Οι ψηφιακές κλειδαριές κώδικα είναι πολύ δημοφιλείς στην ηλεκτρονική, όπου πρέπει να εισαγάγετε έναν συγκεκριμένο «κωδικό» για να ανοίξετε το κλείδωμα. Αυτός ο τύπος κλειδαριών χρειάζεται έναν μικροελεγκτή για να συγκρίνει τον κωδικό που έχει εισαχθεί με τον προκαθορισμένο κωδικό για να ανοίξει το κλείδωμα. Έχουμε ήδη δημιουργήσει τέτοιου είδους ψηφιακές κλειδαριές χρησιμοποιώντας το Arduino, χρησιμοποιώντας το Raspberry Pi και χρησιμοποιώντας 8051 μικροελεγκτή. Αλλά σήμερα χτίζουμε το Κλείδωμα κώδικα χωρίς κανένα Μικροελεγκτή.
Σε αυτό το απλό κύκλωμα χτίζουμε το Code Lock με βάση το 555 Timer IC. Σε αυτό το Κλείδωμα, θα υπάρχουν 8 κουμπιά και πρέπει να πατήσετε συγκεκριμένα τέσσερα κουμπιά ταυτόχρονα για να ξεκλειδώσετε το Κλείδωμα. Το 555 IC έχει διαμορφωθεί ως Monostable Vibrator εδώ. Βασικά σε αυτό το κύκλωμα θα έχουμε ένα LED στον πείρο εξόδου 3 που ανάβει όταν ενεργοποιείται η σκανδάλη πατώντας αυτά τα συγκεκριμένα τέσσερα κουμπιά. Η λυχνία LED παραμένει αναμμένη για λίγο και στη συνέχεια σβήνει αυτόματα. Ο χρόνος ώρας μπορεί να υπολογιστεί με αυτήν την αριθμομηχανή 555. Το LED αντιπροσωπεύει το Ηλεκτρικό Κλείδωμα εδώ το οποίο παραμένει κλειδωμένο όταν δεν υπάρχει ρεύμα και ξεκλειδώνεται όταν το ρεύμα διέρχεται από αυτό. Ο συνδυασμός συγκεκριμένων τεσσάρων κουμπιών είναι ο "Κώδικας", ο οποίος πρέπει να ανοίξει το Κλείδωμα.
Απαιτούμενα συστατικά:
- + Τάση τροφοδοσίας 5V
- 555 χρονόμετρο IC
- 470Ω αντίσταση
- 100Ω αντίσταση (2 κομμάτια)
- 10KΩ αντίσταση
- 47KΩ αντίσταση
- Πυκνωτής 100μF
- LED
- Κουμπί Push (8 τεμάχια)
Επεξήγηση κυκλώματος:
Το σχήμα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος του Code Lock 555,
Όπως φαίνεται στο κύκλωμα έχουμε έναν πυκνωτή μεταξύ του PIN6 και του GROUND αυτή η τιμή του πυκνωτή καθορίζει το χρόνο ενεργοποίησης του LED μόλις περάσει μια σκανδάλη. Αυτός ο πυκνωτής μπορεί να αντικατασταθεί με υψηλότερη τιμή για περισσότερη διάρκεια χρόνου ενεργοποίησης για μία μόνο σκανδάλη. Με τη μείωση της χωρητικότητας μπορούμε να μειώσουμε το χρόνο ενεργοποίησης μετά από ένα σκανδάλη. Η τάση τροφοδοσίας που εφαρμόζεται στο κύκλωμα μπορεί να είναι οποιαδήποτε τάση από + 3V έως + 12V και δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 12V, κάτι τέτοιο θα έχει ως αποτέλεσμα ζημιά στο τσιπ. Οι υπόλοιπες συνδέσεις εμφανίζονται στο Διάγραμμα κυκλώματος.
Επεξήγηση εργασίας:
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, εδώ το 555 IC διαμορφώνεται σε λειτουργία Monostable Multivibratior. Έτσι, μόλις δοθεί η σκανδάλη πατώντας το κουμπί Push, η λυχνία LED θα ανάψει και η έξοδος θα παραμείνει ΥΨΗΛΗ έως ότου ο πυκνωτής συνδεθεί με το PIN6 φορτίσει στην τιμή αιχμής. Ο χρόνος για τον οποίο το OUTPUT θα είναι υψηλό μπορεί να υπολογιστεί με τον παρακάτω τύπο.
T = 1,1 * R * C
Έτσι, σύμφωνα με τις τιμές στο κύκλωμα μας, T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 δευτερόλεπτα.
Έτσι, το LED θα είναι αναμμένο για 5 δευτερόλεπτα.
