Кодовый замок (стр. 1 из 3)
Министерство образования РФГОУ Самарский приборостроительный техникум
Дневное отделение
Специальность 1910
Радиоэлектронные приборостроительные устройства
Курсовой проект
На тему: Кодовый замок
Проектант Рогалев А.В.
Руководитель Маньков Е.Н.
Самара 2004 г
Тема: Кодовый замок
Содержание
Введение
1 Аналитический обзор
1. 1 Кодовый замок с цифровой клавиатурой
1. 2 Кодовый замок на тиристорах
1. 3 Программируемый кодовый замок
1. 4 Кодовый замок для камеры хранения
2 Обоснование и выбор схемы РТУ
3 Описание выбранного варианта
4 Электрический расчет. Расчет автоколебательного мультивибратора и
усилителя мощности
5 Разработка и метод изготовления печатных плат
6 Описание конструкции РТУ
Заключение
Библиографический перечень
Приложение: КП 1910.04.002Э3
КП 1910.04.002ПЭ3
КП 1910.04.003
КП 1910.04.004СБ
Введение
В настоящее время радио любительский рынок прочно наводнили устройства, которые используются в системах оповещения и сигнализации. Эти устройства , от самых простых до сложных, собраны, как правило, по стандартным классическим схемам. Данный курсовой проект представляет собой обзор широко распространенных радиолюбительских схем кодовых замков. Принципиальные схемы сопровождаются описанием их работы и рекомендациями по монтажу и настройке. Все рассматриваемые устройства доступны для повторения начинающими радиолюбителями - конструкторами, не обладающими глубокими теоретическими знаниями в электронике, и могут быть использованы для охраны таких объектов, как квартиры, офисы, дачи и т.п. от несанкционированного доступа.
Материал в данном курсовом проекте, собран и систематизирован на основе публикаций разных источников.
1 Аналитический обзор
1.1 Кодовый замок с цифровой клавиатурой
Уже неоднократно описывались конструкции кодовых замков, но интерес к подобным устройством по-прежнему велик. Описанные замки различаются по
сложности, секретности, способу ввода кода. Довольно много было описано замков с одно или двухкнопочным управлением, но все равно устройства с цифровой клавиатурой для ввода кода остаются более традиционными и позволяют получать большую секретность при сохранении удобства пользования. В последнее время промышленностью стали выпускаться механические кодовые замки, которые обычно устанавливают на двери в подъездах домов или офисах. Но эти замки не очень надежны, чем снижается защищенность охраняемого объекта.
Предлагаемый замок прост по схеме, что обеспечивает ему высокую надежность. Он имеет цифровую клавиатуру для ввода кода из 8 цифр, защиту от ошибки при нажатия нескольких клавиш одновременно и устройство включения сигнализации при наборе неправильного кода. Данное устройство может быть постоянно включенным, так как собрано на микросхемах КМОП и потребляет незначительный ток от источника питания.
Принципиальная схема кодового замка приведена на рисунке 1. На счетчике DD2 и генераторе на элементах DD1.1 и DD1.2 выполнено устройство защиты от одновременного нажатия нескольких клавиш. Счетчик DD3.1 подсчитывает число введенных цифр, а счетчик DD3.2 число правильно введенных цифр. Одновибратор на элементах DD1.3 и DD5.1 подавляет дребезг контактов при нажатии клавиш.
На мультиплексоре DD4 собрано устройство сравнения введенной цифры с правильной цифрой кода. На элементе DD5.3 выполнен узел включения сигнального устройства при вводе неправильного кода. Элементы R4, C3, VD1 служат для приведения устройства в исходное состояние.
