Михаил Шустов, г. Томск
Приведена схема кодового замка кнопочного типа на основе цепочки элементов электронного КМОП-коммутатора CD4066 с наращиваемым уровнем секретности
Кодовые замки [1–4] позволяют путем набора уникального кода на кнопочном табло получить доступ в помещение ограниченного доступа или открыть дверцу сейфа. Степень секретности кодового замка определяется вероятностью случайного подбора кода, а также наличием в составе кодового замка дополнительных элементов, повышающих степень его защиты.
 |
||
| Рисунок 1. | Базовый ключевой элемент электронного кодового замка. |
|
Именно такими свойствами обладает кодовый замок, электрическая схема которого приведена на Рисунках 1 и 2.
 |
||
| Рисунок 2. | Электронный кодовый замок с кнопочным управлением. | |
Базовый ключевой элемент электронного кодового замка показан на Рисунке 1. Его «сердцем» является аналог слаботочного тиристора, выполненный на элементе DA электронного КМОП-коммутатора CD4066. Если на вывод 1 субблока Si подать напряжение питания, а вывод 3 соединить с источником питания и подать на управляющий вход элемента DA напряжение питания, нажав на кнопку SBi, коммутатор замкнется и самозаблокируется. На выводе 2 появится напряжение высокого уровня (напряжение питания).
Поскольку в состав микросхемы CD4066 входят 4 идентичных коммутатора, логично задействовать в схеме кодового замка одну или две таких микросхемы. Соединив последовательную цепочку базовых ключевых элементов (Рисунок 2), можно получить уникальную комбинацию набора кнопок, обеспечивающую появление напряжения высокого уровня на выходе цепочки ключевых элементов при последовательном или одновременном нажатии «верных» кнопок.
При использовании одной микросхемы CD4066 и, соответственно, четырех ключевых элементов и четырех кнопок, им отвечающих, вероятность подбора нужной ключевой комбинации при условии, что одни и те кнопки можно задействовать не один раз, и что используются 9 кнопок набора (наборное поле 3×3), составит 1/94 = 1.5×10–4, что явно недостаточно. При использовании двух микросхем CD4066 (8 ключевых элементов и 8 кнопок) и наборного поля 4×4 вероятность подбора кода при тех же допущениях составит 1/168 = 2.3×10–10.
Разумеется, можно сразу использовать наборное поле из 16 кнопок, из которых лишь 4 будут задействованы в наборе верного кода, тогда вероятность подбора верного кода составит 1/164 = 1.5×10–5.
Особенностью схемы на Рисунке 2 является то, что повторно задействовать одни и те же кнопки невозможно и, кроме того, допускается одновременное нажатие всех четырех или восьми «правильных» кнопок, что несколько снижает рассчитанную выше степень секретности замка.
Положение спасает то обстоятельство, что в схеме замка задействованы дополнительные элементы и схемотехнические решения, повышающие степень его защиты:
- Группа «холостых» кнопок SBa–SBn подключена параллельно цепи питания базовых элементов кодового замка. Нажатие любой из них сбрасывает ранее набранный набор.
- При нажатии на любую из «холостых» кнопок SBa–SBn конденсатор С1 разряжается, в связи с чем происходит задержка времени последующего срабатывания ключевого элемента при «правильном» нажатии кнопки. Время задержки определяется постоянной R1C1-цепочки, которое можно увеличить наращиванием емкости конденсатора С1 (желательно последовательно кнопкам SBa–SBn включить токоограничивающий резистор сопротивлением 100–200 Ом).
- В случае правильного набора кода управляющее напряжение подается на затвор транзистора VT1, однако для того, чтобы сработало реле К1 (или сам замок, обмотка которого подключена вместо реле) необходимо нажать на потайную кнопку SB1, установленную, например, на ручке дверцы или на ней самой и замаскированную под дефект монтажа («недокрученный» шуруп, винтик и т.п.).
При выполнении всех условий замок срабатывает на время, определяемое постоянной R2C3-цепочки. Одновременно за счет диода VD2 сбрасывается набор кода, что автоматически переводит замок в исходное состояние. Кнопка SB2 предназначена для оповещения звонком хозяев помещения о прибытии гостей.
При эксплуатации ключа стоит время от времени менять код набора. Для повышения надежности работы устройство рекомендуется питать от двух независимых источников, приоритетным из которых является источник сетевого питания, резервным – аккумуляторного или батарейного. В ждущем режиме устройство практически не потребляет электроэнергию.
Литература
- Шустов М.А. Кодовые замки // Радиолюбитель. – 1999. – № 9. – С. 24–26.
- Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем. – М.: Altex-A, 2001. – Кн. 1. – 352 с. (I изд.); 2003 (II изд.); М.: Додэка-XXI–Altex, 2007. – 360 с. (II изд.).
- Шустов М.А. Кодовые замки на тиристорах // Радиоконструктор. – 2000. – № 5. – С. 21.
- Шустов М.А. Кодовый замок // Радиомир. – 2003. – № 5. – С. 16–17.
