СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННЫМ ЗАМКОМ, КЛЮЧ И ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК Российский патент 1997 года по МПК E05B47/00 

Изобретение относится к технике защиты различных объектов и помещений от доступа посторонних лиц, в частности к оптоэлектронным замкам.

Известен способ управления оптоэлектронным замком, заключающийся в параллельном кодировании ключом светового потока, передаче кода ключа по N оптическим каналам, сравнении его и открывании замка при совпадении /патент Великобритании N 1293123, кл. E 05 B 47/00, 1972/.

Известен также способ управления оптоэлектронным замком, заключающийся в импульсном параллельном кодировании ключом светового потока, передаче кода ключа по N оптическим каналам, сравнении его и открывании замка при совпадении /см. авт.св. N 1583575, кл. E 05 B 47/00, 1990/.

Для известных способов характерно большое количество оптических каналов, необходимое для обеспечения высокой надежности охраны помещений.

Известен способ управления оптоэлектронным замком, заключающийся в последовательном кодировании номера ключа, передаче по оптическому каналу импульсной последовательности, восстановлении /формировании/ истинных значений разрядов кода ключа, сравнении его с эталонным и открывании замка при совпадении /авт.св. N 1469066, кл. E 05 B 47/00, 1989/.

Известный ключ для управления оптоэлектронным замком содержит фотоэлектронный передатчик, счетчик и последовательно соединенные источник питания, переключатель и формирователь сигнала сброса /авт. св. N 1583576, кл. E 05 B 47/00, 1990/.

Известное устройство для управления оптоэлектронным замком содержит фотоэлектронный приемник, блок памяти кода, счетчик и привод замка /исполнительный блок/, вход которого соединен с первым выходом счетчика.

В известном способе и устройствах уменьшение числа оптических каналов без снижения надежности охраны помещения обеспечено заменой параллельного кодирования на синхронное последовательное, для чего по встречному оптическому каналу передаются импульсы синхронизации, увеличивается разрядность кода ключа за счет введения кода соответствия и вводится переменная составляющая кода /случайная последовательность/, которая передается по второму встречному оптическому каналу.

Обеспечение работы трех оптических каналов, два из которых являются встречными по отношению к третьему, усложняет требования к ним.

Технический результат, а именно сокращение числа оптических каналов до одного, достигается тем, что в способе управления оптоэлектронным замком, включающем последовательное кодирование номера ключа, передачу по оптическому каналу импульсной последовательности, восстановление истинных значений разрядов кода ключа, сравнение его с эталонным и открывание замка при совпадении, согласно изобретению осуществляют кодирование j-го разряда кода ключа группой импульсов, число которых определяется соотношением /1/.

где n число импульсов в группе;
N_j значение 1-го разряда;
производят восстановление истинного значения 1-го разряда кода по числу принятых импульсов за определенный интервал времени относительно первого импульса группы в соответствии с соотношением /2/.

прекращают на заданное время восстановление истинных значений разрядов кода при обнаружении несовпадения в j-ом разряде восстановленного значения с кодом замка.

Технический результат достигается также тем, что в ключ для управления оптоэлектронным замком, содержащий фотоэлектронный передатчик, счетчик и последовательно соединенные источник питания, переключатель и формирователь сигнала сброса согласно изобретению дополнительно введены шифратор и генератор, выход которого соединен с первым входом шифратора и со счетным входом счетчика. R вход и f выходов счетчика соединены, соответственно, с выходом формирователя сигнала сброса и с f вторыми входами шифратора, выход которого соединен со входом фотоэлектронного передатчика, оптический выход которого является выходом ключа, f + 1 выход счетчика соединен с его входом запрещения счета.

