Разработка кодовых замков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В последнее время все большую популярность набирают электронные замки. На их основе делаются полноценные системы контроля доступа, при этом практически без применения дополнительного оборудования. Причем распространение они приобретают не только в сложных системах, но и просто в качестве дверных замков, устанавливающихся на входных дверях в подъезд или квартиру. В самых простых случаях, когда нужно ограничить доступ в помещение посторонним лицам, используют кодовый электронный замок. Пройти через дверь с таким замком могут только люди, знающие установленный код. Кодовые замки являются эффективным средством предотвращения доступа посторонних лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа.

Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным. У многих производственных предприятиях существуют помещения служебного пользования, доступ в которые имеет ограниченный круг специалистов. К помещениям такого типа относятся: серверные, электрощитовые, компрессорные, - помещения с повышенной степенью опасности для жизни человека. С целью ограничения доступа посторонних лиц можно применить электронный кодовый замок. С помощью их можно определить любого сотрудника в вашем офисе и дать ответ на вопрос: где он сейчас находится - в офисе, или же за его пределами? Кроме того, кодовые замки предотвращают хаотичное хождение по служебным кабинетам. Также посредством всего лишь одной команды могут заблокироваться все замки в офисе. Распространенной областью применения кодовых замков являются сейфы. Для их защиты могут использоваться как механические, так и электронные, и даже сочетания механического и электронных замков.

Современные модели дополнительно имеют защиту от негативного воздействия агрессивных природных факторов в виде повышенной влажности, мороза, дождя, и пр. Таким образом, остается избавиться всего лишь от одного недостатка - зависимость от качественного и бесперебойного электропитания. Производители современных электронных кодовых замков дают гарантию, что аккумуляторных батарей, которые используются в составе их продукции, вполне достаточно для нормальной работы замков на протяжении нескольких лет. Электронные кодовые замки по многим параметрам превосходят механические. Их легче перепрограммировать, удобнее использовать (нет никаких цилиндров и тугих железных кнопок, клавиатура миниатюрная, приятная, нередко - сенсорная). Они гораздо надежнее, безопаснее и поддерживают множество дополнительных функций, принципиально невозможных для механических замков (например, блокировка ввода или задержка открытия). Неудивительно, что для охраны ответственных помещений такие замки используются чаще всего. По достоинству ценят электронные кодовые замки охранные службы банков. Высокая стоимость является практически единственным их недостатком.

Кодовые замки являются эффективным средством предотвращения доступа посторонних лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа. Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным

1. Обзор литературных источников и патентов на тему электронные кодовые замки

1.1 Кодовый замок с цифровой клавиатурой

Уже неоднократно описывались конструкции кодовых замков, но интерес к подобному устройству по-прежнему велик. Описанные замки различаются по сложности, секретности, способу ввода кода. Довольно много замков с одно или двухкнопочным управлением, но все равно устройства с цифровой клавиатурой для ввода кода остаются более традиционными и позволяют получать большую секретность при сохранении удобства пользования. В последнее время промышленностью стали выпускаться механические кодовые замки, которые обычно устанавливают на двери в подъездах домов или офисах. Но эти замки не очень надежны, чем снижается защищенность охраняемого объекта. Предлагаемый замок прост по схеме, что обеспечивает ему высокую надежность. Он имеет цифровую клавиатуру для ввода кода из 8 цифр, защиту от ошибки при нажатии нескольких клавиш одновременно и устройство включения сигнализации при наборе неправильного кода.

Данное устройство может быть постоянно включенным, так как собрано на микросхемах КМОП и потребляет незначительный ток от источника питания. Принципиальная схема кодового замка приведена на рисунке 1. На счетчике DD2 и генераторе на элементах DD1.1 и DD1.2 выполнено устройство защиты от одновременного нажатия нескольких клавиш. Счетчик DD3.1 подсчитывает число введенных цифр, а счетчик DD3.2 число правильно введенных цифр. Одновибратор на элементах DD1.3 и DD5.1 подавляет дребезг контактов при нажатии клавиш. На мультиплексоре DD4 собрано устройство сравнения введенной цифры с правильной цифрой кода. На элементе DD5.3 выполнен узел включения сигнального устройства при вводе неправильного кода. Элементы R4, C3, VD1 служат для приведения устройства в исходное состояние.

Рисунок 1 - Принципиальная схема кодового замка с цифровой клавиатурой

В исходном положении счетчики DD3.1 и DD3.2 находятся в нулевом состоянии, тактовый генератор на элементах DD1.1 и DD1.2 вырабатывает импульсы, которые подаются на счетный вход счетчика DD2, на выходах которого последовательно появляется логическая 1. На адресные входы мультиплексора DD4 подан код 0, что соответствует первому входу. При нажатии на клавишу, например, “3”, в момент появления логической 1 на соответствующем выходе счетчика DD2 запускается одновибратор на элементах DD1.3 и DD5.1, на выходе которого появляется логическая 1, запрещающая работу тактового генератора. Если цифра “3” является правильной, то логическая 1 действует на входе мультиплексора DD4, передается на его выход, разрешая увеличение на 1 значения счетчика DD3.2. Изменение состояния счетчика произойдет по спаду импульса на выходе одновибратора.

