Dies ist eine ausführliche Anleitung zum Aufbau Ihres eigenen elektrischen PIN-Code-Sicherheitssystems.
Elektrisches Sicherheitssystem aufbauen
Einführung
Diese Anleitung führt Sie durch und erklärt das Design für ein 4-stelliges elektrisches PIN-Code-Sicherheitssystem, das Sie selbst bauen können. Während ich mein Bestes geben werde, um jeden einzelnen Netzschalter und jedes einzelne Kabel in diesem Handbuch zu erklären und wie sie zusammenarbeiten, ist wahrscheinlich ein grundlegendes Verständnis von Verkabelung, Wechselrichtern und Signalgebern erforderlich.
Einige der Sicherheitsfunktionen, die dieses System handhabt, sind:
- Jede Anzahl von Eingabeschaltflächen wird unterstützt (weitere können hinzugefügt oder entfernt werden).
- Beliebige Anzahl von Ziffern im PIN-Code, die durch Hinzufügen weiterer Module/Schlösser unterstützt werden (siehe unten).
- Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die falsche Taste gedrückt wird, wird das gesamte System zurückgesetzt.
- Das Ändern des PIN-Codes ist so einfach wie das Umverdrahten eines Kabels.
Natürlich kann dies auch in anderen Szenarien verwendet werden, solange es eine Möglichkeit gibt, wie ein Benutzer mit dem System interagieren kann (Tasten, Näherungssensor, Druckplatte usw.). Ein Rätselraum, wo man in der richtigen Position stehen und den richtigen Knopf drücken muss oder so?
In diesem Handbuch verwendete Wörter und Legenden
Jede Linie in den Diagrammen sind normale Stromkabel. Sie können unterschiedliche Farben und Formen haben, um unterschiedliche Zwecke hervorzuheben oder um sie zu unterscheiden, wenn sie sich überlappen.
Jeder blaue Stromknoten ist immer dieselbe Stromquelle. Manchmal werden mehrere Power-Knoten nur verwendet, um das Lesen der Diagramme zu erleichtern.
- Auto ist der Auto-Schalter im Spiel.
- Invert ist der Wechselrichter im Spiel.
- Orange Kästchen in den Diagrammen sind logische Funktionen oder andere Teile des Systems. Keine Gegenstände, die du im Spiel findest.
Ressourcenanforderungen
Dies sind die Elemente, die zum Erstellen des Systems benötigt werden:
- Automatische Schalter (24x).
- Wechselrichter (13x).
- Tasten (4x).
- Stromquelle.
Systemübersicht
Die Grundidee hinter dem System besteht darin, ein Signal zu haben, das als „Schlüssel“ fungiert und sich durch die verschiedenen Schlösser bewegt. Wenn alle Schlösser geöffnet sind, erreicht der „Schlüssel“ das Ende und kann dann als Signal verwendet werden, um beispielsweise eine Tür zu öffnen.
Schlösser und Tasten sind über einen Schalter verdrahtet, der es ermöglicht, dieselben Tasten für die verschiedenen Schlösser zu verwenden. Das gesamte System arbeitet zusammen, damit der Switch weiß, welches Schloss eine Eingabe erwartet, welche Tasten richtig und falsch sind und wie das System zurückgesetzt werden kann, wenn eine ungültige PIN eingegeben wird.
Schlösser und Sicherheitsmodule
Sperren und ihr entsprechender Input-Handling-Mechanismus bilden zusammen das, was ich das Sicherheitsmodul nenne, das für zwei Dinge verantwortlich ist:
- Öffne das Schloss, wenn ein Eingangssignal empfangen wird, damit das Schlüsselsignal passieren kann.
- Nach dem Entsperren alle eingehenden Eingangssignale zum nächsten Schloss umleiten.
Bei näherer Betrachtung des Schlosses gibt es zwei automatische Schalter. Der erste (oberste) lässt das Schlüsselsignal durch, sobald er mit einem Eingangssignal geöffnet wird. Es ist auch an seinen eigenen Signalport geschleift, der die Sperre offen hält, selbst wenn das Eingangssignal verloren geht (z. B. wenn die Taste losgelassen wird). Erst wenn das Schlüsselsignal verloren geht (siehe später zurücksetzen), schließt das Schloss wieder. Das zweite Auto soll verhindern, dass ein Eingangssignal das Schloss öffnet, bevor alle vorherigen Schlösser geöffnet wurden. Technisch gesehen kann dies bei der Art und Weise, wie der Rest des Systems aufgebaut ist, nicht passieren (wie Sie später sehen werden) und sollte sicher entfernt werden können.
