A digitális kódzárak nagyon népszerűek az elektronikában, ahol a zár megnyitásához be kell írnia egy adott „kódot”. Az ilyen típusú záraknak szüksége van egy mikrovezérlőre, hogy összehasonlítsa a beírt kódot az előre definiált kóddal a zár megnyitásához. Az Arduino, a Raspberry Pi és a 8051 mikrokontroller használatával már létrehoztunk ilyen típusú digitális zárakat. De ma itt mindenféle mikrovezérlő nélkül építjük a kódzárat.
Ebben az egyszerű áramkörben 555 Timer IC alapú kódzárat építünk . Ebben a zárban 8 gomb lesz, és egyenként négy speciális gombot kell megnyomni a zár feloldásához. Az 555 IC itt monostabil vibrátorként van konfigurálva. Alapvetően ebben az áramkörben lesz egy LEDünk a 3 kimeneti tűnél, amely bekapcsol, amikor a ravaszt megnyomják az adott négy gomb megnyomásával. A LED egy ideig folyamatosan világít, majd automatikusan kikapcsol. A bekapcsolási időt ezzel az 555 monostabil számológéppel lehet kiszámítani. A LED itt az elektromos zárat jelöli, amely zárva marad, ha nincs áram, és feloldódik, amikor az áram áthalad rajta. A négy speciális gomb kombinációja a „Code”, amelynek meg kell nyitnia a zárat.
Szükséges alkatrészek:
- + 5V tápfeszültség
- 555 Időzítő IC
- 470Ω ellenállás
- 100Ω ellenállás (2 db)
- 10KΩ ellenállás
- 47KΩ ellenállás
- 100µF kondenzátor
- VEZETTE
- Nyomógomb (8 db)
Áramkör magyarázat:
Az ábra az 555 alapú kódzárlat kapcsolási rajzát mutatja,
Amint azt az áramkör mutatja, kondenzátorunk van a PIN6 és a FÖLD között, ez a kondenzátor értéke határozza meg a LED bekapcsolási idejét, miután egy trigger elindult. Ez a kondenzátor nagyobb értékre cserélhető, ha egyetlen bekapcsoláshoz több bekapcsolási idő szükséges. A kapacitás csökkenésével csökkenthetjük a bekapcsolási időt egy trigger után. Az áramkörben alkalmazott tápfeszültség bármilyen feszültség lehet + 3 V és + 12 V között, és nem haladhatja meg a 12 V feszültséget. Ez chipkárosodást eredményez. A többi csatlakozást az áramköri ábra mutatja.
Munka magyarázat:
Mint korábban említettük, itt az 555 IC monostabil multivibrátoros módban van konfigurálva. Tehát amint a nyomógomb megnyomásával megadjuk a ravaszt, a LED bekapcsol és a kimenet HIGH marad, amíg a PIN6-ra csatlakoztatott kondenzátor fel nem tölti a csúcsértéket. Az az idő, amelyre az OUTPUT magas lesz, kiszámítható az alábbi képlettel.
T = 1,1 * R * C
Tehát az áramkörünk értéke szerint T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 másodperc.
Tehát a LED 5 másodpercig világít.
Növelhetjük vagy csökkenthetjük ezt az időt a kondenzátor értékének megváltoztatásával. Most miért fontos ez az idő? Ez az időtartam az az idő, amelyig a zár nyitva marad a helyes kód beírása vagy a megfelelő gombok megnyomása után. Tehát elegendő időt kell biztosítanunk ahhoz, hogy a felhasználó a megfelelő gombok megnyomása után beléphessen az ajtón.
Most már tudjuk, hogy az 555 időzítő IC-ben, függetlenül attól, hogy mi a TRIGGER, ha a RESET csapot lehúzzák, a kimenet LOW lesz. Tehát itt a Trigger és Reset csapokat fogjuk használni a kódzár felépítéséhez.
Ahogy az áramkör mutatja, a nyomógombokat összekevert módon használtuk az illetéktelen hozzáférés megzavarására. Az áramkörhöz hasonlóan a TOP réteg gombjai is „összekapcsolók”, ezeket mind össze kell nyomni a TIGGER alkalmazásához. A BOTTOM réteg gombjai mind RESET vagy „Mines”; ha még az egyiket is megnyomja, az OUTPUT alacsony lesz, még akkor is, ha a LINKERS gombot egyszerre nyomja meg.
Itt jegyezzük meg, hogy a 4-es érintkező az alaphelyzet visszaállítása, a 2-es érintkező pedig a kiváltó tű az 555 időzítő IC-ben. A 4. földelőcsap alaphelyzetbe állítja az 555 IC-t, a 2. földelőcsap pedig magas kimenetet eredményez. Tehát a kimenet megszerzéséhez vagy a kódzár megnyitásához a TOP réteg összes gombját (linkerek) egyszerre kell megnyomni anélkül, hogy az alsó rétegben (Bányák) egyetlen gombot is megnyomnánk. 8 gombbal 40K kombinációnk lesz, és hacsak nem ismerjük a megfelelő LINKER-eket, örökké kell tartani, amíg a megfelelő kombinációt megkapjuk a Lock megnyitásához.
Most tárgyaljuk az áramkör belső működését. Tegyük fel, hogy az áramkör a kapcsolási rajz és az adott teljesítmény szerint csatlakozik a kenyérlapra. Most a LED kialszik, mivel a TRIGGER nincs megadva. Az időzítő chipben lévő TRIGGER PIN nagyon érzékeny, és meghatározza az 555 kimenetét. Alacsony logika a TRIGGER 2 tűn BEÁLLÍTJA a flip-flopot az 555 TIMER belsejében, és magas kimenetet kapunk, és ha a kioldó csap nagy logikát kap, a kimenet megmarad ALACSONY.
Amikor a Top Layer (Linkerek) összes gombját összenyomják, akkor csak a ravasztüske lesz földelve, és a Kimenetet kapjuk, amikor HIGH és lock zár feloldódik. Ezt a magas fokozatot azonban nem lehet sokáig megtartani, miután a ravaszt eltávolították. Miután a LINKERS elengedésre került, a kimenet HIGH fokozata csupán a 6-os érintkező és a föld közé kapcsolt kondenzátor töltési idejétől függ, amint azt korábban tárgyaltuk. Tehát a zár mindaddig zárva marad, amíg a kondenzátor fel nem töltődik. A kondenzátor egyszer eléri azt a feszültségszintet, amelyet az 555-ös THRESHOLD csapon (PIN6) keresztül kisüt, amely lehúzza az OUTPUT-ot, és a LED kialszik, amikor a kondenzátor kisül. Így működik az 555 IC monostabil módban.
Tehát ez az elektronikus zár működik, így a LED-et tovább lehet cserélni a tényleges elektromos ajtózárral egy relé vagy tranzisztor segítségével. Ez a fajta igazi elektromos ajtózár itt jelenik meg ebben a projektben: Arduino ajtózár