Codificador de claus per a bloqueig electrònic: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Es tracta d’un simple codi de combinació programable de 4 botons.

El mòdul d'interfície i, com a tal, es pot utilitzar en diversos projectes on pot ser necessari un control de bloqueig sense clau. Només es mostra el PCB per generar el senyal necessari per iniciar un mecanisme de bloqueig; el mecanisme de bloqueig es deixa a l’usuari.

El PCB utilitza una combinació de components de muntatge superficial i orificis passants que estan fàcilment disponibles, per muntar els components SMT caldrà una mà ferma i un soldador de punta fina. Per facilitar la construcció, els DIP es munten en endolls. Els terminals de cargol s’utilitzen per connectar la bateria de 9V (5V mín. A 15V màx.) I la sortida.

Vaig crear el disseny de PCB amb Eagle Cad i es va fabricar a OSH Park.

Subministraments

Llista de components

Resistència 1206 3 × 10k

Resistència 1206 2 × 20k

4 × COMMUTADOR SPST-NO

Bloc de bornes PCB de 1 × 3 vies, pas de 2,54 mm

Bloc de terminals PCB de 1 × 2 vies, pas de 2,54 mm

Socket IC de 2 × 16 pins opcional

Socket IC 1 × 14 pins opcional

Socket IC 1 × 8 pins opcional

1 × placa PCB de 2 capes

Resistència 1206 2 × 47k

Condensador 1 × 10n 1206

Condensador 1 × 100n 1206

2 × BSS123 NFET SOT23

2 × CD4027 Flip Flop Dual JF 16DIP

1 × entrada CD4081 Quad 2 I 14DIP

1 × 555 Temporitzador 8DIP

1 × LED VERMELL de 3 mm

16 pins terminals espaiats de 2,54 mm

Pas 1: Descripció del circuit

El circuit es realitza mitjançant portes lògiques CMOS, un xip temporitzador i un grapat de components discrets.

L’element central és el xanclet JK del qual s’utilitzen quatre, per això cal que el CD4027 conté dues xancletes, per tant són necessàries dues.

El CD4027 està disponible amb 16 pins en DIP i SMD, el pin out i la funcionalitat són els mateixos independentment del paquet.

La taula de veritat mostra l'estat de funcionament.

LH = Transició baixa a alta, HL = Transició alta a baixa, NC = Sense canvis, X = No m’importa.

Per a aquesta aplicació, les entrades S i R són baixes, per tant, en aquest cas es poden ignorar les tres darreres línies de la taula de veritat.

Per tant, l'estat de sortida del Flip Flop (FF), estarà determinat pel nivell alt de l'entrada J o K quan el rellotge (CLK) estigui a la vora ascendent (LH).

Cadascuna de les tres primeres tecles del teclat es connecta a l’entrada J d’un FF que detecta l’estat de la tecla, sense prémer la tecla, l’entrada és baixa (per defecte es treu una resistència), quan es prem la tecla L’entrada J augmenta quan CLK canvia LH. Les causes de la sortida Q són elevades.

El segon FF està tancat per una combinació de l’estat del primer FF i CLK anterior a través d’una porta AND.

L’entrada CD4081 quad 2 AND està disponible amb 14 pins en DIP i SMD, el pin out i la funcionalitat són els mateixos independentment del paquet

Si la sortida del primer FF era alta, la sortida del segon FF augmentarà quan es faci clic, si es prem la 2a tecla.

El tercer FF està tancat per una 2a porta AND (mitjançant la sortida del 2n FF) i CLK.

Les entrades K de totes les FF es connecten juntes mitjançant la quarta tecla, en prémer això es proporciona un nivell alt que a la següent LH de l’entrada CLK força les sortides Q baixes i restableix totes les FF. Si no es prem la tecla, l'entrada es manté baixa (per defecte, la resistència fa que baixi).

A més del restabliment manual proporcionat per la 4a tecla, el condensador / resistència (CR), una xarxa formada pel condensador a través del commutador 4 i la resistència desplegable de les entrades K., proporciona un reinici d’alimentació (POR).

Quan s'aplica la potència, la xarxa CR proporciona un impuls HL a les entrades K i amb les entrades J totes baixades per una resistència (J = L, K = H), les sortides Q són totes baixes.

La sortida del tercer FF està connectada a una entrada d’una entrada EXOR de 2, l’altra entrada a una xarxa POR.

Hi ha disponibles EXOR de porta única, però la seva tensió màxima de funcionament és de 5,5 V, que es troba a l’extrem inferior de la tensió de funcionament del CMOS. En qualsevol cas, la intenció és fer funcionar el circuit a 9V

Amb aquest objectiu, es va crear un EXOR que utilitzava resistències, NFET’s i la tercera porta AND.

La sortida de les portes EXOR CLK a través de la porta 4a I a l'entrada del quart FF eren J = H i K = LH commuta la sortida del FF. Quan Q = L el bloqueig està establert, quan Q = H el bloqueig no està definit.

El rellotge es genera mitjançant un temporitzador 555 configurat en mode Astable.

Pas 2: Muntatge

Col·loqueu primer els dispositius de muntatge superficial, això evita el bloqueig d’aquests components per components de forats passants més grans i en aquesta etapa la placa és plana, cosa que simplifica el muntatge.

A continuació, soldeu els endolls IC tret que els col·loqueu directament al tauler.

No obstant això, els connectors IC poden simplificar la depuració i la substitució en cas de problemes.

Col·loqueu els passadors de terminal tret que us recomaneu enllaços per cable.

Els blocs de terminals són els últims a soldar-se ja que se situen més amunt que els altres components.

Pas 3: operació

La condició de si la unitat està configurada o no configurada s’indica mitjançant un LED, que es pot ampliar per sobre o remotament des de la placa principal segons els requisits.

El LED es queda encès quan està configurat. (també el valor predeterminat d'engegada).

La configuració i desactivació s’aconsegueix introduint una combinació de 4 botons, el codi correcte encén el LED que indica que el sistema està configurat i el codi correcte apaga el LED.

Una seqüència de codi incorrecta aplica un restabliment al sistema que requereix que es torni a introduir la seqüència de codis des del principi.

El codi requerit el defineixen els ponts (que permeten canviar fàcilment el codi) o els enllaços (codificat dur, menys flexible).

La codificació dura nega els pals del terminal simplificant la construcció, però fa que el canvi de codi sigui menys convenient

Els enllaços es disposen en grups de dos en una matriu de 4 x 4.

La columna s'alinea amb el commutador corresponent, una columna per commutador.

La fila s’alinea amb l’ordre de commutació de l’1 al 4.

Prenent S1 com a exemple.

A S1 hi ha 4 enllaços a la columna corresponent, si es fa el primer enllaç, l’assigna com el primer botó de la seqüència de codis, Si es fa el segon enllaç, assigna S1 com a segon botó de la seqüència, etc.

La mateixa metodologia és aplicable a tots els botons.

Pas 4: resolució de problemes

Es poden produir problemes i, si es produeixen, com es poden solucionar.

El primer que cal fer és buscar allò obvi.

IC a la ubicació incorrecta, orientació incorrecta o pin (s) no soldats o mal soldats, inserció de sòcol deficient o pin doblegat.

Component en una posició incorrecta, un valor incorrecte, una orientació incorrecta o una soldadura deficient.

Soldadura de pont, Tensió d’alimentació als terminals equivocats, interrupció dels cables d’alimentació, tensió incorrecta.

Fins i tot el PCB podria tenir una pista oberta o curta

No us digueu que no pot ser un problema concret sense verificar-lo