Главная » Бытовая электроника » Кнопочный кодовый замок на 2-х микросхемах 4017 и 40106

Кнопочный кодовый замок на 2-х микросхемах 4017 и 40106

Применение данной схемы кодового замка позволяет защитить различные устройства и объекты от несанкционированного доступа. Существует множество схем кодовых замков. Простые конструкции на обычных компонентах имеют различные ограничения в установке кода.

Например, может возникнуть проблема с одинаковыми цифрами расположенными рядом друг с другом или даже одинаковыми цифрами во всем коде. Это ограничивает возможности установки секретного кода и уменьшает количество возможных цифровых комбинаций.

Предлагаемый замок, несмотря на свою простоту, лишен этих недостатков. В нем можно установить любой девятизначный код. Существенным преимуществом является ничтожно малое потребление тока в режиме ожидания. В реализованном образце потребление тока составляет 0,2 мкА.

Как это работает?

В схеме кодового замка используются две популярные микросхемы — 4017 и 40106 (отечественные аналоги: К561ИЕ8 и К561ТЛ2 соответственно). При включении питания микросхема 4017 сбрасывается с помощью конденсатора C3 и резистора R1, в результате чего на выводе 3 устанавливается высокое состояние.

Кнопочный кодовый замок на 2-х микросхемах 4017 и 40106

При нажатии кнопки, подключенной к этому выводу, на резисторе R6 появляется высокое логическое состояние. Логический элемент DD2.2 инвертирует этот сигнал, поэтому на входе CL микросхемы 4017 появляется низкий уровень. Когда кнопка отпускается, на входе CL появляется высокий уровень, и счетчик 4017 переходит в следующую позицию. Элементы C6, R7 и DD2.2 предотвращают дребезг контактов кнопок.

Здесь необходимо объяснить работу всего кнопочного блока с резисторами и диодами. Это может показаться несколько запутанным, но на самом деле все очень просто. Упрощенный участок схемы с одной кнопкой показан на следующей схеме:

Кнопочный кодовый замок - объяснение работы

Если на выводе 3 микросхемы 4017 отсутствует высокий уровень, то нажатие кнопки приведет к появлению низкого уровня в точке RESET. Это состояние, инвертированное логическим элементом DD2.1, обнулит схему. В то же время в точке CLOCK состояние не изменится, поэтому счетчик не будет увеличивать свое состояние.

Если счетчик установит высокий уровень для определенной кнопки и она будет нажата, то это состояние будет приложено к точке CLOCK. Логический элемент DD2.2 инвертирует сигнал, поэтому микросхема 4017 поменяет состояние на выходах только при отпускании кнопки. Это сделано намеренно, поскольку если бы схема реагировала на нажатие кнопки, то счетчик одновременно изменил бы значение на выходах, что немедленно привело бы к сбросу схемы. В точке RESET состояние не изменится и счетчик не обнулится.

Любое неправильное нажатие кнопки приводит к обнулению счетчика через логический элемент DD2.1. Если нажата правильная кнопка, то конденсатор С5 будет заряжен через логические элементы DD2.5 и DD2.6.

С этого момента отсчитывается время около 5 секунд, в течение которого должна быть нажата следующая правильная кнопка. Если этого не произойдет, то конденсатор С5 разрядится через резистор R5, что приведет к появлению высокого уровня на выходе логического элемента DD2.4. Благодаря элементам С4 и R4 будет сформирован импульс, который, инвертированный логическим элементом DD2.3, сбросит микросхему 4017.

Таким образом, становится невозможным медленный ввод кода, а также частичный его ввод. Когда микросхема находится в состоянии ожидания, она всегда обнулена и готова к вводу цифр.

Рассматриваемая схема с таймером имеет и еще одно назначение. При вводе правильного кода на выходе 11 счетчика появляется высокий уровень, который через резистор R8 включает транзистор VТ1. Этот транзистор будет находиться во включенном состоянии до тех пор, пока не разрядится конденсатор С5. По истечении этого времени счетчик обнуляется и транзистор выключается. Таким образом, транзистор будет оставаться открытым только около 5 секунд, после чего закроется.

Возможен и другой вариант работы. При замыкании точек BLOK на плате и вводе правильного кода схема таймера будет заблокирована диодом VD13. В этом случае транзистор будет постоянно включен. При нажатии любой кнопки на клавиатуре он будет выключен.

Симуляция схемы в Proteus

Симуляция схемы в Proteus

Симуляция схемы в Proteus (20,8 KiB, скачано: 4)

Схема не требует специальных наладочных работ. Достаточно задать секретный код, соединив соответствующие точки перемычками.

Когда устройство будет собрано желательно измерить потребляемый ток в режиме ожидания. После сборки прототипа было обнаружено, что микросхема 4017 неисправна: ток потребления в дежурном режиме увеличился на несколько мА. Микросхема была слегка теплой. На удивление вся схема замка работала нормально. После замены микросхемы ток в режиме ожидания составил 0,2 мкА.

На клавиатуре используется двенадцать кнопок. Десять из них — это цифры от 0 до 9. Две дополнительные кнопки используются для путаницы и только сбрасывают счетчик 4017. В готовой конструкции их использовать не обязательно, в таком случае клавиатура будет состоять только из десяти кнопок.




Добавить комментарий


.