Рис. 66. Электрический дверной замок с параллельно соединенными кнопками включения

Рис. 66. Электрический дверной замок с параллельно соединенными кнопками включения

Схема работает следующим образом. При нажатии на кнопку G1, G2 или Gn, т.е. при подаче напряжения — 16 В, на диоде Z1 появляется — 6 В. До этого напряже­ния конденсатор С1 заряжается через диод D2 и резис­торы R4 (ограничивает ток базы), R5 и входное сопро­тивлеие базы — эмиттера транзистора 77. На базу транзистора через конденсатор приложено отпирающее напряжение до тех пор, пока он не зарядится до — 6 В. Од­новременно через диод D5 и резистор R8 заряжается конденсатор СЗ. Постоянная времени его заряда должна быть выбрана намного больше, чем у элементов, связан­ных с базой транзистора. После нажатия кнопки на базу Т1 поступает отпирающее напряжение в течение пример-но T=R4*C1 = 40 мс, но реле J1 не может сработать, так как увеличивающееся на конденсаторе СЗ напряже­ние за такое короткое время в состоянии достигнуть значения, необходимого для его срабатывания, поскольку его постоянная времени T2=R8*C3 = 200 мс. На реле Л через 200 мс поступает напряжение, необходимое для его срабатывания, но на транзисторе Т1 по прошествии 40 мс уже нет отпирающего напряжения, потому что кон­денсатор С1 зарядился. Тогда транзистор 77 закрывает­ся, поскольку потенциал эмиттера увеличился при помо­щи кремниевого диода D4 до — 0,6 В, а база заземлена через R5. Резистор R6 применяется в качестве рабочего сопротивления диода.

В тот момент, когда отпускают кнопку G1, конден­сатор С1 через резистор R2 и диод D1 разряжается в те­чение времени T11=R2-C1 = 10³*20*10^-6 = 20 мс. Посто­янная времени разряда конденсатора СЗ T12=R7-C3 = 10³-2000-10~⁶ = 2 с. При повторном нажатии кнопки G1 на конденсаторе СЗ уже есть напряжение, необходи­мое для срабатывания реле, а поскольку конденсатор С1 в промежуток (20 мс) между двумя нажатиями кноп­ки разрядился, он снова в течение 40 мс подает на базу транзистора отпирающее напряжение. Таким образом, срабатывает реле, подключающее через свой контакт j12 рабочее напряжение на электрический дверной за­мок.

Предположим, что кнопка G1 после повторного на­жатия не отпущена или, например, ее заклинило. Тогда на конденсаторе СЗ имеется напряжение, необходимое для срабатавания реле J1, но поскольку по прошествии 40 мс конденсатор С1 заряжается, транзистор закрыва­ется, следовательно, реле отпускает. Очевидно, если кноп­ку G1 заклинило, то на дверной замок вообще не посту­пает напряжение.

Чтобы реле длительное время находилось в состоя­нии срабатывания, надо с момента срабатывания пода­вать отпирающее напряжение через его контакт j11, ре­зистор R3, конденсатор С2, диод D3 и резистор R4 на базу транзистора Т1 в течение времени Tk=(R3+ +R4)C2; тем самым можно увеличить время выдержки реле. После отпускания реле конденсатор С2 разряжа­ется через резистор R3 и контакт j11.

В данной схеме используют реле с сопротивлением 1250 Ом, срабатывающее при напряжении 10 В. Макси­мальный ток, протекающий через него и транзистор Т1,

В схеме использован транзистор АС128, но может быть и другой с меньшим коллекторным током Icmax. Ко­нечно, нужно следить за тем, чтобы не превысить значе­ние максимального рабочего тока базы 1_Bтах (взятого по каталогу), который ограничивается резистором R4. 1_Bтах = — 6/2*10^-3= — 3 мА. (При изменении сопротивления R4 меняется и постоянная времени заря­да базовой цепи!)

При возвращении реле в исходное состояние возникает индуктивный импульс напряжения U_L = — L di/dt.

Таким образом, на транзистор попадает сумма питаю­щего и индуктивного напряжений, что может привести к выходу его из строя. Поэтому параллельно катушке реле включен диод D6, который под влиянием обратно­го индуктивного напряжения, возникающего при отпус­кании реле, отпирается, и таким образом поглощается энергия в диоде и самом реле.

Проблему можно решить и путем параллельного под­ключения к катушке возбуждения реле конденсатора от­носительно большой емкости и сглаживания с его по­мощью всплеска индуктивного напряжения; недостаток этого решения в том, что конденсатор будет задержи­вать срабатывание реле.

Диоды D2, D3 и D5 выполняют логические функции ИЛИ — ИЛИ, отделяя друг от друга отдельные электри­ческие цепи.

Надежность замка повышают, подключая параллель­но с реле замедляющий конденсатор, тем самым обеспе­чивают его работу только по прошествии определенного времени, т.е. посторонние лица замок уже не откроют.

При правильной настройке напряжение в точке А в момент присоединения «ключа» равно нулю (при мень­ших или больших номинальных значениях сопротивле­ния ключа оно будет положительным или отрицатель­ным) и через диоды D5 — D8 ток не течет. Следовательно, транзисторы 77 — Т4 ток не проводят. В двух других слу­чаях транзистор Т4 проводит ток или через транзисторы Т1 и ТЗ, или через транзистор Т2. Емкость С1 совме­стно с последовательными резисторами имеют постоян­ыую времени 2 с и осуществляют задержку по времени на открывание Т4. Таким образом, без соответствующе­го «ключа» нужно будет испробовать 60 тыс. вариантов. На рис. 69 изображены выходные каскады, управля­ющие тремя реле разного тока, для приведения в дейст­вие электрических замков.

Замок работает следующим образом. Ферритовый стержень 1, который теперь играет роль ключа, вставля­ют в дверное отверстие, где помещена, как видно на рис. 70,6, генераторная катушка 3 с выводами 5, а в конец трубы 2 встроена нажимная кнопка 4. Ее контакты под­ключают питающее напряжение устройства. Генератор работает с транзистором Т1. Колебательный контур ге­нератора состоит из элементов: Cl, C2_tLl (рис. 70,а).

Индуктивность меняется при помощи ферритового стер­жня, вставляемого в катушку LL Таким образом, часто­та генератора зависит только от качества и размеров ферритового стержня. При использовании стержня дли­ной 100 и диаметром 10 мм она принимает значения 8 и 19 кГц. Катушка Ы (495 витков) помещена в изо­лированную трубку с внутренним диаметром 12 мм. Тол­щина медной проволоки 0,15, длина катушки 14 мм.

От генератора сигнал передается в параллельный ко­лебательный контур, состоящий из элементов L2 — СЗ, и только при резонансе проходит в каскад, построенный на транзисторах Т2, ТЗ и Т4, который приводит в дей­ствие реле j1. Реле срабатывает только в том случае, ес­ли избирательный фильтр настроен точно на 8 кГц.

Катушка L2 расположена на ферритовом сердечнике, диаметр которого 8, а длина 15 мм. Число витков катуш­ки 240, диаметр проволоки (CuZ) 0,15 мм. В схеме мо­жет быть использовано реле, рабочее напряжение кото­рого 6 — 8 В, а ток срабатывания 60 — 100 мА.

Сигнал, поступающий в колебательный контур и на транзистор Т2 регулируется при помощи резистора R4. Целесообразно поэтому вместо R4 использовать потен­циометр на 200 кОм.

Четыре зоны со световым кодом обеспечивают ком­бинацию из 4 бит с 16 вариантами открывания замка. Поскольку 16 — минимальное число комбинаций, ставят блокировку с помощью таймерной схемы на 9 с и при­меняют блок сигнализации, который начинает действо­вать после неудачной попытки открывания замка. До­стигнутую таким образом степень защиты нельзя недо­оценить.

