Резонансные электронные замки и ключи
Принцип действия этих электронных замков и ключей основан на явлении электронного резонанса. Известно, что существует два вида резонансных колебательных LC-контуров: последовательный и параллельный. Схема таких контуров и графики, иллюстрирующие зависимость общего сопротивления контура от частоты подводимого сигнала, показаны на рис. 6. 5 и 6. 6.
Рис. 6. 5. Последовательный колебательный контур
Рис. 6. 6. Параллельный колебательный контур
Из графиков, изображенных на этих рисунках, видно, что сопротивление Z последовательного LC-контура (рис. 6. 5) на частоте резонанса fp стремится к нулю, а сопротивление параллельного (рис. 6. 6) LC-контура — к бесконечности. Иначе говоря, в момент резонанса последовательный контур подобен отрезку провода (точки А и В замкнуты), а параллельный — обрыву между точками А и В.
Резонансная частота контура может быть вычислена по известному соотношению:
где fp — резонансная частота контура, Гц; L — индуктивность катушки, Гн;
С — емкость конденсатора, Ф
Минимальное или максимальное сопротивление контура проявляется тем ярче, чем меньше потери в нем.
Приборы с использованием резонансного метода хорошо работают только на тех частотах, на которых резонансные свойства контуров выражены наиболее ярко. Для резонансного замка наиболее приемлемым является диапазон частот 50—500 кГц.
Для замков, использующих резонансный метод, — LC-контур — ключом может быть катушка индуктивности L или конденсатор С, входящие в этот контур. Если функцию ключа выполняет конденсатор, то контурная катушка должна находиться внутри замка, а на внешнюю сторону двери должны быть выведены два контакта, для подключения конденсатора. При подключении конденсатора к катушке в образовавшемся контуре возникает резонанс, изменяющий его сопротивление.
Примером использования последовательного контура может служить замок, схема которого приведена на рис. 6. 7.
Пока конденсатор СЗ, являющийся ключом замка, не подключен к контактам соединителя XI, выведенным на наружную сторону двери, сопротивление контура L1C2 на участке АВ большое, ток через резистор R4 незначительный и падение напряжения на нем недостаточно для открывания транзистора VT3. Если контакты соединителя X1 замкнуть накоротко отрезком провода, состояние замка не изменится, т. к. не будут соблюдены условия резонанса и сопротивление катушки L1 будет все равно больше, чем резонансное сопротивление Z контура. С тем же успехом можно подключать к контактам XI катушки индуктивности, резисторы, диоды и даже конденсаторы с емкостью, отличной от емкости конденсатора СЗ. Устройство сработает только в том случае, если подключаемый конденсатор СЗ будет обладать вполне определенным значением емкости (или близкой к ней), при котором в образовавшемся контуре L1 (С2+ СЗ) возникнет последовательный резонанс. Тогда сопротивление контура резко уменьшится,
Рис. 6. 7. Замок с последовательным резонансным контуром
ток генератора через диод VD1 и резистор R4 возрастает, напряжение, падающее на резисторе R4, откроет транзистор VT3, а следовательно, и тиристор VS1, сердечник электромагнита YA1, связанный с ригелем замка, втянется внутрь катушки и дверь откроется.
Параметры контура рассчитаны на частоту 465 кГц. Генератор замка собран на транзисторе VT1, между коллектором и базой которого включен пьезокерамический фильтр Z1 с резонансной частотой 465 кГц. Это обеспечивает высокую стабильность вырабатываемых генератором колебаний и делает устройство предельно простым. Транзистор VT2 выполняет роль эмиттерного повторителя и служит буферным элементом между генератором и исполнительной частью замка.
Конденсатор С2 устанавливается с внутренней стороны двери и защищает каскад на транзисторе VT3 от воздействия внешних помех. Использование конденсатора С2 позволяет уменьшить емкость конденсатора-ключа СЗ и тем самым уменьшить его размеры. Диод VD1 является однопериодным выпрямителем переменного напряжения, поступающего к контуру от генератора.
В качестве катушки L1 может быть использована контур ПЧ любого радиовещательного приемника, при этом конденсатор контура нужно составить из двух (С2 и СЗ). При использовании, например, броневого карбонильного сердечника СБ-12а, число витков катушки L1 должно составлять 145, 110 или 80 для емкостей контура (С2+ СЗ) 270 пФ, 510 пФ или 1000 пФ соответственно. Фильтр Z1 может быть типа ФП1П-021... 027, ФП1П-041, 043. При невозможности использовать готовые катушки и фильтры конструкцию генератора нужно изменить и выполнить его, например, на микросхеме (рис. 6. 8)
Частоту генератора можно изменять в широких пределах подстройкой сопротивления резистора R8. При напряжении питания+ 9 В можно использовать микросхемы К176ЛА7 или К176ЛЕ5. При использовании микросхем К561ЛА7 или К561ЛЕ5 напряжение питания может быть 3— 15 В.
Схема замка с параллельным колебательным контуром показана на рис, 6. 9. Здесь функцию ключа также выполняет конденсатор.
Пока конденсатор С2 не подключен к контактам соединителя XI, контур L1C1 не настроен в резонанс с частотой генератора и, следовательно, не оказывает заметного сопротивления колебаниям генератора (см. рис. 6. 8). Выпрямленное диодом VD1 напряжение частотой около 100 кГц открывает транзистор VT1. При этом транзистор VT2 закрывается. Это исходный режим замка. При подключении конденсаторного ключа С2 контур L1 (C1+ С2) оказывается настроенным в резонанс с частотой генератора. Сопротивление его резко возрас-
Рис. 6. 9. Замок с параллельным контуром
тает, ток через резистор R1 и падение напряжения на нем уменьшаются, вследствие чего транзистор VT1 закрывается. Это приводит к открыванию-транзистора VT2 и тринистора VS1. В результате электромагнит YA1 срабатывает и позволяет открыть дверь.
