Электрические, магнитные и электронные замки

Переход от традиционных "механических замков к электрическим , магнитным или электронным дает ряд преимуществ. Например, можно не носить ключ, оставляя его вместе с замком (в голове носят только его секрет).

Различных вариантов построения электрических, магнитных или электронных замков может быть много. В качестве исполнительного устройства обычно используют электромагнит постоянного тока. При подаче напряжения питания на обмотку электромагнита его якорь втягивается в обмотку и через механические тяги освобождает запирающее устройство замка двери. Наиболее целесообразно механическую тягу крепить к запирающему устройству замка типа английский через отверстие в его корпусе. В этом случае появляется возможность управления запирающим устройством замка и носимым ключом и при помощи электромагнита. Способ включения источника питания электромагнита зависит от конструкции замка и способа кодирования его ключа.

Схема простейшего электрического замка приведена на рис. 19. При замыкании контактов кнопки SB1 создается цепь питания обмотки электромагнита: плюс источника, обмотка электромагнита YA1, замкнутые контакты кнопки, минус источника. Электромагнит срабатывает—его сердечник втягивается в обмотку и через тягу приводит в действие запирающее устройство замка двери. Если кнопка находится внутри помещения, то можно использ о - -вать дистанционное открывание входной двери. Такой замок может оказаться удобным для детей, инвалидов, если поворот ключа или соответствующей ручки для них затруднительны. Установка открытой кнопки на внешней стороне входной двери нецелесообразна.

Секретным ключом такого замка (вместо кнопки) может служить, например, проволочная перемычка, которой замыкают два контакта, замаскированные на наружной стороне двери или поблизости от нее. Если электромагнит замка питается непосредственно от электроосветительной сети, такой ключ его должен быть с надежным изоляционным покрытием. Можно, например, использовать стандартную штепсельную вилку, соединив между собой ее штырьки отрезком провода. Если выбрать более экзотический разъем, то вероятность подбора ключа уменьшается. Например, можно использовать в качестве розетки гнездо от реле РП-4, а выходной разъем самого реле использовать в качестве ключа. Кроме того, можно использовать стандартные разъемы любого типа; круглые, плоские, с любым числом контактов. Только должны быть две части разъемного соединения: штыревая и гнездовая. Чем больше штырьков в используемом разъеме, тем более сложную конфигурацию могут иметь перемычки в ключе и тем большая получается секретность замка.

Однако не всегда нужно стремиться к усложнению схемы замка, так как не всегда требуется его большая секретность. Например, это может быть в случае, если нужно предотвратить доступ ребенка в шкаф, где хранятся лекарства. В этом случае достаточно использования самой простой схемы замка. При этом желательно, чтобы замок и ключ были небольших размеров. В качестве ключа и замка в этом случае можно предложить, например, использование гнезда и штеккера от телефонного коммутатора. Гнездо достаточно легко крепится, к деревянным изделиям, занимает мало места, а штеккер , который используется в качестве ключа, внутри должен иметь перемычку.

Попытка подбора ключа со стороны ребенка вряд ли увенчается успехом, так как отдельные контакты внутри телефонного гнезда имеют разный диаметр. Поэтому использование отверток, гвоздей, кусочка провода и т, д. к успеху не приведут. Если объединить штёккер с авторучкой, то получается довольно удобный носимый ключ. Впрочем, могут быть и другие виды ключей электрических замков, например основанные на явлении электрического резонанса. Известно, что существуют два вида резонансных колебательных LC-koh-туров: последовательный и параллельный. Схемы таких контуров и графики, иллюстрирующие зависимость общего сопротивления крнтура от частоты подводимого сигнала, показаны на рис. 20 и 21. Из графиков следует, что сопротивление Z последовательного LC-контура (рис. 20) на частоте резонанса равно 0, параллельного LC-контура (рис. 21)—бесконечности. Иначе говоря, в момент резонанса последовательный контур подобен отрезку провода (точки А и Б замкнуты) , а параллельный — обрыву между точками А и Б. Конечно, это только теоретически. Резонансная частота контура может быть определена по известному соотношению

где f_p —резонансная частота контура, Гц; L — индуктивность катушки контура, Гн; С -— емкость конденсатора контура, Ф. Минимальное или максимальное сопротивление контура проявляется тем ярче, чем меньше потери в нем и, в частности, чем выше добротность.е го катушки индуктивности.

Приборы с использованием резонансного метода хорошо работают только на тех частотах колебаний, на которых резонансные свойства контуров выражены наиболее ярко. Для замков наиболее приемлем диапазон частот 50... ... 500 кГц.

При использовании для замка явления резонанса, его ключом может быть катушка индуктивности L или конденсатор С , входящие в колебательный контур. Если функцию ключа выполняет конденсатор, то контурная катушка Должна находиться внутри замка, а на внешнюю сторону двери выведены два контакта, для подключения конденсатора. При подключении конденсатора к катушке в образовавшемся контуре возникает резонанс, изменяющий его сопротивление. Примером использования последовательного контура может служить замок, схема которого показана на рис. 22. Пока конденсатор С_к , являющийся ключом замка, не подключен к контактам соединителя XI, выведенным на наружную сторону двери, сопротивление контура L1C1 на участке АБ

.большое, ток через резистор RI незначительный и падение напряжения на нем недостаточно для открывания транзистора VT1. Если эти контакты замкнуть накоротко отрезком провода, состояние замка не изменится. Оно не изменится и при подключении к этим контактам катушки, резистора или какой-либо другой радиодетали. Устройство сработает только в том случае, если подключаемый конденсатор С_к будет обладать вполне определенной емкостью (или близкой к ней), при которой в образовавшемся контуре L1(C 1+C_k )  возникает резонанс. Тогда сопротивление контура резко уменьшится, ток генератора через диод VD1 и резистор JR1 возрастает, напряжение, падающее на резисторе R1, откроет транзистор VT1, а следовательно, н тринистор VS1, сердечник электромаганита YA1 втянется его обмоткой — и дверь можно будет открыть.

Конденсатор С 1 устанавливают с внутренней стороны двери. Он позволяет уменьшить емкость конденсатора-ключа и тем самым уменьшить его размеры, защищает каскад на транзисторе VT1 от воздействия внешних помех, в кроме того выполняет функцию разделительного конденсатора по постоянному току. Диод VD1 работает как однополуцериодный выпрямитель переменного напряжения, поступающего к контуру (точка А) от генератора.

Генератор можно собрать на микросхеме К176ЛЕ5 (см. DDi на рис. 8). Параметры входящих в него резистора и конденсатора должны соответствовать значению резонансной частоты контура замка. Так, для контура на частоту 50 кГц сопротивление резистора R1 должно быть 9,1 кОм, а емкость конденсатора С 1 составлять 1300 пФ. Для резонансной частоты 100 кГц номиналы этих элементов генератора должны быть соответственно 4,7 кОм в 1300 пФ.

На рис. 23 показана схема замка с параллельным колебательным контуром. Здесь функцию ключа также выполняет конденсатор Ск .

Пока он не подключен к контактам XI, контур L1C1 не настроен в резонанс с частотой генератора и, следовательно, не оказывает заметного сопротивления колебаниям генератора.

Выпрямленное диодом VD1 напряжение частотой около 100 кГц открывает транзистор VTlb и, в свою очередь, закрывает транзистор VT2 и тринистор VS1, Это — исходный режим работы замка. При подключении к контактам XI > конденсатора Ск определенной емкости контур L1(C 1+C_k ) оказывается настроенным в резонанс с частотой генератора. Сопротивление его резко возрастает, ток через резистор R1 и падение напряжения на нем уменьшаются, вследствие чего транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 и тринистор .VS1, наоборот, открываются. В результате электромагнит YA1 замка срабатывает и позволяет открыть дверь.

Индуктивность катушки L1 и емкости конденсатора С 1 резонансного контура замков зависят от частоты сигнала, поступающего от генератора. При частоте генератора порядка 50 кГц индуктивность катушки может быть 40 мГн, а суммарная емкость конденсаторов C 1+C_k   может составлять 360... 390 пФ.

Исполнительную цепь замка с тринистором (обмотка электромагнита — тринистор) следует питать от однололулериодного или двухполупериодного выпрямителя без сглаживающего фильтра на выходе [3].

Возможны и другие схемные решения замков и ключей, работающих на принципе резонанса. Например, в качестве ключа можно использовать катушку индуктивности (или часть ее), подключая ее к таким же входным контактам, а также систему связанных контуров или трансформаторную связь между, транзисторными каскадами замка.

В случае трансформаторной связи первичная обмотка используемого трансформатора образует совместно с конденсатором-ключом колебательный контур, настроенный на заданную резонансную частоту. Со вторичной обмотки трансформатора сигнал подают на вход ключевого каскада, например на анод диода VD1, подключенного катодом к базе транзистора VT1 замка, смонтированного по схеме рис. 22.

Контурные катушки и конденсатор замка, работающего на резонансном принципе, можно располагать и с внутренней стороны двери. В таком случае катушку индуктивности наматывают на каркасе из изоляционного материала, в отверстие которого можно ввести ферритовый стержень соответствующего диаметра. Такого же диаметра сверлят и отверстие в двери. Катушку закрепляют таким образом, чтобы в ее каркас через отверстие входил ферритовый стержень. При введении стержня внутрь катушки ее индуктивность резко возрастает, отчего так же резко изменяется и резонансная частота контура.

Ферритовый стержень может быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Подойдет, например, ферритовый стержень, используемый для магнитных антенн транзисторных радиоприемников. Длина стержня должна быть такой, чтобы при введении его через отверстие в двери он углубился внутрь каркаса катушки на 40 ... 60 мм.

Каркас катушки, по форме напоминающий шпульку из-под ниток (для удобства крепления), можно выточить из изоляционного материала, например оргстекла, или склеить из бумаги, тонкого картона. Катушку наматывают проводом диаметром 0,1... 0,5 мм с любым изоляционным покрытием (ПЭВ, ПЭЛШО и т. д.). Намотав на каркас несколько сотен витков, вводят в него заготовленный стержень и измеряют индуктивность получившейся контурной катушки.

Индуктивность катушки можно измерить различными методами. Например, с помощью моста переменного тока или резонансным методом с использованием Q-метра типа Е9-4.

Последний из этих методов предпочтительнее, потому что позволяет одновременно, определить и емкость конденсатора, при которой в контуре возникает резонанс на выбранной частоте генератора. Измерить индуктивность катушки можно также по схеме, показанной на рис. 24. В этом случае потребуется генератор на соответствующий диапазон частот, например ГЗ-33, и осциллограф. Сигнал с выхода генератора G подают на параллельный контур, составленный из измеряемой катушки L_x и, образцового конденсатора C ₀ емкостью примерно 100... 1000 пФ, через резистор R1 сопротивлением 1... 10 кОм. Изменяя частоту генератора, по размаху колебаний на экране осциллографа следят за напряжением на контуре. В момент резонанса напряжение на контуре резко возрастает (иногда в несколько раз — это зависит от добротности контура). Зная емкость конденсатора и резонансную частоту контура, нетрудно рассчитать индуктивность контурной катушки. Одновременно с определением данных контура можно убедиться в том, что введение в каркас катушки других сердечников, например железного, к резонансу в контуре не приведет П одобрать необходимую индуктивность катушки можно увеличением или, наоборот, уменьшением числа ее витков.

Отметим характерные особенности такого замка. Для него в двери необходимо всего одно сравнительно небольшое круглое отверстие или в виде щели, что затрудняет подбор ключа посторонними. Попытка вставить в отверстие различные предметы не приведет к срабатыванию замка. Сложно поло-мать и сам замок, особенно если в отверстие двери запрессовать металлическую втулку. Ключ в виде ферритового стержня удобен в эксплуатации, но он достаточно хрупкий, поэтому необходимо оберегать его от ударов и сильных механических воздействий. Если, однако, он поломается, его можно склеить клеем БФ-2 или Момент.

Определенный интерес представляют замки, в которых используется мостовой метод. Схема простейшего такого замка приведена на рис. 25,в,б. К одйой из диагоналей моста, например к точкам Б и Г, подводят напряжение источника питания U _пит, а к другой диагонали (к точкам А и В) подключают ключевое устройство, реагирующее на минимальный сигнал в этой диагонали моста. Напряжение источника питания, оказывается приложенным одновременно к двум соединенным параллельно делителям напряжения R1R3 и R2R4. Напряжение между точками А и В можно узнать из условия равновесия моста R1R4=R2R3 (т. е. произведения сопротивлений противоположных плеч моста должны быть равны). Это требование относится к мостам как постоянного, так и переменного тока. Предположим, что плечи моста образуют резисторы следующих номиналов: R1 =5 Ом, R2=l Ом, R3=10 Ом и R4=2 Ом. При этом имеем R1R4=R2R3=10, т. е. мост сбалансирован. Напряжение точки А определяется делителем R1R3, коэффициент деления которого равен 2, а напряжение точки В — делителем R2R4, коэффициент деления которого тоже равен 2. В момент баланса моста точки А и В оказываются под одинаковым напряжением, поэтому если между ними включить измерительный прибор, он покажет 0.

В принципе, сопротивления резисторов можно изменять в широких пределах. Например, значения их сопротивлений могут составлять от 1 до 10 кОм. При равенстве сопротивлений всех четырех резисторов чувствительность моста получается максимальной. Питать же его можно переменным напряжением частотой от 50 Гц до 50 кГц, в том числе от сети переменного тока, пониженного до 5... 15 В.

Источником питания моста замка может быть генератор импульсов частотой 2 кГц, собранный на микросхеме К176ЛЕ5 (см. DD1 на рис. 8). А ключевое устройство, реагирующее на резкое снижение входного напряжения, можно выполнить по схеме, изображенной на рис. 26. Функцию ключа выполняет резистор определенного номинала. Если он не вставлен в замок, мост разбалансирован, переменное напряжение на входе ключевого устройства большое (несколько вольт). Это напряжение выпрямляется диодом VD1, сглаживается конденсатором О и открывает транзистор VT1. Транзистор VT1 открыт, транзистор же VT2; в это время закрыт, и ток через обмотку реле К 1 не течет. При вставлении ключа в замок мост оказывается сбалансированным, и напряжение на входе ключевого устройства становится минимальным. При этом транзистор VT1 закрывается, транзистор VT2 открывается, срабатывает реле К 1 типа РЭС10 (РС4.524.302) и своими контактами К1.1 подает питание на обмотку электромагнита YA1 —можно открывать дверь.

Сам замок с тремя резисторами моста на входе размещают на внутренней стороне двери, а на наружную ее сторону выводят два контакта в виде гнезд или штырьков. Соответствующие контакты должны быть и на выводах резистора-ключа. При подключении к контактам резистора иного номинала или замыкании их отрезком провода дверь открыть не удается, потому что мост будет разбалансирован. В связи с тем, что сопротивление резисторов моста под действием различных внешних факторов, например температуры, может не сколько измениться, что повлечет за собой разбалансировку моста, желательно, чтобы один из них был переменным. Подбирая его сопротивление, мост можно будет точно сбалансировать как при налаживании замка, так и в дальнейшем в процессе его эксплуатации. Сопротивление этого резистора должно быть в 2...3 раза больше расчётного (или выбранного) сопротивления постоянного резистора, который заменяют переменным резистором.

Например, если сопротивление постоянного резистора, равно 10 кОм, сопротивление переменного резистора может быть 20... 30 кОм. Если сопротивление имеющегося переменного резистора меньше, то последовательно с ним можно выключить постоянный резистор такого номинала, чтобы их суммарное сопротивление при среднем положении движка у переменного резистора было 10 кОм.

Но входной мост такого замка может состоять из четырех конденсаторов одинаковой емкости в пределах от десятков пикофарад до нескольких микрофарад. Для точной балансировки моста один из них может быть конденсатором переменной емкости. Желательно, чтобы емкостное сопротивление конденсаторов на частоте переменного напряжения, питающего мост, было 5... 10 кОм.