Счетчик DD3.1 также увеличит на 1 свое значение. Если набранная цифра не была верной, то изменится только состояние счетчика DD3.1. Пока на выходе одновибратора будет присутствовать логическая 1 нажатие других клавиш или дребезг контактов нажатой не вызовут изменение состояния устройства. При вводе следующей цифры будет подключен вход 2 мультиплексора DD4 и так далее. После набора восьмой цифры при правильном наборе кода число правильных цифр будет равно 8, что соответствует присутствию на выходе 8 (вывод 14) счетчика DD3.2 логической 1, разрешающей работу исполнительного механизма замка, на выходе элемента DD5.3 будет логический 0, запрещающий работу сигнального устройства. При наборе неправильного кода число в счетчике DD3.2 будет меньше, чем в счетчике DD3.1, что вызовет появление логической 1 на выходе элемента DD5.3 и включения сигнализации. При каждом нажатии клавиши конденсатор C3 разряжается через диод VD1 и выходные цепи элемента DD5.2. После этого в течение некоторого времени (при указанных номиналах R4 и C3 около 7 с) напряжение на конденсаторе C3 достигает уровня логической 1, сбрасывая счетчики DD3.1 и DD3.2. Это необходимо для того, чтобы при допущении ошибки при наборе кода, можно было через некоторое время повторить набор. При подборе кода злоумышленником эта задержка создаст дополнительные трудности, так как увеличивает время попытки подбора кода. Время нажатия на клавишу должно быть коротким, меньше, чем импульс, формируемый одновибратором на элементах DD1.3, DD5.1, так как если клавиша останется нажатой, то одновибратор будет снова запущен и эта цифра будет введена вновь. Для злоумышленника это также станет дополнительной преградой. Задание кода сводится к установке перемычек между выходами микросхем DD2 и входами микросхемы DD4.

Секретность замка составляет 108 комбинаций, что выше по сравнению, например с [1]. При необходимости число цифр в коде можно уменьшить до 4, подключив вывод 6 микросхемы DD5 к выводу 13 микросхемы DD3 и вывод 5 к выводу 5, предварительно отключив от цепей использованных ранее. Незадействованные входы микросхемы DD4 должны быть соединены с общим проводом. Естественно, секретность замка в этом случае будет ниже. Сигнальное устройство должно включаться высоким логическим уровнем и работать при исчезновении этого уровня после приведения электронной части замка в исходное состояние. Сброс замка в исходное состояние можно выполнять отдельной клавишей, размещенной вместе с остальными. В этом случае необходимо исключить элементы R4, C3 и VD1, подключив резистор сопротивлением 100 кОм между точкой соединения выводов 7 и 15 микросхемы DD3 и общим проводом и дополнительную клавишу между этой точкой и проводом питания. В этом случае обнуление счетчиков будет производиться этой клавишей. Надежность устройства несколько повысится, если между каждой клавишей и точкой соединения резистора R3 и выводом 12 элемента DD5.2 включить любые кремниевые диоды (например, КД521) анодами к клавишам. Желательно чтобы сигнальное устройство при включении блокировало дальнейшую работу замка, например, обесточивало электронную часть. Если это не предусмотрено, то желательно доработать замок предварительно отключив вывод 5 DD1.2 от остальных цепей. При этом после включения сигнального устройства работа тактового генератора будет блокироваться, что усложнит дальнейшие попытки подбора кода.

1.2 Кодовый замок на тиристорах

При установке кодового замка не всегда имеется возможность располагать кнопочную панель вблизи от схемы управления. В этом случае применение тиристоров в качестве триггеров запоминающих правильную комбинацию на бранного кода обеспечивает более высокую помехоустойчивость и стойкость к умышленному повреждению по сравнению со схемами, собранными только на КМОП микросхемах. Приведенная на рисунке 2 схема позволяет ограничить доступ в помещение посторонних. Для срабатывания открывающего защелку электромагнита YA1 необходимо в определенной последовательности набрать код из 4 цифр (из 10 возможных). Работает схема следующим образом. В исходном состоянии на вход управления D1 1/6 через резистор R12 поступает лог 1 и внутренний ключ микросхемы будет замкнут. Нажатие кнопок в последовательности S4 S3 S2 S1 приведет к поочередному открыванию соответствующих тиристоров VS4, VS3, VS2, VS1. Ток через резисторы R8 R10 позволяют удерживать сработавшие тиристоры во включенном состоянии. Причем если при наборе номера ошибочно нажата любая другая кнопка, это приведет к срабатыванию ключа на элементе микросхемы D1. 3 что обеспечит появление лог 0 на входе D1. 1/6 -- ключ разомкнется и частично правильно набранный код будет сброшен. При правильном наборе номера появится ток, протекающий через резисторы R6, R7 и откроется транзистор VT1. При этом будет подаваться питание на электромагнит YA1. А чтобы электромагнит не находился под напряжением в течение длительного времени после срабатывания элемент D1. 2 совместно с цепью заряда конденсатора С1, R11 позволяет ограничить продолжительность его работы интервалом 24 секунды. Время определяется номиналом конденсатора С1. Как только напряжение на входе D1 2/12 в процессе заряда конденсатора достигнет порога срабатывания ключа, он подаст лог '0" на управление D1.1, что переведет все тиристоры в исходное состояние.

Устройство может работать при изменении питающего напряжения в более широких пределах, чем это указано на схеме, но его величина выбирается исходя из необходимой для надежного срабатывания применяемого электромагнита. При настройке схемы может потребоваться подбор номиналов резистора R7 и конденсатора С1.

Рисунок 2 - Принципиальная сема кодового замка на тиристорах

1.3. Кодовый замок камеры хранения

Кодовые замки достаточно широко применяются для ограничения доступа посторонних лиц к охраняемым объектам. Удобство пользования такими замками заключается в возможности как индивидуального, так и коллективного доступа (проход в служебные помещения, доступ к камерам хранения и т.п.).

