – навантаження тиристора – своїми контактами К2.1 розімкне ланцюг набору коду і включить звукову або іншу сигналізацію.

Наступне звернення до замку буде можливо лише після деблокування схеми – натисканні кнопки SB2 «Скидання». Час затримки спрацьовування (у секундах) визначається параметрами елементів RC-ланцюжка (C2R2), де ємність виражена в мікрофарад, а опір – в МОм. Для варіювання цього часу можна передбачити використання в якості резистора R2 потенціометра, що дозволяє встановлювати будь-яке, на розсуд користувача, час затримки спрацьовування від 0 до декількох секунд. Діод VD2 призначений для миттєвого розряду конденсатора С2 при «правильному» наборі коду і не є обов’язковим елементом.

Електронний кодовий замок з кнопковим управлінням (рис. 22.14) використовує / ШОГ7-комутатори (мікросхема DA1 К561КТЗ) і вихідний каскад на транзисторі VT1 з виконавчим реле К1 [Рл 9/99-24].

Наведені раніше схеми працюють при одночасному натисканні декількох кнопок. Електронний замок (рис. 22.14) спрацьовує при послідовному або одночасному натисненні «правильних» кнопок SB1 – SB4. Натискання кнопки SB1 викликає подачу високого рівня на керуючий вхід ключа DA1.1 (висновок 13 мікросхеми) і запам’ятовування цього рівня на конденсаторі С1. Включається ключ DA1.1. Замикання ключа DA1.1 дозволяє при натисканні кнопки SB2 подати напругу високого рівня на керуючий вхід наступного ключа і т.д. – По ланцюжку.

   

Конденсатори С1 – С4 запам’ятовують стан «високого рівня» на час в декілька секунд, визначуване величинами

резисторів R2, R4, R6, R8, включених паралельно цим конденсаторам. Якщо в процесі набору коду буде помилково натиснута кнопка SB5 – SBm або час набору коду буде велике, конденсатори С1 – С4 розрядяться. Ключі комутатора (комутаторів) розімкнуться, що не дозволить відкрити замок.

Як і в попередніх схемах, неправильний набір коду або натискання кнопки дзвінка викличе розряд конденсатора С5 і перешкодить подальшому набору коду. Замість кнопок SB1 – SB4 в схемі (Рис. 22.14) можуть бути встановлені типові набірні елементи (рис. 22.1). У цьому випадку замок втрачає властивість захисту від підбору коду. Як повернути йому це властивість, рекомендується вирішити самостійно.

   

Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік