Курсовая работа: Замок кодово-сенсорный

С помощью переменного резистора R5 можно будет производить более точную регулировку выходного напряжения.

3.2. Кодово - сенсорный замок

Для приведения в действие исполнительного механизма замка дос­таточно в определенной последовательности дотронуться пальцем сен­соров Е2...Е5. При этом необходимо касаться во время набо­ра кода сенсора Е1 либо пар сенсоров: Е2, Е1; ЕЗ, Е1; Е4, Е1; Е5, Е1. При касании сенсоров Е2, Е1 положительное напряжение через цепь Rl, VD1, сопротивление кожи, VD2, R2 поступит на вход элемента DD1.1. В результате триггер DD3.1 установится в «единичное» состоя­ние и подготовит элемент DD5.2. В связи с этим после касания сенсо­ров ЕЗ, Е1 триггер DD3.2 также установится в «единичное» состояние.

Аналогично касание сенсоров El, E4 и El, E5 приведет к установке в «единичное» состояние соответственно триггеры DD4.1 и DD4.2. Уро­вень логической 1 на прямом выходе триггера DD4.2 открывает ключ VT1, и реле К1 своими контакторами включает исполнительный меха­низм замка. В данном устройстве элементы DD6.1...DD6.3 служат для сброса всех триггеров при нарушении последовательности набора. Для этой же цели служат сенсоры Е6...Е10, при касании к любому из них все триггеры обнуляются.

Цепь R12, С6 играет двойную роль. Она предотвращает ложное сраба­тывание замка при включении питания (устанавливает триггеры в «нуле­вое» состояние) и обеспечивает включение исполнительного механизма на определенное время, задаваемое постоянной времени цепи R12, Сб. Этого времени должно быть достаточно для того, чтобы засов замка, связанный с сердечником электромагнита, приготовился защелкнуться. Помещение закрывают, захлопывая двери, аналогично некоторым типам механических замков. Цепь Rl3, C7 предотвращает возможный сброс триг­гера DD4.2 при включении электромагнита, поскольку замок и электро­магнит имеют общее питание.

Устройство собрано на микросхемах КМОП структуры, поэтому характеризуется малым потреблением электроэнер­гии. В проектируемом кодовом замке используем микросхемы К561ЛА7, К561ЛА9, К561ЛЕ5, К561ТМ2.

В основе всех цифровых микросхем КМОП находятся элементы И, И, ИЛИ и коммутативный ключ. С помощью КК реализуются выходы с третьимсостоянии очень большого выходного импеданса Z(практически разомкнуто). Полевые транзисторыможно соединять последовательно «столбиком», поэтому элементы И, ИЛИ строятся по разным схемам.

Для КМОП принято, чтобы 1 отображалась высоким уровнем, а 0 – низким.

Один двухвходовый канал И из микросхемы К561ЛА7 (см. рис. 3.2. ) содержит четыре разноканальных полевых транзистора: VT1 и VT2 – n, а VT3, VT4 – p –канальные. На эквивалентной ключевой схеме выходы А и В получают четыре возможных логических сигнала от переключателей S1 и S2.

Рис. 3.2. Принцип действия микросхемы К561ЛА7

Если последовательно перебрать все комбинации напряжений высоких и низких уровней, поступающих на входы А и В от S1 и S2, и рассмотреть уровни на выходе Q, получим таблицу состояний инвертора И. Когда от S1 и S2 на входы А и В поданы напряжения высокого уровня В, n – каналы транзисторов VT1 и VT2 будут замкнуты, а каналы VT3 и VT4 разомкнуты. На выходе Q окажется напряжение низкого уровня Н. Если на вход А или В поступает хотя бы один низкий уровень, один из каналов VT3 или VT4 оказывается замкнутым и на выходе Q появляется напряжение высокого уровня. В результате вертикальная колонка данных на выходе соответствует функции И. Если на входы А и В подать два положительных импульса, сигнал на выходе Q будет соответствовать площади их совпадения (но с инверсией).

Устройство базового элемента ИЛИ (это один канал микросхемы К561ЛЕ5), как бы обратное по сравнению с элементом И: здесь параллельно соединены n – канальные и последовательно p – канальные транзисторы. На эквивалентной схеме (см. рис.) только совпадение низких входных уровней на входах А и В даст высокий уровень на выходе Q, так как в этот момент замыкаются оба верхних p – канальных транзистора VT1 и VT2. Присутствие хотя бы одного высокого уровня В на входах А, В означает замыкание одного из параллельных n– канальных транзисторов VT3, VT4.

Рис. 3.3. Устройство микросхемы К561ЛЕ5.

Состояние выхода Q в зависимости от уровней, последовательно поступающих от переключателей S1 и S2, дают столбик данных, соответствующих функции ИЛИ. Осциллограмма отклика на выходе ИЛИ показывает, что длительность действия инвертированного сигнала на выходе Q соответствует времени действия обоих входных сигналов.

Кроме указанных на схеме микросхем можно также применить ИМС серий К564, К561. Конденсаторы С1...С5 типа KM, C6...C8 типа К5О-16, , резисторы - МЛТ-0,25.

В качестве реле К1 используется реле РЭС59 (паспорт ХП4.500.021.01) с характеристиками R_ном = 130 Ом, I_ср = 11 мА, I_ош = 1 мА, U_раб = 2.1…2.7 В и временными параметрами t_ср = 20 мс и t_от = 12 мс.

Кодонабиратель представляет собой прямоугольную пластину из изо­лирующего материала, на которой размещены 10 сенсоров. Если длина соединительных проводов между кодонабирателем и корпусом замка имеет значительную длину (более 300 мм), то для повышения помехоу­стойчивости их желательно экранировать.

Собранный замок практически не требует налаживания. Может лишь возникнуть необходимость в более точном подборе величин рези­сторов R12, R13. Для смены кода кодонабиратель соединяют с замком через переключатель.

4. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Блок питания.

Определим значение тока через вторичную обмотку трансформатора по формуле:

, где

I_н – максимальный ток нагрузки, 0,5 А.

Необходимо определить номинальную мощность:

, где [7]

U₂ – напряжение на вторичной обмотке, В;

I₂ – максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.

Действующие значения напряжений на вторичных обмотках трансформатора