Порядок работы с кодовым замком полностью идентичен работе с замками автоматических камер хранения. После набора внутреннего, скрытого от постороннего взора кода (установки переключателей SA2 в положение, определяемое пользователем), дверцу захлопывают. Замок автоматически защелкивается. Число возможных вариантов кодовых сочетаний равно числу позиций переключателей SA1 и SA2, возведенных в степень, равную числу типовых наборных элементов. Для того чтобы открыть замок, необходимо на его наборных элементах набрать необходимый код. Последовательность элементов замка представляет собой простейшую схему совпадения. В случае если набран правильный код, управляющий электрод аналога тиристора оказывается зашунтированным. В результате, при нажатии на кнопку SB1 "Откр.", сопряженную с ручкой дверцы, элемент управления замком (электромагнитное реле К1) оказывается подключенным к источнику питания. Реле срабатывает, его контакты К1.1 включают электромагнит замка, замок открывается.

При неправильном наборе кода и нажатии на кнопку SB1 "Открыть", напряжение через обмотку реле К1 поступает на управляющий электрод аналога тиристора, он открывается, включив реле К2. Контакты реле К2.1 размыкают цепь набора кода и включают сигнализацию (звонок НА1, сигнальную лампу и др.). Повторный набор кода будет возможен только после нажатия на кнопку SB2 "Сброс". Поскольку ток через обмотку реле К1 в случае неправильного набора кода невелик (ограничен резистором R1 и другими элементами схемы), реле К1 не срабатывает. Таким образом, пользователю для открывания замка предоставляется всего одна попытка, что резко ограничивает возможность подбора кода посторонними лицами. Диоды VD1, VD2, включенные параллельно обмоткам реле, препятствуют развитию колебательных процессов при коммутации индуктивной нагрузки. В схему введен элемент задержки срабатывания - конденсатор С1 большой емкости. Это задерживает срабатывание блокирующего устройства на несколько мгновений и позволяет пользователю убедиться в том, что дверца захлопнута, и замок закрыт. На случай аварийного отключения источника питания целесообразно предусмотреть резервное питание устройства от аккумулятора. Несколько иной принцип действия использован в схеме кодового замка, изображенной на рисунок 3. Как и в предыдущих случаях, при правильном наборе кода последовательно включенные типовые элементы обеспечивают подачу напряжения питания на обмотку реле К1 при нажатии на кнопку SB1 "Открыть". Но одновременно с нажатием на эту кнопку включается звонок НА1, и подается звуковой сигнал, индицирующий факт открывания замка. Блокировки при этом не происходит.

Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема кодового замка

При неправильном наборе кода и нажатии на кнопку SB1 "Откр." также подается звуковой сигнал. Поскольку обмотка реле К1 последовательно соединена с резистором R1, ток через обмотку реле ничтожен, и его срабатывания не происходит. В то же время, напряжение питания поступает через резистор R2 на конденсатор С2. В исходном состоянии сопротивление канала исток-сток полевого транзистора VT1 невелико, управляющий электрод тиристора "закорочен" на общий провод. Если кнопка SB1 "Откр." нажата свыше 5 с, или производятся попытки подбора кода с замыканием кнопки SB1, конденсатор С2 заряжается, транзистор VT1 разблокирует цепь управления тиристором VS1. Тиристор включается, реле К2 (нагрузка тиристора) своими контактами К2.1 размыкает цепь набора кода и включает звуковую (или иную, не показанную на схеме) сигнализацию. Последующие обращения к замку возможны лишь после деблокировки схемы - нажатия кнопки SB2 "Сброс". Интервал времени задержки срабатывания определяется RC-цепочкой C2-R2. Для варьирования этого времени можно использовать переменный резистор R2. Диод VD2 предназначен для мгновенного разряда конденсатора С2 при "правильном" наборе кода и не обязателен.

1.4 Программируемый кодовый замок

В отличие от ранее опубликованных схем кодовых замков, в данной имеется возможность менять код замка с помощью трех кнопок, т.е. обеспечивается режим достаточно высокой секретности при минимальном количестве кнопок. Рассмотрим порядок набора (записи) желаемого кода в память замка. Предварительно производится обнуление счетчиков DD6, DD7 кнопкой сброса SB6, после чего в них записывается двухзначный код цифр (О...7) с помощью кнопок (SB4 и SB5). Индикация набранного кода читается по потухшим светодиодам (VD1...VD6) в двоичном исчислении. Для защиты от дребезга контактов кнопок применяются RS-триггеры на ИМС DD3. Рассмотрим порядок работы схемы рисунок 4 при открывании замка двери. На пульте двери нажатием кнопки SB2 производится обнуление счетчика DD4. Кнопкой SB1 набирается первая цифра кода (соответствующим количеством нажатий). При правильно набранной цифре на выводе 6 DD10 появляется логический "О", который дает разрешение для набора следующей цифры. Кнопкой SB3 набирается вторая цифра. На выводе 5 DD11 в случае правильно набранной цифры появляется логическая "1". На входах 3, 4, 5 DD12 устанавливается логическая "1", и запускается ждущий мультивибратор, собранный на ИМС DD13. Он обеспечивает включение электромагнита исполнительного механизма на время 5...6 с.

При открывании двери установленный на ней геркон КМ1 срабатывает, что приводит к разряду конденсатора С1 через открытый транзистор VT1, и электромагнит К1 обесточивается. Выбор времени работы электромагнита производится с помощью R20.

Рисунок 4 - Программируемый кодовый замок

Обоснование и выбор схемы РТУ

Эта конструкция смотри рисунок 5 отличается от подобных тем, что на случай попытки открыть дверь посторонними лицами она снабжена звуковой сигнализацией неправильного набора кода. Простота в конструкции.

