Как сделать кодовую защелку своими руками

Понадобится

Материалы:

• остатки металлического листа;
• болты, гайки, шайбы и винты;
• отрезок арматуры;
• железный гвоздь и др.

Инструменты: линейка и маркер, напильник треугольный, рожковый ключ, сварка, болгарка и дрель.

Кодовый замок электронный

Преимущества кодового замка:

• долговечность;
• работа в любых погодных условиях и при перепадах температуры;
• доступная стоимость необходимых элементов.

Схема самого простого замка на четыре кнопки

При наличии всех деталей вопрос о том, как сделать такой замок своими руками, не представляет никакой сложности.

• Приобретается комплект радиодеталей с платой.
• В роли мотора устанавливается автомобильный электропривод на реле.
• Защелкивающее устройство подбирается в соответствии с имеющимся замком.
• На каркас двери устанавливается плата с реле, к которой подводится электропроводка.
• Для корпуса можно взять пластиковую крышку с просверленными в ней отверстиями для проведения монтажа.
• В алюминиевом профиле П-образной формы высверливаются отверстия, в которые вставляются кнопки. Диаметр должен быть равен кнопке на кембрике. Это важно для качественного срабатывания сигнала, чтобы было точное центрирование.
• К кнопкам и к светодиодам припаиваются провода, и вся конструкция заливается эпоксидной смолой.
• При помощи шурупов панель крепится к двери.
• Для обеспечения бесперебойного питания присоединяется ИБП.

Как выглядит электронное устройство изнутри

Электромеханический замок с Ардуино

ДАЧА у меня, как и у большинства у кого она есть ассоциируется с словами: отдых, шашлык, комфорт и прочие приятные духу и телу движения, но есть и обратная сторона: огород, копать, ремонт, стройка и т.д.

На протяжении 10 лет мы с семьей пытаемся облагородить и создать максимальный комфорт на нашей даче. Строим, ремонтируем и т.д. Дом, сарай, баня…..и наконец дело дошло до уличного забора, калитки и ворот. Делать так на совесть, бюджет и удобство.

После обсуждения некоторых деталей было принято, что ворота должны быть откатные на автоматике ну и калитка обладать некоторыми свойствами СКУД. С воротами вопрос был решен покупкой комплекта автоматики (привод, рейка, пульт и т.д.), а с калиткой нужно было решить некоторые задачи, о них ниже.

Задачи были следующие:

1. Замок должен был работать совместно с ранее установленным видео домофоном (открыть калитку не выходя из дома)
2. Иметь возможность открытия двери обычным ключом и без ключа с улицы и двора.
3. Уложится в оставшийся бюджет до 5000 р.

Поиски в рунете представили следующий диапазон цен от 7000 и до бесконечности. Покупка готового решения отпала и была задумана альтернатива с широкими возможностями, а именно запилить дверь самому!

После некоторых подсчетов и вычислений было принято купить электромеханический замок около 2000р., влагозащищённой клавиатуры 350р., ну и МК который будет здесь рулить. Так как в наличии имелось несколько плат Arduino nano, реле и рассыпуха и немного проводов, разница между стоимостью готового комплекта составила более 4000 т.р. По мне, отличный бонус для кошелька и саморазвития.

Ну что же, а теперь от слов к действию:

После покупки всех необходимых компонентов начал пилить.

Схема подключения клавиатуры

Дополнительная индикация светодиодов (белый,зеленый,красный) панели с клавиатурой сигнализирует (ввод, верный пароль дверь открыть,отказано).

• pin 9 желтый
• pin 10 зеленый
• pin 11 красный

Панель (решетка) из оргстекла, нарезали за коробку конфет и улыбку соседи по офису. Но фреза самая малая оказалась чуть жирнее, пришлось поработать надфилем.

Ну вот и выходные, я выдвинулся на дачу.

Для открытия электромеханического замка,нужно 12 в. Блок питания, питающий МК был 5 в., решение поставить повышающий dc-dc преобразователь с поднебесной для замка. Все подключил начал проверять, работает, но при подаче напряжения на соленоид замка дуня перезагружалась, кз на блок питания. Дальше больше, после подключения вызывной панели от видео домофона к замку, при нажатии кнопки открыть дверь не чего не происходило, малый ток на замок. Тянуть новые провода не вариант, были уже забетонированы на выходе из дома. Решил добавить еще одно реле для панели и поставить дополнительный блок питания на 12 в. для замка. После разбора/сбора, все заработало, МК перестал перезагружаться. Все это дело спрятал во влагозащищенную распаячную коробку, спрятал провода, клей, силикон и готово!

