Кодовый замок

Замки с «секретом» в виде закодированного набора цифр известны давно.. Механические замки такого типа ты, конечно, видел — они продаются в магазинах хозтоваров. Кодовые замки широко используются для автоматических камер хранения вещей на железнодорожных вокзалах, в аэропортах. Но кодо­вый замок может быть электромеханическим или электронным. Исполнитель­ным механизмом такого замка служит электромагнит, подвижный сердечник которого механически связан с защелкой дверного замка.        

Схема наиболее простого электромеханического кодового замка показана на рис. 283. Здесь Эм — электромагнит, переключатели В1—В5 — тумблеры, а Кн1—Кн5 — кнопочные выключатели с возвратными пружинами. Пульт кнопок, с помощью которых можно отвести защелку замка, находится с наружной, а переключатели кодирования замка В1 — В5 — с внутренней стороны двери. Чтобы электромагнит сработал и таким образом позволил открыть дверь, надо знать код замка и с учетом этого шифра одновременно нажать соответ­ствующие ему кнопки.

Набор (установку) кода замка производят переводом контактов нескольких переключателей из положения а в положение б. На схеме в положение б переведены переключатели В2 и В5, значит, для этого случая код нашего замка будет 2 и 5. И если ты, зная этот код, нажмешь одновременно кнопки Кн2 и Кн5, то цепь питания электромагнита окажется замкнутой, электромагнит сработает и его сердечник, втягиваясь в обмотку, оттянет защелку замка — дверь можно открывать.

А если кроме этих двух кнопок нажать еще какую-то кнопку? Эта третья кнопка разорвет цепь питания замка и электромагнит не сработает. Ну, а если одновременно нажать все кнопки? Если код тот же, то ничего не получится.

Трудность подбора нужного кода при попытке угадать его возрастает с увеличением числа переключателей и кнопок замка. Если число переключа­телей и кнопок увеличить до десяти, то для расшифровки кода замка надо перебрать более тысячи вариантов. Однако и при пяти кнопках (32 варианта) код замка не так-то легко расшифровать.

А если придет человек, не знающий код замка? Для него есть кнопка «Вызов». Если нажать кнопку, в помещении зазвенит звонок Зв.

Рис. 283. Электромеханический кодовый замок.

Но тебя, как радиолюбителя, должен, видимо, интересовать электронный кодовый замок. Ну что ж, рекомендую замок с емкостной «памятью», разра­ботанный знакомым мне радиолюбителем Н. А. Дробницей из г. Запорожье.

Такой кодовый замок (см. схему на рис. 284) состоит из трех электроли­тических конденсаторов С1 — С3 разной емкости, являющихся его «памятью», четырех диодов Д1 — Д4, транзистора Т1 с электромагнитным реле Р1 в эмиттерной цепи, семи кнопок Кн1—Кн7 шесть из которых входят в пульт управ­ления замком, и электромагнита Эм1, сердечник которого механически связан с защелкой дверного замка. Штепсельные разъемы Шх — Ш6 образуют кодировочный узел замка. Кодирование осуществляется изменением порядка подклю­чения кнопок пульта управления к штепсельным разъемам этого узла. Для питания замка используется двухполупериодный выпрямитель с выходным напряжением 24 В.

Рис. 284. Кодовый замок с емкостной памятью.

Исходное состояние элементов замка: контакты кнопок Кн1—Кн6 разомк­нуты, транзистор закрыт, так как его база через нормально замкнутые контакты кнопки Кн7 соединена с плюсовым проводником источника питания, а его коллекторный резистор R1 и резистор R2 в общей минусовой цепи, соединенные через нормально замкнутые контакты P1\2 реле Р1, образуют делитель напряжения. В точке соединения резисторов делителя R1R2 напряжение около 10 В.

Код замка трехзначный. Первая цифра кода соответствует номеру кнопки, подключенной к гнездовой части штепсельного разъема Ш1, вторая — номеру кнопки, подключенной к гнездовой части разъема Ш2, третья — разъема Показанный на схеме порядок подключения кнопок Кн1х — Кн3 к кодировочному узлу соответствует коду 123. Незадействованные в коде кнопки Кн4 — Кн6 под­ключены (в любом порядке) к гнездовым частям разъемов Ш4 — Ш6. Чтобы замок открыть, надо последовательно, и только в порядке установленного кода, нажать кнопки Кн1 — Кн3, а затем кнопку Кн7. Если ошибок нет, то сработает электромагнит и дверь можно будет открыть.

