Кодовый замок своими руками. Простой, но надежный замок

Электронный кодовый замок - это не только эффективный механизм обеспечения безопасности, но и достаточно эффектное и стильное решение, которое может хорошо украсить своим видом многие моддинг проекты, выполненные в соответствующих стилях. Конечно, в дизайнерских целях можно сделать и бутафорский электронный кодовый замок, но куда лучше будет сделать работающее решение. А так как мы моддеры, то делать его мы будем своими руками.

Доброго времени суток всем моддерам и не только! Накануне написания данного гайда, мне не удалось найти в сети какого-либо материала на эту тему, посему я и взялся за написание собственной теоретической статьи о создании электронного кодового замка. Подобные замки довольно просты в изготовлении и могут иметь огромное количество вариантов кодов, с любым количеством знаков, но при этом имеют свои минусы:

• цифры не могут повторяться (теоретически могут, но на практике это не имеет смысла. Почему - читайте дальше 🙂
• кнопки разделяются на «правильные» и «неправильные», а это значит, что, сколько не нажимай на «правильную» кнопку (в любом порядке) остальная часть правильно введенного кода не собьется
• по звуку реле можно подобрать код (прячьте подальше)

И сразу просьба: если кто-то придумает как избавится от этих недостатков - напишите.

Если вас все устраивает, то приступим. Нам понадобится:

• стеклотекстолит (желательно фальгинированный), хотя один мой знакомый умудрился спаять на картоне 🙂
• тонкие провода
• если стеклотекстолит с металлом, то нужна пластмассовая, эмалированная или стеклянная емкость, хлористое железо и нитроэмаль
• кнопки (обязательно работающие на замыкание и размыкание)
• реле-герконы (РЭС*** зависит от вольтажа, нужно столько, сколько знаков кода)
• растворитель
• дрель + сверло 1.5 мм
• если кусок стеклотекстолита слишком большой, то электролобзик/дремель/гильотина
• принтер
• ну, и как всегда, прямые руки + голова на плечах

• Sprint Layout 4.0

После всех приготовлений можно переходить на стадию разработки схемы (если вам лень создавать свою схему, то можете перейти сразу к концу пункта 1, там я выложу схемы замка с кодом 3846).

Создание схемы для кодового замка

Для начала нужно понять принцип работы замка. Основная его деталь - реле-геркон (далее геркон):

Когда на катушку попадает напряжение, она переключает контакт с одной ножки на другую и, соответственно, если цепь размыкается, контакт возвращается обратно. Значит, если замкнуть предварительно пустую ножку с одним контактом катушки и сделать систему, показанную на рисунке, то при нажатии кнопки геркон переключит контакт с одной ножки на другую, и после
отпускания кнопки цепь не разомкнется (исключение: если цепь размыкается до «-in»,то в таком случае контакт вернется обратно, и введенный код сбросится (его мы и используем)).

Таких групп наставить можно сколько угодно и по методике пазлов сложить код. Теперь, чтобы получился полноценный замок, размыкаем цепь перед первой группой и заполняем все оставшиеся кнопки будущей клавиатуры такими же кнопками, но работающими на размыкание (т.е. так, чтобы они при нажатии не замыкали цепь, а размыкали). В простейшем случае выйдет что-то типа этого:

Исходя из этого, можно нарисовать схему замка с любым кодом. Для тех, кому лень создавать свою схему, вот схема (нормальная и зеркальная соответственно) замка с кодом 3846:

* На кнопках стоят перемычки - это не дорожки, это обозначены ножки, изначально замкнутые
** Все детали придется рисовать самому, т.к. в макросах нужных нет
*** Красным обозначены провода (для того, чтобы нарисовать: нажимаем стороны/активная сторона/маска сторона (1))

Изготовление кодового замка

Итак, у нас есть схема, нужное количество герконов (столько, сколько кнопок на замыкание), самих кнопок, материал и инструменты. Можно приступать к изготовлению.