Технический результат достигается также тем, что в устройство для управления оптоэлектронным замком, содержащее фотоэлектронный приемник, блок памяти кода, счетчик и привод замка, вход которого соединен с первым выходом счетчика, согласно изобретению введены дополнительно расширитель импульса, блок сравнения, блок восстановления j-го разряда, блок выделения первого импульса группы, формирователь контрольных интервалов и элемент ИЛИ. Выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, а через расширитель импульса с первым входом блока сравнения и R входом счетчика. Второй выход счетчика через блок памяти кода соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока выделения первого импульса группы, выход которого соединен со входом формирователя контрольных интервалов. Первый выход формирователя контрольных интервалов соединен со вторым входом блока выделения первого импульса группы и с первым входом блока восстановления j-го разряда, выходы которого соединены со входами элемента ИЛИ и с третьими входами блока сравнения. Второй выход формирователя контрольных интервалов соединен со вторым входом блока восстановления j-го разряда, третий вход которого соединен с третьим входом выделения первого импульса группы и с выходом фотоэлектронного приемника, оптический вход которого является входом устройства.

Введение кодирования j-го разряда кода ключа группой импульсов, число которых определяется соотношением /1/, и восстановления истинного значения j-го разряда кода ключа по числу принятых импульсов за определенный интервал времени относительно первого импульса группы в соответствии с соотношением /2/ обеспечивает сокращение числа оптических каналов до одного с исключением необходимости обеспечения работы встречных оптических каналов. Введение прекращения на заданное время последовательного восстановления истинных значений разрядов кода ключа при обнаружении несовпадения в 3-ом разряде практически исключает возможность подбора кода, т.е. обеспечивает высокую надежность охраны помещения.

Введение в ключ шифратора и генератора и установление связей между ними и остальными элементами схемы обеспечивают кодирование 1-го разряда кода ключа группой импульсов.

Введение в устройство для управления оптоэлектронным замком расширителя импульсов, блока сравнения, блока восстановления 1-го разряда, блока выделения первого импульса группы, формирователя контрольных интервалов, элемента ИЛИ и установление связей между ними и остальными элементами схемы обеспечивают отсчет необходимого интервала времени относительно первого импульса каждой группы, восстановление истинного значения j-го разряда кода по числу импульсов в группе и блокировку восстановления истинных значений разрядов кода ключа на заданный интервал времени при обнаружении несовпадения в j-ом разряде кода ключа восстановленного истинного значения с эталонным.

На фиг. 1 приведена блок-схема ключа для управления оптоэлектронным замком; на фиг. 2 блок-схема шифратора ключа; на фиг. 3 блок-схема устройства управления оптоэлектронным замком; на фиг. 4 блок-схема блока восстановления 1-го разряда; на фиг. 5 блок-схема блока выделения первого импульса группы; на фиг. 6 блок-схема формирователя контрольных интервалов; на фиг. 7 и 8 блок-схемы привода замка; на фиг. 9 схема формирователя импульсов; на фиг. 10 схема блока памяти кода; на фиг. 11 схема расширителя импульсов; на фиг. 12 схема блока сравнения; на фиг. 13 схема формирователя импульса останова; на фиг. 14 блок-схема коммутатора-усилителя; на фиг. 15 блок-схема преобразователя напряжения.

Заявляемый способ был осуществлен в ключе /фиг. 1/ и устройстве для управления оптоэлектронным замком /фиг. 3/, при этом управление замком осуществлялось тридцатидвухразрядным кодом для:
1/ p 1, m 2
2/ p 2, m 4
Последовательный код из ключа передавался по одному оптическому каналу, что показало надежную работу как при минимальном расстоянии, так и при дистанционном управлении. Было установлена возможность скрытого расположения фоточувствительного элемента приемника. Последовательной подачей двух кодов /первого несовпадающего и второго совпадающего/ проведена блокировка на заданное время 10с.

Исходя из разрядности кода при p 1 и m 2 можно отметить, что выбранное время блокировки обеспечивает при непрерывном переборе кода в течение суток вероятность открывания, равную 2•10^-5, а время полного непрерывного перебора кодов составляет 136 лет. Увеличение значения p и m при той же разрядности кода снижает вероятность открывания и увеличивает время полного перебора, а при сохранении той же вероятности позволяет уменьшить разрядность кода.

