- В этой статье предлагаю вам ознакомится с простой схемой электронного кодового замка, собранного на тиристорах (симисторах). Нагрузкой данного замка является обычный индикаторный светодиод, который начинает светиться после нажатия правильной комбинации кнопок. Правильным кодом является последовательное (или параллельное) нажатие трех кнопок B3, B2, B1. Также имеются кнопки сброса ранее правильно нажатых кнопок, и чем их будет больше, тем сложнее будет подобрать правильную комбинацию путем хаотичного нажатия на кнопки замка.
В данном виде этот электронный кодовый замок представляет собой базовый функциональный узел, что при своей активации подает определенное напряжение на нагрузку. Величина тока именно в данной схеме (с имеющимися компонентами) относительно небольшая (где-то до 100 мА). Для прямого использования, допустим, с электромагнитной защелкой этот вариант подлежит небольшой доработке (усиление тока нагрузки подбором соответствующих компонентов). То есть, в таком виде это электронный кодовый замок можно использовать для маломощных цепей, например для защиты от включения различных электронных схем. Для этого мы вместо светодиода ставим оптопару, что будет управлять работой других схем.
Эта схема кодового замка полностью рабочая. Я ее собирал, проверял и в этой статье постараюсь рассказать не только о работе схемы, но и об имеющихся нюансах.
Итак, давайте разберемся с принципом действия этого устройства. На нагрузке (на светодиоде) напряжение появиться в том случае, когда соберется электрическая цепь, состоящая из последовательно включенных трех тиристоров VD1-VD3. И при условии, что коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT1 будет открыт. Причем, при последовательном включении тиристоров должна соблюдаться последовательность этого самого включения. Сначала активируется тиристор VD3 (после нажатия на кнопку B3). Напомню, что изначально тиристоры закрыты и через них ток не течет. Чтобы тиристор открылся нужно через его управляющий электрод пропустить некую величину постоянного тока (она относительно мала и в нашем случае это ток величиной где-то от 3 мА).
После своего включения (это происходит лавинообразно и быстро) тиристор VD3 продолжает оставаться в открытом состоянии. Надобности в токе на управляющем электроде уже нет, он нужен только для включения тиристора. Чтобы тиристор перевести обратно в закрытое состояние нужно прервать ток, протекающий через него. И именно для этого в схеме стоит биполярный транзистор VT1. Изначально он закрыт, но как только мы нажимаем первую кнопку B3, тиристор открывается и через цепь – плюс схемы, R3, VD3 (анод-катод), VT1 (коллектор-эмиттер), минус схемы, начинает протекать ток. Транзистор остается открытым за счет имеющегося резистора R4, что делает нужное смещение напряжения на его базе.
Да, первый тиристор у нас уже открыт и через него протекает небольшое значение тока. Но нагрузка еще не включена, поскольку закрыты еще два других тиристора, стоящие в этой цепи последовательно. Если при уже открытом первом тиристоре мы попытаемся нажать на кнопку B1 на третьем тиристоре VD1, то ничего не произойдет, нагрузка не включится. Этому будет препятствовать закрытое состояние второго тиристора VD2. И когда мы после первого тиристора запустим второй и потом уже третий – наша нагрузка включится. Для каждого тиристора имеется свой резистор, позволяющий уже включенному тиристору оставаться в открытом состоянии. Для тиристора VD3 это резистор R3, для VD2 это R2, и для VD1 это сама цепь нагрузки. То есть, чтобы тиристоры оставались открытыми после отпускания кнопки включения через них должен протекать определенный ток, что не будет меньше порогового тока отключения тиристора (он несколько меньше тока включения тиристора).
В этой простой схеме нагрузка включится даже если одновременно нажать все три кнопки B1-B3. Но чтобы это исключить, в схеме предусмотрены кнопки сброса. В нашей схеме кодового замка нарисованы три кнопки сброса, это B4-B6.