Конденсаторный замок не чувствителен к подключению к контактам, выведенным на наружную сторону двери, резисторов, катушек индуктивностей, проводников, конденсаторов иных чем ключевой емкостей, а также подключению внешних источников напряжения.. Поэтому подбор ключа к такому замку В есьма затруднен. Подбор ключа можно еще больше затруднить, если для моста использовать конденсаторы нестандартной емкости путем параллельного или последовательного соединения конденсаторов стандартных номиналов. Повысится, следовательно, и секретность замка.

Следует отметить, что замки, собранные на резисторах или конденсаторах, могут иметь достаточно большое число несовпадающих ключей. Для изменения кода ключа достаточно изменить сопротивления одного или нескольких резисторов в схеме моста, собранного на резисторах, либо изменить емкость одного или нескольких конденсаторов в схеме моста, собранного на конденсаторах. Этого же эффекта можно добиться и включением части ключа в схему моста. Например, мост, собранный на резисторах, имеет в каждом плече резисторы сопротивлением 5 кОм. Следовательно, и ключ имеет сопротивление 5 кОм. Если в схеме моста в плечо, к которому подключается ключ, заранее включить дополнительный резистор сопротивлением 2 кОм, то в этом случае сопротивление ключа будет уже 3 кОм. Если дополнительный резистор взять переменным, то возможности разнообразия ключей и удобство обращения с замком значительно расширяются.

Описываемые схемы замков обладают и еще одним преимуществом, например по сравнению с обычными механическими замками: они позволяют довольно простыми средствами и достаточно быстро тиражировать ключи в случае возникновения такой необходимости. А такая необходимость может возникнуть, например, в случае, если на входную дверь подъезда какого-то дома устанавливают замок и нужно снабдить одинаковыми ключами всех жильцов этого подъезда. Аналогичная проблема может возникнуть, например, в дачно-садовом кооперативе, на лодочной станции, в кооперативном многобоксовом тара-же и т. д.

Используя идею вынесения части схемы замка в виде ключа к ней, можно самостоятельно разработать свою схему замка, секрет которого будет, известен только его автору. Для желающих можем предложить в качестве примера следующие рекомендации. Например, в качестве ключа можно использовать половину схемы мультивибратора, диод, транзистор и т. д. На рис. 27 приведена схема варианта мостового замка с общим питанием от электроосветительной сети напряжением 220В , обладающего рядом преимуществ по сравнению с описанными выше. Его ключ представляет собой последовательно соединенные резистор R4 и конденсатор С 4 .

Другие плечи моста, питающегося переменным напряжением, снимаемым с обмотки IV сетевого трансформатора Т 1 , образуют цепочки аналогичных деталей. Пока ключ не подключен к контактам XI, мост разбалансирован, с него на вход ключевого устройства поступает переменное напряжение, которое выпрямляется диодом VD1, сглаживается конденсатором С 6 и открывает транзистор VT1. Транзистор VT2 при этом закрывается сам и закрывает тринистор VS1, а он обесточивает обмотку электромагнита YA1. Замок закрыт.

При подключении ключа к контактам XI мост оказывается сбалансированным, отчего транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 и тринистор VS1 открываются. Электромагнит УА1 срабатывает и своим якорем через систему механических тяг освобождает защелку механического замка— дв ерь можно открывать. При отсоединении ключа от контактов XI все устройство принимает исходное состояние, когда мост разбалансирован, а обмотка электромагнита обесточена. Диод VD2 предотвращает разрыв базовой цепи транзистора VT1 в отрицательные полупериоды на входе ключевого устройства.

Мост, а значит и замок в целом, реагирует только на подключение к входным контактам соответствующего ключа — последовательное соединение конденсатора С 4 и резистора R4, вполне определенных номиналов и никак не реагирует на подключение к ним постоянных напряжений любой полярности, потому что в плечах моста есть конденсаторы.

Источником питания ключевого устройства служит двухполулериодный выпрямитель на диодах VD3—VD6 с выходным напряжением (на конденсаторе С5) 9 В. Напряжение на электромагнит подается через тринистор с обмотки III сетевого трансформатора Т 1 . Напряжение на ней должно соответствовать используемому электромагниту. Для электромагнита, используемого в магнитофоне Комета-212, оно должно быть 42 В. Напряжение обмотки IV, питающей мост, 10... 15 В. В цепи обмотки предусмотрена, кнопка SB1 нажатием на которую дверь можно открыть изнутри помещения.

На рис. 28 показана схема простейшего кодового замка на переключателях. Переключатели SA1—SA4 и электромагнит YA1,: сердечник которого механически связан с защелкой замка, находятся с внутренней стороны двери, а переключатели SA5—SA8 —на наружной стороне двери. При определенном положении контактов переключателей SA1—SA4 цепь срабатывания электромаг-нита возможно создать, только установив в такие же положения контакты переключателей SA5—SA8. Если состояние хотя бы одного из переключателей SA5—SA8 будет отличаться от состояния соответствующего переключателя в группе SA1—SA4, цепь питания обмотки электромагнита будет разорвана.

Переключателями SA1—SA4 устанавливают условный код замка, и пока переключателями SA5—SA8 не будет набран такой же код, открыть дверь не удастся. С увеличением числа пар переключателей секретность замка повышается.

