ОХРАННОЕ КОДОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК E05B47/00 

Изобретение относится к охранным системам и может быть использовано для охраны жилых и производственных помещений, для предотвращения недозволенного использования транспортных средств и т. д.

Известно охранное кодовое устройство, состоящее из двух конструктивно разнесенных частей: замка и ключа. Замок содержит шифратор, подключенный к первой группе входов блока сравнения кодов, входы управления которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока синхронизации, а выход подключен к исполнительному блоку, причем первый и второй выходы блока синхронизации подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом первого генератора импульсов, первый выход которого соединен через первый формирователь импульсов со вторым входом блока сравнения кодов, а второй выход соединен с первым контактом. Ключ содержит первый диод, первым выводом соединенный с первой шиной питания и через конденсатор со второй шиной питания, а вторым выводом через второй диод соединен со входом второго формирователя импульсов и через резистор со входом ключевого устройства, выход второго формирователя импульсов через селектор импульсов по длительности, счетчик, коммутатор и второй генератор импульсов соединен с управляющим входом ключевого устройства. Второй вход счетчика соединен с выходом второго формирователя импульсов, вторые входы коммутатора с блоком набора кодов. Второй контакт соединен с вторым выводом первого диода и через третий диод со второй шиной питания и выходом ключевого устройства. Вторая шина питания соединена с электропроводящим корпусом ключа.

При работе известное изобретение обеспечивает надежную охрану, однако для постановки на охрану защищаемого объекта, перед тем как закрыть дверь, необходимо взвести устройство (нажав кнопку), а для снятия с охраны, пеpед тем как открыть дверь, необходимо соединить контакт ключа с контактом замка. Невыполнение этих операций приводит к ошибкам охраны (либо объект не ставится на охрану, либо происходит ложное срабатывание сигнализации), цена которых (например, при охране производственных помещений) и число (например, при охране квартир) могут быть значительными.

Цель изобретения повышение надежности охраны.

Поставленная цель достигается тем, что в охранное кодовое устройство введены элемент ИЛИ-НЕ, D-триггер, механический замок и механический ключ, причем выход блока сравнения кодов подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ и входу С D-триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к дополнительному входу исполнительного блока, а третий вход ко входу D D-триггера и выходу механического замка, выполняющего функции первого контакта, механический ключ выполнен из трех частей: секрета, корпуса и разделяющей их диэлектрической вставки. Секрет выполняет функции второго контакта.

Сопоставительный анализ с известным изобретением показывает, что заявляемое устройство дополнительно содержит D-тригьгер и элемент ИЛИ-НЕ с необходимыми связями, а механический замок и секрет ключа выполняют функции контактов охранного устройства. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию новизна.

Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от основного изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема электрическая функциональная предлагаемого охранного кодового устройства; на фиг. 2 временные диаграммы его работы (номер диаграммы на фиг. 2 соответствует номеру элемента на фиг. 1, с выхода которого снимается указанный сигнал); на фиг. 3 пример реализации схемы формирования выходного сигнала механического замка; на фиг. 4 пример реализации исполнительного блока.

В состав замка входят шифратор 1, подключенный к первому, групповому входу блока 2 сравнения кодов, входы управления которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока 3 синхронизации, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 4. Первый и второй выходы блока 3 синхронизации подключены ко входам элемента ИЛИ 5, выход которого соединен со входом первого генератора 6 импульсов, первый выход которого соединен через первый формирователь 7 импульсов со вторым входом блока 2 сравнения кодов. Второй выход первого генератора 6 импульсов через механический замок 8 соединен с одним из входов элемента ИЛИ-НЕ 4. Первый и второй входы исполнительного блока 9 подключены соответственно к выходам блока 2 сравнения кодов и элемента ИЛИ-НЕ 4.

