מנעולי קוד דיגיטלי פופולריים מאוד באלקטרוניקה, שם עליך להזין 'קוד' מסוים כדי לפתוח את הנעילה. סוג זה של מנעולים זקוק למיקרו-בקר כדי להשוות את הקוד שהוזן עם הקוד שהוגדר מראש כדי לפתוח את הנעילה. כבר בנינו סוגים כאלה של מנעולים דיגיטליים באמצעות Arduino, באמצעות Raspberry Pi ומשתמשים במיקרו-בקר 8051. אבל היום אנחנו בונים את נעילת הקוד ללא שום מיקרו-בקר.
במעגל פשוט זה אנו בונים נעילת קוד מבוססת 555 טיימר IC. במנעול זה יהיו 8 כפתורים וצריך ללחוץ על ארבעה כפתורים ספציפיים בו זמנית כדי לפתוח את הנעילה. 555 IC מוגדר כאן כ ויברטור מונוסטבל. בעיקרון במעגל זה תהיה לנו נורית על סיכת הפלט 3 שנדלקת כאשר ההדלקה מוחל על ידי לחיצה על ארבעת הכפתורים הספציפיים. נורית LED נותרת לזמן מה ואז נכבית אוטומטית. ניתן לחשב את זמן הזמן באמצעות מחשבון 555 מונוסטבל זה. נורית LED מייצגת כאן את המנעול החשמלי שנשאר נעול כשאין זרם ונעילה כאשר הזרם עובר דרכו. השילוב של ארבעה כפתורים ספציפיים הוא ה"קוד ", שצריך לפתוח את הנעילה.
רכיבים נדרשים:
- + 5V מתח אספקה
- 555 טיימר IC
- נגד 470Ω
- נגד 100Ω (2 חתיכות)
- נגד 10KΩ
- נגד 47KΩ
- קבלים של 100 µF
- לד
- לחצן כפתור (8 חתיכות)
הסבר מעגל:
האיור מראה את תרשים המעגלים של קוד נעילה מבוסס 555,
כפי שמוצג במעגל יש לנו קבלים בין PIN6 ל- GRUND ערך קבלים זה קובע את זמן ההפעלה של ה- LED ברגע שעובר ההדק. ניתן להחליף את הקבל הזה לערך גבוה יותר למשך זמן הפעלה נוסף עבור טריגר יחיד. עם הקטנת הקיבול נוכל להקטין את זמן ההפעלה לאחר ההדק. מתח האספקה המופעל במעגל יכול להיות כל מתח מ- + 3 וולט ל- +12 וולט והוא לא יכול לחרוג מ- 12 וולט, הדבר יביא לפגיעה בשבב. שאר החיבורים מוצגים בתרשים המעגלים.
הסבר עבודה:
כאמור, כאן 555 IC מוגדר במצב Multostibratior Monostable. אז ברגע שהטריגר ניתן על ידי לחיצה על כפתור הלחצן, נורית LED תידלק והפלט יישאר גבוה עד שהקבל מחובר בטעינה PIN6 לערך השיא. ניתן לחשב את הזמן שלפיו ה- OUTPUT יהיה גבוה על ידי הנוסחה הבאה.
T = 1.1 * R * C.
אז על פי הערכים במעגל שלנו, T = 1.1 * 47000 * 0.0001 = 5.17 שניות.
אז ה- LED יהיה דולק למשך 5 שניות.
אנו יכולים להגדיל או להקטין את הזמן הזה על ידי שינוי ערך הקבל. עכשיו למה הזמן הזה חשוב? משך זמן זה הוא הזמן בו הנעילה תישאר פתוחה לאחר הזנת הקוד הנכון או לחיצה על המקשים הנכונים. אז אנחנו צריכים לספק מספיק זמן למשתמש בכניסה דרך הדלת לאחר לחיצה על המקשים הנכונים.
כעת, אנו יודעים כי ב- 555 טיימר IC, לא משנה מהו ה- TRIGGER, אם סיכת RESET מושכת כלפי מטה, הפלט יהיה נמוך. אז הנה נשתמש בסיכות ההדק והאיפוס לבניית נעילת הקוד שלנו.
כפי שמוצג במעגל, השתמשנו בלחצני כפתורים בדרך המעורבנת כדי לבלבל את הגישה הבלתי מורשית. כמו במעגל, כפתורי שכבת ה- TOP הם "קישורים", כולם צריכים להיות לחוצים יחד כדי להחיל את ה- TIGGER. כפתורי השכבה BOTTOM כולם RESET או "מוקשים"; אם תלחץ אפילו על אחד מהם, ה- OUTPUT יהיה נמוך גם אם LINKERS נלחצים בו זמנית.
שים לב כאן שסיכה 4 היא הסיכה לאפס וסיכה 2 היא סיב ההדק ב- IC 555 טיימר. פין הארקה 4 יאפס את ה- IC של 555 ופין הארקה 2 יגרום לפלט להיות גבוה. אז כדי להשיג את הפלט או כדי לפתוח את נעילת הקוד, יש ללחוץ על כל הכפתורים בשכבת ה- TOP (קישורים) בו זמנית מבלי ללחוץ על כפתור כלשהו בשכבה התחתונה (Mines). עם 8 כפתורים יהיו לנו שילובים של 40K, אלא אם כן ידוע על הקישורים הנכונים, ייקח לנצח את השילוב הנכון לפתיחת הנעילה.
עכשיו, בואו נדון בעבודה הפנימית של המעגל. נניח שהמעגל מחובר על לוח הלחם לפי דיאגרמת המעגל והספק נתון. כעת הנורית תהיה כבויה מכיוון שה- TRIGGER לא ניתן. ה- PIN של ה- TRIGGER בשבב הטיימר רגיש מאוד והוא קובע את התפוקה של 555. לוגיקה נמוכה על סיכה של TRIGGER 2 קובעת את הכפכף בתוך ה- 555 TIMER ואנחנו מקבלים פלט גבוה וכאשר ניתן סיכת ההדק לוגיקה גבוהה הפלט נשאר נָמוּך.
כאשר כל המקשים בשכבה העליונה (Linkers) נלחצים יחד, אז רק סיכת ההדק מקבלת מקורקע ואנחנו מקבלים פלט כ HIGH והנעילה נעולה. עם זאת לא ניתן לשמור על שלב גבוה זה זמן רב לאחר הסרת ההדק. לאחר שחרור ה- LINKERS, שלב הפלט HIGH תלוי רק בזמן הטעינה של הקבל המחובר בין פינ 6 לקרקע כפי שדנו קודם. אז הנעילה תישאר נעולה עד שהקבל נטען. הקבל מגיע פעם לרמת מתח שהוא מתפזר דרך סיכת ה- THRESHOLD (PIN6) של 555, המושך כלפי מטה את ה- OUTPUT ונורית הכיבוי מתפרקת. כך עובד 555 IC במצב מונוסטבל.
אז כך עובד המנעול האלקטרוני, תוכלו להחליף עוד את ה- LED במנעול דלת חשמלי בפועל באמצעות ממסר או טרנזיסטור. סוג זה של מנעול דלתות חשמלי אמיתי מוצג כאן בפרויקט זה: Arduino Door Lock