Провод для клавы обычная витуха 8.

Сам код во вложении.

Электромагнитные модели

Конечно же, приобретение механического замка – это неплохой бюджетный вариант, однако, более надежными и эффективными являются электромагнитные модели, их устанавливают на входную дверь в квартирах, частных домах, офисах и т. д. Такие замки имеют главное отличие – они работают от электричества. Расход энергии небольшой, а потому не стоит переживать за лишние киловатты на счетчике. К тому же можно использовать аккумуляторные батарейки, чтобы не прокладывать кабель до ближайшей сети.

Стоит разделить эту категорию изделий на две группы:

• Электронный. Базовая модель – это электронный замок, который можно программировать своими руками. Он может работать по разному принципу. В одних изделиях схема приема комбинации основана на её ручном вводе на клавиатуре. Другие же замки работают на базе приема радиосигнала, который подает специальный ключ, запрограммированный под хранения нужного кода. Для того чтобы система работала необходимо обеспечить замок электропитанием. Для удобства некоторые модели оснащены дисплеем. Кнопки могут быть как обычными нажимными, так и сенсорными, как в более дорогих и современных товарах.
• Магнитный. Они также требуют питания от батареек или сети, но при этом принцип действия магнитного замка основан на несколько другом подходе. Главным элементом является магнитный ключ, который и является носителем кода. Он может иметь вид таблетки, брелока или карточки. Для того чтобы открыть дверь с помощью магнитного замка нужно приложить ключ к приемной пластине. После обработки сигнала срабатывает механизм и дверь открывается. Устройство магнитного дверного замка ярко демонстрирует домофон.

Электромагнитные дверные замки считаются самыми надежными для обеспечения безопасности

Магнитный и электромагнитный замок – это по сути одно и то же устройство. Главное условие – использование намагниченного ключа для введения кода и отпирания механизма. В исключительно электронных моделях схема основана на подаче электрического импульса.

Процесс изготовления автоматического дверного замка-защелки с кодом доступа

Вырезаем полосу 130×30 мм. На прямоугольной пластине откладываем от длинной стороны диаметр шайбы, проводим линию и на одном ее конце наносим выступ шириной 5 мм. Вырезаем полосу с выступом. Прикладываем полосу с выступом к полосе 130×30 мм по длине, совестив боковые стороны, отмечаем на последней контур выступа и выполняем соответствующий вырез.

От внутреннего края выступа проводим вертикаль. Между ней и дальним концом полосы проводим срединную линию. Отступаем вправо 5 мм и проводим вторую линию. От каждой линии отмеряем 25 мм и сверлим по два сопряженных отверстия диаметром 10 мм.

На полосе с вырезом у дальнего края намечаем и сверлим два отверстия диаметром 8 мм. Центр крайнего отверстия отстоит от сторон полосы на 10 мм. Расстояние между центрами отверстий также 10 мм.

Заводим выступ в вырез полосы и укладываем на прямоугольную пластину так, чтобы концы полос отстояли от края пластины на 20 мм.

Переносим центры правых отверстий в полосах на пластину и сверлим два нижних отверстия диаметром 10 мм и верхнее – 8 мм. Удаляем перемычки между тремя парами отверстий в полосах и получаем три удлиненных отверстия.

Находим середину между двумя отверстиями диаметром 10 мм на пластине, откладываем в стороны по 5 мм и сверлим два таких же отверстия, и получаем одно удлиненное.

В отверстие полосы с вырезом диаметром 10 мм вставляем короткой стороной Г-образную заготовку из арматуры и завариваем, а к полосе с выступом – отрезок арматуры.

На широких шайбах проводим радиусы и выполняем пазы глубиной 10 мм.

На торцы шайб, приваренных под головками болтов, наносим равномерно по кругу 12 меток и выполняем напильником канавки, помечая каждую вторую цифрами от «I» до «VI».

Собираем с помощью болтов пластину, полосу с выступом и большие шайбы с ориентацией пазов влево. Отмечаем на полосе точки пересечения линии окружности шайб и оси пазов.

Сверлим два отверстия диаметром 4 мм. Вставляем в них штифты со стороны, противоположной отрезку арматуры, и завариваем.

Полосу с Г-образной ручкой соединяем шайбой и болтом, который привариваем к пластине так, чтобы они могли перемещаться относительно друг друга. Выступ полосы совмещаем с вырезом другой и сверху вставляем болты с размеченными шайбами.

Выполняем две фигурные детали с вырезом и отверстием диаметром 12 мм из листового металла и уголка. Деталь из листа привариваем вертикально по краю пластины так, чтобы полоса с ручкой свободно перемещалась в пределах выреза.