Описание выбранного варианта. Кодовый замок с непрерывной сигнализацией при неправильном наборе кода

Рисунок 5 - схема электрическая принципиальная

При подаче напряжение питания цепь R1C1 устанавливает триггер DD1 в нулевое состояние и на инверсионном выводе 6 микросхемы DD1 - высокий уровень. При одновременном нажатии кнопок SB7- SB9 с этого вывода поступает сигнал на исполнительное устройство, которое состоит из транзисторного усилителя и тягового соленоида, управляющего ригелем замка. Если код замка набирают неправильно, т.е. нажимают на любую из кнопок SB1-SB6, высокий уровень появляется на выводе 8 микросхемы. Открывается транзистор VS1 и включает звуковой сигнализатор - он выполнен на симметричном мультивибраторе (транзисторы VT1 - VT2), усилителя мощности (VT3) и динамической головке (ВА1) - она и издает звук. Отключают сигнализатор и приводят устройство в исходное состояние нажатием кнопки SB10. Кнопки SB7- SB9 могут соответствовать любым кнопкам клавиатуры и образовывать соответствующий код, например, 196. Кнопки SB1-SB6 - оставшиеся на клавиатуре. Кнопку SB10 устанавливают в потайном месте или, скажем, используют вместо нее, скажем кнопку «0» клавиатуры. Транзисторы могут быть любые из указанных на схеме серии, тиристор из серии КУ101 с буквенными индексами Г, Е, И, его также можно на однотипный с VT1, VT2 транзистор. Конденсаторы - К50-3 и КМ-6, резисторы - МЛТ, динамическая головка любая со звуковой катушкой сопротивлением 4-8 Ом. Источник питания - выпрямитель или батарея гальванических элементов напряжением 6 В при токе нагрузки не менее 100 мА.

2. Электрический расчет. Расчет автоколебательного мультивибратора и усилителя мощности

2.1 Расчета автоколебательного мультивибратора

Схема для расчета автоколебательного мультивибратора приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема мультивибратора на транзисторах

Исходные данные: амплитуда положительного импульса UKu=12 В, длительность tu1=10 мкс, длительность фронта tф1?1,0 мкс, длительность среза tc1?2 мкс, период следования T=40 мкс Rн=2 кОм, максимальная температура окружающей среды t°окр=+40°С. Выбор типа транзистора. Транзистор выбирается по определенной частоте fh21б=100 (МГц) максимально допустимому напряжению UКБmax=10 (В) и статическому коэффициенту передачи по току h21Э=120. Так как транзистор в схеме мультивибратора работает в ключевом режиме, поэтому выберем широко используемый маломощный высокочастотный транзистор типа КТ315 с параметрами: fh21б=100 (МГц), UКБmax=10 (В), h21Э=120, Iэ=5 (мА), Ik= 20 (мА), UКЭ= 10 (В). Так как скважность определяется выражением

то транзистор должен иметь коэффициент передачи по току:

Необходимое значение предельной частоты выбираемого транзистора fh21б находится из следующих соображений. Малое значение длительности фронта импульса tф2?фа? фа+RkCk получится в том случае, если постоянная времени заряда емкости С1 отвечает условию RkC1?(5ч10) фа. Обычно фа?RkCk, и поэтому принять RkC1?10фа.

Так как , то . Но и поэтому

Используя выражение для h21Э, после преобразования получаем:

Проведенные расчеты показали правильность выбранного транзистора.

Определим сопротивление резистора по формуле:

,

где ,

Согласно ряду номинальных значений сопротивлений примем значение резистора Rк равным 12 МОм. Для определения типа резистора рассчитаем его мощность рассеяния по формуле P=I2R, поэтому в качестве резистора R можно использовать резистор типа С2-33-0,25-10 12 Мом ± 5%

Ток коллектора насыщения IK нас определяется с учетом температуры окружающей среды по выражению:

Сопротивление резистора Rб определяется из условия режима насыщения открытого транзистора. Поэтому

Проверяем выполнения условия температурной стабильности схемы.

На основании полученного неравенства можно не учитывать влияния обратного тока коллектора на длительность и период следования импульса.

Вычисляем емкости конденсаторов С1 и С2.

Согласно ряду номинальных значений емкостей выберем конденсатор емкостью 330 пФ, следовательно, в качестве С1 можно использовать конденсатор типа К10-17б-Н90-330 пФ ± 10%

Согласно ряду номинальных значений емкостей выберем конденсатор емкостью 1000 пФ, следовательно, в качестве С2 можно использовать конденсатор типа К10-17б-Н90-1000 пФ ± 10%

Проверяем длительность фронта.

Расчет усилителя мощности.

В качестве выбрал транзистор типа КТ815Б, исходя из условия:

Uкэдоп=5 (В) IБ=5 (мА)

Епит=6 (В) Uб=0,6 (В)

Fh21=3 (мГц) Uk=10 (В)

Iko=5 (мА) Rk=2 (кОм)

Uбэ=1,2 (В)

Исходя из данных, найдем величину Rб.

Согласно ряду номинальных значений сопротивлений, выбирают резистор с номинальным сопротивлением Rб=100 (кОм) и рассчитывают его.

Р=I2Rб=0,15 (Вт)?0,25 (Вт)

Поэтому в качестве Rб выбираем резистор типа С2-33-100 Ом- 0,25 Вт±5%

Рассчитаем величину Rкэ.

Согласно ряду номинальных сопротивлений, выберем резистор с сопротивлением RКЭ=1 (кОм), и рассчитаем его P=I2Rкэ?0,125 (Вт), выберем резистор типа С1-22-1 кОм-0,125 Вт±10%.

Рассчитаем величину Ik, проходящего динамик ВА1.

Таким образом.

Все элементы схемы рассчитаны, выбраны их типы, следовательно, можно считать расчет законченным.

3. Разработка и метод изготовления печатных плат

В процессе изготовления плата подвергается действию химических реагентов: при больших размерах платы, возможно, ее коробление. Размеры и очертания печатных проводников и элементов, контактных площадок, монтажных и контактных отверстий и т.п. на чертежах печатных плат указывают с помощью координатной сетки в прямоугольной системе координат. Правила выполнения чертежей печатных плат (ГОСТ 2.417-68) предусматривается также нанесение координатной сетки в полярной системе координат и указание размеров при помощи размерных выносных линий. Допускается комбинированный способ нанесения размеров. По ГОСТ 10317-72 шаг координатной сетки в двух взаимно перпендикулярных направлениях должен равняться 2.5мм. Для особо малогабаритной аппаратуры, а также в исключительных, технически обоснованных, случаях применение дополнительного шага 1.25мм.