Ich habe mich entschieden, es trotzdem zu behalten, einfach weil ich bereits die gesamte Verkabelung fertig hatte, als ich es realisierte, und ich mag die Idee, ein Modul zu haben, das ich später für verschiedene Zwecke wiederverwenden kann, ohne es jedes Mal neu zu entwerfen.
Bemerkenswert ist hier, dass die Schlösser unglaublich einfach sind, da sie sich nur öffnen, sobald ein Eingangssignal empfangen wird. An diesem Punkt haben wir keine Ahnung, wie dieses Signal erzeugt wurde oder welche Taste gedrückt wurde. Wir haben das Signal erhalten, wir öffnen.
Der Input-Handling-Mechanismus verfügt über Auto- und Invert-Schalter, die paarweise arbeiten. Standardmäßig (kein Strom am rot/rosa Signalkabel) lässt der Invert das Eingangssignal zum Schloss durch. Wenn das Schloss geöffnet wird und das Signalkabel mit Strom versorgt wird, geht das Eingangssignal stattdessen durch den Auto-Schalter und weiter zum nächsten Modul.
Wenn das Eingangssignal auf diese Weise durch alle Sicherheitsmodule geleitet wird, ist es wirklich einfach, mehrere Module hintereinander zu verketten, ohne alles neu verkabeln zu müssen. Es müssen lediglich die ausgehenden Signale des vorherigen Moduls an das nächste angeschlossen werden. Das bedeutet auch, dass wir eine eingebaute Möglichkeit haben, jeden Tastendruck auf das richtige Modul umzuleiten.
Sagen wir zum Beispiel, der PIN-Code ist 1111, jedes Mal, wenn Taste 1 gedrückt wird, geht es dank der Verkettung zu einem neuen Modul.
So kommen wir im Sicherheitssystem weiter voran und wenn alle Schlösser geöffnet sind, wird das Eingangssignal einfach fallen gelassen (mit nichts verbunden).
Umgang mit mehreren Schaltflächen
Jedes einigermaßen gute Sicherheitssystem unterstützt mehrere Eingabetasten, also macht es nur Sinn, dass wir das tun!
Da sich die Schleusen öffnen, sobald ein Eingangssignal empfangen wird, brauchen wir eine Möglichkeit zu steuern, dass immer nur die richtige Taste gedrückt werden kann, je nachdem, wie weit wir im System fortgeschritten sind (wie viele Schleusen wir geöffnet haben). ). Dies geschieht in zwei Teilen:
- Ein Mechanismus zum Aktivieren/Deaktivieren der Schaltflächen.
- Logik, um die richtige Schaltfläche zu aktivieren.
Der Mechanismus zum Aktivieren / Deaktivieren einer Taste ist wirklich einfach und wir haben ihn zuvor im Sicherheitsmodul gesehen, es ist ein Auto / Invert-Paar mit einem gemeinsamen Signalkabel (auch bekannt als Signalgruppe). Standardmäßig (kein Strom an der Signalgruppe) wird durch Drücken einer Taste Strom durch den Invert-Schalter geleitet, was zu einem Reset des Systems führt. Wenn die Signalisierungsgruppe eingeschaltet ist und die Taste gedrückt wird, wird stattdessen ihre Energie durch den Auto-Schalter und an das Schloss gesendet.
Dies ist ein guter Anfang, um dynamisch zu steuern, welche der Tasten die Sperren auslösen sollen. Wir brauchen jedoch eine Möglichkeit zu entscheiden, wann jede der Signalisierungsgruppen mit Strom versorgt wird, und wir tun dies mit dem, was ich den Schalter nenne.
Wechseln
Der Switch ist der Ort, an dem die ganze Magie passiert. Dies verbindet alle anderen Module und erweckt das Konzept der PIN-Codes zum Leben, indem Tasten mit Schlössern in verschiedenen Stufen verbunden werden.
Wir haben bereits eine Möglichkeit, Schaltflächen zu aktivieren/deaktivieren, also müssen wir den Switch entscheiden lassen, wann dies geschehen soll.