В состав ключа входят первый диод 10, первый вывод которого соединен с первой шиной 11 питания и через конденсатор 12 подключен ко второй шине 13 питания, соединенной с корпусом 14 ключа механического замка. Второй вывод первого диода 10 соединен с секретом 15 ключа и через второй диод 16, второй формирователь 17 импульсов, селектор 18 импульсов по длительности, счетчик 19, коммутатор 20 и второй генератор 21 импульсов соединен с управляющим входом ключевого устройства 22. Второй вход счетчика 19 соединен с выходом второго формирователя импульсов 17, вход второго формирователя импульсов 17 через резистор 23, ключевое устройство 22, шину питания 13 и третий диод 24 соединен с секретом 15 ключа, вторые входы коммутатора 20 соединены с блоком 25 набора кода. Корпус 14 ключа механического замка изолирован от секрета 15 с помощью изолирующей прокладки 26. При этом корпус 14 должен быть электропроводящим. В состав замка входит также D-триггер 27, входы D и С которого подключены соответственно к выходам механического замка 8 и блока 2 сравнения кодов.

D-триггер 27 является D-триггером со статическим управлением и может быть выполнен по известной схеме (Зельдин Е. А. Триггеры. М: Энергоатомиздат, 1983, с. 76 рис. 66).

В состав формирователя выходного сигнала механического замка 8 входят кнопка 28, которая нажимается засовом 29 механического замка, и резистор 30. При нажатой кнопке 28 (механический замок 8 заперт) на выходной шине высокий сигнал питания (логическая единица). При отжатой кнопке 28 (механический замок 8 отперт) на выходной шине низкий сигнал логического нуля, образуемый подключением земляной шины через резистор 30.

Исполнительный блок 9 в данной, конкретной реализации предназначен для включения охранной сигнализации. В его состав входят дистанционный переключатель 31, имеющий обмотку размыкания 31.1, обмотку замыкания 31.2 и контакты 31.3 (например, реле РПС-20), усилители 32 и 33, входы которых соединены со входными шинами, а выходы соответственно через обмотки размыкания и замыкания (31.1 и 31.2) к общей шине замка, блок 34 охранной сигнализации, к которому подключены контакты 31.3. Остальные элементы, входящие в состав охранного кодового устройства, являются стандартными, широко описанными в литературе и в дополнительных пояснениях не нуждаются.

Устройство работает следующим образом. Блок 3 синхронизации формирует на трех своих выходах последовательности управляющих импульсов: тактовые, синхронизирующие и стробирующие (3.1, 3.2 и 3.3 на фиг. 2). Продолжительность тактового импульса 20-50 мс, пауза между ними 10-20 мс. При единичном тактовом импульсе формируется стробирующий импульс, выделяющий среднюю часть соответствующего тактового импульса. Продолжительность стробирующего импульса должна быть в 3-10 раз меньше тактового импульса. Последовательность тактовых и стробирующих импульсов прерывается при формировании синхронизирующего импульса, продолжительность которого должна в 2-4 раза превышать длительность тактового импульса. Между двумя синхронизирующими импульсами должно укладываться число тактовых импульсов n, равное числу разрядов шифратора 1.

Тактовые и синхронизирующие импульсы на выходе элемента ИЛИ 5 объединяются в одну последовательность импульсов, подключаемую ко входу генератора импульсов 6. Генератор импульсов 6 формирует на своем втором выходе последовательность импульсов частотой Fо 100-200 кГц при подключении единичного сигнала на его вход (диаграмма 6.2 на фиг. 2). При нулевом сигнале на входе генерация импульсов прекращается. Импульсы со второго выхода генератора импульсов 6 поступают на механический замок 8. При открывании механического замка 8 пользователь вставляет секрет 15 ключа в личинку механического замка 8. Пользователь в этом случае соприкасается с электропроводящим корпусом 14 ключа, который изолирован от секрета 15 с помощью изолирующей прокладки 26. Тогда по цепи первый генератор импульсов 6 механический замок 8, секрет 15 ключа первый диод 10 первая шина питания 11 (используется в качестве шины питания элементов ключа) элементы ключа, запитываемые по первой шине питания 11 электропроводящий корпус 14, емкость пользователя земля общая шина питания замка, потечет переменный ток в виде импульсов частотой F_o. Этот ток выпрямляется по отношению ко второй шине питания 13 диодами 10 и 16. При этом напряжение с первого вывода диода 10 сглаживается конденсатором 12 и подается на первую шину 11 питания, которая используется в качестве шины питания элементов ключа. Для обеспечения режима работы ключа по постоянному току служит третий диод 24.