Схемные детали и печатные проводники размещают на координатной сетке в соответствии с принципиальной схемой. При этом необходимо более экономно использовать площадь платы и избегать пересечения схемой. Элементы, имеющие большие габариты следует размещать вне платы, а соединение осуществлять монтажным проводом. Все навесные детали обычно располагают с одной стороны платы, а печатные проводники - на другой. На сторону печатных проводников не должны выходить за крепежные детали, так как с этой стороны выполняется пайка. В ряде случаев целесообразно применить двухсторонний монтаж. Конденсаторы, резисторы, перемычки и другие навесные детали располагают параллельно координатной сетке. Расстояние между корпусами параллельно расположенных деталей должно быть не менее 1мм, а расстояние по торцу - не менее 1.5мм. Центры отверстий для установки навесных деталей располагают в точках пересечения координатной сетки. Конструирование печатной платы начинают с разработки эскиза, который выполняют в увеличенном масштабе (2:1, 4:1 и т.д.). Для всех элементов, входящих в схему, изготовляют в том же масштабе шаблоны из картона и размешают на поле чертежа. После выбора лучшего варианта их расположения, наносят соединительные проводники.

Печатные проводники расположенные на другой стороне платы, показывают штриховыми линиями. Затем составляют чертеж печатной платы. В узлах координатной сетки показывают окружности, соответствующие местам установки навесных навесных элементов. На изображении печатной платы проводники, экраны, контактные площадки и другие печатные элементы штрихуют. Проводники, ширина которых на чертеже менее 2мм., изображают сплошной утолщенной линией, равной примерно двум толщинам контурной. Контактные площадки, примыкающие к проводникам, изображены сплошной утолщенной линией, не штрихуют. Наносим краской, лаком или специальным маркером позитивный рисунок схемы проводников. Последующим травлением в растворе хлорного железа удаляется медь с незащищенных участков, и на диэлектрике получается требуемая электрическая схема проводников.

Подготовка поверхности заготовки к нанесению рисунка заключается в очистке поверхности фольги. Зачистку целесообразно выполнять латунными или капроновыми щетками. Химический метод при сравнительно простом технологическом процессе обеспечивают высокую прочность сцепления проводников с основанием, равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. В настоящее время химический метод является основными при изготовлении односторонних печатных плат. Недостатки этого метода необходимость в металлических втулках при двухстороннем монтаже и непроизводительный расход меди.

Корпус изготовить из удара прочного полистирола. Размеры корпуса 110*100*40. В левой стенки корпуса сделать 10 отверстий диаметром 8 мм для кнопок SB1-SB10. Динамик расположить в не корпуса над дверью, подвести проводами для этого в корпусе сделать 2 отверстия диаметром 3 мм, длинна проводов зависит от того на каком расстоянии находится динамик ВА1.

Достоинством таких замков является:

1) Отсутствие ключа, который можно потерять, и который злоумышленник может в отсутствие владельца скопировать;

2) Возможность быстрой смены кода, которую можно производить ежедневно;

3) Возможность быстрой передачи кода другому лицу без привлечения посторонних лиц (мастерской по изготовлению ключей) и одновременно без потери доступа самому.

4) Легкость разблокировки двери, а после ее закрытия - автоматический переход в режим охраны.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в устройствах защиты объектов от несанкционированного доступа. Известен электронный кодовый замок (см. патент РФ 1802847 от 26.02.91, МПК: 5В47/00, "Электронно-кодовое блокирующее устройство", А.В. Карлов, А.А. Карлов, опубл. 15.03.93, Бюл. 10), содержащий соединенный первым выходом с первым счетчиком блок набора кода, выходы первого счетчика соединены с первыми входами блока сравнения, генератор, RS-триггер, исполнительный механизм, формирователь двух частот, элементы 2И-ИЛИ, второй счетчик, делители частоты, переключатели частоты, формирователь. Второй выход блока набора кода подключен к первому входу переключателя частоты, ко второму входу которого подключены третий выход блока набора кода, первый вход формирователя и счетный вход второго счетчика, первые выходы которого соединены со вторыми входами блока сравнения, выходом подключенного ко второму входу формирователя, третий и четвертый входы которого соединены со вторыми выходами второго счетчика. Первый выход формирователя подключен к S-входу RS-триггера, R-вход которого соединен со вторым выходом формирователя и исполнительным механизмом. Выходы RS-триггера подключены к первым входам первого элемента 2И-ИЛИ, ко вторым входам которого через последовательно соединенные формирователь двух частот и генератор подключен четвертый выход блока набора кода. Выход первого элемента 2И-ИЛИ подключен к счетному входу делителя частоты, R-вход которого с R-входом второго счетчика подключены к первому выходу блока набора кода.

Первый выход делителя частоты подключен к третьему входу переключателя частоты и первому входу второго элемента 2И-ИЛИ, второй вход которого подключен ко второму выходу делителя частоты. Третий и четвертый входы второго элемента 2И-ИЛИ соединены с первым и вторым выходами переключателя частоты, первый выход которого подключен к пятому входу формирователя. Выход второго элемента 2И-ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика. Недостатком известного кодового замка является высокая вероятность определения эталонного кода из-за дистанционного измерения времени набора каждого разряда, начиная с нулевого состояния счетчика. Временное увеличение частоты перебора цифр несколько затрудняет, но не исключает возможности определения кода, поскольку частота перебора ограничена сверху необходимостью визуального контроля цифр. Известен электронный кодовый замок (см. патент РФ 2154722 от 27.08.99, МПК:Е05В47/00. "Электронный кодовый замок". А.П. Мартынов, Д.Б. Николаев, Г. И. Шишкин, опубл. 20.08.00, Бюл. 23), выбранный в качестве прототипа и содержащий первый контактный элемент, схему сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами, соответственно, первого счетчика и блока эталонного кода, вход которого соединен с первым выходом второго счетчика, первый триггер, установочный вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход - со стробирующим входом дешифратора, выход которого соединен с входом исполнительного блока, второй контактный элемент, индикатор, элемент совпадения и второй триггер. Первый счетчик выполнен в виде реверсивного счетчика, вход суммирования которого соединен с выходом первого контактного элемента, установочным входом второго триггера и первым входом элемента совпадения.

Вход вычитания реверсивного счетчика соединен с выходом второго контактного элемента и вторым входом элемента совпадения, а выход - с входом индикатора, вход запрета которого соединен с входами сброса первого триггера, первого и второго счетчиков и с выходом второго триггера, вход сброса которого соединен с входом дешифратора и вторым выходом второго счетчика, счетный вход которого соединен со стробирующим входом схемы сравнения и выходом элемента совпадения. Недостатками прототипа является высокая вероятность несанкционированного определения эталонного кода из-за дистанционного измерения времени набора каждого разряда, начиная с нулевого разряда счетчика, и выявления последовательности нажатия кнопок. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание электронного кодового замка с малой вероятностью несанкционированного определения эталонного кода.

Технический результат, заключающийся в уменьшении вероятности несанкционированного выявления эталонного кода, достигается тем, что в электронный кодовый замок, содержащий контактный элемент, два счетчика, счетный вход и первый выход второго из которых соединены, соответственно, со стробирующим входом схемы сравнения и входом блока эталонного кода, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с установочным входом первого триггера, выход которого соединен со стробирующим входом дешифратора, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, второй триггер, прямой выход которого соединен с входом запрета индикатора, и элемент совпадения, введены третьи триггер и счетчик, регистр, генератор импульсов, делитель частоты, переключатель частоты, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а элемент совпадения выполнен в виде элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом контактного элемента, стробирующим входом схемы сравнения, первым входом подключенной к входу индикатора, а также с тактовым входом регистра, первым входом переключателя частоты, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом установки третьего триггера, инверсный выход которого соединен с входами сброса первого триггера, регистра и второго счетчика, второй выход которого соединен с входом дешифратора, инверсный выход второго триггера соединен с входом сброса третьего триггера и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса третьего счетчика, первый и второй выходы которого соединены с входами установки и сброса, соответственно, второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входами сброса генератора импульсов и делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом переключателя частоты, а выход - со счетным входом третьего счетчика и третьим входом переключателя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с входом индикатора. Указанная совокупность признаков позволяет уменьшить вероятность несанкционированного определения эталонного кода путем дистанционного измерения момента включения контактного элемента за счет обеспечения случайного начального состояния первого счетчика в момент набора каждого символа кода.

Электронный кодовый замок содержит контактный элемент 1, первый 2, второй 3 и третий 4 счетчики, блок 5 эталонного кода, схему 6 сравнения, первый 7, второй 8 и третий 9 триггеры, элемент 10 ИЛИ-НЕ, дешифратор 11, исполнительный механизм 12, индикатор 13, генератор 14 импульсов, делитель 15 частоты, переключатель 16 частоты, регистр 17 и элемент 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Первый и второй входы схемы 6 сравнения соединены с выходами, соответственно, регистра 17 и блока 5 эталонного кода, вход которого соединен с первым выходом счетчика 3. Установочный вход триггера 7 соединен с выходом схемы 6 сравнения, а выход - со стробирующим входом дешифратора 11, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 12. Счетный вход счетчика 3 соединен с выходом контактного элемента 1, установочным входом триггера 9, первым входом элемента 10 ИЛИ-НЕ, стробирующим входом схемы 6 сравнения, тактовым входом регистра 17 и первыми входами переключателя 16 частоты и элемента 18.

Второй вход элемента 10 ИЛИ-НЕ соединен с прямым выходом триггера 8 и входом запрета индикатора 13, вход которого соединен с выходом регистра 17. Инверсный выход триггера 9 соединен с входами сброса триггера 7, регистра 17 и счетчика 3, второй выход которого соединен с входом дешифратора 11. Второй вход переключателя 16 частоты соединен со счетным входом делителя 15 частоты и выходом генератора 14, входы сброса которых соединены с выходом элемента 10 ИЛИ-НЕ. Третий вход переключателя 16 частоты соединен с выходом делителя 15 частоты и счетным входом счетчика 4, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с входами установки и сброса триггера 8. Вход сброса счетчика 4 соединен с выходом элемента 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с входом сброса триггера 9 и инверсным выходом триггера 8. Выход переключателя 16 частоты соединен с входом счетчика 2, выход которого соединен с информационным входом регистра 17. Контактный элемент 1 может быть выполнен в виде кнопки с устройством защиты от дребезга контактов (см. авторское свидетельство СССР 1202046, МКИ: Н 03 К 5/153, опубл. 30.12.85 г. Бюл. 48). Счетчики 2, 3 и 4 аналогичны и могут быть выполнены на микросхеме 564ИЕ10. Блок 5 эталонного кода может быть выполнен на энергонезависимых ячейках памяти (см. авторское свидетельство СССР 845287, МКИ: Н 03 К 19/16, опубл. 02.07.81 г, Бюл. 25). Схема 6 сравнения может быть выполнена на микросхеме 564ИП2. Триггеры 7 и 8 аналогичны и могут быть выполнены на микросхеме 564ТМ2. Триггер 9 также может быть выполнен на микросхеме 564ТМ2, при этом его вход синхронизации соединен с контактным элементом 1 через инвертор микросхемы 564ЛН2. Элемент 10 ИЛИ-НЕ может быть выполнен на микросхеме 564ЛЕ5, а дешифратор 11 - на микросхеме 564ИД1. Исполнительный механизм 12 представляет собой электромагнитный механизм, управляемый составным транзистором. Индикатор 13 может быть выполнен по схеме (см. Сборник справочных листов РД 11.0488.3-89, лист 4). Генератор 14 импульсов может быть выполнен на микросхемах 564ЛН2 и 564ЛА7 (см. книгу С. А. Бирюкова "Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах", рис. 114, а). Делитель 15 частоты может быть выполнен на микросхеме 564ИЕ10, переключатель 16 частоты - на микросхеме 564КП2, а регистр 17 - на микросхеме 564ИР9. Элемент 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ может быть выполнен на микросхеме 564ЛП2. Электронный кодовый замок работает следующим образом. При включении питания триггер 8 устанавливается в исходное нулевое состояние (цепь начальной установки не показана). На прямом выходе триггера 8 устанавливается сигнал, удерживающий индикатор 13 в погашенном состоянии, а сигнал с выхода элемента 10 ИЛИ-НЕ блокирует работу генератора 14 и делителя 15 частоты.