Ключ для управления оптоэлектронным замком /фиг. 1/ содержит фотоэлектронный передатчик 1, счетчик 2 и последовательно соединенные источник 3 питания, переключатель 4 и формирователь 5 сигнала сброса. Кроме того, ключ содержит шифратор 5 и генератор 7. Выход генератора 7 соединен с первым входом шифратора 6 и со счетным входом счетчика 2. R вход и f выходов счетчика 2 соединены соответственно с выходом формирователя 5 и с f вторыми входами шифратора 6. Выход которого соединен со входом фотоэлектронного передатчика 1, оптический выход которого является выходом ключа. f + 1 выход счетчика 2 соединен с его входом запрещения счета.

Шифратор /фиг. 2/ содержит формирователь 8 импульсов, мультиплексор 9 и блок 10 памяти кода, выход которого соединен с первым входом мультиплексора 9, второй вход которого соединен с одной из шин питания, а вход разрешения со входом формирователя 8. Вход формирователя 8 является первым входом шифратора. Адресные входы блока 10 и мультиплексора 9 являются вторым входом шифратора, а выход мультиплексора 9 является выходом шифратора.

Ключ работает следующим образом. При включении переключателя 5 /фиг. 1/ формирователь 6 по фронту напряжения питания от источника 4 формирует сигнал сброса, устанавливающий счетчик 3 в исходное состояние. После чего импульсы с генератора 7 изменяют состояние счетчика 3 шифратор 6 формирует последовательный код ключа, который модулирует световой /инфракрасный/ поток передатчика 1. При достижении счетчика 3 состояния 2^f+1 сигнал с его f + 1 выхода запрещает изменение его состояния, тем самым обеспечивая однократное формирование последовательного кода ключа.

Если шифратор 6 выполнен так, как показано на фиг. 2, то под управлением старших разрядов счетчика 1 /фиг. 1/ из блока 10 /фиг. 2/ последовательно считываются разряды кода ключа. Под управлением младших разрядов счетчика 2 /фиг. 1/ мультиплексор 9 /фиг. 2/ формирует группу импульсов, число которых зависит от кратности периодов импульсов, поступающих на младший адресный вход мультиплексора 9, и импульсов, поступающих на его вход разрешения, в соответствии с соотношением /3/
p 2^K-1
m 2•p,
где K коэффициент кратность периодов импульсов, поступающих на младший адресный вход и вход разрешения мультиплексора 10.

Выполнение шифратора 6 в соответствии с блок-схемой, приведенной на фиг. 2, по сравнению с выполнением шифратора на микросхеме типа кР556РТ5 позволяет при относительно небольшом увеличении габаритов ключа резко снизить потребление, что значительно увеличивает ресурс батареи /источник питания/, а также позволяет довольно просто изменять код ключа при необходимости.

Устройство для управления оптоэлектронным замком /фиг. 3/ содержит фотоэлектронный приемник 11, блок 12 памяти кода, счетчик 13 и привод 14 замка, вход которого соединен с первым выходом счетчика 13. Кроме того, устройство содержит расширитель 15 импульса, блок 16 сравнения, блок 17 восстановления j-го разряда, блок 18 выделения первого импульса группы, формирователь 19 контрольных интервалов и элемент 20 ИЛИ. Выход элемента 20 соединен со счетным входом счетчика 13, а через расширитель 15 с первым входом блока 16 сравнения и R входом счетчика 13. Второй выход счетчика 13 через блок 12 памяти кода соединен со вторым входом блока 15 сравнения, выход которого соединен с первым входом блока 18 выделения первого импульса группы. Выход которого соединен со входом формирователя 19. Первый выход формирователя 19 соединен со вторым входом блока 18 выделения первого импульса группы и с первым входом блока 17 восстановления 1-го разряда, выходы которого соединены со входами элемента 20 и с третьими входами блока 16 сравнения. Второй выход формирователя 19 соединен со вторым входом блока 17 восстановления j-го разряда, третий вход которого соединен с третьим входом блока 18 выделения первого импульса группы и с выходом приемника 11, оптически вход которого является входом устройства.

Блок 17 восстановления j-го разряда /фиг. 4/ содержит дешифратор 21 и счетчик 22, L выходов которого соединены с адресными входами дешифратора 21, а L + 1 выход со входом запрещения счета счетчика 22. K и счетный входы счетчика 22 являются, соответственно, вторым и третьим входами блока 17, второй вход и выходы дешифратора 21 являются, соответственно, первым входом и выходами блока 17 восстановления j-го разряда.

