Lehrbuch

Einfache Kombinationssperre

TSA - Reset - in 3 Schritten! - TSA schloss nachrüsten (Oktober 2018).

Anonim

Einfache Kombinationssperre

Kapitel 7 - Digitale integrierte Schaltungen


TEILE UND MATERIALIEN

  • 4001 Quad NOR Gate (Radio Shack Katalog # 276-2401)
  • 4070 Quad XOR Gate (Radio Shack Katalog # 900-6906)
  • Zwei DIP-Schalter mit acht Positionen (Radio Shack catalog # 275-1301)
  • Zwei Leuchtdioden (Radio Shack Katalog # 276-026 oder gleichwertig)
  • Vier 1N914 "schaltende" Dioden (Radio Shack Katalog # 276-1122)
  • Zehn 10 kΩ Widerstände
  • Zwei 470 Ω Widerstände
  • Druckschalter, normalerweise geöffnet (Radio Shack Katalog # 275-1556)
  • Zwei 6 Volt Batterien

Vorsicht! Sowohl die 4001- als auch die 4070-ICs sind CMOS und daher empfindlich gegenüber statischer Elektrizität!

Dieses Experiment kann mit nur einem DIP-Schalter mit 8 Positionen ausgeführt werden, aber das Konzept ist leichter zu verstehen, wenn zwei Schalteranordnungen verwendet werden. Die Idee ist, dass ein Schalter den korrekten Code zum Entsperren des Schlosses hält, während der andere Schalter als Dateneintrittspunkt für die Person dient, die versucht, das Schloss zu öffnen. Im wirklichen Leben muss natürlich die Schalteranordnung mit dem darauf eingestellten "Schlüssel" -Code vor dem Anblick der Person verborgen werden, die das Schloss öffnet, was bedeutet, dass sie sich physisch an einer anderen Stelle befinden muss, wo sich die Dateneingabe-Schalteranordnung befindet. Dies erfordert zwei Schalteranordnungen. Wenn Sie dieses Konzept jedoch klar verstehen, können Sie eine Arbeitsschaltung mit nur einem 8-Positionen-Schalter erstellen, indem Sie die vier linken Schalter für die Dateneingabe und die rechten vier Schalter verwenden, um den "Schlüssel" -Code zu halten.

Für zusätzlichen Effekt, wählen Sie verschiedene Farben der LED: grün für "Go" und rot für "No Go".

QUERVERWEISE

Lehren in elektrischen Schaltungen, Band 4, Kapitel 3: "Logic Gates"

LERNZIELE

  • Verwenden von XOR-Gattern als Bitkomparatoren
  • Wie man einfache Gate-Funktionen mit Dioden und einem Pull-Up / Down-Widerstand baut
  • Verwenden von NOR-Gattern als gesteuerte Inverter

SCHEMATISCHE DARSTELLUNG

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Diese Schaltung veranschaulicht die Verwendung von Exklusiv-ODER-Gattern als Bitkomparatoren. Vier dieser XOR-Gatter vergleichen die jeweiligen Bits von zwei 4-Bit-Binärzahlen, wobei jede Zahl über eine Reihe von Schaltern in die Schaltung "eingegeben" wird. Wenn die beiden Zahlen Bit für Bit übereinstimmen, leuchtet die grüne LED "Go", wenn der Drucktaster "Enter" gedrückt wird. Stimmen die beiden Zahlen nicht überein, leuchtet die rote LED "No go" auf, wenn die Taste "Enter" gedrückt wird.

Da vier Bits nur sechzehn mögliche Kombinationen zur Verfügung stellen, ist diese Sperrschaltung nicht sehr anspruchsvoll. Wenn es in einer realen Anwendung wie einem Haussicherheitssystem verwendet würde, müßte der "No Go" -Ausgang mit irgendeiner Art von Sirene oder anderem Alarmierungsgerät verbunden sein, so dass die Eingabe eines falschen Codes eine unbefugte Person davon abhalten würde, dies zu versuchen ein anderer Code-Eintrag. Ansonsten würde es nicht lange dauern, alle Kombinationen (0000 bis 1111) auszuprobieren, bis der richtige gefunden wurde! In diesem Experiment beschreibe ich nicht, wie man diese Schaltung zu einem echten Sicherheitssystem oder zu einem Sperrmechanismus verarbeitet, sondern nur, wie man einen bereits eingegebenen Code erkennt.

Der "Schlüssel" -Code, der am Dateneingabe-Switch-Array angepasst werden muss, sollte natürlich nicht sichtbar sein. Wenn dies Teil eines echten Sicherheitssystems wäre, würde sich die Dateneingabe-Schalteranordnung außerhalb der Tür und die Schlüsselcode-Schalteranordnung hinter der Tür mit dem Rest der Schaltung befinden. In diesem Experiment werden Sie wahrscheinlich die zwei Schaltbaugruppen auf zwei verschiedenen Steckplatinen finden, aber es ist durchaus möglich, die Schaltung mit nur einer einzigen DIP-Schalterbaugruppe (8 Positionen) aufzubauen. Der Zweck des Experiments besteht nicht darin, ein echtes Sicherheitssystem zu schaffen, sondern lediglich das Prinzip des XOR-Gate-Code-Vergleichs einzuführen.

Es liegt in der Natur eines XOR-Gatters, ein "hohes" (1) Signal auszugeben, wenn die Eingangssignale nicht den gleichen logischen Zustand haben. Die Ausgangsanschlüsse der vier EXKLUSIV-ODER-Gatter sind über ein Diodennetzwerk verbunden, das als ODER-Gatter mit vier Eingängen funktioniert: Wenn eines der vier EXKLUSIV-ODER-Gatter ein "Hoch" -Signal ausgibt, das angibt, dass der eingegebene Code und der Schlüsselcode nicht identisch sind dann wird ein "Hoch" -Signal an die NOR-Gatterlogik weitergegeben. Wenn die zwei 4-Bit-Codes identisch sind, dann ist keiner der XOR-Gate-Ausgänge "hoch", und der Pull-down-Widerstand, der mit den gemeinsamen Seiten der Dioden verbunden ist, liefert einen "niedrigen" Signalzustand an die NOR-Logik.

Die Logik des NOR-Gatters führt eine einfache Aufgabe durch: Verhindern, dass eine der LEDs leuchtet, wenn die "Enter" -Taste nicht gedrückt wird. Nur wenn diese Taste gedrückt wird, kann eine der LEDs angehen. Wenn der Enter-Schalter gedrückt wird und die XOR-Ausgänge alle "Low" sind, leuchtet die "Go" -LED auf und zeigt an, dass der richtige Code eingegeben wurde. Wenn der Enter-Schalter gedrückt wird und einer der XOR-Ausgänge "high" ist, leuchtet die "No go" -LED auf und zeigt damit an, dass ein falscher Code eingegeben wurde. Auch wenn dies ein echtes Sicherheitssystem wäre, wäre es sinnvoll, wenn die "No Go" -Ausgabe etwas bewirkt, was eine nicht autorisierte Person davon abhält, den richtigen Code durch Ausprobieren zu finden. Mit anderen Worten, es sollte eine Art Strafe für die Eingabe eines falschen Codes sein. Lassen Sie Ihrer Fantasie freien Lauf!