Изобретение относится к автоматике и может использоваться в системах дистанционного включения и выключения электрических приборов, доступ к которым имеет ограниченный круг лиц, в том числе для приведения в действие электрически управляемых замков сейфов, шкафов и помещений.
Известен электронный кодовый замок, содержащий блок набора кода, соединенный с входом блока сравнения, в котором осуществляется сравнение набранного кода с заданным кодом, хранящемся в блоке памяти, и исполнительный механизм, приводящий в действие механизм замка, на который подается сигнал от блока сравнения кодов см. а.с. СССР N 1430938, Е 05 В 47/00, 1987.
Известное устройство не обеспечивает скрытность и секретность, т.к. не защищено от несанкционированного доступа к блоку набора кода.
Известно также электронное запирающее устройство, управляемое от телефонного аппарата, для запирания ящиков стола и т.д. Информация о набираемом коде передается от телефонного аппарата акустически, для чего необходимо в момент набора номера поднести телефонную трубку к месту расположения замаскированного микрофона запирающего устройства см. заявку РСТ N WO 90/11423 E 05 B 49/00, 1990.
Необходимость проведения при каждом отпирании замка необходимых манипуляций с телефонным аппаратом поднесение трубки аппарата к месту расположения микрофона запорного устройства в известном устройстве демаскирует процедуру отпирания, т.е. снижает секретность устройства. Особенно это важно при использовании устройства, например, для запирания и отпирания сейфов-тайников, замаскированных в стене, в полу, в мебели.
Необходимость поднесения трубки аппарата к микрофону запорного устройства требует прямого доступа пользователя к указанному микрофону. Поэтому невозможно использование известного устройства для дистанционного включения исполнительного механизма при помощи радиотелефона. Когда на переносном модуле типового радиотелефонного аппарата производится набор номеpа, стационаpный модуль этого же аппарата, установленный в помещении и подключенный к проводной телефонной линии, посылает в эту линию сигналы набора номера. Если попытаться использовать известное устройство для дистанционного включения исполнительного механизма, находящегося в одном помещении со стационарным блоком радиотелефона, извне, от переносного модуля этого радиотелефона, например, отпирания и автоматического открывания ворот гаража прямо из салона автомобиля, включения электрочайника в квартире из гаража в нижней части дома и т.д. то это кажется невозможным, т.к. находясь на удалении от микрофона этого устройства (снаружи запертого помещения, в соседнем помещении), нельзя снять трубку аппарата и поднести ее к микрофону.
Коме того, известное устройство предназначено для работы только с телефонными сетями, применяющими частотный (тональный) способ набора номера, который практически не применяется в отечественных и стран СНГ телефонных сетях, поскольку в таких аппаратах частично модулированный код набора номера прослушивается в телефонной трубке. При наборе номера на телефонном аппарате с импульсным набором номера в телефонной трубке устаревших моделей аппаратов прослушиваются только щелчки, по которым если и можно декодировать набираемый номер, то с очень низкой достоверностью. В современных моделях аппаратов с импульсным набором номера неприятные для слуха щелчки подавляются, и во время набора номера в телефонной трубке не прослушивается ничего. Поэтому известное устройство принципиально не способно работать с телефонными сетями, использующими импульсный способ набора номера.
Известное устройство питается от автономного источника: батареи гальванических элементов или аккумуляторов. Такой источник является не очень надежным, т. к. с течением времени происходит естественный саморазряд элементов батареи. Следовательно, возможна ситуация, когда известное устройство не сработает из-за разряда автономного источника питания и запертая секция мебели не откроется. Если при этом автономный источник установлен внутри закрытой секции, то открыть ее можно будет только методом взламывания.
Техническим результатом данного изобретения является повышение секретности устройства, расширение возможностей его использования, в частности, применение в совокупности с радиотелефоном в качестве универсального средства дистанционного включения и выключения различных исполнительных механизмов, обеспечение возможности использования устройства в телефонных сетях с импульсным способом набора номера и повышение надежности работы устройства и его скрытности.