Сигнал с инверсного выхода триггера 8 удерживает счетчик 4 и триггер 9 в исходном нулевом состоянии. Сигнал с инверсного выхода триггера 9 устанавливает триггер 7, счетчик 3 и регистр 17 в нулевое состояние. На выходе триггера 7 установлен сигнал, разрешающий срабатывание исполнительного механизма 12. Состояние счетчика 3 выводит из блока 5 эталонного кода на соответствующий вход схемы 6 сравнения первую цифру кода открывания замка. Одновременно сигнал со счетчика 3 запрещает прохождение сигнала с выхода триггера 7 на исполнительный механизм 12 через дешифратор 11. Электронный кодовый замок находится в ждущем режиме. При первом замыкании контактного элемента 1 сигнал с выхода элемента 10 ИЛИ-НЕ разрешает работу генератора 14 и делителя 15 частоты, а сигнал с выхода элемента 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - работу счетчика 4. Импульсы напряжения с выхода генератора 14 через делитель 15 частоты поступают на счетный вход счетчика 4, что приводит к появлению на соответствующем его выходе сигнала, устанавливающего триггер 8 в единичное состояние.

При этом загорается индикатор 13 (на нем отображается информация о нулевом состоянии регистра 17), подается сигнал через элемент 10 ИЛИ-НЕ, обеспечивающий разрешение работы генератора 14 и делителя 15 частоты, а сигнал с инверсного выхода триггера 8 разрешает установку триггера 9 в единичное состояние и через элемент 18 исключающее или устанавливает счетчик 4 в нулевое состояние. Переключатель 16 частоты подает на счетчик 2 импульсы с генератора 14, изменяющие его состояние с высокой частотой (без отображения на индикаторе 13), что затрудняет определение эталонного кода путем дистанционного измерения времени набора каждого разряда. При первом размыкании контактного элемента 1 происходит переключение триггера 9 в единичное состояние, что приводит к снятию сигнала сброса со счетчика 3, триггера 7 и регистра 17. Переключатель 16 частоты начинает подавать на счетчик 2 импульсы с делителя 15 частоты, изменяющие его состояние с низкой частотой. Индикатор 13 отображает информацию о текущем состоянии счетчика 2. Таким образом, первое замыкание и размыкание контактного элемента 1 переводит замок из ждущего режима в рабочий. Первая цифра кода набирается замыканием контактного элемента 1 в момент, когда требуемая цифра отображается на индикаторе 13. При этом в регистре 17 фиксируется состояние счетчика 2 (соответствующее первой цифре кода) и вырабатывается стробирующий импульс для схемы 6 сравнения. Если в момент прихода стробирующего импульса коды, поступающие с регистра 17 и блока 5 эталонного кода, не совпали, то триггер 7 переключается, делая срабатывание исполнительного механизма 12 невозможным, а если коды совпали, то изменение состояния триггера 7 не происходит. При размыкании контактного элемента 1 происходит переключение счетчика 3, в результате чего на выходе блока 5 эталонного кода появляется следующая цифра кода. Набор остальных цифр кода происходит аналогичным образом. При наборе последней цифры кода размыкание контактного элемента 1 приводит к формированию на соответствующем выходе счетчика 3 сигнала снятия запрета на срабатывание исполнительного механизма 12. Исполнительный механизм 12 срабатывает, если при наборе кода все цифры совпали, т.е. триггер 7 не изменил свое начальное состояние. Если пауза между набором цифр сравнима со временем набора всех цифр кода, то счетчик 4, последовательно изменяя свое состояние, выдает на соответствующем выходе сигнал, приводящий триггер 8 в исходное нулевое состояние, вызывая установку в исходное нулевое состояние счетчика 3, триггера 7 и регистра 17.

Изготовлен лабораторный макет электронного кодового замка, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.