Μπορούμε να αυξήσουμε ή να μειώσουμε αυτήν τη φορά αλλάζοντας την τιμή του πυκνωτή. Τώρα γιατί αυτή η ώρα είναι σημαντική; Αυτή η διάρκεια είναι η ώρα για την οποία το Κλείδωμα θα παραμείνει ανοιχτό αφού εισαγάγετε τον σωστό κωδικό ή πατήσετε τα σωστά πλήκτρα. Επομένως, πρέπει να παρέχουμε αρκετό χρόνο για να μπορέσει ο χρήστης να εισέλθει από την πόρτα αφού πατήσετε τα σωστά πλήκτρα.
Τώρα, γνωρίζουμε ότι στο χρονόμετρο IC 555, ανεξάρτητα από το τι είναι το TRIGGER, εάν ο πείρος RESET τραβηχτεί προς τα κάτω, η έξοδος θα είναι χαμηλή. Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε τους πείρους Trigger and Reset για να δημιουργήσουμε το Code Lock.
Όπως φαίνεται στο κύκλωμα, έχουμε χρησιμοποιήσει τα πλήκτρα πίεσης με τον αναστατωμένο τρόπο για να συγχέουμε τη μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Όπως στο κύκλωμα, τα κουμπιά TOP layer είναι "Linkers", όλα πρέπει να πατηθούν μαζί για να εφαρμοστεί το TIGGER. Τα κουμπιά επιπέδου BOTTOM είναι όλα RESET ή "Mines". αν πατήσετε ακόμη και ένα από αυτά, το OUTPUT θα είναι χαμηλό ακόμα και αν πατηθεί ταυτόχρονα το LINKERS
Σημειώστε εδώ ότι το Pin 4 είναι το Pin Reset και το Pin 2 είναι το Pin Trigger στο 555 IC timer. Ο γείωσης Pin 4 θα επαναφέρει το 555 IC και ο γείωσης Pin 2 θα ενεργοποιήσει την έξοδο να είναι υψηλή. Έτσι, για να λάβετε την έξοδο ή για να ανοίξετε το Κλείδωμα κώδικα, πρέπει να πατήσετε όλα τα κουμπιά στο επίπεδο TOP (σύνδεσμοι) ταυτόχρονα χωρίς να πατήσετε κανένα κουμπί στο κάτω επίπεδο (Mines). Με 8 κουμπιά θα έχουμε συνδυασμούς 40K και αν δεν είναι γνωστοί οι σωστοί σύνδεσμοι, θα χρειαστεί για πάντα για να λάβουμε τον σωστό συνδυασμό για να ανοίξετε το Lock
Τώρα, ας συζητήσουμε την εσωτερική λειτουργία του κυκλώματος. Ας υποθέσουμε ότι το κύκλωμα είναι συνδεδεμένο στην πλακέτα ψωμιού σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος και δεδομένης ισχύος. Τώρα το LED θα σβήσει καθώς δεν δίνεται το TRIGGER. Το PIN TRIGGER στο τσιπ χρονοδιακόπτη είναι πολύ ευαίσθητο και καθορίζει την έξοδο 555. Μια χαμηλή λογική στον πείρο TRIGGER 2 ΡΥΘΜΙΣΕΙ το flip-flop μέσα στον ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΟ 555 και παίρνουμε Υψηλή Έξοδο και όταν δοθεί ο πείρος σκανδάλης Υψηλή λογική η έξοδος παραμένει ΧΑΜΗΛΟΣ.
Όταν όλα τα πλήκτρα στο Top Layer (Linkers) πατηθούν μαζί, τότε μόνο ο πείρος ενεργοποίησης γίνεται γειωμένος και παίρνουμε την έξοδο ως HIGH και το κλείδωμα ξεκλειδώνεται. Ωστόσο, αυτό το υψηλό στάδιο δεν μπορεί να διατηρηθεί για πολύ όταν αφαιρεθεί η σκανδάλη. Μόλις απελευθερωθούν τα LINKERS, το υψηλό στάδιο εξόδου εξαρτάται απλώς από το χρόνο φόρτισης του πυκνωτή που συνδέεται μεταξύ του Pin 6 και της γείωσης, όπως συζητήσαμε προηγουμένως. Έτσι, το Κλείδωμα θα παραμείνει ξεκλείδωτο μέχρι να φορτιστεί ο πυκνωτής. Ο πυκνωτής φτάσει μόλις στο επίπεδο τάσης που εκφορτώνει μέσω του ακροδέκτη THRESHOLD (PIN6) 555, ο οποίος τραβά προς τα κάτω το OUTPUT και το LED σβήνει καθώς εκφορτώνεται ο πυκνωτής. Έτσι λειτουργεί το IC 555 σε λειτουργία Monostable.
Έτσι λειτουργεί αυτό το ηλεκτρονικό κλείδωμα, μπορείτε να αντικαταστήσετε περαιτέρω το LED με πραγματικό ηλεκτρικό κλείδωμα πόρτας χρησιμοποιώντας ένα ρελέ ή τρανζίστορ. Αυτό το είδος πραγματικής ηλεκτρικής κλειδαριάς πόρτας παρουσιάζεται εδώ σε αυτό το έργο: Arduino Door Lock