КОДОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК E05B49/00 

Изобретение относится к конструированию электронных кодовых замков, а также к устройствам блокировки электрических функциональных цепей автомобиля.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип является "электронное устройство дистанционного управления, в частности установок для централизованного запирания автомобилей".

Данное устройство содержит передатчик, работающий как ключ, содержащий последовательно соединенные блоки управления, блок кодирования, оптоэлектронный излучатель и приемник, работающий как замок, содержащий последовательно соединенные фотоприемный элемент, блок декодирования, содержащий на входе усилитель - формирователь импульсного сигнала, а также шину питания и шину для подключения исполнительного устройства.

К недостаткам прототипа относятся потребление значительной мощности от источника питания и значительные аппаратурные затраты.

Целью данного предложения является - снижение потребляемой мощности при одновременном снижении аппаратурных затрат и сохранении секретности.

Для достижения поставленной цели в управляющее кодирующее устройство, в частности для управления кодовым замком, содержащее блок задания режима, блок управления, выход которого соединен с первым входом блока кодирования, содержащим блок памяти ключа, светоизлучающий диод, оптически связанный с фотоприемным элементом, соединенным с входом усилителя - формирователя импульсного сигнала и блок декодирования, содержащий блок сравнения и блок памяти замка, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения, а также шину для подключения исполнительного устройства, введены: формирователь фронтов, формирователь импульсов кодовой посылки, импульсный ключевой каскад, емкостный накопитель, блок восстановления кодовой последовательности, блок дешифрации режима и выходной каскад, фотоприемный элемент выполнен в виде инфракрасного фотоприемника, причем выход блока задания режима соединен со вторым входом блока кодирования, выполненного в виде блока памяти ключа и мультиплексора, вход "задание режима" которого соединен со вторым входом блока кодирования, разрядные входы мультиплексора соединены с выходами блока памяти ключа, тактовый вход мультиплексора соединен с первым входом блока кодирования, а сигнальный выход и выход "конец кодовой посылки" мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым выходами блока кодирования, при этом первый выход блока кодирования соединен с входом формирователя фронтов, выход которого соединен с первым входом формирователя импульсов кодовой посылки, второй вход которого соединен со вторым выходом блока кодирования, а выход соединен со входом импульсного ключевого каскада, выход которого через светоизлучающий диод, выполненный в виде инфракрасного светодиода, соединен с шиной питания, между которой и общей шиной включен емкостной накопитель, выход усилителя-формирователя импульсного сигнала соединен с входом блока декодирования, выполненного в виде тактового генератора, демультиплексора, блока сравнения и блока памяти замка, при этом выход тактового генератора соединен с тактовым входом демультиплексора, сигнальный вход которого соединен с входом блока декодирования, разрядные выходы демультиплексора соединены со вторыми входами блока сравнения, выход которого и выход задания режима демультиплексора соединены соответственно с первым и вторым выходами блока декодирования, которые соединены с первым и вторым входами блока дешифрации режима соответственно, выходы которого соединены с соответствующими входами выходного каскада, выходы которого соединены с шиной для подключения исполнительного устройства.

Цель изобретения достигается также тем, что блок дешифрации режима выполнен в виде двух элементов ИЛИ-НЕ, двух одновибраторов и логического инвертора, причем первые входы элементов ИЛИ-HЕ соединены с первым входом блока дешифрации режима, второй вход одного элемента ИЛИ-НЕ непосредственно, а второй вход другого элемента ИЛИ-НЕ через логический инвертор соединен со вторым входом блока дешифрации режима, выходы элементов ИЛИ-НЕ соединены со входами одновибраторов соответственно, выходы которых соединены с выходами блока дешифрации режима соответственно.

На фиг.1 приведена схема управляющего кодирующего устройства; на фиг.2 - схема дешифрации режима; на фиг.3 - схема формирователя фронтов; на фиг.4 - схема блока восстановления кодовой последовательности; на фиг.5 - временные диаграммы работы устройства.