При нажатии кнопок, соответствующих установленному коду, конденсаторы С1 — С3 памяти замка заряжаются напряжением, поступающим на них с дели­теля R1R2. Емкости конденсаторов и сопротивления резисторов делителя подобраны так, что при нажатии первой кнопки кода конденсатор С1, заряжается до 0,85 части этого напряжения (примерно 8,5 В), при нажатии второй кнопки кода до такого же напряжения заряжается конденсатор С2, а при нажатии третьей кнопки кода конденсатор С3 заряжается до полного напряжения, сни­маемою с делителя R1R2 (около 10 В). После правильного набора кода сум­марное напряжение на последовательно соединенных конденсаторах памяти составит 2,7 части этого напряжения, т. е. примерно 27 В. Если теперь нажать кнопку Кн7, то все это напряжение через диод Д4 будет подано в отрицатель­ной полярности на базу транзистора Т1 и откроет его. Одновременно срабо­тает реле Р1, его контакты Р1,3 включат питание электромагнита, контакты P1,2 переключат резистор R1 на базу транзистора (чтобы поддерживать его в открытом состоянии), а контакты Р1\1, замыкаясь, через себя, диоды Д1— Д3 и резистор R2 разрядят конденсаторы С1 — С3. При отпускании кнопки Кн1 база транзистора вновь окажется соединенной с плюсовым проводником цепи питания, транзистор при этом закроется, электромагнитное реле отпустит якорь и устройство в целом примет исходное состояние. Если конденсаторы памяти имеют небольшие токи утечки, то напряжение на них, достаточное для сраба­тывания реле, электромагнита и открывания двери сохраняется не менее трех минут. Это позволяет в случае ошибки, допущенной при наборе кода, нажать на одну из кнопок, не участвующих в коде, чтобы разрядить конденсаторы, и вновь правильно набрать код.

В момент нажатия кнопки Кн7 суммарное напряжение на конденсаторах памяти обязательно должно быть больше удвоенного напряжения, снимаемого с делителя R1R2, и больше напряжения срабатывания электромагнитного реле Р1. При неполном наборе кода, например при нажатии только первой и третьей закодированных кнопок, это напряжение не превысит удвоенного напряжения делителя, что окажется недостаточным для срабатывания замка. Оно будет мало и в том случае, если закодированные кнопки нажимать не в той последовательности. А если при попытке подбора кода будет нажата хотя бы одна из некодовых кнопок, заряженные конденсаторы тут же разря­дятся через диоды Д1-Д3.

Рис. 285. Монтаж электронной части замка.

Конструкция замка, предложенная автором, показана на рис. 285. Все детали, кроме кнопок, смонтированы на гнездовой части штепсельного разъема, являющейся одновременно и кодировочной колодкой замка. Штепсельная часть этого разъема распилена поперек на части, образующие двухполюсные штеп­сельные вилки разъемов Ш1— Ш6.

Для замка использованы: транзистор с коэффициентом передачи тока h21э не менее 20; электромагнитное реле типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.163); конденсаторы С{ и С2 — К53-1, С3 — ЭТО (можно заменить конденсатором К50-6); резисторы R1 и R2 —MЛT; кнопки — микровыключатели КМ1-1. Тран­зистор МП26 можно заменить аналогичным ему транзистором МП25, диоды Д220 — диодами Д219 с любым буквенным индексом. Кнопки могут быть любой конструкции, в том числе самодельными.

Электромагнит сделан из низкочастотного дросселя фильтра выпрямителя лампового радиоприемника (или телевизора). Обмотка дросселя должна иметь активное сопротивление 20 — 25 Ом. Конструкция переделанного магнитопровода дросселя (без каркаса с обмоткой) показана на рис. 286. Пакет Ш-образных пластин распилен по штриховым линиям. Его средняя часть используется как якорь б, а боковые части и набор замыкающих пластин — в качестве магнитопровода 1 тягового электромагнита. Части магнитопровода скреплены вместе с помощью металлических накладок и заклепок. Чтобы внутри каркаса с обмоткой, находящемся в магнитопроводе, якорь мог перемещаться без заметного трения, в его наборе на 4—5 пластин меньше, чем в наборе магнитопровода. Якорь электромагнита соединяют с ручкой защелки 4 двер­ного замка 3 тягой 5 из двух, скле­панных вместе, полос листовой ста­ли толщиной 0,5 — 1 мм. Магнито­провод вместе с обмоткой крепят на стальной пластине 2 толщиной 2—2,5 мм, которую подкладываюг под дверной замок и вместе с ним укрепляют на двери. Такой элек­тромагнит при его включении по­требляет ток около 1 А. На такой ток должны быть рассчитаны и диоды выпрямителя, питающего этот вариант кодового замка.

Налаживание замка сводится к подбору резистора R2. Его сопро­тивление должно быть таково, что­бы при правильно набранном коде создающееся на нем падение напря­жения заряжало конденсаторы па­мяти до напряжения четкого сраба­тывания электромагнитного реле. В то же время при нажатии только двух кнопок, соответствующих первой и третьей цифрам установленного кода, реле не должно срабатывать.

Где наиболее целесообразно установить кодовый замок? Лучше, всего, пожалуй, на двери комнаты, где занимается технический кружок. Это, во-первых, интересно и, во-вторых, удобно — каждый кружковец, зная код на день занятия, входит в комнату, не отвлекая от дела других.

Те приборы и устройства, с которыми я познакомил тебя в этой беседе, всего лишь небольшая часть примеров обширнейшей области автоматики. И раз­говор о ней не окотеи — он будет продолжен в следующей беседе.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель