Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
 Kołowy zamek szyfrowy
Do czego to służy?
W jednym z ostatnich numerów Elek-
troniki dla Wszystkich opublikowany został
projekt, który ze względu na swoją orygi-
2388
nalność zwrócił natychmiast moją uwagę.
Mam tu na myśli opis konstrukcji zamka
szyfrowego, wyposażonego w dziesię-
cioprzyciskowÄ… klawiaturÄ™. PozostajÄ…c pod
wrażeniem tego niezwykle oryginalnego,
pełnego niekonwencjonalnych rozwiązań
układowych projektu, chciałbym przedsta-
wić swój własny pogląd na konstrukcje za-
mków szyfrowych, pogląd poparty kon-
kretnym rozwiÄ…zaniem praktycznym.
Zamki szyfrowe budowane sÄ… przez
elektroników  od zawsze . Pamiętam je-
szcze projekty takich urządzeń realizowa-
ne wyłącznie na przekaz
nikach, tańszych
wówczas i łatwiej dostępnych niż tranzy-
r
y
s
u
n
k
i
e
m
2
story, nie mówiąc o układach scalonych. trudny w budowie. Koszt elementów po- stępu, zgodnie z rysunkiem 2. Praca ukła-
Prawdę mówiąc, zasada działania tamtych trzebnych do jego wykonania także nie du inicjowana jest naciśnięciem przycisku
zamków była identyczna z opisanym jest zbyt wysoki i z tych względów mogę S1. W tym momencie zajdą następujące
w EdW: dziesięcioprzyciskowa klawiatura, polecić budowę mojego zamka nawet śre- zdarzenia:
na której należało wybrać kilka cyfr usta- dnio zaawansowanym konstruktorom. Krótki impuls ujemny przekazany za po-
wionego uprzednio kodu. średnictwem kondensatora C2 z wyjścia
Moim zdaniem, stosowanie typowej Jak to działa? bramki IC7A spowoduje włączenie prze-
wieloprzyciskowej klawiatury w nowocze- Schemat elektryczny proponowanego rzutnika R-S zbudowanego na bramkach
r
y
s
u
n
k
u
1
snej konstrukcji zamka szyfrowego auto- układu został pokazany na rysunku 1, ale za- IC7C i IC7D.
matycznie dyskwalifikuje takie urządzenie nim przejdziemy do jego szczegółowej ana- Stan niski pobierany z wyjścia 11 tego
i naraża konstruktora na posądzenie o pój- lizy powiedzmy sobie coś więcej na temat przerzutnika spowoduje odblokowanie licz-
ście na łatwiznę, chyba że jego konstruk- zasady działania tego nietypowego zamka. nika IC10A, dotąd permanentnie zerowane-
cja w założeniu miała być jedynie zabaw- Podobnie jak w zamkach z klawiaturą go stanem wysokim na jego wejściu RST.
ką. Złamanie kodu takiego zamka jest za- dziesięcioprzyciskową otwarcie zabezpie- Wyświetlacz siedmiosegmentowy
wsze dziecinnie łatwe, nawet bez analizo- czanego pomieszczenia nastąpi po wybra- LED zostanie włączony, ponieważ na wej-
wania stanu zużycia klawiszy. niu kodu - liczby pięciocyfrowej. Zasadni- ściu BI współpracującego z nim dekodera
Obawiam się, że w tym momencie zo- cza różnica polega jednak na tym, że ope- IC1 zostanie także wymuszony stan niski.
stałem posądzony o niekonsekwencje: rować będziemy tylko jednym przyci- Stan wysoki z wyjścia 10 przerzutnika
z jednej strony krytykuję zamki z klawiatu- skiem, obserwując cyfry ukazujące się na R-S zostanie przekazany na wejście bram-
rami, a z drugiej zachęcam do wykonania pojedynczym wyświetlaczu siedmioseg- ki IC8A i spowoduje rozpoczęcie pracy
takiej właśnie konstrukcji. Zapomniałem mentowym. Pierwsze naciśnięcie przyci- przez generator zegarowy zbudowany na
jednak wspomnieć, że proponowana prze- sku spowoduje uruchomienie układu i roz- tej bramce.
ze mnie konstrukcja będzie wprawdzie poczęcie cyklicznego wyświetlania cyfr od Rozpatrzmy teraz, co będzie się działo,
wyposażona w klawiaturę, ale ... z jednym 0 do 9. W momencie, kiedy na wyświetla- jeżeli zamek został uruchomiony przez
tylko przyciskiem. Otwarcie zamka nastąpi czu ukaże się kolejna cyfra kodu naciska- osobę znającą szyfr. W momencie, kiedy
po wprowadzeniu 5- cyfrowego szyfru, ale my przycisk. Jeżeli wprowadzone zostaną na cyklicznie wyświetlającym cyfry od ze-
nie będzie możliwe złamanie kodu ani za wszystkie cyfry kodu, we właściwej kolej- ra do dziewięciu wyświetlaczu DP1 ukaże
pomocą analizowania stanu zużycia klawi- ności i nie zostanie wprowadzona żadna się cyfra  5 , osoba znająca szyfr i wiedzą-
szy, ani przez proste podejrzenie osoby nie występująca w kodzie cyfra, to zamek ca, że jest to pierwsza cyfra kodu naciska
otwierającej zamek. zostanie otwarty. W każdym innym przy- powtórnie przycisk. Zauważmy, że wszy-
Układ, z którego budową zapoznamy padku układ pozostanie zablokowany, a je- stkie wejścia adresowe multipleksera IC2
się za chwilę nie jest żadną nowością. Jest go powtórne uruchomienie będzie możli- zostały dołączone do wyjść licznika BCD -
to remake mojego własnego projektu, we dopiero po pewnym czasie. IC6A, tego samego, który steruje wejścia-
który opublikowany został w numerze 1 Analizę schematu rozpoczniemy od mi dekodera IC1, co powoduje symulta-
Elektroniki dla Wszystkich. Z pierwowzoru momentu, kiedy układ znajduje się w sta- niczną pracę tych układów. Tak więc w mo-
pozostała zaledwie koncepcja, a schematy nie spoczynku. Wszystkie przerzutniki są mencie drugiego naciśnięcia przycisku ak-
obydwóch układów praktycznie nie mają wyzerowane, nie działa generator zegaro- tywny jest kanał Y5 multipleksera i na wej-
nic ze sobą wspólnego. wy i możemy przyjąć, że w tym stanie ście pierwszego z szeregu przerzutników
Pomimo sporej komplikacji schematu, układ zbudowany na kostkach CMOS nie D - IC3A zostanie przekazany krótki impuls
proponowany układ, podobnie jak każda pobiera prądu. Na programatorze (złącza o czasie trwania określonym pojemnością
 cyfrówka , nie powinien okazać się zbyt CON3 i CON4) ustawiony został kod do- C2 i rezystancją R3. Ponieważ na wejściu
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99 15
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
danych D IC3A jest stale wymuszony stan nych przerzutników, aż do momentu wy- wreszcie włączyłyby się wszystkie prze-
wysoki, przerzutnik ten zmieni swój stan, brania wszystkich 5 cyfr. Analizując spo- rzutniki. Przed takim działaniem zabezpie-
przegotowując jednocześnie następny sób działania układu łatwo zauważyć, że cza nas układ z licznikiem IC10A, który zli-
przerzutnik IC3B do ewentualnego włącze- do włączenia wszystkich przerzutników cza impulsy powstające przy naciskaniu
nia, które nastąpi jeżeli przycisk S1 zosta- nie tylko niezbędne jest wprowadzanie przycisku S1. Stan licznika IC10A jest de-
nie naciśnięty w momencie ukazania się właściwych cyfr, ale także musi zostać za- kodowany w układzie z bramką IC9D i dio-
na wyświetlaczu cyfry  7 . chowana ich kolejność. dami D3 i D4 (zastosowanie tych diod jest
Kolejne naciskanie przycisku, w mo- Gdybyśmy na tym etapie projektowa- wyjątkowo  nieeleganckim rozwiąza-
mentach, kiedy na wyświetlaczu ukazy- nia konstrukcji zamka zaniechali jej dalszej niem, ale nie chciałem nadmiernie rozbu-
wać się będą kolejne cyfry ustawionego rozbudowy, to jego otwarcie byłoby dzie- dowywać układu przez stosowanie dodat-
kodu, będzie powodować włączanie kolej- cinnie proste. Wystarczyłoby wybierać kowych bramek trójwejściowych). Na wyj-
wielokrotnie kolejno wszystkie cyfry, aż ściu bramki IC9D utrzymuje się stan wyso-
Rys. 1. Schemat ideowy
R
y
s
.
1
.
S
c
h
e
m
a
t
i
d
e
o
w
y
16 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
ki aż do momentu osiągnięcia przez licznik sterować elementami wykonawczymi i ja- być to podstawki bardzo dobrej jakości.
IC10A stanu 0111 . Stan taki wystąpi kie mogą być te elementy? Do sterowania Zmontowane płytki łączymy ze sobą prze-
BIN
w momencie naciśnięcia przycisku S1 po urządzeniami wykonawczymi służy w na- wodem taśmowym 10-żyłowym, zaopa-
raz siódmy (pierwsze naciśnięcie inicjujące szym układzie tranzystor T1, który może trzonym w dwa zaciskane wtyki.
pracę układu jest także zliczane przez być podłączony na dwa sposoby, wybiera- Układ zmontowany ze sprawdzonych
IC10A) i spowoduje włączenie przerzutnika ne za pomocą jumpera JP1. W pozycji elementów nie wymaga ani uruchamiania,
R-S zbudowanego na bramkach JP1, takiej, jak na schemacie, baza tranzy- ani w zasadzie regulacji. Jedynym elemen-
IC9A i IC9B. Stan wysoki, pojawiający się stora polaryzowana jest z wyjścia ostatnie- tem, z którego wartością możemy poeks-
na wejściach RST wszystkich przerzutni- go z szeregu przerzutników - IC5A. Tak perymentować jest rezystor R4 określający
ków, powoduje ich stałe wyzerowanie, aż więc tranzystor zacznie przewodzić po wraz z pojemnością C3 szybkość ukazywa-
do momentu powtórnego uruchomienia prawidłowym wybraniu kodu i stan taki nia się cyfr na wyświetlaczu. Z wartościami
układu zamka. Tak więc nasz zamek został będzie utrzymywał się przez ok. 20s. Ten elementów podanymi na schemacie czę-
zabezpieczony przed otwarciem metodą tryb pracy można wykorzystywać do ste- stotliwość pracy generatora z IC8A wynosi
wielokrotnego wybierania wszystkich cyfr. rowania siłownikami rygli zamków lub za- w przybliżeniu 1Hz, co powinno zapewniać
Warto też zwrócić uwagę, że potencjalny mkami elektromagnetycznymi, w tym szybkość wyświetlania nie za wielką nawet
intruz nawet nie będzie mógł zorientować ostatnim przypadku stosując przekaz
nik dla osób o  refleksie szachisty .
się, że jego wysiłki skazane są na niepowo- pośredniczący. Na zakończenie warto będzie wspo-
dzenie i że teraz może naciskać przycisk aż Zwróćmy teraz uwagę na szósty prze- mnieć jeszcze o układach wykonawczych,
do ... no, wszyscy wiemy, jakiej śmierci! rzutnik typu D - IC5B. Jest on włączony jakich możemy użyć do współpracy z za-
Wyobraz
my sobie teraz następującą sy- w układzie licznika modulo 2 z wejściem mkiem. W przypadku zastosowania za-
tuację: nasz zamek został zamontowany na zegarowym dołączonym do wyjścia mka do drzwi wejściowych do domu roz-
drzwiach mieszkania lub domu i oczywi- !Q przerzutnika IC5A, który włącza się po wiązaniem najprostszym, ale i nie pozba-
ście zaczął wzbudzać zupełnie zrozumiałe każdorazowym prawidłowym wybraniu ko- wionym wad będzie zastosowanie tzw. ry-
zainteresowanie otoczenia. Trudno nawet du. Tak więc każde wybranie szyfru będzie gla elektromagnetycznego. Rygiel taki, za-
zmieniać stan silany zazwyczaj napięciem przemiennym
IC5B na prze- musimy dołączyć do naszego układu za
ciwny. Dołą- pośrednictwem przekaz
nika i całość zasto-
czając za po- sować do zamykania pomieszczenia nie
średnictwem wymagającego zbyt wysokiego poziomu
jumpera JP1
bazÄ™ tranzy-
Wykaz elementów
stora T1 do
w y j Å› c i a Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
Q IC5B uzy-
C2, C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
skujemy drugi
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1uF
tryb pracy,
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470uF/16V
który może
Rys. 2. Przykadowy kod dostępu
R
y
s
.
2
.
P
r
z
y
k
a
d
o
w
y
k
o
d
d
o
s
t
Ä™
p
u
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
być wykorzy-
Rezystory
wyobrazić sobie, aby przechodzące koło ta- stany np. do blokowania dostępu do ukła-
RP1 . . . . . . . . . . . . .R-pack 22k ... 100k&!
kich drzwi dziecko nie nacisnęło z ciekawo- dów elektronicznych lub elektrycznych. Za- R1, R3, R5, R7, R8, R9 . . . . . . . . .100k&!
ści tajemniczego przycisku. Byłoby wyso- równo włączenie, jak i wyłączenie takiego R2, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k&!
ce niepożądane, aby po takim ekspery- urządzenia będzie wymagać podania pra-
Półprzewodniki
mencie nasz układ pozostawał zbyt długo widłowego hasła - szyfru.
DP1 . . .wyświetlacz siedmiosegmentowy
włączony, szczególnie jeżeli zasilany jest
LED wsp. anoda SA52-11 EWA
z baterii. Przed powstaniem takiej sytuacji Montaż i uruchomienie
D1, D2 . . . . . . .1N4001 lub odpowiednik
r
y
s
u
n
k
u
3
chroni nas układ z kolejnym licznikiem - Na rysunku 3 została pokazana mozaika
D3, D4, D5, D6, D7, D8 . . . . . . . .1N4148
IC6B. Wejście tego układu zostało dołą- ścieżek płytek obwodów drukowanych wy-
lub odpowiednik
czone do najstarszego wyjścia licznika konanych na laminacie dwustronnym z me-
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4543
IC6A, tak że zlicza on kolejne cykle wy- talizacją oraz rozmieszczenie na nich ele- IC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4067
świetlania cyfr. Po dwóch pełnych cyklach mentów. Układ zamka szyfrowego zmontu- IC3, IC4, IC5 . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013
IC6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4518
na wyjściu Q1 IC6B pojawia się stan wyso- jemy na dwóch płytkach, połączonych ze
IC7, IC8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
ki, który po zanegowaniu przez bramkę sobą przewodem taśmowym. Na mniej-
IC9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4011
IC9C powoduje natychmiastowe wyłącze- szej płytce umieszczony został wyświetlacz
IC10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4520
nie przerzutnika R-S z IC7C + IC7D i po- siedmiosegmentowy i dekoder, a na więk-
1T1 BC548 lub odpowiednik
wrót układu zamka do stanu oczekiwania. szej cała pozostała cześć układu. Takie roz-
Pozostałe
Podczas wybierania kodu licznik IC6B jest mieszczenie elementów powinno zapew-
CON1 . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2 (3,5mm)
stale zerowany po każdym naciśnięciu nić konstruktorowi dużą swobodę w wybo- CON5, CON6 . . . . . . .goldpin 5X + kabel
przycisku. Daje to nam pewną rezerwę rze rodzaju obudowy i sposobu zlokalizowa- taśmowy 10 żyłowy z wtykami zaciskanymi
JP1 . . . . . . . . . . . . .3x1 goldpin + jumper
czasu i możliwość wybrania kolejnej cyfry nia i zamontowania konstrukcji zamka.