Электронный кодовый замок, содержащий контактный элемент, два счетчика, счетный вход и первый выход второго из которых соединены соответственно со стробирующим входом схемы сравнения и входом блока эталонного кода, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с установочным входом первого триггера, выход которого соединен со стробирующим входом дешифратора, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, второй триггер, прямой выход которого соединен с входом запрета индикатора, и элемент совпадения, отличающийся тем, что введены третьи триггер и счетчик, регистр, генератор импульсов, делитель частоты, переключатель частоты, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а элемент совпадения выполнен в виде элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом контактного элемента, стробирующим входом схемы сравнения, первым входом подключенной к входу индикатора, а также с тактовым входом регистра, первым входом переключателя частоты, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом установки третьего триггера, инверсный выход которого соединен с входами сброса первого триггера, регистра и второго счетчика, второй выход которого соединен с входом дешифратора, инверсный выход второго триггера соединен с входом сброса третьего триггера и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса третьего счетчика, первый и второй выходы которого соединены с входами установки и сброса соответственно второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входами сброса генератора импульсов и делителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом переключателя частоты, а выход - со счетным входом третьего счетчика и третьим входом переключателя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с входом индикатора.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. Известен электронный кодовый замок (см. авторское свидетельство СССР N 1339229 от 08.04.86, МКИ: E 05 B 47/00, "Кодовый замок", М.Н.Бобов, В.В.Епихин, А.А.Обухович, опубл. 23.09.87. Бюл. N 35), содержащий блок набора кода, первый выход которого соединен с первым входом блока выявления ложного кода, второй выход соединен с первым входом блока приема кода, третий выход соединен с первым входом блока приема кода разблокировки, второй вход которого соединен с выходом триггера и первым входом элемента И. Выход блока приема кода разблокировки соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к установочному входу счетчика. Счетный вход счетчика соединен с выходом блока выявления ложного кода и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика. Первый выход коммутатора соединен с вторым входом блока приема кода и первым входом триггера. Второй выход коммутатора соединен с первым входом реле времени, второй вход которого подключен к первому выходу блока приема кода и второму входу триггера. Первый выход реле времени соединен с третьим входом блока приема кода и вторым входом блока выявления ложного кода. Второй выход реле времени соединен с первым входом исполнительного блока, к второму входу которого подключен второй выход блока приема кода. Третий выход реле времени соединен с первым входом дополнительного элемента И, к второму входу которого через элемент НЕ подключен выход триггера, а к выходу дополнительного элемента И подключен вход индикатора.

Недостатком известного электронного кодового замка является высокая вероятность его открывания, связанная с малым числом необходимых попыток подбора кода. Действительно, если число возможных значений кода открывания равно числу возможных значений кода разблокировки и равно М=2^m, где m - число двоичных разрядов кода, то максимальное число возможных попыток подбора кода для открывания замка равно 2М. Известен электронный кодовый замок (см. авторское свидетельство СССР N 1262018 от 24.04.85, МКИ: E 05 В 47/00, 47/02, 49/00, "Электронный замок", С. П. Клокоцкий, М.Н. Бобов, опубл. 07.10.86. Бюл. N 37), выбранный за прототип и содержащий блок набора кода, группа выходов которого соединена с группой входов блока приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения, первый выход которого соединен с первым входом исполнительного блока.

Дополнительный выход блока набора кода подключен к первому входу блока приема кода и входу блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока приема кода. Второй выход блока управления соединен со вторым входом исполнительного блока, третий выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения, а выход подключен к входу дополнительного счетчика, выходы которого подключены к входам блока индикации и через дешифратор подключены к первой группе входов селектора, ко второй группе входов которого подключен блок памяти, а к N группам дополнительных входов подключены N дополнительных блоков памяти, к выходам селектора подключена группа дополнительных входов блока сравнения.

Недостаток аналога уменьшен в прототипе. Недостатком известного электронного кодового замка является его сложность, определяемая необходимостью использования большого количества блоков памяти и замены большого количества кодов при компрометировании одного из них, вследствие возможного нарушения состояния дополнительного счетчика после открывания замка посторонним лицом. Задачей, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является создание упрощенного электронного кодового замка и уменьшение сложности его эксплуатации. Технический результат, заключающийся в упрощении схемы электронного кодового замка и его эксплуатации, достигается тем, что в электронный кодовый замок, содержащий блок памяти и входную шину, соединенную с группой входов блока приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения, первый выход которого соединен с входом исполнительного блока, а второй выход - с входом первого счетчика, выход которого соединен с входом второго счетчика, группа выходов которого соединена с группой входов блока индикации, введен управляемый преобразователь кода, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока памяти, вторая группа входов - с группой выходов второго счетчика, а группа выходов - со второй группой входов блока сравнения. Указанная совокупность признаков позволяет упростить электронный кодовый замок за счет исключения дополнительных блоков памяти и его эксплуатацию за счет исключения необходимости замены кодов при компрометировании одного из них. При этом вероятность открывания замка не увеличивается, поскольку, как и в прототипе, в предлагаемом изобретении код открывания замка изменяется после каждого изменения состояния второго счетчика, только не путем подключения очередного блока памяти, а путем преобразования кода одного блока памяти с помощью управляемого преобразователя кода.

На чертеже приведена схема электронного кодового замка. Электронный кодовый замок содержит блок 1 приема кода, блок 2 сравнения, исполнительный блок 3, управляемый преобразователь 4 кода, первый счетчик 5, второй счетчик 6, блок 7 индикации, блок 8 памяти и входную шину 9. Входная шина 9 электронного кодового замка соединена с группой входов блока 1 приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока 2 сравнения, первый выход которого соединен с входом исполнительного блока 3. Второй выход блока 2 сравнения соединен с входом первого счетчика 5, выход которого соединен с входом второго счетчика 6, группа выходов которого соединена с группой входов блока 7 индикации и со второй группой входов управляемого преобразователя 4 кода, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока 8 памяти; группа выходов управляемого преобразователя 4 кода соединена со второй группой входов блока 2 сравнения. Блок 1 приема кода может быть выполнен на микросхемах 1533ТЛ2 (инвертирующих триггерах Шмидта). Блок 2 сравнения кода может быть выполнен на компараторе 1533 СП 1. Первый счетчик 5 и второй счетчик 6 аналогичны и выполнены по схеме интегрального счетчика 1533ИЕ10.