С выхода диода 16 пачки продетектированных импульсов поступают на второй формирователь 17 импульсов, где они преобразуются в импульсы требуемой длительности. Таким образом, на выходе формирователя 17 импульсов формируется та же последовательность импульсов (синхронизирующий и n тактовых), так и на выходе элемента ИЛИ 5. Выходные сигналы формирователя 17 импульсов подключаются к селектору 18 импульсов по длительности, который выделяет на последовательности импульсов более продолжительные синхронизирующие импульсы.

Выходные сигналы селектора 18 импульсов по длительности, синфазные синхронизирующим импульсам со второго выхода блока 3 синхронизации, производят начальную установку счетчика 19, который, в свою очередь, подсчитывает число импульсов с выхода формирователя 17 импульсов. Таким образом, каждому из тактовых импульсов блока 3 синхронизации соответствует определенный код счетчика 19. Этот код подается на группу адресных входов коммутатора 20, чем обеспечивается последовательный опрос блока набора кода 25. При этом на выходе коммутатора 20 появляется последовательность логических нулей и единиц, определяемая установленным на блоке 25 набором кодов. Эта последовательность управляет работой второго генератора 21 импульсов. При единичном выходном сигнале коммутатора 20 на выходе второго генератора 21 импульсов формируются импульсы частотой F₁ 1-2 кГц. При логическом нуле на выходе коммутатора 20, выходным сигналом генератора 21 импульсов также является нулевой сигнал.

Логическая единица с выхода второго генератора 21 импульсов открывает ключевое устройство 22. Таким образом, сигнал на входе второго формирователя 17 импульсов шунтируется через резистор 23 и открытое ключевое устройство 22. Это приводит к увеличению отбора тока через механический замок 8 и секрет 15 ключа, а следовательно возрастает выходной ток первого генератора импульсов 6. Это накладывает дополнительную модуляцию частотой F₁ на его выходные сигналы. Огибающая сигнала будет сформирована на первом выходе генератора импульсов 6 (диаграмма 6.1 на фиг. 2). Этот сигнал поступает на вход первого формирователя 7 импульсов. Если в сигнале на входе формирователя 7 импульсов присутствует модуляция частотой F₁, то на выходе формирователя 7 импульсов оказывается сигнал логической единицы, в противном случае логического нуля. Последовательность логических нулей и единиц на выходе формирователя 7 импульсов строго соответствует задаваемой блоком набора кода 25 последовательности выходных сигналов коммутатора 20. В блоке сравнения кодов 2 происходит сравнение кодов с выхода формирователя 7 импульсов и с выхода шифратора 1. При совпадении этих кодов на выходе блока 2 сравнения кодов появляется сигнал логической единицы, поступающей на вход элемента ИЛИ-НЕ 4, на вход С D-триггера 27 и в исполнительный блок 9. При поступлении этого сигнала в исполнительном блоке 9 происходит подтверждение снятия охранного режима (единичный сигнал на первом входе и нулевой с выхода элемента ИЛИ-НЕ 4 на втором входе). D-триггер 27 переходит в режим записи в него новой информации.

