Контроллер электронного замка предназначен для управления электромеханическим замком. Контроллер обеспечивает считывание кода электронных ключей Touch Memory типа DS1990A фирмы Dallas Semiconductor, сравнение считанного ключа с информацией хранящейся в памяти, и выдачу сигнала управления электромеханическим замком.

Электронный ключ DS1990A представляет собой носитель данных для автоматической идентификации. В памяти электронного ключа записан уникальный серийный номер. Серийный номер состоит из 48 битного двоичного числа с количеством возможных вариантов 281474976710656.

Доступ к внутренней памяти электронного ключа осуществляется по однопроводной шине данных через интерфейс 1-Wire компании Dallas Semiconductor.

Электронный ключ является пассивным элементом, то есть не имеет внутреннего источника питания. Питание микросхема ключа получает по тому же проводнику шины данных, заряжая внутренний конденсатор в моменты отсутствия обмена данными по шине.

Считывание серийного номера происходит при кратковременном касании электронного ключа к считывающему устройству контроллера. Контроллер электронного замка снабжен дополнительной звуковой и световой индикацией режимов работы.

Основные параметры

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

Напряжение питания постоянного тока, В	8...16
Потребляемый ток, мА:
- в режиме ожидания, не более	10
- в режиме коммутации, не более	100
Коммутируемое напряжение, В, не более:
- переменного тока	240
- постоянного тока	28
Коммутируемый ток, А, не более:
- переменного тока	7
- постоянного тока	12
Количество хранящихся в памяти ключей, не более	20
Максимальное время опознания ключа, с, не более	0,2
Максимальная длина шлейфа от контроллера до считывающего устройства, м, не более	70
Время включенного состояния реле, после касания электронного ключа, хранящегося в памяти контроллера, с, не менее	2,5

 

Схема

Принципиальная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема контроллера электронного замка.

Основой устройства является микроконтроллер PIC12F675 (микросхема D1) фирмы Microchip. Тактирование контроллера осуществляется от внутреннего тактового генератора частотой 4 МГц.

К порту GPIO5 (вывод 2) микроконтроллера подключен светодиод "Режим", индицирующий работу контроллера электронного замка. Резистор R1 задает ток, протекающий через светодиод.

К порту GPIO4 (вывод 3) микроконтроллера подключен считыватель электронных ключей. Как уже упоминалось, обмен данными и командами между микроконтроллером D1 и электронным ключем, подключенным к считывателю, происходит с помощью однопроводного интерфейса 1-Wire. Резистор R3 является нагрузочным резистором для линии интерфейса 1-Wire. Резистор R2 и стабилитрон V2 защищают порт микроконтроллера от повышенного напряжения (статического и любого другого).

К порту GPIO3 (вывод 4) микроконтроллера подключена кнопка S1. С помощью нажатия этой кнопки производится запись ключа в память микроконтроллера, а также стирание всех ключей. Резистор R4 формирует напряжение высокого уровня на выводе 4 микроконтроллера D1. А нажатием на кнопку S1 формируется напряжение низкого уровня.

К порту GPIO2 (вывод 5) микроконтроллера подключен транзисторный ключ, собранный на транзисторе V4, резисторах R7 и R8. Данный транзисторный ключ управляет исполнительным силовым реле K1.

Возможно использование, как нормально-замкнутых, так и нормально-разомкнутых контактов реле К1 (выбирается впаиванием соответствующей перемычки в плату, для подключения к выходному клемнику соответствующего вывода реле).

К порту GPIO1 (вывод 6) микроконтроллера подключен транзисторный ключ ( V3,R5,R6), управляющий зумером В1 со встроенным генератором. Зумер В1 также, как и светодиод "Режим" сигнализирует о режимах работы контроллера электронного замка.

Питается микроконтроллер стабилизированным напряжением +5В, формируемым линейным стабилизатором, выполненном на микросхеме D2. На входе и на выходе стабилизатора установлены фильтрующие конденсаторы С1...С4. Диод V1 защищает элементы устройства от неправильной подачи питания.

Описание работы

При подачи питания контроллер после инициализации входит в режим проверки подключения электронного ключа. Светодиод "Режим" после включения питания выключен.

Если к считывателю прикоснуться электронным ключем, серийный номер которого отсутствует в памяти микроконтроллера, то на 0,2 - 0,3 секунды загорится светодиод "Режим" и раздастся одиночный звуковой сигнал. После этого произойдет блокирование считывания информации с электронного ключа примерно на 2,5 - 3 секунды, что предотвращает или значительно усложняет подбор кода ключа, так как уже говорилось существует 281474976710656 возможных вариантов.