Кодовая комбинация может быть выбрана произволь­но, нельзя только в качестве ключа использовать полностью темную пластину, так как в этом случае замок мо­жет быть, например, открыт и при помощи полоски тем­ной бумаги. Еще больше повысить надежность защиты можно, включив последовательно в цепь электрического звонка реле. Замок в этом случае будет открываться с задержкой 10 с при срабатывании реле, прикреплен­ного к внутренней стороне двери с помощью постоянного магнита.



Рис. 72. Схема соединений электрического дверного замка, открыва­ющегося на кодовую комбинацию на пластине со световым кодом
При вставлении «ключа» первые четыре зоны плас­тины дают код, который в десятичной системе счисления означает 9. Эти цифры расшифровываются в цепи де-мультиплексора 74С154. Следовательно, на выходе 9 появляется уровень 0. По истечении 30 с выход 3 тайме­ра типа 555 тоже устанавливается в 0. Два уровня О служат в качестве инверсного входного сигнала схемы ИЛИ, управляющей транзистором Т2, и создают усло­вия, при которых на выходе устанавливается уровень 1. Вследствие этого возбуждается обмотка электрического дверного замка.

При попытке открыть замок посторонними лицами (при неправильном подборе кода) работает цепь за­держки и на выходе 9 демультиплексора установлен уровень I, на выходе схемы ИЛИ, управляющей элект­рическим дверным замком, по-прежнему 0, а на выходе аналогичной схемы, но управляющей блоком сигнализа­ции, появляется 1. В результате этот блок включает сиг­нализацию.

На рис. 73 приведена схема электронного кодового дверного замка одной из последних конструкций. Для того чтобы его открыть, надо установить четырехзначный цифровой код на расположенных по кругу контактных переключателей К1, К2, КЗ и К4 и нажать кнопку G1. После этого все четыре декадных переклю­чателя нужно вернуть в нулевое положение и повторно нажать кнопку. Замок через некоторое время откроется. Этот метод обеспечивает условия, при которых после открывания замка можно не оставлять важного началь­ного кода на переключателях. Во время работы схемы при правильной установке кодов диоды D1 — D6 пропускают ток. Открывая дверь, нужно установить первый код (в нашем случае 5058). Тогда диоды D2. D4 и D6 про­водят ток в направлении кнопки G1. Вторым кодом в данном случае будет 0000, и диоды Dl, D2 и D5 будут пропускать ток от кнопки G1 к цепи второго кода.

Первый и второй коды могут устанавливаться произ­вольно путем подключения черного или красного про­водника к соответствующему контакту. Черные провода служат для произвольной установки первого кода, крас­ные — второго. Связь со стороны кодового числа отсут­ствует, за исключением тех случаев, когда числа самого маленького разряда одинаковы (таких стиуаций быть не должно).

Питание схемы осуществляется от нестабилизирован­ного блока питания ±15 В (рис. 74). Ток течет от световодов к цепям микросхем K1, K2 (рис. 73), а че­рез них — к остальным элементам электронной схемы. Применение оптических изоляторов целесообразно, так как позволяет сократить расстояние между блоком установочных переключателей с расположенными по кругу контактами и электроникой управления. Интегральная микросхема IC1, следовательно, получает напряжение питания при соответствующем первом коде, 1L2 — при втором. Светодиоды LED1 и LED2 слу­жат для контроля работы табло. Светодиод LED1 заго­рается при правильной установке первого кода LED2 — второго.



Рис. 73. Схема соединений электронного кодового дверного замка:

1 — цепь кодирования; 2 — блок установочных переключений с расположенны­ми по кругу контактами; 3 — заземление корпуса; 4 — цепь первого кода; 5 — цепь второго кода; 6 — электронная схема управления



Рис. 74. Нестабилизированный блок питания электронного комбина­ционного дверного замка
Интегральная микросхема 1С4 представляет собой сдвоенный таймер типа 556, одна половина которого (а) соединена как моностабильный мультивибратор с по­стоянной времени 30 с, а другая (б) -с постоянной вре­мени, равной 10 с.