Устанавливаем полосу с выступом на место, снизу пластины в отверстия вставляем болты, надеваем сверху шайбы, затягиваем гайки, затем – большие шайбы с прорезями и укрепляем гайками. Выступающие концы болтов срезаем.

Собранную конструкцию винтами крепим изнутри к полотну двери, напротив к косяку – деталь из уголка. При закрывании двери защелка скользит по наклонной грани детали на косяке и в конце падает в зазор.

Когда прорези на больших шайбах не совпадают с положением штифтов, то закрытую дверь снаружи открыть нельзя. Если нет надобности в защелке, то пластину с ручкой приподнимаем и отодвигаем вправо. Для задействования замка верхнюю пластину сдвигаем влево.

Чтобы открыть дверь снаружи, надо правильно набрать код. Для установки другого кода откручиваем гайки и изменяем положение шайб с прорезями, затем гайки снова затягиваем.

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.

220V + АКБ

АВТОНОМНО

4.7/5(12 голосов )

Заливка кнопок

   Настало время закрепить кнопки на свое место в заранее просверленных отверстиях. Вставляем кембрик в кнопки и ставим их на свое место, как это видно на фото. После, нужно скрепить их каплями клея или термоклея. Но делать это надо аккуратно, так чтобы не осталось щелей, в том случае если заливать кнопки эпоксидной смолой! Потому что у меня, первая панелька, залитая эпоксидкой, осталась в качестве музейного экспоната. Эпоксидка, очень текучая, и она просочилась в кнопки и склеила их. Вот так. Пришлось делать все по новому и на этот раз, заливал панель термоклеем. Кнопки можно предварительно клеить, так чтобы закрепить их на свои места, двухкомпонентным, мгновенным клеем применяемым мебельщиками для склеивания МДФ, продается там же где и алюминиевые профиля – в магазинах мебельной фурнитуры. 

   Конечно же перед заливкой надо припаять все провода к кнопкам и светодиодам так как это видно на фотографиях. Все это обеспечивает надежную, водонепроницаемую и неразборную клавиатуру, а также красивый дизайн, который применим к любым входным дверям, сейфам или гаражным воротам. Также, устройство можно применить для охранных систем.

   Теперь сверлим два отверстия под шурупы для крепления панели. Также, одно или два отверстия под светодиоды (d=3mm). Один из них (зеленого свечения) справа для индикации открытия замка. Другой не задействовал, его можно подключить к питанию на постоянное свечение или через дополнительную кнопку в целях подсветки клавиатуры при ее нажатии. Соответственно светодиод должен быть белого свечения (ультра яркий), закрепив его так чтобы световой поток был направлен на кнопки. Можно разрезать еще один кусочек профиля, и закрепить его на кнопочную панель сверху, или вообще применить готовую клавиатуру от калькулятора или от других устройств. А если изготовить лицевую панель из плексигласа, тогда будет вам решение для подсветки всей клавиатуры!

   И последние, цифры можно нанести готовые, или нарисовать их самому при помощи фломастера, а после покрыть алюминиевый профиль простым скотчем. Это делается сразу же после сверления отверстий под кнопки. Проводов конечно много, относительно устройств на микроконтроллерах, но не все же имеют возможность изготовить подобные девайсы. Суть этого замка в том, что его может собрать даже человек не имеющий особых навыков в радиоэлектронике. Купил детали, собрал на выходных, навесил и подключил. Все. В никаких наладках, это схема не нуждается. И еще, код можно менять в любой момент. Все провода от клавиатуры, подключаются внутри корпуса кодового замка. Не забываем каждый провод промаркировать. Я использовал самоклейки для ценников.

   Хочу заметить, что за прошедшее время, на кнопках нет явных следов истирания! Скорее всего, за счет пластмассы черного цвета. Используются они ежедневно. Но, протирать и менять код, время от время, не мешает.

220V

Кодовый замок на микросхемах

Недостаток схемы на рисунке 1 в том, что кнопки кода нужно нажимать одновременно. Более удобен вариант, в котором кнопки нажимают последовательно согласно последовательности цифр в кодовом числе.

Такая схема показана на рисунке 2. Схема построена на двух микросхемах К561ТР2 и К561ЛА7. Кроме последовательного набора кода, здесь еще звуковая индикация нажима каждой кнопки.

Клавиатура для включения состоит из десяти кнопок S0-S9 (кнопки для удобства пронумерованы теми же цифрами, как и подписаны). Код состоит из четырех цифр, кнопки которых нужно нажимать последовательно.