Интересны и просты электромагнитные замки с ключами, выполненными из листового фольгированного материала. Схема возможного варианта такого замка с ключом показана на рис. 29. На нем сам ключ с пятью контактами на нем, образующими с контактами замка соединение Х 1 , Х2, Х4, Х5, обведен штриховыми линиями. Чтобы дверь можно было открыть, необходимо, чтобы контакты ключа, вставленного через щель двери с наружной стороны, замкнулись с соответствующими контактами замка. Только в этом случае цепь питания обмотки электромагнита окажется замкнутой, электромагнит сработает и отведет защелку дверного замка. Электромагнит не сработает, если контакты ключа и замка не совпадут, например, при недоведенном до определенной отметки на ключе.

Увеличивая число коммутируемых контактов замка и ключа, или используя для ключа двусторонне фольгированный материал, секретность замка можно повысить.

Ключ такого замка может быть круглого сечения с контактами в виде колец. Вдоль стержня из изоляционного материала протачивают канавку, укладывают в нее проволочные перемычки и заливают их эпоксидным клеем. После схватывания клея поверхность ключа шлифуют — получается устройство с чередующимися изоляционными участками между металлическими кольцами. Еще одна конструкция ключа электромагнитного замка показана на рис. 30. Кнопочные микровыключатели SB1—SB5 (например, типа ТМ-1) крепят внутри замка в ряд таким образом, чтобы горбы волнистой поверхности ключа, вставленного через отверстие в двери, надавливали на кнопки соответствующих микровыключателей (рис. 30,а). Если такого совпадения не будет, обмотка электромагнита останется обесточенной и замок не сработает. В этом — секрет замка. Следует отметить ряд особенностей такого замка. Во-первых, надежность контактов микровыключателя достаточно высокая. Во-вторых, код замка можно сделать достаточно засекреченным. Для этого можно на поверхности ключа сделать несколько углублений. В рабочем ряду углублений можно сделать также несколько ложных углублений.

В результате по внешнему виду ключа будет, трудно, а чаще невозможно угадать правильный код замка. Кроме того, имеется возможность располагать микровыключатели в несколько параллельных рядов, либо в шахматном порядке, либо с двух сторон ключа. Наконец, поверхность ключа можно выполнить ступенчатой или с переменной толщиной. Можно для коммутации микровыключателей использовать не углубления в ключе, а наоборот, некоторые выступы. При этом технология изготовления ключа усложняется: если углубление легко сделать при помощи сверления на некоторую глубину, то выступы придется наклеивать, напаивать и т. д. В-третьих, грани углублений (или выступов) на поверхности ключа должны иметь плавные переходы, иначе можно сломать микрОвыклю-чатель .

Принципиальная схема замка на микровыключателях зависит от их числа, желаемой степени секретности замка и выбранной схемы коммутации контактов микровыключателей . Общая идея ее построения сводится к следующему: если нажаты кнопки одной группы вполне, определенных микровыключателей и отжаты у другой группы микровыключателей , то создается цепь срабатывания реле или электромагнита. Если хотя бы одна из кнопок в любой группе микровыключателей находится не в требуемом положении — цепь срабатывания разрывается (рис. 30,6).

Рассмотрим некоторые особенности построения схеМ замков, работа которых базируется на использовании постоянных магнитов. Для краткости будем называть их магнитными замками. Использование магнитов позволяет получить самые надежные замки и ключи с точки зрения устойчивости их работы. Например, заменяя в только что рассмотренном замке микровыключатели на герконы, а углубления в теле ключа на постоянные магниты, получаем достаточно удобный и надежный замок. Конструкция ключа такого замка схематично показана на рис. 31. В рассматриваемом случае сечение ключа может быть как круглым, так и плоским, либо любой другой конфигурации. Кстати, конфигурация отрерстия под ключ является одним из секретов замка (не всегда под рукой у недоброжелателя окажется предмет нужной конфигурации). Кроме того, чем меньше сечение отверстия для ключа, тем труднее повредить замок посторонним предметом. В корпусе электронного замка на герконах (рис, 31), находящегося на внутренней стороне двери, смонтированы в один ряд герконы SA1—SA3, а в ключе, изготовляемом из немагнитного материала, например, дюралюминия или оргстекла, такое нее число постоянных магнитов. Если магниты ключа, вставленного в замок через отверстие в двери, окажутся точно против герконов, то их контакты замкнутся, сработает электромагнит YA1 и отведет защелку дверного запора. Как только ключ будет удален, обмотка электромагнита обесточится и замок примет исходное состояние. Герконы могут быть типа КЭШ или КЭМ 2 (с нормально разомкнутыми контактами), магниты — прямоугольного сечения, например от реле Типа РП-4, либо малогабаритные цилиндрической формы, подобные используемым для кнопок вычислительной машины Рось . При использовании цилиндрических магнитов в заготовке ключа сверлят соответствующие отверстия и в них запрессовывают с клеем БФ-2 магниты.

Внутри корпуса замка в тех местах, против которых окажутся магниты ключа, крепятся герконы. Их можно несколько утопить в, щелевые отверстия, но не более чем на 1,6... 2 мм. Иначе поля магнитов могут оказаться слабыми для срабатывания герконов. Для предохранения герконов от механических повреждений их можно прикрыть пластинкой из немагнитного материала, например гетинакса , стеклотекстолита, толщиной 0,6... 1 мм.