Блок 18 выделения первого импульса группы /фиг. 5/ содержит элемент 23 И-НЕ и триггер 24, выход которого соединен с первым входом элемента 23. Выход элемента 23, соединенный с синхронным R входом триггера 24, является выходом блока 18, S и асинхронный R входы триггера 24 и второй вход элемента 23 являются, соответственно, вторым, первым и третьим входами блока 18 выделения первого импульса группы.

Формирователь 19 контрольных интервалов /фиг. 6/ содержит два последовательно соединенных расширителя 25 и 26 импульсов в элемент 27 НЕ-И, первый вход которого соединен с выходом первого расширителя 23. Вход расширителя 25 является входом формирователя 19, инверсный выход расширителя 26, соединенный со вторым входом элемента 27, является вторым выходом формирователя 19, а выход элемента 27 первым выходом формирователя 19.

Привод 14 замка /фиг. 1/ содержит блок 28 памяти направления движения, электродвигатель 29, который кинематически соединен с засовом 10, который механически соединен с датчиком 31 положения "открыто" и 32 "закрыто", последовательно соединенные элемент 33 ИЛИ, формирователь 34 импульса останова, триггер 35 включения, коммутатор-усилитель 36, выходы входы которого соединены с обмоткой электродвигателя 29. Выход датчика 32 соединен с первым входом элемента 33, второй вход которого соединен с выходом датчика 31 и с информационным входом блока 28 памяти направления движения, выход и синхровход которого соединен, соответственно, со вторым управляющим входом коммутатора
усилителя 36 и с синхронным S входом триггера 35, который является входом привода 14.

Привод 14 замка /фиг. 8/ содержит формирователь 37 импульса, преобразователь 38 напряжения и электромагнит 39 исполнительного механизма, первый и второй выводы которого соединены, соответственно, с выходами формирователя 37 и преобразователя 38. Первый вход преобразователя 38 соединен с шиной питания, а второй вход, соединенный со входом формирователя 37, является входом привода 14 замка.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы светового потока приемником 11 /фиг. 2/ преобразуются в электрические импульсы. Первый импульс, выделенный блоком 18 как первый импульс группы, запускает формирователь 19, импульс с его первого выхода разрешает блоку 17 восстановление истинного значения первого разряда кода ключа.

В течение этого импульса счетчик 22 /фиг. 4/ производит подсчет импульсов с выхода приемника 11 /фиг. 3/. Импульс со второго выхода формирователя 19 производит считывание состояния счетчика 22 /фиг. 4/ с помощью дешифратора 21. При значении счетчика 22, равном m, на выходе дешифратора 21 имеется код 10, а при значении, равном p₁-01. Если значение счетчика 22 превысило m, то сигнал с L + 1 выхода счетчика 22 запрещает дальнейшее изменение его состояния и на выходе дешифратора 21 считывается код 00 в, момент поступления импульса со второго выхода формирователя 19 /фиг. 3/. Такой же код будет при значении счетчика 22 /фиг. 4/, меньшем p. Таким образом блок 17 /фиг. 3/ восстанавливает истинное значение разряда кода ключа. Кроме того, импульс со второго выхода формирователя 19 возвращает блок 18 выделения первого импульса группы в исходное состояние.

Первый импульс с любого разряда выхода блока 17 восстановления 1-го разряда /фиг. 4/ф через элемент 20 запускает расширитель 15, выходной импульс которого снимает сигнал на входах начальной установки счетчика 13 /фиг. 3/ и блока 16 сравнения. Истинное значение разряда кода ключа сравнивается с эталонным, поступающим из блока 12 памяти кода в соответствии с состоянием счетчика 13. При совпадении истинного и эталонного значений разряда кода ключа нулевой потенциал с выхода блока 16 сравнения разрешает блоку 18 выделение первого импульса из следующей группы. По спаду импульса с выхода элемента 20 счетчик 15 изменяет свое состояние. Далее аналогичным образом производится последовательно восстановление значений других разрядов кода и их сравнение с эталонными. После последовательного совпадения всех восстановленных истинных значений разряд кода и ключа с эталонными счетчик 13 имеет состояние, при котором сигнал с его первого выхода включает привод 14.