Технический результат достигается тем, что устройство дистанционного включения электрического аппарата содержит блок набора кода, в качестве которого использован телефонный аппарат, подключенный к телефонной сети, а также последовательно соединенные декодер, блок принятия решения и блок включения исполнительного механизма, выход которого является выходом для подсоединения исполнительного механизма, и блок пороговой обработки сигналов, вход которого подсоединен к телефонной сети, а выход к входу декодера и дополнительному входу блока принятия решения.
Кроме того, блок пороговой обработки сигналов (ПОС) состоит из последовательно соединенных фильтра режекции сигналов вызова, вход которого является входом блока ПОС, делителя напряжения и компаратора, выход которого является выходом блока ПОС, а также генератора опорного напряжения, включенного между выходом фильтра режекции сигналов вызова и вторым входом компаратора.
Повышение скрытности и секретности работы устройства достигается введением связи меду телефонной линией и входом устройства, т.к. для его работы не нужно будет производить никаких необычных манипуляций типа поднесения трубки к какому-либо особому месту.
Возможность применения устройства в совокупности с радиотелефоном в качестве универсального дистанционного средства включения и выключения электроаппаратуры достигается также введением связи между телефонной линией и входом устройства, т.к. при этом отпадает необходимость поднимать трубку и подносить ее к микрофону.
Возможность использования устройства в сетях с импульсным способом набора номера обеспечивается введением связи между телефонной линией и входом устройства, заменой тонального декодера импульсным декодером и введением блока пороговой обработки. Необходимость введения последнего вызвана следующими обстоятельствами.
Тональный способ набора номера используется только в электронных АТС и электронных цифровых аппаратах с клавишным номеронабирателем. Сигналы таких аппаратов стандартизованы, и их параметры поддерживаются с высокой точностью. В сетях с импульсным способом набора номера работают как электронные телефонные аппараты с клавишным номеронабирателем, так и электромеханические с дисковым номеронабирателем. Кроме того, в телефонных аппаратах с импульсным способом набора номера производства различных стран, которые очень часто работают в одних и тех же сетях, используются различные электрические схемы замыкания телефонной линии в процессе набора. В телефонных аппаратах отечественного производства, производства стран СНГ и стран бывших членов СЭВ замыкание линии при наборе номера осуществляется накоротко, а в аппаратах производства большинства остальных стран линия при наборе номера замыкается через разговорную схему, имеющую сопротивление 150.500 Ом. Вследствие этого амплитудные характеристики импульсных сигналов набора номера изменяются в широких пределах в зависимости от типа аппарата. Блок пороговой обработки позволяет минимизировать разброс характеристик сигналов набора номера для различных типов телефонных аппаратов.
Повышение надежности работы устройства достигается введением связи между телефонной линией и входом устройства, а также введением блока питания, режектирующего переменную (сигнальную) составляющую напряжения телефонной сети и выделяющего постоянную составляющую этого напряжения, которая используется для питания устройства. От введенного блока питания может питаться и исполнительный механизм, если он является маломощным либо потребляет большую мощность (до 100 Вт) в течение коротких (не более 1 сек) промежутков времени с высокой скважностью (не менее 100), так чтобы средняя потребляемая мощность не превосходила 2,5 Вт. Последнее практически всегда выполняется для исполнительных механизмов запорных устройств.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 структурная электрическая схема блока пороговой обработки сигналов; на фиг.3 структурная электрическая схема декодера; на фиг.4 структурная электрическая схема блока принятия решения; на фиг. 5 схема блока включения исполнительного механизма; на фиг.6 схема блока контроля положения трубки; на фиг.7 схема блока выделения межсерийных пауз; на фиг.8 схема блока питания исполнительного механизма.