• Печатаем схему в двух экземплярах (причем одну зеркально), нормальную отрезаем.
• Приклеиваем ее к не фальгинированной стороне клеем ПВА.
• Сверлим через бумагу дырки под ноги герконов и кнопок, после чего лучше намочить и снять бумагу. Чем быстрее все произойдет, тем легче будет снять бумагу, но не спешите при сверлении! . Нужна большая точность!
• Если у вас стеклотекстолит не фальгинированный, то придется паять провода и пропускать шаги 4-7.
• Смотрим на зеркальную схему и рисуем на фальгинированной стороне нитроэмалью будущие дорожки.
• После высыхания эмали ложем плату в пластиковую/эмалированную/стеклянную емкость и заливаем раствором хлористого железа
• Ждем пока металл на плате «сожрется».
• Вынимаем плату, обливаем водой, стираем растворителем эмаль, моем, сушим, проверяем дорожки на наличие контакта.
• Припаиваем все детали на свои места со стороны без дорожек, возможно придется допаять провода (где не получилось подвести дорожки)
• Если надо, делаем корпус, подключаем питание и наслаждаемся результатом.

Вы можете использовать различные циферблаты.

Начну с того, что на работе у меня стоял какой-то древний самодельный кодовый замок, который уже не работал. Дверь можно было открыть одновременным нажатием всех кнопок.
И тут мне начальство не то чтобы приказало, но предложило мне из имеющихся в наличии ресурсов разобраться с этим замком, т.к. оно (начальство) знало, что я радиолюбитель.

Я решил сделать новый замок. Обычно легче собрать нечто с нуля, чем чинить, не имея ни схемы, ни малейшего понятия об устройстве.
Начал с простейших транзисторных ключей с временной задержкой. Собрал схему. В теории все работало, на практике нет.

Перерыл в Гугле много разной информации, но ничего простого так и не нашел. А требовалось собрать бесплатно, из подножных материалов...

Отошел от транзисторных ключей. Задумался над созданием замка на триггерах, но подходящих микросхем в наличии не было. И тут я наткнулся на схему триггера на 4-х электромагнитных реле. Уже что-то, но для замка на 4 цифры требовалось аж 16 реле.

Что мне нужно было: код из четырех цифр, которые нажимаются последовательно, а при одновременном нажатии всех кнопок панели замок, естественно, не должен открываться. На основе найденной схемы, была разработана очень простая рабочая схема кодового замка на электромагнитных реле.

Для сборки замка потребуется

1. 5 электромагнитных реле, любых. Можно больше. Главное что-бы подходили вам по рабочему напряжению. Ну и еще одно условие, у четырех реле должно быть хотя-бы по одной группе нормально разомкнутых контактов, а в пятом реле - нормально замкнутых. Я использовал РЭС-32.

2. Сам механизм замка (электромагнитный, электромеханический, электромагнитная защелка). Короче то, что у вас есть или вы сможете приобрести или сами сделать.

3. Наборная панель кодовых кнопок. Тут уж придется самому делать, но ничего сложного в этом нет.

4. Кнопка для открывания двери изнутри помещения.

5. Геркон с нормально разомкутыми контактами и небольшой магнит. Например, такое используют в сигнализации.

6. Паяльник, провода, припой, канифоль и прямые руки.

Схема простейшего кодового замка на реле

В наборе кода участвуют кнопки КЛ2 - КЛ5. При нажатии кнопки КЛ2 запитывается реле Р2, и соответственно реле получает питание, и ее контакты замыкаются. При отпускании КЛ2 реле продолжает питаться через собственные контакты. Дальше питание поступает на контакты реле Р3 и таким-же образом до реле Р5. При замыкании контактов реле Р5, питание поступает, но исполняющее устройство (в моем случае это электромагнитная защелка, но может быть и высоковольтное реле, при питании механизма замка от 220В.)

Есть еще кнопки КЛ1 и КЛ6. При нажатии кнопки КЛ1 обесточивается вся дальнейшая схема, все реле сбрасываются в начальное положение. Паралельно КЛ1 включаются все свободные кнопки наборной панели.
Кнопка КЛ6 - это открытие замка изнутри помещения. При нажатии КЛ6 поочередно срабатывают реле р5-р4-р3-р2 и продолжают держать свои контакты, пока не откроется дверь (не разомкнется геркон и вся цепь не обесточится. Тоже происходит и при правильном наборе кода, только реле срабатывают в обратном порядке 2-3-4-5).

К относительным недостаткам этого замка можно отнести следующее:
1. Открытие двери и при одновременном нажатии всех «правильных кнопок».
2. Отсутствие резервного источника питания. При пропадании питания - замок не открыть. Хотя зарезервировать можно с помощью акума и еще одной релюшки.
3. Нельзя выбрать код с повторяющимися цифрами, например такой: 2325.