Управляющее кодирующее устройство (фиг.1) содержит блок 1 управления, выполненный в виде последовательно соединенных задающего генератора 2, блока 3 запуска и делителя 4 частоты, блок 5 кодирования, выполненный в виде блока 6 памяти ключа и мультиплексора-преобразователя в код "Манчестер 7", блока 8 задания режима, формирователя 9 фронтов, формирователя 10 импульсов кодовой посылки, импульсный ключевой каскад 11, светоизлучающий диод 12, выполненный в виде инфракрасного светодиода, шину 13 питания, емкостной накопитель 14, фотоприемный элемент 15, выполненный в виде инфракрасного фотоприемника, усилитель-формирователь 16 импульсного сигнала, блок 17 восстановления кодовой последовательности, блок 18 декодирования, выполненный в виде тактового генератора 19, демультиплексора-преобразователя из кода "Манчестер" 20, блока 21 сравнения и блока 22 памяти замка, блока 23 дешифрации режима, выходной каскад 24 и шину 25 для подключения исполнительного устройства, причем выход делителя 4 частоты соединен с выходом блока 1 управления, который соединен с первым входом блока 5 кодирования, второй вход которого соединен с выходом блока 8 задания режима, тактовый вход мультиплексора 7 соединен с первым входом блока 5 кодирования, вход задания режима мультиплексора 7соединен со вторым входом блока 5 кодирования, разрядные входы мультиплексора 7 соединены с выходами блока 6 памяти ключа, а сигнальный выход и выход "конец кодовой посылки" мультиплексора 7 соединен соответственно с первым и вторым выходами блока 5 кодирования, первый выход которого соединен с входом формирователя 9 фронтов, выход которого соединен с первым входом формирователя 10 импульсов кодовой посылки, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 5 кодирования, а выход соединен с входом импульсного ключевого каскада 11, выход которого через светоизлучающий диод 12 соединен с шиной 13 питания, между которой и общей шиной включен емкостной накопитель 14, светоизлучающий диод 12, оптически связанный с фотоприемным элементом 15, соединенным с входом усилителя-формирователя 16 импульсного сигнала, выход которого соединен с входом блока 17 восстановления кодовой последовательности, выход которого соединен с входом блока 18 декодирования, выход тактового генератора 19 соединен с тактовым входом демультиплексора 20, сигнальный вход которого соединен с входом блока 18 декодирования, разрядные выходы демультиплексора 20 соединены со вторыми входами блока 21 сравнения, первые входы которого соединены с выходами блока 22 памяти замка, выход блока 21 сравнения и выход задания режима демультиплексора 20 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 18 декодирования, которые соединены с первым и вторым входами блока 23 дешифрации режима соответственно, выходы которого соединены с соответствующими входами выходного каскада 24, выходы которого соединены с шиной 25 для подключения исполнительного устройства.

Блок 23 дешифрации режима выполнен в виде двух элементов ИЛИ-НЕ 26, 27 двух одновибраторов 28, 29 и логического инвертора 30, причем первые входы элементов ИЛИ-НЕ 26, 27 соединены с первым входом блока 23 дешифрации режима, второй вход одного элемента ИЛИ-НЕ 26 непосредственно, а второй вход другого элемента ИЛИ-НЕ 27 через логический инвертор 30 соединен со вторым входом блока 23 дешифрации режима, выходы элементов ИЛИ-НЕ 26, 27 соединены со входами одновибраторов 28, 29 соответственно, выходы которых соединены с выходами блока 23 дешифрации режима соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы все блоки устройства, кроме задающего генератора 2 блока 1 управления, находятся в "дежурном" режиме и потребляют незначительную энергию от источника питания. При этом блоки 1-14, образующие "ключ", потребляют суммарный ток порядка единиц мкА.