Эффективность и удобство использования замком - такого варианта зависят от размеров, числа и взаимного расположения используемых в нем магнитов. Чем меньше размеры магнитов и больше их помещается на определенной площади, тем сложнее замок и его ключ. Маленькие магниты можно изготавливать самостоятельно, но при этом следует учитывать два момента. Во-первых, при механической обработке, особенно на наждачном круге, при больших нагрузках, магниты частично размагничиваются. И требуется либо маленькая скорость обработки магнита, либо намагничивание его после обработки, что связано с рядом трудностей. Во-вторых, минимальные размеры магнитов, а точнее расстояние между ними, ограничены минимальными расстояниями между соседними герконами, при которых каждым из них можно управлять раздельно. Практика показывает, что располагать герконы ближе 6 мм между их осями нецелесообразно. Магнитам же желательно придать такую форму, чтобы размеры в плоскости касания их с герконами не превышали; 2 мм. Для этого магниты нужно обточить, например на наждаке, придав им форму клина. Узкой стороной магнит направляют к геркону. В связи с тем, что сила магнитного поля магнита зависит от общей его массы, делать магнит по всей длине узким не следует. При ширине узкой части магнита около 2 мм и размещении герконов на расстоянии 6 мм между их осями замок работает четко и одновременного срабатывании двух соседних герконов не будет.

В зависимости от вида герконов, их числа и пространственного положения в замке будет зависеть электрическая схема. з амка, Следует иметь в виду, что контакты герконов рассчитаны на относительно слабые токи, поэтому их можно включать только в управляющие цепи и нельзя в силовые. Поэтому можно, например, через контакты герконов подавать плюс на вход ключевого устройства, показанного на рис. 26 (на базу транзистора VT1).

Следующая группа замков — с использованием элементов дискретной техники. Они удобны в эксплуатации, обладают практически любой степенью секретности и даже иногда позволяют отказаться от ношения ключа с собой.

Схема одного из таких замков приведена на рис. 32. В замке такого варианта три контактные группы, работающие на замыкание. В принципе же их может быть значительно больше. При вставлении ключа в замок его проволочные перемычки замыкают контакты замка и тем самым подают плюсы на все входы логического элемента ЗИ— НЕ микросхемы К176ЛА9. На его выходе (вывод 6) появляется напряжение низкого уровня, а на выходе элемента DD 1,2, включенного инвертором — напряжение высокого уровня. Сигнал этого уровня с вывода 9 элемента DD1.2 через резистор R2 можно подать на любое ключевое устройство, например выполненное по схеме рис. 26 (на базу транзистора VT1). Если ключ окажется с другим расположением контактов или вместо него вставить металлический предмет, то замок не откроется, потому что при замыкании всех групп контактов на входы элемента DD1.1 попадает напряжение низкого уровня.

Контакты в замке можно располагать с одной или с обеих сторон ключа. Сам же ключ можно сделать из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. Если число контактных групп в замке выбрано большим, чем число входов одного элемента ЗИ—НЕ, например 7, то Можно поступить следующим образом: объединить при помощи двух элементов типа DD1.1 две совокупности выходов контактных групп. Один элемент объединит четыре выхода, второй — три. Затем с выходов этих элементов сигналы объединяются при помощи-третьего аналогичного элемента. При этом на второй элемент будет подано всего три сигнала, а он имеет четыре входа, поэтому на четвертый вход нужно подать сигнал с одного из первых трех входов. При этом не имеет значения, с какого именно. Аналогично нужно поступить и с третьим элементом. Он имеет четыре входа, поэтому можно подать, например, один из сигналов с выхода первого или второго элемента одновременно на любые два входа, а сигнал со второго элемента подать одновременно на оставшиеся два входа либо один из выходных сигналов первого и второго элемента можно подать, сразу на три входа третьего элемента.

Но, пожалуй, наибольший технический интерес представляют замки с использованием в них счетчиков электрических импульсов. Введение счетчиков в замок с кнопочным управлением резко повышает сложность подбора кода замка.

Схема возможного варианта такого замка приведена на рис. 33. В нем работают три микросхемы К176ИЕ8 (DD1—DD3)—десятичные счетчики с дешифраторами. При одновременном нажатии на кнопки SB4-SB6 счетчики обнуляются. Нажатие на одну из кнопок SB 1 — SB3 эквивалентно поступлению на вход соответствующего ей счетчика одного импульса.

Поэтому при трехкратном, например, нажатии на кнопку SB1 на входе счетчика DD1 появляется три импульса, при пятикратном нажатии на кнопку SB2 на входе счетчика DD2 появляется пять импульсов, при семикратном нажатии на кнопку SB3 на входе счетчика DD3 появляется семь импульсов. В этом случае дешифраторы микросхем DD1—DD3 окажутся в состоянии 3—5—7, что соответствует выбранному коду замка. Элемент DD4.1 объединяет выходные сигналы микросхем, в результате чего на его выходе возникает 4 напряжение низкого уровня, которое инвертируется элементом DD4.2 и открывает транзистор VT-1 и тринистор VS1. При этом срабатывает электромагнит YA1 замка. Если, однако, на вход любого из счетчиков подать число импульсов, которое не соответствует выбранному коду, то замок не откроется, потому что на одном из входов элемента DD4.1 будет напряжение низкого уровня. При Нажатии на одну из кнопок SB4 — SB6 соответствующий ей счетчик обнуляется. Например, если кнопкой SB2 на вход счетчика микросхемы DD2 подано пять импульсов и он установился в состояние 5,. а затем ошибочно. (н е зная кода) нажать на кнопку SBS, то эта микросхема перейдет в состояние О, потребуется повторная подача пяти импульсов на ее вход кнопкой SB2, чтобы установить ее в состояние б.