Die vielleicht einfachste Art, den Schalter zu betrachten, besteht darin, ihn in drei Teile zu unterteilen. Von rechts nach links (fragen Sie mich nicht, warum ich mich entschieden habe, es so zu zeichnen …) ist der Eingang, gefolgt von der PIN-Code-Verkabelung und dann dem Ausgang, der die Signalgruppen mit Strom versorgt und unsere Tasten aktiviert / deaktiviert. P>
Sie können sich die orangefarbenen Input x-Boxen im Diagramm als Ports in einem Patchpanel vorstellen und entsprechen nicht wirklich irgendetwas im Spiel, ich finde es nur einfacher, das Diagramm mit ihnen dort zu lesen, wenn ich die Verkabelung durchführe.
Beginnend mit dem Eingabeteil ist jedes Schloss dafür verantwortlich, sein eigenes Tastensignal zu senden (das Signal, das angibt, welche Taste aktiviert werden soll). Jedes Schloss beginnt mit der Weitergabe des eingehenden Schlüsselsignals an die PIN-Code-Verkabelung, die die richtige Taste aktiviert. Sobald das Schloss geöffnet ist, sendet es dasselbe Schlüsselsignal an den Invert-Signalanschluss und blockiert effektiv sein eigenes Tastensignal, sodass die Taste nicht aktiviert bleibt. Der automatische Schalter in der PIN-Code-Verkabelung dient dazu, Rückkopplungsschleifen zu vermeiden, wenn dieselbe Taste an verschiedene Schlösser angeschlossen wird.
Der interessanteste Teil hier ist natürlich die PIN-Code-Verkabelung, die Tasten mit Schlössern verbindet. In meiner Basis ist dies als Patchfeld an einer Wand sichtbar (lose Kabelenden an der Wand, mit Aufklebern nummeriert), sodass ich meinen PIN-Code jederzeit problemlos ändern kann. Im Screenshot ist jedes Schloss (1-4 oben) mit verschiedenen Tasten (1-4 unten) verbunden, wodurch sich der PIN-Code 1332 ergibt.
Der Ausgangsteil des Schalters ist einfach ein automatischer Schalter, der sich abhängig von der PIN-Code-Verkabelung und dem gerade aktiven Schloss öffnet/schließt. Durch Öffnen des Auto-Schalters wird Strom an die Signalgruppe gesendet und unsere Taste aktiviert.
Reset-Mechanismus
Aufgrund der Funktionsweise der Sperren ist das Zurücksetzen des gesamten Systems sehr einfach. Töten Sie das Schlüsselsignal kurz mit einem Umkehren, um alle Schlösser zu schließen, und der Benutzer muss von vorne beginnen. Die Diagramme zeigen, wie jede Taste mit dem Reset-Mechanismus verbunden ist, aber dies könnte leicht mit einer separaten Taste zum Zurücksetzen, einem Näherungssensor, der das System zurücksetzt, wenn Sie sich zu weit entfernen, oder etwas anderem erweitert werden.
Alles zusammenfügen
Wenn man all dies zu einem vollständigen 4-stelligen PIN-Code-Sicherheitssystem mit 4 Tasten zur Auswahl zusammenfügt, würde das in etwa so aussehen
Und so sieht es im Spiel aus.
Sicherheitsmodul 1-4
Ausgangs- und Tastenwähler umschalten.
Eingang umschalten.
Bekannte Probleme
Bisher ist das einzige Problem, das ich gefunden habe, eines, von dem ich glaube, dass es mit der Funktionsweise der Schalter zusammenhängt. Alle Switches scheinen eine interne Uhr zu haben, die nicht mit den anderen geteilt wird, und der Signalport wird nur bei jedem Tick dieser Uhr überprüft. Anstatt also Schalter sofort zu öffnen/schließen, wenn sich das eingehende Signal ändert, dauert es manchmal vielleicht eine halbe Sekunde oder so, bevor sie reagieren. Dies könnte zu Rennbedingungen führen, bei denen Schalter nicht mehr synchron sind und alle Schlösser sehr schnell geöffnet werden (aufgrund von Schleifen), bevor das System nach dem Drücken einer Taste vollständig in die nächste Stufe übergegangen ist (habe ich erwähnt, dass ich kein Sicherheitsexperte bin)? . Ich würde gerne Verbesserungen im Design hören, die dies abmildern könnten!