ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК Российский патент 2001 года по МПК E05B49/00 E05B47/00 G08B13/00 

Предлагаемый замок относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц, в частности к электронным замкам для защиты жилых квартир от злоумышленников.

Известны электронные замки (авт. свид. СССР N 358495, 475450, 506693, 592693, 699155, 878889, 1000547, 1201472, 1252468, 1326718, 1776744; патенты РФ N 2002020, 2037046, 2043476, патенты США N 4831860, 5209088; патенты Великобритании N 2141774, 2261254; патенты ФРГ N 3407128, 3907326; патенты Франции N 2559193, 2692309; патенты Японии N 59-192167, 60-29912 и другие).

Из известных электронных замков наиболее близким к предлагаемому является "Электронный замок" (авт. свид. СССР N 1326718, E 05 В 47/00, 1986), который и выбран в качестве прототипа.

При нахождении вблизи замка средства для кодирования, выполненного, например, в виде ключа или брелока, генератор (передатчик) излучает радиосигнал, частота которого преобразуется в средстве для кодирования, после чего опять излучается и принимается усилителем (приемником), настроенным на преобразованную частоту. При совпадении частоты настройки с частотой принимаемого сигнала замок открывается.

Однако указанный электронный замок отличается сравнительно низкими помехозащищенностью, надежностью и секретностью. Это объясняется тем, что в эфире возможно появление сигналов, частота которых равна преобразованной частоте средства для кодирования. Эти сигналы принимаются приемником и обеспечивают ложные (несанкционированные) открывания замка.

Задачей изобретения является повышение помехозащищенности, надежности и секретности электронного замка. Это достигается использованием геркона, постоянного магнита и сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМН), которые обладают структурной и энергетической скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов.

Структурная скрытность сложных сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры.

Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.

Поставленная задача решается тем, что электронный замок, содержащий расположенные на объекте охраны радиопередатчик, радиоприемник, исполнительный блок, кинематически связанный с механическим замком, а также средство для кодирования, расположенное вне объекта охраны и выполненное в виде двух колебательных контуров, соединенных между собой через средство преобразования частоты, снабжен герконом, постоянным магнитом, двумя анализаторами спектра, удвоителем фазы сигнала, блоком сравнения и пороговым блоком, причем источник питания соединен с радиопередатчиком и радиоприемником через геркон, к выходу радиоприемника последовательно подключены удвоитель фазы сигнала, второй анализатор спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом радиоприемника, и пороговый блок, выход которого подключен к исполнительному блоку, средство преобразования частоты выполнено в виде последовательно включенных перемножителя, второй вход которого также соединен с выходом первого колебательного контура, узкополосного фильтра, многоотводной линии задержки, n-отводов которой через n-фазоинверторов подключены к n-выходам сумматора, (n+1)-й вход которого непосредственно соединен с выходом узкополосного фильтра, постоянный магнит размещен в средстве для кодирования.

Структурная схема предлагаемого электронного замка изображена на фиг. 1. Временные диаграммы, поясняющие принцип действия электронного замка, представлены на фиг. 2.

Электронный замок содержит источник 1 питания, который через геркон 2 соединен с радиопередатчиком 4 и радиоприемником 5, расположенным на объекте охраны, колебательные контуры (индуктивности) 7 и 8, средство 9 преобразования, постоянный магнит 10, анализаторы 17 и 19 спектра, удвоитель 18 фазы сигнала, блок 20 сравнения, пороговый блок 21 и исполнительный блок 3. Колебательные контуры 7, 8 и средство 9 преобразования частоты образуют средство 6 для кодирования, которое расположено вне объекта охраны и выполнено, например, в виде ключа или брелока. Средство 9 преобразования частоты выполнено в виде последовательно включенных перемножителя 11, второй вход которого также соединен с выходом первого колебательного контура 7, узкополосного фильтра 12, многоотводной линии 13 задержки, n-отводов которой через 14 n-фазоинверторов подключены к n-выходам сумматора 15, (n+1)-й вход которого непосредственно соединен с выходом узкополосного фильтра 12. Постоянный магнит 10 размещен в средстве 6 кодирования. К выходу радиоприемника 5 последовательно подключены удвоитель 18 фазы сигнала, второй анализатор 19 спектра, блок 20 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 17 спектра соединен с выходом радиоприемника 5, пороговый блок 21 и исполнительный блок 3. Анализаторы 17 и 19 спектра, удвоитель 18 фазы сигнала, блок 20 сравнения и пороговый блок 21 образуют селектор 16.