Замок, собранный по схеме рис. 33, будет работать нормально только в том случае, если кнопки SB1 — SB3 не дают дребезга контактов. У обычных кнопок, например типа МТ-1, дребезг контактов, как правило, неизбежен: в момент нажатия ее подвижный контакт многократно соприкасается с неподвижным контактом. Каждое же касание контактов воспринимается счетчиком как самостоятельный импульс, так как быстродействие микросхем по сравнению с временем Дребезга контактов намного выше. В результате при однократном нажатии на кнопку счетчик может фиксировать серию импульсов. В подобных устройствах для предотвращения ложных Сигналов применяют специальные кнопки или вводят в них дополнительные элементы, устраняющие дребезг контактов. В качестве таких элементов обычно используют триггеры. Принципиальная схема замка, в котором дребезг контактов кнопок устраняется триггерами, показана на рис. 34, а его печатная плата и соединение деталей на ней на рис. 35.

На входах D-триггеров DD5.1, DD6.2, DD6.1 устанавливают кнопки SB1 — SB3, работающие на переключение. В исходном состоянии замка на входы R триггеров через контакты кнопок SB1 — SB3 подается напряжение высокого уровня. В это время на их инверсных выходах действует напряжение низкого уровня, на которое счетчики микросхем DD1 — DD3 не реагируют. При нажатии на одну из кнопок SB1 — SB3 соответствующий ей триггер переключается в противоположное состояние, на его инверсном выходе появляется напряжение высокого уровня, которое соответствующий счетчик воспринимает как один импульс. Дребезг же контактов самой кнопки сохраняется, но триггер на него не реагирует. В остальном работа этого замка аналогична работе замка предыдущего варианта.

Для повышения секретности замка можно ограничить время набора правильного кода замка. Если, за это время код не будет набран полностью и правильно, замок обесточится и, следовательно, не сработает.

Ограничить время набора кода можно введением в замок реле времени (рис. 36), дополняющего замок, собранный по схеме рис. 34. При одновременном нажатии на кнопки SB4 — SB6 (по схеме рис. 34) напряжение высокого уровня поступает одновременно на все входы элемента ЗИ-НЕ (DD7.1) микросхемы К176ЛА9. На его выходе (вывод 6) появляется напряжение низкого уровня, а на выходе инвертора DD7.2 (вывод 9) — высокого уровня, которое через резистор R4 подается на базу транзистора VT2 и открывает его. Одновременно срабатывает реле К 1 типа РЭС10 (паспорт PC4.524J302) и своими контактами К1.1 шунтирует время задающий конденсатор С1. Транзистор VT3 яри этом закрывается, транзистор VT4 открывается, срабатывает реле К2 и своими контактами К 2.1 подключает к замку источник питания (к схеме на рис. 34) — замок готов к набору кода.

В цепочку, определяющую длительность работы реле времени, входят конденсатор С 1 и резистор R5. Время зарядки конденсатора С 1 через резистор R5. до напряжения, при котором транзистор VT3 открывается, и определяет длительность работы реле времени. Это время, выраженное в секундах, численно равно произведению емкости конденсатора О (в фарадах) на сопротивление резистора R5 (в омах ). Например, если требуется выдержка времени 20 с, то емкость конденсатора С 1 может быть 200 мкФ, а сопротивление резистора R5 около 100 кОм. При этом постоянная времени этой времязадающей цепи будет

Для уменьшения длительности работы реле времени, например, в 2 раза, можно в 2 раза уменьшить сопротивление резистора R5. Увеличить же это время, например, в 3 раза можно увеличением сопротивления этого резистора в 3 раза. Резистор R5 может быть и переменным, это позволит плавно регулировать длительность работы реле времени.

Но при введении в замок реле времени не следует забывать, что если за время его работы не удается правильно набрать код, реле К 2 отпустит и его контакты К2.1, размыкаясь, обесточат замок. Придется заново повторять все операции по набору кода замка.

И еще одна особенность замка с реле времени: в случае ошибки при наборе кода отдельный счетчик можно обнулить нажатием одной из кнопок SB4 —SB6, чтобы снова начать набор кода требуется нажать, все кнопки 5В4—SB6.

При желании замок можно сделать с изменяемым кодом. Для этого замок надо дополнить тремя переключателями на 10 положений каждый (по числу выходов микросхем DD1 — DD3 на рис. 34) и через них сигналы подавать на входы элемента DD4.1. Если менять только одну цифру кода, то можно ограничиться одним переключателем, подключенным к выходам, любой из микросхем DD1—DD3. Использование переключателей значительно расширяет возможности замка. Можно сделать так, что в разное время код одного замка будет различным. Это может быть полезным в ряде случаев.

При наличии лишь одной микросхемы К176ИЕ8 кодовый замок можно собрать по схеме, приведенной на рис. 37. Работает он следующим образом. При нажатии на кнопку SBS счетчик микросхемы К176ИЕ8 (DD3) обнуляется, а напряжение высокого уровня, появляющееся при этом на выходе 0 (вывод 3), поступает на входной вывод 6 элемента DD2.1. Это напряжение играет роль разрешающего сигнала для подачи импульсов кнопкой SB1.