При обнаружении несовпадения в j-ом разряде сигнал с выхода блока 167 сравнения запрещает блоку 18 выделение первого импульса из следующих групп, тем самым прекращая восстановление истинных значений разрядов кода. В этом случае счетчик 13 не достигает состояния, при котором появляется сигнал на его первом выходе и при этом не формируется команда на включение привода 14.

По истечении заданного времени сигнал с выхода расширителя 15 возвращает в исходное состояние блок 16 сравнения и счетчик 13. При этом сигнал с первого выхода счетчика 13 разрешает работу формирователю 19.

Фронт команды на включение привода 14, выполненного в соответствии с фиг. 7, записывает состояние засова 30 /состояние датчиков 31 и 32/ на этот момент /"закрыто" или "открыто"/ и блок памяти 34 и устанавливает триггер 35 в единичное состояние. Это приводит к выработке коммутатором усилителем 36 команды на работу электродвигателя 29, обеспечивая передвижение засова 30 в противоположное положение. В случае, когда состояние засова 30 в момент поступления команды не определено, не сработал ни один из датчиков 31 или 32
коммутатор-усилитель 36 формирует команду на закрывание. По завершении передвижения засова 30 срабатывает соответствующий датчик 31 или 32 и с помощью элемента 33 формирователь 34 выдает сигнал на переключение триггера 35 в исходное состояние.

Во время команды на включение привода 14, выполненного в соответствии с фиг. 8, преобразователь 38 повышает напряжение питания до величины, необходимой для работы электромагнита 39. По спаду вышеупомянутой команды формирователь 37 включает электромагнит 39 на необходимое время.