При подаче управляющего сигнала на блок 3 запуска, выполненного, например, в виде шины логической единицы, кнопки и элемента И, с задающего генератора 2 начинают поступать импульсы на вход делителя 4 частоты, с выхода которого на тактовый вход мультиплексора 7 поступают импульсы тактовой частоты. Данный вариант выполнения блока 1 управления обусловлен тем, что в задающем генераторе 2 применен кварцевый резонатор на частоту выше требуемой, чтобы обеспечить необходимую стабильность частоты при приемлемых массо-габаритных характеристиках кварцевого резонатора. Дальнейшее понижение частоты с помощью делителя 4 частоты, выполненного, например, в виде счетного триггера, необходимо для обеспечения повышения секретности и снижения потребляемой мощности. Возможны также и другие варианты выполнения блока 1 управления. Тактовые импульсы, поступающие на тактовый вход мультиплексора-преобразователя в код "Манчестер 7", преобразуются в кодированный сигнал с кодом, определяемым блоком 6 памяти ключа, с выхода мультиплексора 7, являющегося и выходом блока 5 кодирования, кодированный сигнал поступает на вход формирователя 9 фронтов. Одновременно на один из сигнальных входов, являющимся входом задания режима (отпирания-запирания) мультиплексора 7 с выхода блока 8 задания режима (выполненного, например, в виде кнопки, резистора и шин логического "нуля" и логической "единицы") поступает сигнал логического нуля или логической единицы, соответствующей режиму отпирания или запирания, см. также фиг.5, а, б. В качестве мультиплексора (демультиплексора) использованы ИМС типа 1806 ХМ1 007, вырабатывающие специальный признак начала кодового слова.

Формирователь 9 фронтов выполнен в виде логических квазидифференцирующих цепей переднего и заднего фронтов импульсов (см. фиг.3, 5 в), выполняющих те же функции, что и обычные дифференцирующие RC-цепочки, формирующие короткие импульсы в логических уровнях, соответствующие переднему и заднему фронтам, которые поступают на элемент ИЛИ, с выхода которого, являющегося выходом формирователя 9, импульсы поступают на первый вход формирователя 10 импульсов кодовой посылки заданной длительности. Чтобы обеспечить надежное декодирование кода декодирующим блоком замка, формирователь 10 импульсов кодовой посылки формирует посылку, состоящую из 4-5 кодовых слов. Формирователь 10 импульсов кодовой посылки может быть выполнен, например, в виде одновибратора, соединенного с одним входом элемента И, другой вход которого является первым входом формирователя 10 импульсов кодовой посылки, вход одновибратора является вторым входом формирователя 10 импульсов кодовой посылки, а выход элемента И - выходом этого формирователя.

Нагрузкой импульсного ключевого каскада 11 является инфракрасный светодиод 12, соединенный одним из выводов с шиной питания 13. В связи с тем, что инфракрасный светодиод 12 в импульсе потребляет ток порядка 1,0-1,5 А, для обеспечения работоспособности за счет обеспечения протекания необходимой величины импульсного тока, через светодиод 12 между шинами питания (между шиной питания 13 и общей шиной) включен емкостной накопитель 14. При запуске устройства с инфракрасного светодиода 12, имеющего оптическую связь с инфракрасным фотоприемником, например, фотодиодом 15 замка, образованного блоками 16-24, сигнал поступает на усилитель-формирователь 16 импульсного сигнала. С выхода усилителя-формирователя 16 импульсного сигнала сигнал, представляющий собой по-существу фронты импульсов кодовых посылок, поступает на вход блока 17 восстановления кодовой последовательности (фиг.5 г, д). Блок 17 восстановления кодовой последовательности восстанавливает из коротких импульсов импульсный кодированный сигнал, соответствующий сигналу, поступающему с выхода мультиплексора 7. Вариант выполнения блока 17 восстановления кодовой последовательности представлен на фиг.4. Блок 17 содержит триггер, работающий в счетном режиме, на прямом и инверсном выходах которого образуются импульсы, соответствующие кодированному сигналу в прямом и инверсном коде при поступлении на счетный вход триггера, являющийся входом блока 17, коротких импульсов с блока 16. Выходы триггера соединены с первыми входами элементов И соответственно, со вторыми входами которых соединены выходы мультивибратора, поочередно открывающего каждый из этих элементов на время, несколько большее длительности двух кодовых посылок. Выходы элементов И соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока 17 восстановления кодовой последовательности. С выхода блока 17 восстановления кодовой последовательности кодовый сигнал поступает на сигнальный вход демультиплексора-преобразователя из кода "Манчестер" 20, с разрядных выходов которого код, соответствующий коду блока памяти ключа, подается на вторые входы блока 21 сравнения, выполненного например, на основе микросхем 561ИП2, на первые входы которого подается контрольный код с выходов блока 22 памяти замка. В случае совпадения кодов, на выходе блока 2 сравнения, является первым выходом блока 18 декодирования, появляется импульс, который поступает на первый вход блока 23 дешифрации режима (см. также фиг.2), на второй вход которого поступает сигнал с выхода "задания режима" демультиплексора 20, являющегося вторым выходом блока 18 декодирования. Этот сигнал, в виде уровня логического нуля или единицы, что соответствует режиму отпирания или запирания замка, поступает на второй вход блока 23 дешифрации режима, соединенного со вторыми входами логических элементов ИЛИ-НЕ 26, 27, на один элемент непосредственно, на другой - через логический инвертор 30. На первые входы этих элементов, являющиеся первым входом блока 23 дешифрации режима, поступает сигнал с выхода блока 21 сравнения. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 26, 27 соединены соответственно со входами двух одновибраторов 28, 29 блока 23.