Исходя из выбранного, кода замка, кнопкой S.B1 на вход СР счетчика DD3 можно подать (через элементы DD2.1 и DD5.1) всего один импульс. При этом напряжение высокого уровня появляется на выходе 1 (вывод й ) DD3 я через элементы DD4.1, DD4.2 поступает на вывод 2 элемента DD2.2, обеспечивая тем самым разрешение на подачу импульсов на вход СР счетчика кнопкой SB2. Этой кнопкой можно подать три импульса. Тогда напряжение высокого уровня появится на выходе 4 (вывод 10) микросхемы DD3 и, поступая далее через элементы DD4.3 и DD6.1 на вывод 13 элемента DD2.3, разрешит подачу импульсов на вход СР счетчика кнопкой SB3. После подачи трех импульсов этой кнопкой микросхема DD3 переходит в состояние 7 и на ее выводе 6 появляется напряжение высокого уровня. Это напряжение через элементы DD6.2 и DD6.3 поступает на вывод" 9 элемента DD2.4 и таким образом обеспечивает возможность подачи кнопкой SB4 двух импульсов. При этом микросхема DD3 переходит в состояние 9 и напряжение высокого уровня, появляющееся на ее выходном выводе. 11, открывает транзистор VT1 и тринистор VS1. При этом срабатывает электромагнит YA1, позволяя открыть дверь.

Код описанного здесь замка (без учета предварительного обнуления кнопкой SB5) будет 1—3—3—2. Изменяя порядок соединения выходов микросхемы DD3 с соответствующими входами элементов DD4.1, DD4.3 и DD6J2, можно изменять код замка. D-триггеры микросхем DDI1 и DD7 используются для устранения дребезга контактов кнопок SB1—SB4.

На рис. 38 приведена схема еще одного кодового замка — тринисторного . Замок рассчитан на управление восьмью кнопками, находящимися на наружной стороне двери: Четыре из, них (SB1—SB4), работающие на замыкание служат для набора обусловленного кода, а другие четыре (SB5—SВ8), работающие на переключение — для сбрасывания устройства в исходное состояние, например в случае ошибочного набора кода.

Замок срабатывает только, при одновременном открывании всех тринисторов VS1—VS4. Добиться этого можно поочередным нажатием кнопок SB4, SB3, SB2, SB1. При другой последовательности нажатия этих кнопок не все тринисторы будут одновременно открыты н , следовательно, открыть дверь не удастся. Исключение составляет случай, когда одновременно нажаты все четыре рабочие кнопки SB 1 — SB4. В случае нажатия на одну из кнопок SB5— SB8 цепь питания обмотки электромагнита YA1 (рис. 38) обрывается и уст-ройство сбрасывается в исходное состояние. То же произойдет при нажатии на все кнопки пульта управления (SB1 - SB8).

Все кнопки замка размещают в один ряд на наружной стороне двери, а другие детали монтируют на плате, укрепленной на внутренней стороне двери. Число кнопок для правильного набора кода (SB! — SB4) и соответствующих им тринисторов можно уменьшить или, наоборот, увеличить. Соответственно изменится и число цифр условного кода. Так, например, чтобы код состоял из двух цифр, достаточно оставить в замке два тринистора VS1, VS2 и две рабочих кнопки (SB1, SB2). Аналогично можно поступить и с кнопками сброса (SBS — SB8). Все кнопки должны быть однотипными, например КМ1-1.

На двери их размещают в той последовательности, которая соответствует выбранному коду замка. Например, выбрали код 1382. В таком случае кнопка под № 1 будет соответствовать кнопке SB4, под № 3—кнопке SB3, под № 8— кнопке SB2, под № 2 — кнопке SB1 на схеме. Кнопки сброса (SB5 —SB8) можно располагать между кодовыми в любой последовательности. Для нашего примера они могут быть под №№ 4—7.

Резистор R1 ограничивает ток через управляющие электроды тринисторов . Диод VD1 служит для защиты замка от перенапряжений в момент обесточиввания обмотки тягового электромагнита YA1.

Замок питается от сети переменного тока напряжением 220В через двух-полулериодный выпрямитель на диодах VD2—YDS, включенных по мостовой схеме. Для трансформатора Т 1 использован магнитопровод Ш12x30. Первичная (I) обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0, 12, вторичная (II) — 360 витков провода ПЭВ-1 0, 35. Напряжение на выходе выпрямителя (около 40 В) рассчитано на питание электромагнита от магнитофона Комета-212, используемого в качестве тягового. Вообще же для питания кодового замка может быть использован любой другой сетевой блок питания с выходным напряжением 12, 36 или 60 В— в зависимости от типа используемого электромагнита.

При безошибочном монтаже деталей замок налаживания не требует. Чтобы дверным механическим замком можно было пользоваться как кодовым, его подвижную защелку через шток соединяют с сердечником электромагнита; Для этого в корпусе дверного замка сверлят отверстие для свободного хода штока, функцию которого может выполнять, например, металлический стержень диаметром 4...5 мм. Сетевой блок питания размещают неподалеку от двери, а выпрямленное напряжение к плате кодового замка подводят через два контакта кнопочного типа, укрепленных на двери и ее косяке. Например, можно использовать контакты охранной сигнализации. При открывании двери контакты размыкаются и кодовый замок принимает исходное состояние.