Способ управления оптоэлектронным замком включает последовательное кодирование номера ключа, передачу по оптическому каналу импульсной последовательности, восстановление истинных значений разрядов кода ключа, сравнение его с эталонным и срабатывании замка при совпадении. Введение кодирования j-го разряда кода ключа группой импульсов, число которых определяется соотношением /1/: при N_j = 1 при N_j = 0; где n - число импульсов в группе; N_j - значение j-го разряда m - число импульсов в группе, соответствующее значению передаваемого разряда, равного единице. P - число импульсов в группе, соответствующее значению передаваемого разряда, равного нулю и восстановления из j-го разряда кода ключа по числу принятых импульсов за определенный интервал времени относительно первого импульса ГИ по соотношению /2/ обеспечивает сокращение числа оптических каналов до одного с исключением необходимости обеспечения работы встречных оптических каналов. Введение прекращения на заданное время последовательного восстановления из разрядов кода ключа при обнаружении несовпадения в j-ом разряде практически исключает возможность подбора кода, т.е. обеспечивает высокую надежность охраны помещения. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ управления оптоэлектронным замком, заключающийся в последовательном кодировании номера ключа, передаче по оптическому каналу импульсной последовательности, восстановлении истинных значений разрядов кода ключа, сравнении его с кодом замка и срабатывании замка при совпадении, отличающийся тем, что кодирование j-го разряда кода ключа осуществляют группой импульсов, число которых определяется соотношением
n m при N_j 1;
n P при N_j 0,
где n число импульсов в группе;
N_j значение j-го разряда;
m число импульсов в группе, соответствующее значению передаваемого разряда, равного единице;
P число импульсов в группе, соответствующее значению передаваемого разряда, равного нулю,
восстановление истинного значения j-го разряда кода производят по числу принятых импульсов за определенный интервал времени относительно первого импульса группы в соответствии с соотношением
N_j 1 0 при n m;
N_j 0 1 при n P,
прекращают на заданное время восстановление истинных значений рязрядов кода при обнаружении несовпадения в j-м разряде восстановленного значения с кодом замка. 2. Ключ для управления оптоэлектронным замком, содержащий фотоэлектронной передатчик, счетчик и последовательно соединенные источник питания, переключатель и формирователь сигнала сброса, отличающийся тем, что в него дополнительно введены шифратор и генератор, выход которого соединен с первым входом шифратора и со счетным входом счетчика, R-вход и f выходов которого соединены соответственно с выходом формирователя cигнала сбора и с f вторыми входами шифратора, выход которого соединен с входом фотоэлектронного передатчика, оптический выход которого является выходом ключа, (f+1)-й выход счетчика соединен с его входом запрещения счета. 3. Ключ по п. 2, отличающийся тем, что шифратор содержит формирователь импульсов, мультиплексор и блок памяти кода, выходом соединенный с первым входом мультиплексора, второй вход которого соединен с одной из шин питания, а вход разрешения с входом формирователя импульсов, вход которого является первым входом шифратора, адресные входы блока памяти кода и мультиплексора являются вторым входом шифратора, а выход мультиплексора является выходом шифратора. 4. Оптоэлектронный замок, содержащий фотоэлектронный приемник, блок памяти кода, счетчик и привод замка, вход которого соединен с первым выходом счетчика, элемент ИЛИ, отличающийся тем, что в него дополнительно введены расширитель импульса, блок сравнения, блок восстановления j-го разряда, блок выделения первого импульса группы, формирователь контрольных интервалов, причем выход элемента ИЛИ соединен с счетным входом счетчика и через расширитель импульса с первым входом блока сравнения и R-входом счетчика, второй выход которого через блок памяти кода соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока выделения первого импульса группы, выходом соединенного с входом формирователя контрольных интервалов, первый выход которого соединен с вторым входом блока выделения первого импульса группы и с первым входом блока восстановления j-го разряда, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ и с третьими входами блока сравнения, второй выход формирователя контрольных интервалов соединен с вторым входом блока воосстановления j-го разряда, третий вход которого соединен с третьим входом блока выделения первого импульса группы и с выходом фотоэлектронного приемника, оптический вход которого является входом устройства. 5. Замок по п. 4, отличающийся тем, что блок восстановления j-го разряда содержит дешифратор и счетчик, L выходов которого соединены с адресными входами дешифратора, а (L+1)-й выход с входом запрещения счета счетчик R, счетные входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока восстановления j-го разряда, второй вход и выходы дешифратора являются соответственно первым входом и выходами блока восстановления j-го разряда. 6. Замок по п. 4, отличающийся тем, что блок выделения первого импульса группы содержит элемент И-НЕ и триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого, соединенный с синхронным R-входом триггера является выходом блока выделения первого импульса группы, S- и асинхронный R-входы триггера и второй вход элемента И-НЕ являются соответственно вторым, первым и третьим входами блока выделения первого импульса группы. 7. Замок по п. 4, отличающийся тем, что формирователь контрольных интервалов содержит два последовательно соединенных расширителя импульсов и элемент НЕ И, первый вход которого соединен с выходом первого расширителя импульсов, вход которого является входом формирователя контрольных интервалов, инверсный выход второго расширителя импульсов, соединенный с вторым входом элемента НЕ-И, является вторым выходом формирователя, а выход элемента НЕ-И первым выходом формирователя контрольных интервалов. 8. Замок по п. 4, отличающийся тем, что привод замка содержит блок памяти направления движения, электродвигатель, который кинематически соединен с засовом, кинематически соединенным с датчиками положения "Открыто" и "Закрыто", последовательно соединенный элемент ИЛИ, формирователь импульса останова, триггер включения, коммутатор-усилитель, выходы которого соединены с обмоткой электродвигателя, выход датчика положения "Открыто" соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом датчика положения "Закрыто" и с информациионным входом блока памяти направления движения, выход и синхровход которого соединены соответственно с вторым управляющим входом коммутатора-усилителя и с синхронным S-входом триггера включения, который является входом привода замка. 9. Замок по п. 4, отличающийся тем, что привод замка содержит формирователь импульса, преобразователь напряжения и электромагнит исполнительного механизма, первый и второй выводы которого соединены соответственно с выходами формирователя импульса и преобразователя напряженя, первый вход которого соединен с шиной питания, а второй вход, соединенный с входом формирователя импульса, является входом привода замка.