Le serrature a codice digitale sono molto popolari in Elettronica, dove è necessario inserire un particolare "codice" per aprire la serratura. Questo tipo di serrature necessita di un microcontrollore per confrontare il codice inserito con il codice predefinito per aprire la serratura. Abbiamo già costruito questo tipo di serrature digitali usando Arduino, usando Raspberry Pi e usando il microcontrollore 8051. Ma oggi qui stiamo costruendo il Code Lock senza alcun microcontrollore.
In questo semplice circuito stiamo costruendo 555 Timer IC basato su Code Lock. In questo lucchetto ci saranno 8 pulsanti e sarà necessario premere quattro pulsanti specifici contemporaneamente per sbloccare il lucchetto. Il 555 IC è configurato come vibratore monostabile qui. Fondamentalmente in questo circuito avremo un LED sul pin di uscita 3 che si accende quando viene applicato il trigger premendo quei quattro pulsanti specifici. Il LED rimane acceso per qualche tempo e poi si spegne automaticamente. Il tempo di accensione può essere calcolato con questo calcolatore monostabile 555. Il LED rappresenta qui la serratura elettrica che rimane bloccata quando non c'è corrente e si sblocca quando la corrente la attraversa. La combinazione di quattro pulsanti specifici è il "Codice", che deve aprire la serratura.
Componenti richiesti:
- + 5V di tensione di alimentazione
- 555 Timer IC
- Resistenza da 470Ω
- Resistenza da 100Ω (2 pezzi)
- Resistenza da 10KΩ
- Resistenza da 47KΩ
- Condensatore da 100µF
- GUIDATO
- Pulsante (8 pezzi)
Spiegazione del circuito:
La figura mostra lo schema circuitale del Code Lock basato su 555,
Come mostrato nel circuito abbiamo un condensatore tra PIN6 e MASSA, questo valore del condensatore determina il tempo di accensione del LED una volta passato un trigger. Questo condensatore può essere sostituito con un valore più alto per una maggiore durata del tempo di accensione per un singolo trigger. Diminuendo la capacità possiamo diminuire il tempo di accensione dopo un trigger. La tensione di alimentazione applicata nel circuito può essere qualsiasi tensione da + 3V a + 12V e non deve superare i 12V, così facendo si danneggerà il chip. Il resto delle connessioni è mostrato nello schema del circuito.
Spiegazione di lavoro:
Come accennato in precedenza, qui 555 IC è configurato in modalità Multivibratior monostabile. Quindi, una volta attivato il trigger premendo il pulsante, il LED si accenderà e l'uscita rimarrà ALTA fino a quando il condensatore collegato al PIN6 non si carica al valore di picco. Il tempo per il quale l'OUTPUT sarà alto può essere calcolato con la formula seguente.
T = 1,1 * R * C
Quindi, in base ai valori nel nostro circuito, T = 1,1 * 47000 * 0,0001 = 5,17 secondi.
Quindi il LED sarà acceso per 5 secondi.
Possiamo aumentare o diminuire questo tempo modificando il valore del condensatore. Perché questa volta è importante? Questa durata è il tempo per il quale la serratura rimarrà aperta dopo aver inserito il codice corretto o premuto i tasti corretti. Quindi dobbiamo fornire tempo sufficiente affinché l'utente possa entrare dalla porta dopo aver premuto i tasti corretti.
Ora, sappiamo che nell'IC del timer 555, non importa quale sia il TRIGGER, se il pin RESET viene abbassato, l'uscita sarà BASSA. Quindi qui useremo i pin Trigger e Reset per costruire il nostro Code Lock.
Come mostrato nel circuito, abbiamo utilizzato i pulsanti in modo confuso per confondere l'accesso non autorizzato. Come nel circuito, i pulsanti del livello TOP sono "Linker", devono essere premuti tutti insieme per applicare il TIGGER. I pulsanti del livello INFERIORE sono tutti RESET o "Mine"; se si preme anche uno solo di essi l'USCITA sarà BASSA anche se si premono contemporaneamente LINKER.
Notare qui che il pin 4 è il pin di ripristino e il pin 2 è il pin trigger nell'IC del timer 555. Il pin di messa a terra 4 ripristinerà l'IC 555 e il pin di messa a terra 2 attiverà l'uscita ad essere alta. Quindi, per ottenere l'output o per aprire il blocco del codice, è necessario premere contemporaneamente tutti i pulsanti nel livello TOP (linker) senza premere alcun pulsante nel livello inferiore (Mines). Con 8 pulsanti avremo 40.000 combinazioni e, a meno che non si conoscano i LINKER corretti, ci vorrà un'eternità per ottenere la combinazione corretta per aprire la serratura.
Ora, parliamo del funzionamento interno del circuito. Supponiamo che il circuito sia collegato sulla breadboard come da schema elettrico e fornito l'alimentazione. Ora il LED sarà SPENTO poiché il TRIGGER non è dato. Il PIN TRIGGER nel chip del timer è molto sensibile e determina l'output di 555. Una logica bassa sul pin TRIGGER 2 IMPOSTA il flip-flop all'interno del 555 TIMER e otteniamo un output elevato e quando viene fornito un pin trigger logico alto l'uscita rimane BASSO.
Quando tutti i tasti nel livello superiore (linker) vengono premuti insieme, solo il pin del grilletto viene messo a terra e otteniamo l'output come HIGH e il blocco viene sbloccato. Tuttavia, questo stadio elevato non può essere mantenuto a lungo una volta rimosso il grilletto. Una volta che i LINKER vengono rilasciati, lo stadio di uscita ALTO dipende semplicemente dal tempo di carica del condensatore collegato tra il Pin 6 e la massa come discusso in precedenza. Quindi il blocco rimarrà sbloccato fino a quando il condensatore non viene caricato. Il condensatore una volta raggiunto un livello di tensione si scarica attraverso il pin THRESHOLD (PIN6) di 555, che abbassa l'USCITA e il LED si spegne quando il condensatore si scarica. Ecco come funziona l'IC 555 in modalità monostabile.
Quindi è così che funziona questa serratura elettronica, è possibile sostituire ulteriormente il LED con l'effettiva serratura elettrica utilizzando un relè o un transistor. Questo tipo di vera serratura elettrica è presentata qui in questo progetto: Arduino Door Lock