Ključavnice digitalnih kod so zelo priljubljene v elektroniki, kjer morate vnesti določeno "kodo", da odprete ključavnico. Ta tip ključavnic potrebuje mikrokrmilnik za primerjavo vnesene kode z vnaprej določeno kodo za odpiranje ključavnice. Tovrstne digitalne ključavnice smo že izdelali z uporabo Arduina, Raspberry Pi in mikrokrmilnikom 8051. Toda danes tukaj gradimo Code Lock brez mikrokrmilnika.
V tem preprostem vezju gradimo 555 Timer IC Code Lock. V tej ključavnici bo 8 gumbov, za odklepanje ključavnice je treba hkrati pritisniti določene štiri gumbe. 555 IC je tukaj konfiguriran kot monostabilni vibrator. V bistvu bomo v tem vezju imeli LED na izhodnem zatiču 3, ki se vklopi, ko sproži sprožilec s pritiskom na te posebne štiri gumbe. LED ostane nekaj časa vklopljen, nato pa se samodejno izklopi. Čas vklopa je mogoče izračunati s tem 555 monostabilnim kalkulatorjem. LED predstavlja električno ključavnico, ki ostane zaklenjena, ko ni toka, in se odklene, ko tok prehaja skozinjo. Kombinacija določenih štirih gumbov je »Koda«, ki mora odpreti ključavnico.
Zahtevane komponente:
- + 5V napajalna napetost
- 555 Časovnik IC
- 470Ω upor
- 100Ω upor (2 kosa)
- 10KΩ upor
- 47KΩ upor
- Kondenzator 100µF
- LED
- Potisni gumb (8 kosov)
Pojasnilo vezja:
Slika prikazuje vezje sheme 555 Code Lock,
Kot je prikazano v vezju, imamo kondenzator med PIN6 in GROUND, ta vrednost kondenzatorja določa čas vklopa LED, ko je sprožen sprožilec. Ta kondenzator lahko zamenjate z večjo vrednostjo za več časa vklopa za en sprožilec. Z zmanjšanjem kapacitivnosti lahko zmanjšamo čas vklopa po sprožilcu. Napajalna napetost, ki se uporablja v vezju, je lahko katera koli napetost od + 3V do + 12V in ne sme preseči 12V, saj bo to povzročilo poškodbe čipa. Preostale povezave so prikazane v vezju.
Delovna razlaga:
Kot smo že omenili, je tukaj 555 IC konfiguriran v načinu Monostable Multivibratior. Ko se sprožilec sproži s pritiskom na gumb, se LED vklopi in izhod ostane VISOK, dokler kondenzator, priključen na PIN6, ne napolni največje vrednosti. Čas, za katerega bo IZHOD visok, lahko izračunamo po spodnji formuli.
T = 1,1 * R * C
Torej glede na vrednosti v našem vezju je T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 sekunde.
Tako bo LED lučka svetila 5 sekund.
Tokrat lahko s spreminjanjem vrednosti kondenzatorja povečamo ali zmanjšamo. Zakaj je zdaj ta čas pomemben? Ta čas trajanja je čas, v katerem bo ključavnica ostala odprta po vnosu pravilne kode ali pritisku na pravilne tipke. Zato moramo zagotoviti dovolj časa, da lahko uporabnik vstopi skozi vrata po pritisku na pravilne tipke.
Zdaj vemo, da bo v 555 IC merilniku časa, ne glede na to, kakšen je TRIGGER, če bo PIN RESET potegnjen navzdol, izhod LOW. Torej bomo tukaj uporabili zatiča Trigger in Reset za izdelavo naše Code Lock.
Kot je prikazano v vezju, smo z gumbi na zmešani način zamenjali nepooblaščen dostop. Kot v vezju so gumbi za zgornjo plast "Povezovalci", zato jih je treba vse pritisniti, da se TIGGER uporabi. Vsi gumbi DONJSKEGA sloja so RESET ali “Mines”; če pritisnete celo enega izmed njih, bo IZHOD NIZK, tudi če hkrati pritisnete LINKERS.
Tu je treba upoštevati, da je Pin 4 ponastavitveni pin, Pin 2 pa sprožilni pin v 555 IC IC. Ozemljitveni zatič 4 bo ponastavil 555 IC, ozemljitveni zatič 2 pa bo sprožil visok izhod. Torej, če želite dobiti izhod ali odpreti zaklepanje kode, morate hkrati pritisniti vse gumbe v zgornjem sloju (povezovalci), ne da bi pritisnili kateri koli gumb v spodnjem sloju (Mine). Z 8 gumbi bomo imeli 40K kombinacij in, če niso znani pravilni POVEZAVALCI, bo trajalo večno, da se bo pravilna kombinacija odprla.
Zdaj pa razpravljamo o notranjem delovanju vezja. Predpostavimo, da je vezje priključeno na krušno ploščo v skladu s shemo vezja in dano močjo. Zdaj lučka LED ugasne, saj TRIGGER ni podan. PIN TRIGGER v časovnem čipu je zelo občutljiv in določa izhod 555. Nizka logika na TRIGGER pin 2 NASTAVI flip-flop znotraj 555 TIMER in dobimo High Output in ko je sprožilni pin podan High logic, izhod ostane NIZKO.
Ko pritisnete vse tipke v zgornjem sloju (povezovalci), se ozemlji samo sprožilni zatič, izhod pa dobimo kot HIGH in zaklepanje se odklene. Vendar te visoke stopnje ni mogoče dolgo obdržati, ko je sprožilec odstranjen. Ko se LINKERS sprostijo, je HIGH stopnja izhoda le odvisna od časa polnjenja kondenzatorja, priključenega med Pin 6 in maso, kot smo že omenili. Tako bo ključavnica ostala odklenjena, dokler se kondenzator ne napolni. Kondenzator enkrat doseže napetostno stopnjo, ki jo izprazni skozi zatič THRESHOLD (PIN6) 555, ki povleče IZHOD in LED se izklopi, ko se kondenzator prazni. Tako deluje 555 IC v monostabilnem načinu.
Tako deluje ta elektronska ključavnica, LED lahko z relejem ali tranzistorjem nadomestite z dejansko električno ključavnico vrat. Ta vrsta prave električne ključavnice je predstavljena tukaj v tem projektu: Arduino Door Lock