Вот фото моих двух замков. Работают уже больше года без проблем. Главное - придумать кодовую панель, но это уже дело вкуса.

Первый замок:

Так сказать внешний вид (изнутри). На обычный накладной замок не обращаем внимания, он хоть и рабочий, но ключи от него потеряны еще до начала времен.

Расположение реле, проводов и кнопки внутри корпуса.

Электромагнитная защелка (врезана в дверь)

Вот такой вот корпус у меня получился.

А это кодовая панель, сделана из старого китайского мультиметра и кнопок от телефона (модель телефона - Элетап микро). Дисплей остался просто так, не задействован.

Кодовый замок на дверь это устройство фиксации, для открытия которого нужно выставить или указать правильную комбинацию цифр. Среди них можно отметить два основных типа — механические и электронные. Несмотря на разницу технологий, они имеют один принцип – чтобы открыть подъезд, необходимо ввести правильный код на клавиатуре устройства.

Кодовые замки на подъезд – их достоинства и недостатки

У кодовых замков на подъезд имеются как преимущества перед аналогами, так и недостатки. Основными достоинствами являются:

• отсутствие необходимости изготавливать и держать при себе ключ от подъезда;
• невысокая стоимость механизма;
• потеря ключа не помешает попасть домой;
• наличие подсветки клавиш в электронных и электронно-механических устройствах;
• возможность сменить секретный код замка.

К наиболее существенным недостаткам можно отнести:

• возможность распространения кода среди посторонних людей;
• кнопочные панели быстро приходят в негодность;
• потертости на клавишах дают возможность подбора кода к замку;
• необходимость регулярного изменения кода и его запоминания.

Помимо этого каждый тип замков имеет свои сильные и слабые стороны.

Кодовые замки на подъезд механические

Когда дверь в подъезд захлопнута, в механическом устройстве взведена возвратная пружина, головка пуска расположена в планке, а защелка задвинута. Нажатие правильной комбинации кнопок сдвигает нужные пластины, освобождая обойму замка. Если отпустить кнопки, возвратная пружина обеспечит принятие защелкой исходного положения.

Несмотря на простоту устройства, своими руками собрать его достаточно проблематично.

Единственным способом открыть механический замок является ввод правильного кода, но, несмотря на это, степень защиты достаточна лишь для изоляции от случайных прохожих.

Замок можно установить, как на правые, так и на левые двери. Чтобы открыть его изнутри, нужно лишь отвести рычаг. В кодовой комбинации рекомендуется использование не менее трех цифр.

Чтобы перекодировать замок, требуется вынуть винты, снять набор пружин и рычаг. Далее нужно расположить сувальды используемых для нового кода кнопок скосом к центру замка и собрать устройство обратно. Проверять работу замка нужно на открытой входной двери. В зимнее время следует использовать смазку VD-40 на движущихся деталях.

Кодовые замки на электронике

Электронный замок с кодом на подъезд имеет более привлекательный дизайн, более удобную процедуру смены и ввода кода, а так же ряд разнообразных сопутствующих функций. На радиорынках продается достаточно деталей, позволяющих собрать такое устройство своими руками.

Замки с цифровым кодом желательно выбирать по следующим критериям:

• возможности разблокировки устройства мастер-картой;
• подсветки у клавиш;
• метеозащиты;
• международного сертификата;
• возможности блокировки разных дверей с помощью единственного ключа.

Основные составляющие из которых сделаны электронные кнопочные замки:

• Само устройство, включающее электромагнитный привод запирающего механизма. Для того чтобы обеспечить подвижность засова замка, на его электромагнит должен поступить электрический импульс. Это возможно лишь при совпадении кода в приемнике и комбинации на носителе информации. Такой процесс происходит на специальных замках, отличающихся от обыкновенных выходящей кипой проводов.
• Наружный пульт управления, являющимся считывающим устройством, которое не включает какой-либо электроники управления. В него поступают импульсы, исходящие из внутреннего блока управления и если код сигнала совпадает, считыватель активируется.
• Внутреннее устройство управления, являющимся главным центром руководства электронным замком. Именно он посылает импульс электромагнитам устройства, обеспечивающий его открытие. Большинство таких замков закрываются, так же как и любые механические захлопывающиеся устройства.
• Источником бесперебойного питания. Он является необходимой комплектующей на электронные замки – иначе при отключении электричества будет невозможно проникнуть в помещение. Несмотря на малую мощность устройства, оно может обеспечивать работоспособность электрического замка на протяжении нескольких дней. ИБП представляет собой маленький прибор, расположенный в скрытом месте.