Рис. 75. Электронный кодовый замок:

а — схема соединений; б — набор кода при помощи кругового переключателя и кнопки gq
При правильном первом коде начинает работать микросхема IC4 (а) совместно с элементами R3 С1 и Р4. Выход IC4 (а) подключен к стирающему входу 1C4 (б) (соединены контакты 5 и 10). Следовательно, IС4 (6) при нормальных условиях бездействует но пуск ее возможен. Правильность второго кода контролирует IC4 (6), реле J срабатывает и своим контактом j воз­буждает обмотку открывания двери. Примерно через 30 с истекает время работы 1С4(а) и сигнал стирания снова попадает на 1С4(б). Поэтому в течение 30 с пос­ле установки первого кода надо его стереть и открыть дверь или же начать все сначала

Стабилизированное напряжение 12 В, необходимое для работы интегральной микросхемы типа 556, обеспе­чивается стабилизатором напряжения типа мA7812 (IC3),

На рис. 75 приведена круговая схема электронного дверного замка с четырехзначным цифровым кодом Ввод цифровой кодовой комбинации осуществляется путем нажатия в соответствующем порядке клавиш кар­манного калькулятора. Если его нет, можно использо­вать переключатель с расположенными по кругу кон­тактами (для каждой цифры — свой порядок) и парал­лельно с ним соединенную кнопку G₆ (рис. 75,6).

При нажатии каждой отдельной цифры в цепи вклю­чается тиристор. Пусковой импульс задает конденсатор С1, который в обычном состоянии через резистор R1 за­ряжен до +9 В. Конденсаторы СЗ. С4 и С5 сначала тоже бывают заряженными до +9 В. Благодаря этому всякая попытка включения тиристоров Ti3, Ti4 и Ti5 в точках С, D и Е будет безуспешной. При нажатии на клавишу цифры первой комбинации (в точке В) тирис­тор Ti2 включается и его анодный потенциал уменьшается примерно до 0,7В. Теперь конденсатор СЗ быстро разряжается и при помощи импульса, поданного на точку С, тиристор 773 готовится к включению. Конден­сатор С4 разряжается, после чего тиристор Ti4 тоже становится управляемым. Нажатие в определенном по­рядке цифровых клавиш подготавливает следующий ти­ристор к возможности включения.

Часть схемы, обозначенная пунктирной линией, пре­пятствует расшифровке комбинации. При нажатии не­правильной цифры включается тиристор Til и после непродолжительной паузы, устанавливаемой элементами R17 и C6_t вводит в режим насыщения транзистор 77. Тем самым утрачивается возможность дальнейшего под­бора цифр, потому что конденсатор CJ разряжен. Ввод нового кода возможен только после выключения и по­следующего включения выключателя K.

В устройстве применены тиристоры типа 2N5060. Максимально допустимый удерживающий ток 5 мА. При помощи анодных резисторов 10 Ом образуется удерживающий ток, равный 0,1 мА. Между управляющи­ми электродами и катодами помещают демпферные ре­зисторы на 100 кОм.

Резистор R13, который препятствует разряду кон­денсаторов СЗ, С4 и С5 (они находятся в полностью заряженном состоянии), не позволяет зажечь тиристоры Ti3, Ti4 или Ti5 при включении выключателя K. Резис­тор R14 обеспечивает возможность включения тиристо­ра Ti5 даже при очень сильной индуктивной нагрузке. В схеме применяют реле, срабатывающие при напряже­ние 6 — 7 В и обладающие довольно большим сопротивле­нием.
2.1.3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДВЕРЬМИ


Рис. 76. Принцип дейст­вия схемы автоматичес­кого управления дверь­ми с применением фо­тодатчиков:

1 — электрический дверной замок; 2 — дверь; 3 — управ­ление открыванием; 4 — ав­томатическое закрывание; 5 — автоматическое откры­ваиие; 6 — датчики