Рисунок 1- Принципиальная схема кодового замка с цифровой клавиатурой
В исходном положении счетчики DD3.1 и DD3.2 находятся в нулевом состоянии, тактовый генератор на элементах DD1.1 и DD1.2 вырабатывает импульсы, которые подаются на счетный вход счетчика DD2, на выходах которого последовательно появляется логическая 1. На адресные входы мультиплексора DD4 подан код 0, что соответствует первому входу. При нажатии на клавишу, например “3”, в момент появления логической 1 на соответствующем выходе счетчика DD2 запускается одновибратор на элементах DD1.3 и DD5.1, на выходе которого появляется логическая 1, запрещающая работу тактового генератора. Если цифра “3” является правильной, то логическая 1 действует на входе мультиплексора DD4, передается на его выход, разрешая увеличение на 1 значения счетчика DD3.2. Изменение состояния счетчика произойдет по спаду импульса на выходе одновибратора. Счетчик DD3.1 также увеличит на 1 свое значение. Если набранная цифра не была верной, то изменится только состояние счетчика DD3.1. Пока на выходе одновибратора будет присутствовать логическая 1 нажатие других клавиш или дребезг контактов нажатой не вызовут изменение состояния устройства. При вводе следующей цифры будет подключен вход 2 мультиплексора DD4 и так далее. После набора восьмой цифры при правильном наборе кода число правильных цифр будет равно 8, что соответствует присутствию на выходе 8 (вывод 14) счетчика DD3.2 логической 1, разрешающей работу исполнительного механизма замка, на выходе элемента DD5.3 будет логический 0, запрещающий работу сигнального устройства. При наборе неправильного кода число в счетчике DD3.2 будет меньше, чем в счетчике DD3.1, что вызовет появление логической 1 на выходе элемента DD5.3 и включения сигнализации. При каждом нажатии клавиши конденсатор C3 разряжается через диод VD1 и выходные цепи элемента DD5.2. После этого в течение некоторого времени (при указанных номиналах R4 и C3 около 7 с) напряжение на конденсаторе C3 достигает уровня логической 1, сбрасывая счетчики DD3.1 и DD3.2. Это необходимо для того, чтобы при допущении ошибки при наборе кода, можно было через некоторое время повторить набор. При подборе кода злоумышленником эта задержка создаст дополнительные трудности, так как увеличивает время попытки подбора кода. Время нажатия на клавишу должно быть коротким, меньше, чем импульс, формируемый одновибратором на элементах DD1.3, DD5.1, так как если клавиша останется нажатой, то одновибратор будет снова запущен и эта цифра будет введена вновь. Для злоумышленника это также станет дополнительной преградой.
Задание кода сводится к установке перемычек между выходами микросхем
DD2 и входами микросхемы DD4. Секретность замка составляет 108 комбинаций, что выше по сравнению, например с [1]. При необходимости число цифр в коде можно уменьшить до 4, подключив вывод 6 микросхемы DD5 к выводу 13 микросхемы DD3 и вывод 5 к выводу 5, предварительно отключив от цепей использованных ранее. Незадействованные входы микросхемы DD4 должны быть соединены с общим проводом. Естественно, секретность замка в этом случае будет ниже. Сигнальное устройство должно включаться высоким логическим уровнем и работать при исчезновении этого уровня после приведения электронной части замка в исходное состояние. Сброс замка в исходное состояние можно выполнять отдельной клавишей, размещенной вместе с остальными. В этом случае необходимо исключить элементы R4, C3 и VD1, подключив резистор сопротивлением 100 кОм между точкой соединения выводов 7 и 15 микросхемы DD3 и общим проводом и дополнительную клавишу между этой точкой и проводом питания. В этом случае обнуление счетчиков будет производиться этой клавишей. Надежность устройства несколько повысится, если между каждой клавишей и точкой соединения резистора R3 и выводом 12 элемента DD5.2 включить любые кремниевые диоды (например КД521) анодами к клавишам.
Желательно чтобы сигнальное устройство при включении блокировало дальнейшую работу замка, например, обесточивало электронную часть. Если это
не предусмотрено, то желательно доработать замок предварительно отключив вывод 5 DD1.2 от остальных цепей. При этом после включения сигнального устройства работа тактового генератора будет блокироваться, что усложнит дальнейшие попытки подбора кода.
1.2 Кодовый замок на тиристорах
При установке кодового замка не всегда имеется возможность располагать кнопочную панель вблизи от схемы управления. В этом случае применение тиристоров в качестве триггеров запоминающих правильную комбинацию на бранного кода обеспечивает более высокую помехоустойчивость и стойкость к умышленному повреждению по сравнению со схемами собранными только на КМОП микросхемах.
Приведенная на рисунке 2 схема позволяет ограничить доступ в помещение посторонних. Для срабатывания открывающего защелку электромагнита YA1 необходимо в определенной последовательности набрать код из 4 цифр (из 10 возможных).
Работает схема следующим образом. В исходном состоянии на вход управления D1 1/6 через резистор R12 поступает лог 1 и внутренний ключ микросхемы будет замкнут. Нажатие кнопок в последовательности S4 S3 S2 S1 приведет к поочередному открыванию соответствующих тиристоров VS4, VS3, VS2, VS1. Ток через резисторы R8 R10 позволяют удерживать сработавшие тиристоры во включенном состоянии. Причем если при наборе номера ошибочно нажата любая другая кнопка, это приведет к срабатыванию ключа на элементе микросхемы D1. 3 что обеспечит появление лог 0 на входе D1. 1/6 — ключ разомкнется и частично правильно набранный код будет сброшен.
При правильном наборе номера появится ток, протекающий через резисторы R6, R7 и откроется транзистор VT1. При этом будет подаваться питание на электромагнит YA1. А чтобы электромагнит не находился под напряжением в течение длительного времени после срабатывания элемент D1. 2 совместно с цепью заряда конденсатора С1, R11 позволяет ограничить продолжительность его работы интервалом 24 секунды. Время определяется номиналом конденсатора С1. Как только напряжение на входе D1 2/12 в процессе заряда конденсатора достигнет порога срабатывания ключа, он подаст лог '0" на управление D1.1, что переведет все тиристоры в исходное состояние.