Устройство дистанционного включения электрического аппарата содержит телефонный аппарат 1, блок 2 пороговой обработки сигналов, декодер 3, блок 4 принятия решения, блок 5 включения исполнительного механизма. Блок 2 пороговой обработки сигналов состоит из последовательно соединенных фильтра 6 режекции сигналов вызова, делителя напряжения 7, генератора 8 опорного напряжения и компаратора 9. Декодер 3 состоит из счетчика импульсов 10, формирователя 11 коротких импульсов, элемента 12 задержки, блока 13 выделения межсерийных пауз, а также регистра сдвига 14. Блок 4 принятия решения содержит первый блок 15 сравнения кодов, блок 16 постоянной памяти, логический элемент 17, блок 18 режекции коротких импульсов, второй блок 19 сравнения кодов, счетчик 20 количества набранных кодов, блок 21 контроля положения трубки. Блок 5 включения исполнительного механизма состоит из триггера 22, ключа 23. Блок 21 контроля положения трубки состоит из последовательно соединенных элемента задержки 24 и логического элемента И. Блок 13 выделения межсерийных пауз содержит элемент 26 задержки, логический элемент 26 задержки, логический элемент ИЛИ 27 и инвертор 28. Блок 34 питания исполнительного механизма состоит из фильтра нижних частот 29, диодного моста 30, стабилизатора напряжения 31 и конденсаторной батареи 32. Приведенные схемы блоков 2, 3, 4, 5 являются примерами возможных реализаций данных блоков. Блок 34 питания также представлен в виде примера возможной реализации. Напряжение с его первого выхода может использоваться для питания предложенного устройства, а напряжение со второго выхода для питания исполнительного механизма, если средняя потребляемая мощность последнего не превышает 2,5 Вт.
На фиг. 9 представлены диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков, поясняющие работу устройства.
Устройство работает следующим образом.
При лежащей на аппарате 1 телефонной трубке устройство находится в исходном состоянии. Исполнительный механизм выключен. При каждом поднятии трубки блок 4 принятия решения проверяет, не производится ли набор номера. Если номер действительно набирается, то блок 4 проверяет, не является ли этот номер включающим кодом. При наборе включающего кода с выхода блока 4 на управляющий вход блока 5 включения исполнительного механизма поступает управляющий сигнал, по которому блок 5 замыкает цепь между своими коммутируемым входом и выходом, напряжение питания от источника питания исполнительного механизма поступает на исполнительный механизм, который в результате приводится в действие.
В случае возвращения трубки в исходное положение на телефонном аппарате 1 управляющий сигнал на выходе блока 4 принятий решения пpопадет, блок 5 включения исполнительного механизма разомкнет цепь между своими питающим входом и выходом, и исполнительный механизм отключится.
Значность включающего кода должна быть, по крайней мере, на единицу меньше значности телефонных номеров в той сети, в которую включен телефонный аппарат. В противном случае каждый раз при использовании устройства АТС будет соединять пользователя с абонентом, номер которого совпадает с включающим кодом, что может привести к конфликтной ситуации.
Блок 2 пороговой обработки сигналов служит для уменьшения зависимости параметров сигналов набора номера от типа телефонного аппарата. Этот блок работает следующим образом.
Фильтр 6 режекции сигналов вызова предназначен для подавления сигналов вызова (звонка), поступающих от АТС на телефонный аппарат, имеющих амплитуду 80. 120 В, частоту 16.25 Гц и способных привести к выходу устройства из строя. Фильтр 6 может быть выполнен в виде обычного полосового фильтра, настроенного на подавление частот 16.25 Гц и пропускающего практически без искажений сигналы набора номера, частота основной гармоники в спектре которых равна 10 Гц.
Делитель 7 напряжения уменьшает амплитуду сигналов набора номера, так чтобы она укладывалась в динамический диапазон компаратора 9. Источник 8 опорного напряжения вырабатывает из напряжения телефонной сети стабильное опорное напряжение, необходимое для нормальной работы компаратора 9.
На первый вход компаратора 9 подается опорное напряжение от источника 8 опорного напряжения, а на второй его вход поступает через фильтр 6 режекции сигналов вызова и делитель напряжения сигнала с телефонной розетки. На выходе компаратора 9 сигнал имеет высокий уровень, если напряжение на втором входе больше опорного напряжения, и низкий уровень в противном случае.
При лежащей трубке телефонного аппарата напряжение на клеммах телефонной розетки, а значит, и на управляющем входе устройства имеет уровень 58.62В. Если трубку поднять, напряжение в телефонной розетке упадет до уровня Uта (напряжение поднятой трубки в зависимости от типа аппарата принимает значение 5.15 В). При наборе любой цифры, например 2, в телефонной розетке появится серия из соответствующего количества импульсов (в нашем примере 2), длительность которых равна 60 мс, а межимпульсная пауза составляет 40 мс. При этом напряжение в максимуме импульса равно напряжению положенной трубки (60 В), а напряжение в паузе между импульсами равно 0 В. Набор следующей цифры вызовет следующую серию импульсов. При этом межсерийная пауза не может быть меньше 640 мс.
При положенной телефонной трубке и в момент следования каждого из импульсов набора на выходе компаратора 9 появляется сигнал высокого уровня, а во всех остальных случаях низкого уровня (см. 9б). Для исключения зависимости от типа телефонного аппарата опорное напряжение, формируемое источником 8 опорного напряжения, выбирается следующим образом. Напряжение, равное середине интервала между максимально возможным напряжением поднятой трубки Uта и минимально возможным напряжением положенной трубки (58 В) делится на коэффициент деления делителя 7.
Назначение декодера 3 преобразовывать серии импульсов при наборе номера в позиционный двоичный либо десятичный код. Декодер 3 работает следующим образом.
Блок 13 выделения межсерийных пауз выделяет из выходных сигналов компаратора 9 интервалы времени, соответствующие паузам между сериями импульсов набора номера.
При поднятии трубки на телефонном аппарате 1 с выхода компаратора 9 на вход блока 13 выделения межсерийных пауз поступает сигнал низкого уровня. Блок 13 вырабатывает на своем выходе сигнал высокого уровня, если сигнал низкого уровня на его входе удерживается дольше времени межимпульсной паузы набора номера (40 мс). При поступлении на вход блока 13 сигнала высокого уровня на его выходе сигнал высокого уровня сменяется сигналом низкого уровня за время, определяемое только быстродействием элементов блока, т.е. за десятые доли мкс. Таким образом, на выходе блока 13 появляется сигнал высокого уровня во время каждой межсерийной паузы, причем фронт этого сигнала задержан относительно спада последнего импульса предыдущей серии приблизительно на длительность одного импульса (60 мс) (фиг.9г). С приходом первого же импульса набора каждой цифры на выходе блока 13 за очень малое время сигнал высокого уровня сменяется сигналом низкого уровня.
По фронту сигнала высокого уровня на выходе блока 13 на выходе формирователя 11 формируется сигнал в виде короткого импульса высокого уровня длительностью порядка 1 мс (фиг.9д). Элемент 12 задержки задерживает этот сигнал на время, равное примерно длительности одного импульса набора номера (60 мс) (фиг. 9е). С выхода элемента 12 задержки короткий импульсный сигнал высокого уровня поступает на вход сброса счетчика 10 импульсов. Счетчик 10 устанавливается в исходное, т.е. нулевое состояние (фиг.9в).
После набора каждой цифры (для примера показан пятизначный включающий код 21306) на счетный вход счетчика 10 импульсов поступают импульсы набора номера с выхода блока 2 пороговой обработки сигналов (выход компаратора 9). По фронту каждого входного импульса происходит увеличение состояния счетчика 10 на единицу. После прихода последнего импульса каждой серии состояние счетчика, а значит, и код на его выходе равно числу импульсов в серии, т.е. набранной цифре. Это состояние счетчика 10 импульсов сохраняется до прихода очередного короткого импульсного сигнала с выхода элемента 12 задержки на вход обнуления счетчика 10, т.е. приблизительно до двух длительностей импульса набора номера от момента начала очередной межсерийной паузы (фиг.9 в).
Регистр 14 сдвига служит для запоминания набранных цифр и имеет емкость n ячеек для хранения n десятичных цифр (по числу разрядов включающего кода) с выходами от каждой ячейки. Состояние регистра 14 изменяется по фронту сигнала высокого уровня на выходе блока 13 выделения межсерийных пауз. До появления этого фронта счетчик 10 импульсов заканчивает счет импульсов последней серии, и состояние счетчика 10 к этому моменту соответствует числу импульсов в серии. Это состояние счетчика 10 по фронту сигнала с выхода блока 13 записывается в первую ячейку регистра, содержимое остальных ячеек сдвигается на одну ячейку. Таким образом, после набора n цифр все они окажутся записаны в порядке набора в регистр 14 сдвига, причем первое набранное число окажется в n-ой ячейке регистра 14, а последнее набранное число в первой ячейке.
Блок 4 принятия решения работает следующим образом.
На первые n входов блока 4, которыми являются n входов первого блока 15 сравнения кодов, поступают сигналы с n первых выходов декодера 3, т.е. с n выходов регистра 14 сдвига. На (n+1)-ый вход блока 4, которым является вход счетчика 20 количества набранных цифр, поступает сигнал с (n+1)-го выхода декодера 3, т. е. с выхода блока 13. На (n+2)-ой вход блока 4, которым является вход блока 21 контроля положения трубки, поступает сигнал с выхода блока 2 пороговой обработки сигналов (с выхода компаратора 9).
Назначение блока 21 контроля положения трубки приводить блок 4 в дежурное состояние при подъеме трубки телефонного аппарата и возвращать его в исходное состояние покоя при положенной трубке.
Блок 21 формирует на своем выходе сигнал высокого уровня, если на его вход сигнал высокого уровня удерживается дольше длительности импульса набора номера (60 мс). Если на входе блока 21 присутствует сигнал низкого уровня, то на выходе блока 21 за очень малое время, определяемое только быстродействием элементов блока, сигнал высокого уровня сменяется сигналом низкого уровня. Таким образом, на выходе блока 21 присутствует сигнал высокого уровня при лежащей на аппарате телефонной трубке, который сменяется сигналом низкого уровня практически сразу же после подъема трубки, и возвращается сигнал высокого уровня через интервал времени, равный примерно длительности одного импульса набора номера после возврата трубки в исходное положение (фиг.9 з).
При лежащей на аппарате телефонной трубке счетчик 20 удерживается в нулевом состоянии, т. к. с выхода блока 21 на вход обнуления счетчика 18 поступает сигнал высокого уровня. После подъема трубки на выходе блока 21 появляется сигнал низкого уровня, и счетчик 20 готов к счету.
Состояние счетчика 20 изменяется по фронту очередного сигнала высокого уровня с выхода блока 13, т.е. в начале каждой межсерийной паузы. После каждого увеличения состояния счетчика 20 оно соответствует порядковому номеру следующей набираемой цифры. Таким образом, перед набором первой цифры состояние счетчика 20 равно 1, перед набором второй цифры 2 и т.д. (фиг.9 и).
В блоке 16 постоянной памяти хранятся число разрядов n и сами эти n цифр включающего кода. Сигналы, соответствующие n цифрам включающего кода, постоянно поступают на первые n входов этого блока 16. На (n+1)-ый выход этого блока постоянно поступает сигнал, соответствующий числу (n + 1).
Первый блок 15 производит сравнение сигналов, поступающих на его первую группу n входов с соответствующих n выходов регистра 14 сдвига декодера 3 и соответствующих n последним набранным цифрам, с сигналами, поступающими на его вторую группу n входов с соответствующих n выходов блока 16 и соответствующих n цифрам включающего кода. При совпадении сигналов на обоих группах входов первого блока 15 сравнения кодов на выходе этого блока появляется сигнал высокого уровня, в противном случае на выходе первого блока 15 сравнения кодов остается сигнал низкого уровня.
Второй блок 19 сравнения кодов вырабатывает на своем выходе сигнал высокого уровня, если значение сигнала на его первом входе соответствует значению сигнала на втором его входе. В противном случае на выходе второго блока 19 сравнения кодов присутствует сигнал низкого уровня. Как только будут набраны все n цифр номера, состояние счетчика 20 количества набранных цифр станет равно (n+1). Значение сигнала с выхода счетчика 20, поступающего на первый вход второго блока 19 сравнения кодов, будет соответствовать значению (n+1) сигнала, поступающего на его второй вход с (n + 1)-го выхода блока 16 постоянной памяти. Вследствие этого на выходе второго блока 19 сравнения кодов появится сигнал высокого уровня (фиг.9 к), который поступит на первый вход блока логического элемента И 17.
Назначение блока 18 режекции коротких импульсов блокирование сигнала на включение исполнительного механизма с выхода первого блока 15 сравнения кодов при случайном совпадении первых n цифр набираемого телефонного номера с включающим кодом. Этот блок подавляет все сигналы высокого уровня, время существования которых меньше удвоенного времени набора одной цифры (~ 1,6 с).