В случае совпадения кодов по сигналу, соответствующему одному из режимов (отпирания или запирания) срабатывает соответствующий одновибратор, вырабатывающий импульс с длительностью, необходимой для срабатывания исполнительного устройства. Этот импульс через соответствующий выход блока 23 дешифрации режима поступает на один из входов выходного каскада 24, с его выхода - на шину 25 для подключения исполнительного устройства отпирания или запирания.

Сущность изобретения: устройство содержит блок управления 1, блок кодирования 5, блок задания режима 8, формирователь фронтов 9, формирователь импульсов кодовой посылки 10, светодиод 12, фотоприемник 15, усилитель формирователь 16, блок восстановления кодовой последовательности 17, блок декодирования 18, дешифратор 23, выходной каскад 24. 1 - 5 - 10 - 11 - 12 - 15 - 16 - 17 - 18 - 23 - 24; 8 - 7; 7 - 9 - 10, 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. КОДОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее оптически связанные замок и ключ, имеющий блок задания режима и блок управления, выходом подключенный к первому и второму входам блока кодирования, содержащий блок памяти ключа и выходом подключенный к формирователю импульсов кодовой посылки, заданной длительности светодиод, при этом замок содержит последовательно соединенные фотоприемник и усилитель-формирователь, блок декодирования, содержащий блок сравнения, подключенный первыми входами к блоку памяти, исполнительное устройство, шину питания, отличающееся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, в устройство дополнительно введены формирователь фронтов, импульсный ключевой каскад, емкостной накопитель блок восстановления кодовой последовательности, дешифратор и выходной каскад, в блок кодирования дополнительно введен мультиплексор, а в блок декодирования - тактовый генератор и демультиплексор, причем выход блока задания режима соединен с вторым входом блока кодирования, а второй выход блока кодирования через формирователь фронтов подключен к второму входу формирователя импульсов кодовой посылки, выходом соединенного через импульсный ключевой каскад к светодиоду, подключенному к емкостному накопителю и к шине питания, а выход усилителя-формирователя через блок восстановления кодовой последовательности подключен к первому входу блока декодирования, выходами подключенного к дешифратору, выходом соединенному через выходной каскад с исполнительным механизмом, причем светодиод и фотоприемник выполнены в виде инфракрасной оптопары, а блок памяти ключа блока кодирования выходами подключен к разрядным входам его мультиплексора, первый и второй входы которого являются соответствующими входами блока кодирования, выходами которого являются выходы мультиплексора, при этом тактовый генератор блока декодирования выходом подключен к тактовому входу его демультиплексора, сигнальный вход которого является входом блока декодирования, а выходы подключены к второй группе входа блока сравнения, выход которого является первым выходом блока декодирования, второй выход которого является вторым выходом демультиплексора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дешифратор выполнен в виде элементов ИЛИ - НЕ, одновибраторов, логического инвертора, причем первые входы элементов ИЛИ - НЕ являются первым входом дешифратора, вторым входом которого является вход логического инвертора, подключенный к второму входу первого элемента ИЛИ - НЕ, выходом подключенного к входу первого одновибратора, выход которого является первым выходом дешифратора, а выход логического инвертора подключен к второму входу второго элемента ИЛИ - НЕ, выходом подключенного к второму одновибратору, выход которого является вторым выходом дешифратора.