При открывании механического замка 8, на его выходе, подключенном ко входу элемента ИЛИ-НЕ 4 и входу D D-триггера 27, формируется сигнал логического нуля, запоминаемый в D4триггере 27. На инверсном выходе D-триггера 27 формируется сигнал логической единицы, подтверждающий нулевой выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 4. Процесс открывания двери заканчивается извлечением секрета 15 ключа из личинки механического замка 8. При этом воздействие ключа на первый генератор импульсов С прекращается, на выходе формирователя 7 импульсов формируются только логические нули, что не совпадает с кодом в шифраторе 1. На выходе блока 2 сравнения кодов сигнал становится нулевым. При этом в D-триггере 27 и исполнительном блоке 9 сохраняется имеющееся состояние: в исполнительном блоке 9 снят охранный режим, а на инверсном выходе D-триггера 27 остается единичный сигнал. Если пользователь зайдет в охраняемое помещение и запрет за собой дверь не пользуясь ключом, то выходной сигнал механического замка 8 станет единичным, однако он не может изменить ни состояния D-триггера 27 (на его входе С нулевой сигнал с выхода блока 2 сравнения кодов), ни выходного сигнала элемента ИЛИ-НЕ 4 (единичный сигнал с инверсного выхода D-триггера 27 определяет нулевой выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 4.

В этом режиме, когда пользователь находится внутри охраняемого помещения, а режим охраны снят, существует возможность открывания механического замка 8 без использования ключа. Это может осуществить, например, пользователь, находящийся внутри охраняемого помещения. В данном случае при открывании механического замка 8 его выходной сигнал станет единичным. Однако этот сигнал не может изменить выходные сигналы ни в одном из элементов, к которым он подключен. Все сигналы в этом случае совпадают с сигналами при открывании механического замка 8 при помощи ключа.

Однако в режиме, когда пользователь находится внутри охраняемого помещения, а режим охраны снят, не исключается и возможность открывания механического замка 8 с помощью ключа другим пользователем. Этот другой пользователь также должен вставлять секрет ключа в личинку механического замка 8. Поскольку каждый пользователь имеет ключ с кодом, совпадающим с кодом замка, на выходе блока 2 сравнения должен сформироваться высокий, единичный сигнал. Он поступает на вход исполнительного блока 9, подтверждая снятие охранного режима, а также на вход элемента ИЛИ-НЕ 4, подтверждая его выходной нулевой сигнал, подаваемый на второй вход исполнительного блока 9. Пока механический замок 8 закрыт, на его выходе присутствует единичный сигнал, после отпирания выходной сигнал становится нулевым, т. е. в процессе отпирания замка D-триггера 27 (являющийся D-триггером со сферическим управлением) может переключаться в единичное состояние. Однако по окончании отпирания механического замка 8 состояние D-триггера 27 будет нулевым, а сигнал, подаваемый с его инверсного выхода на элемент ИЛИ-НЕ 4 единичным. Это означает, что вне зависимости от того поставлен ли замок на охрану, или нет, все выходные сигналы элементов замка и ключа при отпирании замка соответствующим ему ключом совпадают.

При запирании замка соответствующим ключом происходит постановка на охрану охранного кодового устройства. Действительно, при запирании механического замка 8 секрет 15 ключа вставляется в личинку механического замка и, как было уже показано, на выходе блока 2 сравнения кодов формируется единичный сигнал. Этот сигнал подтверждает нулевой выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 4 и, попадая на вход исполнительного блока 9, подтверждает снятие охранного режима. Поскольку ко входу С D-триггера 27 подключена логическая единица (с выхода блока 2 сравнения кодов) в D-триггере 27 осуществляется перезапись информации. При запирании механического замка 8 его выходной сигнал становится единичным и этот единичный сигнал подтверждает нулевой выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 4 и устанавливает единичное состояние в D-триггере 27. При этом сигнал на его инверсном выходе оказывается нулевым. При извлечении секрета ключа из личинки механического замка сигнал на выходе блока 2 сравнения кодов становится нулевым, однако выходные сигналы всех элементов, к которым подключен выходной сигнал блока 2 сравнения кодов, не изменяются. Охранное кодовое устройство при этом переходит в режим охраны.

Если в режиме охраны кто-либо откроет механический замок 8 не при помощи ключа, то на выходе механического замка 8 сформируется нулевой сигнал. На всех трех входах элемента ИЛИ-НЕ 4 оказываются логические нули, что приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4 единичного сигнала, включающего исполнительный блок 9. При включении исполнительного блока 9 может быть, например, включена сирена или включено передающее устройство для тревожной сигнализации в органы милиции, или если охраняется автомобиль выключена катушка зажигания и т. п.