Для включения исполнительного механизма необходимо после набора всех n цифр включающего кода оставить трубку телефонного аппарата снятой в течение интервала времени, превышающего постоянную времени блока 18 режекции коротких импульсов (~ 1,6 с). Тогда на выходе этого блока (фиг.9 л) спустя указанный интервал времени появится сигнал высокого уровня и поступит на второй вход логического элемента И 17, на первом входе которого уже присутствует сигнал высокого уровня с выхода второго блока 19. В результате на выходе логического элемента И 17, являющемся выходом всего блока 4 и соединенным с управляющим входом блока 5 включения исполнительного механизма появится сигнал высокого уровня (фиг.9 м). По сигналу на управляющем входе блока 5 этот блок даст напряжение питания на исполнительный механизм, и последний включится.
При возвращении трубки телефонного аппарата в исходное положение произойдет сброс счетчика 20 блока 4 сигналом высокого уровня с выхода блока 21 контроля положения трубки. В результате сигнал высокого уровня на выходе второго блока 19 сравнения кодов сменится сигналом низкого уровня, и, как следствие, сигнал высокого уровня на выходе логического элемента И 17 также сменится сигналом низкого уровня (фиг.9 з, 9м). Таким образом, блок 5 отключит исполнительный механизм от его источника питания.
Блок 16 постоянной памяти может быть реализован либо в виде наборного поля, на котором при помощи блока переключателей или распайкой перемычек установлены в двоичной (десятичной) форме число n разрядов включающего кода и сами эти n цифр, либо в виде ПЗУ, на вход которого при помощи распайки или блока переключателей все время подается постоянный сигнал адреса.
Реализация блока 4 включения исполнительного механизма зависит от того, на какое время необходимо включение этого механизма. Если исполнительным механизмом является, например, запирающее устройство, которое должно сработать не более чем на несколько секунд и может отключаться возвращением трубки в исходное положение, то в качестве блока 5 включения исполнительного механизма может использоваться транзисторный либо тиристорный ключ или электромагнитное реле. Если же исполнительным механизмом является какое-либо производственное оборудование или электробытовой прибор, например электропечь, то блок 5 может быть реализован по схеме, представленной на фиг.5.
Триггер 22 блока включения исполнительного механизма работает в счетном режиме: по фронту каждого нечетного сигнала высокого уровня, поступившего на его вход, на выходе триггера 22 появляется сигнал высокого уровня, а по фронту каждого четного сигнала сигнал низкого уровня. Для включения исполнительного механизма необходимо набрать включающий код, и после набора паузы, необходимой для срабатывания блока 18 режекции коротких импульсов, можно вернуть трубку телефонного аппарата в исходное положение. Установившийся сигнал высокого уровня на выходе триггера 22 будет поступать на управляющий вход ключа 23 и приводить в действие исполнительный механизм до тех пор, пока включающий код не будет набран еще раз. Таким образом, телефонный аппарат в процессе работы исполнительного механизма можно свободно использовать для связи.
Реализация блока 18 режекции коротких импульсов отличается от реализации блока 21 контроля положения трубки только постоянной времени элемента 24 задержки.
Сущность изобретения: устройство дистанционного включения электрического аппарата содержит блок набора кода, в качестве которого использован телефонный аппарат, подключенный к телефонной сети, а также последовательно соединенные декодер, блок принятия решения и блок включения исполнительного механизма, выход которого является выходом для подсоединения исполнительного механизма, блок пороговой обработки сигналов, вход которого подсоединен к телефонной сети, а выход - к входу декодера и дополнительному входу блока принятия решения, при этом блок пороговой обработки сигналов состоит из последовательно соединенных фильтра режекции сигналов вызова, вход которого является входом блока пороговой обработки сигналов, делителя напряжения и компаратора, выход которого является выходом блока пороговой обработки сигналов, а также генератора опорного напряжения, включенного между выходом фильтра режекции сигналов вызова и вторым входом компаратора. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
| Заявка РСТ W0 90/11423, кл | |||
| Кипятильник для воды | 1921 |
|
SU5A1 |
