Eenvoudig combinatieslot

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• 4001 quad NOR-poort (Radio Shack-catalogus # 276-2401)
• 4070 quad XOR-poort (Radio Shack-catalogus # 900-6906)
• Twee DIP-schakelaars met acht standen (Radio Shack-catalogus # 275-1301)
• Twee light-emitting diodes (Radio Shack-catalogus # 276-026 of gelijkwaardig)
• Vier 1N914 "schakelende" diodes (Radio Shack-catalogus # 276-1122)
• Tien weerstanden van 10 kΩ
• Twee weerstanden van 470
• Drukknopschakelaar, normaal open (Radio Shack-catalogus # 275-1556)
• Twee 6 volt batterijen

Let op! Zowel de 4001 als de 4070 IC's zijn CMOS en dus gevoelig voor statische elektriciteit!

Dit experiment kan worden gebouwd met slechts één DIP-schakelaar met 8 standen, maar het concept is gemakkelijker te begrijpen als er twee schakelaarsamenstellen worden gebruikt. Het idee is dat één schakelaar de juiste code bevat om het slot te ontgrendelen, terwijl de andere schakelaar dient als gegevensinvoerpunt voor de persoon die het slot probeert te openen.

In het echte leven moet het schakelaarsamenstel met de "sleutel" -code erop natuurlijk worden verborgen voor het zicht van de persoon die het slot opent, wat betekent dat het fysiek elders moet worden geplaatst van waar de schakeleenheid voor gegevensinvoer is. Dit vereist twee schakelaarassemblages.

Als u dit concept echter goed begrijpt, kunt u een werkend circuit bouwen met slechts één 8-standenschakelaar, waarbij u de linker vier schakelaars gebruikt voor gegevensinvoer en de rechter vier schakelaars om de "sleutel" -code vast te houden.

Kies voor extra effect verschillende kleuren LED:groen voor "Go" en rood voor "No go".

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 4, hoofdstuk 3:“Logic Gates”

LEERDOELSTELLINGEN

• XOR-poorten gebruiken als bitvergelijkers
• Hoe eenvoudige poortfuncties te bouwen met diodes en een pull-up/down-weerstand
• NOR-poorten gebruiken als gecontroleerde omvormers

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Deze schakeling illustreert het gebruik van XOR (Exclusive-OR) poorten als bitvergelijkers. Vier van deze XOR-poorten vergelijken de respectieve bits van twee 4-bits binaire getallen, waarbij elk getal via een reeks schakelaars in het circuit is "ingevoerd". Als de twee nummers bit voor bit overeenkomen, gaat de groene "Go"-led branden wanneer de "Enter"-drukknop wordt ingedrukt. Als de twee cijfers niet exact overeenkomen, gaat de rode "No go"-led branden wanneer de "Enter"-drukknop wordt ingedrukt.

Omdat vier bits slechts zestien mogelijke combinaties opleveren, is deze lock-schakeling niet erg geavanceerd. Als het zou worden gebruikt in een echte toepassing, zoals een huisbeveiligingssysteem, zou de "No go" -uitgang moeten worden aangesloten op een soort sirene of ander alarmerend apparaat, zodat het invoeren van een onjuiste code een onbevoegd persoon zou afschrikken om te proberen nog een code-invoer.

Anders zou het niet veel tijd kosten om alle combinaties (0000 t/m 1111) te proberen totdat de juiste is gevonden! In dit experiment beschrijf ik niet hoe dit circuit in een echt beveiligingssysteem of slotmechanisme kan worden verwerkt, maar alleen hoe het een vooraf ingevoerde code kan herkennen.

De "sleutel" -code die moet worden gekoppeld aan de array van gegevensinvoerschakelaars, moet natuurlijk aan het zicht worden onttrokken. Als dit onderdeel zou zijn van een echt beveiligingssysteem, zou de schakeleenheid voor gegevensinvoer zich buiten bevinden de deur en de sleutelcodeschakelaar achter de deur met de rest van het circuit.

In dit experiment zul je waarschijnlijk de twee schakelaarassemblages op twee verschillende breadboards vinden, maar het is heel goed mogelijk om het circuit te bouwen met slechts een enkele (8-standen) DIP-schakelaarassemblage. Nogmaals, het doel van het experiment is niet om een ​​echt beveiligingssysteem te maken, maar alleen om u kennis te laten maken met het principe van XOR-poortcodevergelijking.

Het is de aard van een XOR-poort om een ​​"hoog" (1) signaal uit te voeren als de ingangssignalen niet zijn dezelfde logische toestand. De uitgangsaansluitingen van de vier XOR-poorten zijn verbonden via een diodenetwerk dat functioneert als een OF-poort met vier ingangen:indien geen van de vier XOR-poorten geeft een "hoog" signaal af - wat aangeeft dat de ingevoerde code en de sleutelcode niet identiek zijn - waarna een "hoog" signaal wordt doorgegeven aan de NOR-poortlogica.

Als de twee 4-bits codes identiek zijn, zal geen van de XOR-poortuitgangen "hoog" zijn en zal de pull-down-weerstand die is aangesloten op de gemeenschappelijke zijden van de diodes een "lage" signaalstatus geven aan de NOR-logica.

De logica van de NOF-poort voert een eenvoudige taak uit:voorkom dat een van de LED's gaat branden als de "Enter"-drukknop niet wordt ingedrukt. Alleen wanneer deze drukknop wordt ingedrukt, kan een van de LED's worden geactiveerd. Als de Enter-schakelaar wordt ingedrukt en de XOR-uitgangen zijn allemaal "laag", gaat de "Go"-led branden om aan te geven dat de juiste code is ingevoerd.

Als de Enter-schakelaar wordt ingedrukt en een van de XOR-uitgangen "hoog" is, gaat de "No go"-led branden, wat aangeeft dat er een onjuiste code is ingevoerd. Nogmaals, als dit een echt beveiligingssysteem zou zijn, zou het verstandig zijn om de "No go" -uitvoer iets te laten doen dat een onbevoegd persoon ervan weerhoudt de juiste code door vallen en opstaan ​​te ontdekken. Met andere woorden, er zou een soort straf moeten zijn voor het invoeren van een onjuiste code. Laat je fantasie leiden bij het ontwerpen van dit detail!

GERELATEERD WERKBLAD:

• CMOS Logic Gates-werkblad