Поскольку исполнительный блок 9 запоминает последнее воздействие выключить исполнительный блок 9 можно лишь единственным способом: вставить секрет 15 ключа с соответствующим кодом в личинку механического замка 8. Как показывалось выше, при совпадении кодов замка и ключа блок 2 сравнения кодов формирует на своем выходе единичный сигнал. Он поступает на вход исполнительного блока 9. Кроме того, этот сигнал формирует нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4, подключенном к другому входу исполнительного блока 9. Это означает выключение исполнительного блока 9. В зависимости от того закрыт или открыт механический замок 8, единичный сигнал на выходе блока 2 сравнения кодов заносит в D-триггер 27 единичное или нулевое содержимое, т. е. все сигналы элементов должны повторять либо постановку на охрану, либо снятие с охраны.

Таким образом, все режимы функционирования охранного кодового устройства рассмотрены. Рассмотрение показывает, что действия пользователя полностью естественны, как при постановке на охрану, так и при снятии с охраны. Пользователь (например, в гостиничном номере) может даже не знать о постановке им помещения на охрану и о снятии охраны. Во всех случаях пользователь не нуждается в каких-либо дополнительных инструкциях по постановке на охрану.

На предприятии были проведены испытания макетов заявляемого устройства и прототипа. Оба устройства с одинаковой надежностью включали сигнализацию при несанкционированном открывании дверей, и не включали, если коды замка и ключа совпадали. Однако, использование для охраны заявляемого устройства позволило полностью устранить ошибки охраны, т. е. объект ставился на охрану всегда, когда производилось запирание механического замка, и снимался с охраны, когда механический замок открывался, а коды замка и ключа при этом совпадали. Таким образом, заявленное устройство позволяет надежно защищать объекты, где цена ошибок охраны (например, производственные помещения), а также их количество (например, гостиничные номера) высоки.

Сущность изобретения: охранное кодовое устройство состоит из двух конструктивно не соединенных частей замок и ключ. Замок содержит шифратор, блок сравнения кодов, блок синхронизации, элемент ИЛИ НЕ, элемент ИЛИ, два генератора импульсов, два формирователя импульсов, механический замок, исполнительный блок, D-триггер. Ключ содержит селектор импульсов по длительности счетчик, коммутатор, ключевое устройство, блок набора кода, детектор. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ОХРАННОЕ КОДОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее замок и ключ, выполненные в виде соединенных между собой механического и электрического узлов, основной генератор, исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности охраны, в него дополнительно введены шифратор, блок сравнения кодов, блок синхронизации, элементы ИЛИ НЕ, ИЛИ, формирователи импульсов, D-триггер, выпрямитель, детектор, селектор импульсов, счетчик, коммутатор, дополнительный генератор, ключевое устройство, блок набора кода, причем первый выход основного генератора является выходом электрического узла замка, второй выход основного генератора через первый формирователь подключен к первому входу блока сравнения, вторыми входами подключенного к шифратору, а третьими- к выходам блока синхронизации, первый и второй выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу основного генератора, при этом первый вход элемента ИЛИ НЕ является входом электрического узла замка, второй вход элемента ИЛИ НЕ подключен к выходу блока сравнения кодов, исполнительному механизму и C-входу D-триггера, D-вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ НЕ, выходом подключенного к исполнительному механизму, а инверсный выход D-триггера соединен с третьим входом элемента ИЛИ НЕ, при этом входы детектора и выпрямителя являются входами электрического узла ключа, выход детектора через формирователь, селектор импульсов, счетчик подключен к первым входам коммутатора, вторые входы которого подсоединены к блоку набора кода, а выход через дополнительный генератор подключен к ключевому устройству, соединенному с вторым выходом детектора и выходом выпрямителя, при этом выход второго формирователя соединен с вторым входом счетчика. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механический узел ключа выполнен в виде стержня, ключа с бородками и головкой, причем между стержнем и головкой установлена диэлектрическая вставка.