S1 . . . . . . . . . .przycisk typu microswitch
w drugim cyklu zliczania, nawet jeżeli Montaż układu przeprowadzimy w ty-
CON2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .2x1 goldpin
 przegapiliśmy ją w pierwszym cyklu. powy sposób, rozpoczynając od elemen-
Oczywiście, po prawidłowym wybraniu ko- tów o najmniejszych gabarytach, a koń-
du zamek także zostanie wyłączony po cząc na wlutowaniu w płytkę kondensato-
Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
dwóch cyklach zliczania, czyli po ok. 20s. ra elektrolitycznego. Pod układy scalone
jest dostępny w sieci handlowej
j
e
s
t
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
Najwyższy czas poruszyć dość ważną warto zastosować podstawki, ale biorąc
AVT jako kit AVT-2388
A
V
T
j
a
k
o
k
i
t
A
V
T
-
2
3
8
8
sprawę: w jaki sposób nasz zamek może pod uwagę specyfikę konstrukcji powinny
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99 17
Projekty AVT
P
r
o
j
e
k
t
y
A
V
T
ochrony. RozwiÄ…za-
niem znacznie lep-
szym, które szczegól-
nie polecałbym do za-
mykania drzwi mie-
szkań lub domów
a także kas pancer-
nych jest zastosowa-
nie solidnego rygla
mechanicznego i me-
chanizmu poruszajÄ…-
cego go, sterowane-
go przez nasz zamek.
Napotkalibyśmy tu jed-
nak na problemy z wy-
konaniem odpowie-
dniej przekładni i in-
nych elementów me-
chanicznych, gdyby
nie ... nasi  starzy zna-
Rys. 4. Schemat sterownika
R
y
s
.
4
.
S
c
h
e
m
a
t
s
t
e
r
o
w
n
i
k
a
jomi - serwomecha- i CON4 za pomocą krótkich odcinków
nizmy modelarskie. Serwo nadaje się do- kiem nie musimy montować tranzystora T1 przewodów, przylutowanych do tych pól.
skonale do poruszania nawet bardzo cięż- ani rezystora R6 (w układzie z Rys.1) a pin 2 Jest to najpewniejsze rozwiązanie, bez
kich rygli i zasuw, a wymagać będzie jedy- złącza CON2 dołączyć bezpośrednio do stosowania jakichkolwiek ruchomych
nie prostego układu sterującego. Na szczę- środkowej nóżki jumpera JP1. elementów mechanicznych. I jeszcze
ście taki układ, banalnie prosty i tani został Obojętne, jaki system otwierania drzwi jedna uwaga: cyfry w ustawianym kodzie
już dawno przeze mnie zaprojektowany, zastosujemy, pozostaną one otwarte oczywiście mogą, się powtarzać.
a jest nim  Sterownik rygla z serwomecha- przez czas równy dwukrotnemu cyklowi
r
y
s
u
n
k
u
4
Z
b
i
g
n
i
e
w
R
a
a
b
e
nizmem . Na rysunku 4 pokazany został wyświetlania cyfr na wyświetlaczu, co Zbigniew Raabe
schemat tego sterownika, którego nie bę- najczęściej okaże
dę komentował, ponieważ uczyniłem to już się zupełnie wy-
REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA
w jednym z numerów Elektroniki Praktycz- starczające do
nej opisując kit AVT-2388 . Wspomnę jedy- wejścia lub opu-
nie, że przy współpracy z tym sterowni- szczenia pomie-
szczenia bez
zbędnego pośpie-
chu. Jeżeli jednak
chcielibyśmy, aby
drzwi pozostawa-
ły dłużej otwarte,
to można dołą-
czyć wejścia
bramki IC8A do
wyjścia Q2 liczni-
ka IC6B, co da
czas otwarcia
drzwi równy czte-
rokrotnemu cyklo-
wi wyświetlania.
A jednak wro-
dzone mi roztar-
gnienie dało zno-
wu o sobie znać:
zapomniałem na-
pisać choćby paru
słów o sposobie
programowania
zamka. Najprost-
szym i jednocze-
śnie najbardziej
przeze mnie pole-
canym rozwiÄ…za-
niem będzie połą-
czenie właści-
wych pól lutowni-
czych złącz CON3
Rys. 3. Schemat montażowy
R
y
s
.
3
.
S
c
h
e
m
a
t
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
18 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99