Схема электронного кодового замка в подъезд – как ее собрать своими руками

Кодовый замок работает на микросхеме 4017. Это многофункциональный кристалл и теперь он послужит еще и сторожем, в виде простого в изготовлении кодового замка с высоким уровнем шифростойкости. Для того чтобы подобрать к нему код, придется перепробовать 10000 вариантов, причем неправильно нажатая клавиша никак не сигнализирует про ошибку. Шифр состоит из комбинации четырех цифр, вводимых в определенной последовательности. Рассматриваемая схема кодового замка:

Исполнение такого устройства такое же как остальные электронные запоры на микросхемах. Контакты S6-S9, соответствуют цифрам, которые присутствуют в рабочем коде – это «нужные» номера. Клавиши S1-S5 наоборот – показывают числа, которые в шифре отсутствуют.

• При наличии питания, на ножке контакта 3 мc находится напряжение, обозначаемое логической «1».
• Когда нажимается клавиша «S6», это напряжение оказывается на входе счетчика «14» и он срабатывает, отправляя напряжение на вывод 2.
• То же самое происходит после нажатий «S7»-«S8» – это отправляет напряжение на контакты 4 и 7 соответственно.

Когда счетчик фиксирует все четыре правильных нажатия цифр кода, ток подается на контакт номер 10, что открывает транзистор VT2, подающий питание на управляющую цепь реле. Последнее активируется и обеспечивает подключение нагрузки, о чем сигнализирует светодиод.

Электронный кодовый замок можно собрать своими руками. Об этом на видео:

Защита «от дурака»

Если в процессе набора кода нажимается какая-либо из «неправильных» кнопок (S1-S5) напряжение подается на контакт 15, что обнуляет счетчик, производя возврат всей схемы в первоначальное положение. Это никак не отображается на индикаторах, что значительно усложняет подбор пароля.

Несанкционированный доступ можно сделать едва ли невозможным, просто добавив на контакт 15 реле времени, незаметно блокирующее все клавиши хотя бы на 60 секунд.

В этом случае, если неправильно набрать код, то придется подождать минуту, прежде чем набирать его заново. Злоумышленник этого знать не будет и если даже он случайно угадает пароль, то не факт, что он наберет его во время бездействия реле времени.

Если же знать об этой особенности, то на подбор пароля уйдет 10-12 тыс. минут – своими руками придется около 8 суток непрерывно вводить пароли для подбора искомой комбинации. Надежность такого решения возрастает едва ли не до максимальных значений.

Собранная схема это только часть работы – теперь необходимо наладить открывание/закрывание задвижки замка. Для этого можно либо сделать магнит, либо применить уже готовый активатор, например автомобильный.

Используя эти способы, надо отдавать себе отчет, что в первом случае, при отключении электричества, замок входной двер автоматически откроется, а во втором наоборот – останется закрытым. Поэтому более предпочтителен второй вариант, снабженный ИБП.

Сейчас очень популярны различные электронные замки, с электронными ключами в виде «таблетки» или «флэшки». Ключ, в них является запоминающим устройством, в котором хранится некий цифровой код. А основу замка составляет микрокомпьютер, этот код считывающий и анализирующий.

Две схемы простейших кодовых замка

Не стану спорить о достоинствах и недостатках таких замков, просто предлагаю вниманию читателей свою разработку аналогичного устройства, работающего на аналоговом принципе. Суть дела в том, что в моем замке ключом служит стабилитрон на определенное напряжение стабилизации. Если стабилитрон в ключе совпадает по напряжению стабилизации со стабилитроном в замке дверь открывается. Причем внешне все выглядит так, как будто это цифровой замок с цифровым ключом. Конечно, число «кодовых комбинаций» моего замка несоразмерно меньше цифрового, но… а кто знает, что нужно подобрать стабилитрон?

Представляю себе истерику «продвинутого» вора, пытающегося подобрать цифровой код к моему замку. Схема первого варианта замка показана на . Ключом служит разъем Х1.1, подключающийся в ответный разъем Х1.2. В идеале, нужно использовать корпус от ключа таблетки, типа iButton и соответствующий разьем для её подключения. Но можно сделать и любую имитацию, либо использовать любую двухконтактную разъемную пару, например, от аудиоаппаратуры. В ключе расположен стабилитрон, в данном случае, на 8,2V и последовательно ему включенный диод 1N4148.