В данном случае, код: 0478, соответственно, нужно сначала нажать кнопку S0, затем S4, затем S7 и закончить нажатием S8. Только в таком порядке. Естественно, код может быть и другим, все зависит от распайки кнопок.

Рис. 2. Принципиальная схема кодового замка на микросхемах К561ТР2 и К561ЛА7.

Микросхема К561ТР2 имеет такую особенность, что её RS-триггеры имеют приоритет по входам «S». То есть, пока на входе «S» есть единица состояние триггера «1», и оно не меняется при подаче единицы на его вход «R». Все четыре триггера микросхемы соединены так, что выход одного триггера соединен с входом «S» другого.

В результате, всю эту систему из четырех RS-триггеров можно установить в состояние нуля на выходе D1.4 только последовательной установкой в нулевые состояния, сначала D1.1, затем D1.2, затем D1.3 и только после этого, D1.4. И никак иначе.

Для установки триггеров в нулевые состояния нужно подать логическую единицу на вход «R». Здесь это делается четырьмя кнопками, выбранными по номерам соответственно коду. В данном случае код: 0478,соответственно, это кнопки SO, S4, S7, S8.

Эти кнопки включены так, что при их нажатии поступает логическая единица на «R» вход соответствующего триггера. После последовательного нажатия кнопок кода на выходе D1.4 появляется логический ноль. Он инвертируется элементом D1.4 и на управляющий электрод тиристора VS1 поступает через резистор R9 открывающий ток. Тиристор открывается и реле К1 включает своими контактами нагрузку или оборудование.

Для того чтобы установить единицу на выходе D1.4 нужно подать единицу на вход «S» D1.1. При этом все четыре триггера микросхемы D1 последовательно установятся в единичное состояние.

Все кнопки, номера которых не соответствуют коду, соединяют параллельно, и подключают к выводу 14 D1.1. При нажатии любой из них все триггеры возвращаются в исходное единичное состояние.

Для звуковой сигнализации нажатий кнопок используется мультивибратор на логических элементах D1.1 и D1.2. При нажатии любой из кнопок открывается один из диодов VD1-VD5 и подает напряжение логической единицы на вывод 2 D1.1. При этом мультивибратор запускается и звучит пьезоэлектрический звукоизлучатель BF1.

Звук длится столько времени, сколько нажата кнопка.

Для автоматического сброса схемы триггеров после включения реле К1 служит схема на конденсаторе С1, резисторе R7 и логическом элементе D1.3.

Выключение нагрузки или оборудование производится кнопкой S10. При этом размыкается цепь питания, и тиристор закрывается, после отпускания S10 он остается закрытым до очередного правильного набора кода.

Теперь о конструкции замка

   Схема простейшая, испытанная, работает она уже полтора года без проблем, в условиях жары и холода. И самое главное, проста в повторении! Покупаешь радиодетали, плату можно использовать монтажную.

   В качестве привода для замка, применил простой автомобильный электропривод (актуатор). В комплект идут и крепления – металлические полоски, которые нужно переделать, так как видно на фотографиях. Все зависит от того, какой замок применяется для переделки. Можно ставить готовую электрозащелку фирмы FASS LOCK Itemno:2369 (8-12V,12W). В таком случае меняется емкость конденсатора С1, так чтобы получить временную задержку таймера в 0,5-1с.

   В своем случае, закрепил металлическую полоску на пластмассовую ручку замка, прикрепив ее напрямую саморезами. От нее к приводу, одевается спица (идет в комплекте с активатором), и далее сам электропривод крепится также саморезами к основанию двери. Плата с реле устанавливается на дверь и подводится проводка от кнопочной панели и питания. В качестве корпуса, я применил пластиковую крышку из под кофе, просверлив два отверстия для крепления.

   Кнопочная панель для набора кода изготовлена из остатка алюминиевого профиля П-образной формы, для мебельных фасадов, покупается в любом магазине мебельной фурнитуры. Режется профиль исходя из количества кнопок (10шт.). После этого, нужно просверлить отверстия для кнопок, по диаметру немного больше чем диаметр кнопки, так чтобы кнопка с одетым на ней кембриком (трубкой) проходила в отверстие. Таким образом она будет центрирована, и как следствие свободно двигаться при нажатии, без заеданий. Это делается для того, чтобы при заливке кнопок клеем не было смешения, но об этом чуть по позже. 