Кнопки соединены параллельно. Чтобы сократить вероятность случайного открытия замка при беспорядочном наборе кнопок желательно кнопки активации разместить между кнопок сброса. А количество кнопок сброса можно увеличить. В этом случае даже если попытаться нажать все кнопки замка одновременно, то его активации не произойдет. Этому будут препятствовать кнопки сброса B4-B6, полностью разрывающие цепь тиристоров путем закрытия транзисторного перехода коллектор-эмиттер.
Кнопки сброса работают следующим образом. Как видно на схеме при замыкании любой из кнопок сброса происходит подача плюсового потенциала на базу транзистора VT1. В схеме стоит биполярный транзистор p-n-p проводимости, а это значит, что для открытия транзистора на его базу должен подаваться минус, а на эмиттер плюс. При противоположной полярности данный транзистор будет наоборот закрываться. То есть, при включенном состоянии даже одного тиристора транзистор у нас уже находится в открытом состоянии. И чтобы транзистор закрыть мы просто на его базу подаем тот же потенциал (плюс), что и на его эмиттер. Следовательно, чтобы транзистор был открытым мы между базой создаем напряжение 0,6 вольт правильной полярности. А чтобы транзистор закрыть мы одним и тем же потенциалом (+) убираем напряжение с база-эмиттерного перехода.
Думаю с работой этой схемы электронного кодового замка уже все ясно. Теперь о нюансах. Напряжение питания 12 вольт. При активации замка на светодиод подается напряжение где-то в пределах 2-3,4 вольта (в зависимости какой светодиод мы поставим в схему). Часть излишнего напряжения оседает на токоограничительном резисторе R1 (чтобы не спалить светодиод всеми 12 вольтами). Но если измерить напряжение на нагрузке (между светодиодом и резистором R1, когда замок активирован), то мы увидим, что значение напряжения не 12 вольт, а около 8,5 вольт. А дело в том, что где-то 3,5 вольта теряются на тиристорах и транзисторе. На каждом тиристоре (между анодом и катодом в открытом состоянии) будет падение напряжение где-то около 0,8 вольт. И на транзисторном переходе К-Б у меня осело около 1,1 вольт.
Теперь как можно усилить данную схему, чтобы к ней можно было подключать, например, электромагнитную защелку, соленоид. Допустим, в моем случае, когда я приобрел самый простой соленоид, при своей работе он потреблял ток около 800 мА. И напряжение его питания не должно быть меньше 12 вольт. Следовательно, для этого нам нужно вместо транзистора КТ361 поставить более мощный, хотя бы типа КТ817. Также не плохо было бы усилить и тиристоры. Если в этой схеме используются тиристоры типа BT169D (ток до 0,8 А), то лучше для соленоида поставить например тиристор типа Т106-10-4 или КУ202 (ток до 10 А). Чтобы на выходе мы получили все-таки напряжение 12 вольт, то либо мы напряжение питания поднимаем до 16 вольт, либо же ставим в нагрузку реле на 9 вольт. И уже контакты данного реле будут включать у нас соленоид.
Видео по теме данной статьи:
1 - Простой электронный кодовый замок на тиристорах с последовательным нажатием трех кнопок, схема, описание ее работы, + пример. - https://dzen.ru/video/watch/6195f84bc5c1ce2fcd1a0c87 .
2 - Как сделать тиристорный кодовый замок, управляющий открытием электромагнитной защелки через реле, схема, описание работы, нюансы. - https://dzen.ru/video/watch/61989ad94644ea3ba1c4e6b5 .
3 - Рабочая схема электронного кодового замка на тиристорах с магнитной защелкой и автоматическим возвратом в исходное состояние. - https://dzen.ru/video/watch/619b467eaa93a74fa8da1a50 .
4 - Как сделать тиристорный кодовый замок с сенсорными кнопками, схема код замка, описание ее работы, принципа действия, + пример. - https://dzen.ru/video/watch/619dd197980a1056f20fe679 .