При подключении к разъему Х1.2 они с резистором R1 образуют стабилизированный источник постоянного напряжение, равного сумме напряжения стабилитрона и прямого напряжения диода. На компараторах микросхемы А1 LM339 сделан двухпороговый компаратор. Опорное напряжение на его входах задается цепью из резистора R2, двух диодов VD4, VD5 и стабилитрона, такого же как в ключе.

При подключении своего ключа на выводах 4 и 7 А1 устанавливается напряжение, которое на величину прямого напряжения на диоде 1N4148 больше напряжения на выв. 6 А1.2 и на ту же величину меньше напряжения на выв. 5 А1.1. Таким образом, напряжение на соединенных вместе выводах 4 и 7 А1 находится между напряжениями на выводах 6 и 5. В результате на прямом входе А1.1 напряжение будет меньше чем на инверсном, а на выходе, единица. Точно так же и на А1.2, на выходе единица. Ключ на транзисторе VT1 открывается и подает ток на реле К1.

Аналоговый электронный кодовый замок

Если в ключе стабилитрон будет не на такое же напряжение, как в замке, то хотя бы один из компараторов будет в состоянии нуля на выходе, и напряжение на базе VT1 будет недостаточно для его открывания. Особенность микросхемы LM339 в том, что её выходы сделаны по схемам открытых ключей, поэтому их можно соединять вместе, но необходимо подтянуть к плюсу питания резистором (R3). Конечно же, стабилитроны не обязательно должны быть на 8,2V, они могут быть на любое напряжение от нуля до 10V, но обязательно одинаковые. Конденсатор С1 служит для замедления реакции на правильное напряжение, чтобы не произошло случайное открывание если на вход будут поступать импульсы или какое-то переменное напряжение. Так сказать, защита от случайности.

Схема более сложного замка показана на рисунке 2. Здесь используется ключ в виде флэшки. Он очень похож на флэшку, у него такой же USBразъем, но внутри вместо запоминающей микросхемы всего два стабилитрона и два диода. Теперь «секретность» замка вдвое больше. И используются все компараторы микросхемы LM339. В ключе два стабилитрона, можно одинаковые, можно разные, но важно чтобы VD2 был таким же, как VD3, a VD7 таким как VD11.Реле К1 типа КУЦ1М, от старого советского телевизора.

У этого реле высокоомная обмотка на 12V, и две замыкающие контактные пары, на ток до 2А каждая при напряжении 220V. Но можно подобрать импортный аналог, обмотка должна быть на напряжение 12V и ток не более 30mA. Никакого налаживания не требуется. Очень важно чтобы все диоды были одинаковы, а стабилитроны в ключе точно такие же, как и в замке, и из одной партии.

Замок рассчитан на ввод определенного четырех-значного числа с панели. При желании число знаков можно и увеличить, но как показывает практика и четырех цифр обычно всегда достаточно.

Схема очень простая и при правильной сборке не нуждается в налаживании.

Схема кодового замка

Как видим- все чрезвычайно просто: Кнопки SB1... SB4, работающие на замыкание, служат для набора установленного кода, а кнопки SB5... SB8, работающие на размыкание, ≈ для приведения устройства в исходное состояние, например в случае ошибочного набора кода или его подбора.

Замок срабатывает только при одновременном открывании всех тиристоров VS1...VS4. Добиться этого можно последовательным нажатием кнопок SB4, SB3, SB2 и SB1. При другой последовательности нажатия этих кнопок не все тиристоры будут открыты и, следовательно, открыть дверь не удастся.

Исключение составляет случай, когда одновременно нажаты все четыре кнопки SB1... SB4. В случае нажатия на любую из кнопок SB5...SB8 цепь питания электромагнита YA1 обрывается и устройство приводится в исходное состояние. Тоже произойдет и при нажатии всех кодовых кнопок SB1...SB8. Кнопка SB9 служит для приведения замка в исходное состояние после открывания двери. Замок питается от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор Т1 и двухполупериодный выпрямитель VD2. Для питания замка может быть использован любой блок питания с выходным напряжением 12≈60 В, в зависимости от типа используемого электромагнита.