Детали и инструменты для сборки кодового замка

Прежде чем приступать к изучению схемы электронного кодового дверного замка, потребуется приготовить детали. Для разных моделей применяются свои элементы, перечислим главные:

• Специальный электрический замок с выходящими из него пучками проводов для подачи электронных импульсов;
• Наружный пульт для считывания магнитного кода с носителя: при совпадении комбинации он подает сигнал на основной узел управления, и замок открывается;
• Внутренний блок управления – основа конструкции;
• ИБП (аккумуляторная батарея, принимающая на себя снабжение устройства электричеством в случае отключения электроэнергии);
• Не менее пяти электромагнитных реле, у четырех из которых нормально разомкнутые контакты, а у одного – замкнутые;
• Панель кодовых кнопок: вместо заводской детали вполне подойдет самоделка;
• Тумблеры для открывания двери изнутри;
• Геркон с нормально разомкнутыми контактами, который можно найти, разобрав свой старый телефон;
• Небольшой магнит;
• Электропровода;
• Канифоль с припоем;
• Паяльник;
• Отвертка-индикатор напряжения, для проверки правильности подсоединения проводов.

Блок питания устройства

   Питание устройства осуществляется, за счет бесперебойного блока, фирмы Dantom. Он имеет встроенный гелиевый аккумулятор на 12В/7А. Вы можете собрать такой же, схема очень проста, она выдает постоянный небольшой ток зарядки (несколько миллиампер – при полностью заряженном аккумуляторе, и 70 – 100 при разряженном). Этого хватит на питание нескольких электрозамков и электрозащелок. Или изготовьте блок по меньше, если у вас всего одна дверь с кодовым замком. Скажем на: L7812CV, LM317, КР142ЕН8Б. Так же, систему можно запитать от импульсных блоков питания.

Схема принципиальная БП РИП

Печатная плата БП РИП

   В предложенной схеме резервного источника питания (РИП), применен влагозащитный трансформатор, но можно использовать и любой другой на 20-40 Ватт, с выходным напряжением в 15-18 Вольт. Если под нагрузкой один лишь автомобильный актуатор, то трансформатор подойдет и менее мощный. Для нескольких электрозамков, электролитический конденсатор С1 должен быть с большей емкостью, чем та что указана на схеме – для большего запаса энергии при срабатывании и соответственно, меньшего падения напряжения на нагрузке. Конденсатор С2 – 0,1-0,33mF, С3 – 0,1-0,15mF. Радиатор для IC1 – побольше, примерно на 100-150см2, так как в корпусе с аккумулятором, лишний нагрев не нужен! Выходной ток нагрузки для L7815CV составляет 1,5А. Тем более если используется пластмассовый бокс в качестве корпуса, незабываем про вентиляционные отверстия. Диод D8 и предохранитель FS2, служат защитой от короткого замыкания. 

   В охранных РИП-ах стоит кнопка (tamper) против несанкционированного взлома прибора – нам она не понадобится. На плате, для подключения проводов лучше воспользоваться пайкой вместо клемм, как наиболее надежном способом крепления. Также, уместно подстраховаться и вывести запасную проводку питания вне помещения, на непредвиденный случай (в жизни разное бывает).

Особенности механических устройств

Ранее механические кодовые замки использовались практически повсеместно. Их активно устанавливали на входную дверь подъезда в многоквартирных домах. Также сфера их применения распространялась на входную зону в хозяйственные и производственные помещения. Принцип действия механики основан на введении кодовой комбинации из нескольких цифр, которые приводили в движение ригели и отпирали дверь при удержании нужных кнопок.

Устройство современного кодового механического замка несколько усложнено, так как старые модели оказались не слишком надежными ввиду легкости подбора комбинации, ориентируясь на вдавленные рабочие кнопки. Сегодня их схема основывается чаще на последовательном введении цифр, но сам механизм остался примерно тем же.

Преимуществами механических моделей состоит в том, что схема их подключения предельно проста. Они не требуют соединения с элементами питания, а потому достаточно лишь врезать изделие в полотно и закрепить на коробе ответную часть.

С перепрограммированием механического замка своими руками тоже не возникает особых трудностей. Для этого нужно сделать следующее: разобрать корпус и переставить код доступа на новую комбинацию, соединив кнопки с ригелями.

Преимуществом механического кодового замка считают простоту его подключения

Схема простейшего кодового замка на реле

Вот моя схема на четыре цифры.
Принцип работы замка очень прост. На рисунке представлена схема замка в исходном положении при открытой двери.
При закрытии двери геркон замыкается и питание подается через нормально замкнутые контакты Р1 на нормально разомкнутые контакты Р2 (второе реле). Реле Р2 — Р5 включены по схеме самоподхвата.
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.