При косании считывателя контроллера электронным ключем, серийный номер которого хранится в памяти микроконтроллера, светодиод моргнет два раза, а зумер два раза издаст звуковой сигнал. После чего произойдет включение реле К1 на 2,5 - 3 секунды.

Если при касании считывателя электронным ключем произойдет ошибка считывания кодовой последовательности раздастся звуковой сигнал три раза, светодиод при этом останется выключенным.

Для стирания сразу всех ключей, хранящихся в памяти, необходимо выключить питание контроллера электронного замка, нажать на кнопку S1 и подать на устройство питание, удерживая кнопку примерно 4 - 6 секунд, до появления серии коротких вспышек светодиода "Режим". Количество вспышек светодиода определяется количеством записанных в память электронных ключей (на стирание каждого ключа будет четыре коротких вспышки светодиода). После этого можно отпускать кнопку и устройство перейдет в нормальный режим работы. Но при этом перед пользованием необходимо записать в память микроконтроллера серийный номер хотя бы одного ключа.

Для записи первого или последующих ключей необходимо после подачи питания коснуться считывателя электронным ключем и нажать на кнопку S1. После четырех коротких вспышек светодиода "Режим" произойдет запоминание серийного номера в памяти микроконтроллера. Если память микроконтроллера полностью заполнится, то это будет оповещено четырьмя звуковыми и световыми сигналами. Вспышки светодиода будут более медленными, чем при записи ключа в память микроконтроллера.

Конструкция

Большая часть контроллера электронного замка выполнена на односторонней печатной плате, показанной на рисунке 2.

Рисунок 2. Печатная плата контроллера электронного замка.

На рисунках 3 и 4 показано размещение элементов на обоих сторонах печатной платы.

Рисунок 3. Размещение элементов со стороны установки большинства элементов .

Рисунок 4. Размещение элементов со стороны проводников печатной платы.

На стороне установки большинства элементов до монтажа элементов необходимо установить две перемычки (на рисунке 3 показаны красным цветом).

Все резисторы, примененые в данном устройстве, в SMD исполнении, и в корпусе типоразмера 0805. Такой же корпус и у конденсатора С2, С4, С5. SMD резисторы и конденсаторы устанавливаются на печатную плату со стороны печатных проводников (см. рисунок 4).

Микроконтроллер устанавливается в 8-ногую панельку типа DIP-8 (TRS-8). Можно заранее запрограммированный микроконтроллер впаять непосредственно в плату.

В устройстве могут быть применены следующие элементы:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

Поз.обозначение	Наименование элементов
C1	Кондесатор электролитический 330 - 470мкФ, 25 - 35В
С2,С4,С5	SMD конденсатор 0.1мкФ, 25В
С3	Конденсатор электролитический 470мкФ, 16 - 25В
D1	Микроконтроллер PIC12F675, устанавливается на панельку DIP-8 (TRS-8)
D2	Интегральный линейный стабилизатор 7805 (КР142ЕН5А,В)
В1	Пьезоэлектрический звуковой излучатель со встроенным генератором с маркировкой 1205FХР
K1	Реле HJR-3FF-S-Z фирмы TIANBO (Uкатушки=5VDC) или           JQC-3F(T73)-5VDC фирмы ELZET
R1	SMD резистор 270 - 390 Ом
R2	SMD резистор 100 -200 Ом
R3	SMD резистор 4,7 кОм
R4	SMD резистор 4,7 - 22 кОм
R5,R7	SMD резистор 1 кОм
R6,R8	SMD резистор 4,7 - 10 кОм
V1	Диод 1N4007
V2	Стабилитрон КС156А или любой другой на напряжение стабилизации 5,1... 5,6В
V3,V4	NPN транзистор с Iк-э не менее 200мА
V5	Диод 1N4007
S1	Любая малогабаритная кнопка
F1	Плавка вставкая ВП4 на ток 0,2 - 1А
Х1	Клемная колодка типа FFKDS/V-5,08 фирмы "Phoenix contact"

 

В качестве считывателя электронных ключей можно применить Считыватель-2 АЦДР.685151.001 (изготовитель ОАО "Радий"). Внешний вид данного считывателя представлен на фото ниже. В этот считыватель уже встроен светодиод.

Если необходимо будет использование нормально замкнутых контактов реле К1, то надо выпаять перемычку между точками 1-2 (см. рис.3) и установить между точками 2-3.

Файлы к статье Контроллер электронного замка