Электронный замок работает следующим образом.

Источник 1 питания, геркон 2, исполнительный блок 3, радиопередатчик 4, радиоприемник 5 и селектор 16 располагаются на объекте охраны. При этом геркон 2 и антенны радиопередатчика 4 и радиоприемника 5 размещаются в потайном месте, известном только лицам, допущенным к объекту охраны. Если объектом охраны является квартира, то указанное место известно только жильцам данной квартиры.

При поднесении средства 6 для кодирования к месту, где, например, в стене расположены геркон 2 и антенны радиопередатчика 4 и приемника 5, замыкаются контакты геркона 2, подавая питание на радиопередатчик 4 и радиоприемник 5. Радиопередатчик излучает гармонический импульсный сигнал (фиг. 2,а)
U₁(t) = V₁•Cos(W₁t + ϕ₁), 0 ≤ t ≤ τ_э,
где U₁, W₁, ϕ₁, τ_э - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность импульсного сигнала, который принимается настроенной на частоту радиопередатчика индуктивностью (колебательным контуром) 7 (W_H1 = W_C). Указанный сигнал в перемножителе 11 перемножается сам на себя. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение (фиг. 2,б)
U₂(t) = V₂•Cos(2W₁t + 2ϕ₁), 0 ≤ t ≤ τ_э,
где ,
K₁ - коэффициент передачи перемножителя, который выделяется узкополосным фильтром 12, частота настройки W_H2 которого выбирается равной удвоенному значению частоты W₁ радиопередатчика 4 (W_H2 = 2W₁). Радиоимпульс U₂(t) с выхода узкополосного фильтра 12 поступает на вход многоотводной линии 13 задержки и на (n+1)-й вход сумматора 15. В многоотводной линии 13 задержки время задержки между соседними отводами равно длительности элементарного радиоимпульса (τ_зi = τ_э, i = l,...n). В отводах линии задержки включены фазоинверторы 14.i, обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180^o (фиг. 2,в,г). На выходе сумматора 15 образуется сложный фазоманипулированный (ФМН) сигнал в виде алгебраической суммы элементарных сигналов со всех отводов линии 13 задержки и с выхода узкополосного фильтра 12 (фиг. 2,д)
U₃(t) = V₂•Cos[2W₁t + ϕ_к(t) + 2ϕ₁], 0 ≤ t ≤ T₂,
где ϕ_к(t) = {0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем ϕ_к(t) = const при Kτ_э ≤ t ≤ (К+1)τ_э, и может изменяться скачком при t = К τ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К = 1, 2,...n).

τ_э, n - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T₂ (T₂ = n•τ_э).

Данный сигнал излучается индуктивностью (колебательным контуром) 8 в эфир, принимается радиоприемником 5 и поступает на входы анализатора 17 спектра и удвоителя 18 фазы сигнала. Частота настройки W_H2 колебательного контура 8 и радиоприемника 5 выбирается равной удвоенному значению частоты W₁ радиопередатчика 4 (W_H2 = 2W₁).

На выходе удвоителя 18 фазы сигнала образуется гармоническое напряжение
U₄(t) = V₂•Cos[4W₁t + 2ϕ_к(t) + 4ϕ₁], 0 ≤ t ≤ T₂.

Так как 2ϕ_к(t) = {0,2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует. Ширина спектра второй гармоники Δf₂ определяется длительностью сигнала , тогда как ширина спектра Δf₁ ФМН-сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок , т.е. ширина спектра второй гармоники в n раз меньше ширины спектра входного сигнала.

Следовательно, при удвоении фазы ФМН-сигнала его спектр сворачивается в n раз. Ширина спектра Δf₁ входного сигнала измеряется с помощью анализатора 17 спектра, ширина спектра второй гармоники сигнала измеряется с помощью анализатора 19 спектра. Напряжения V₃ и V₄, пропорциональные Δf₁ и Δf₂ соответственно, с выходов анализаторов 17 и 19 спектра поступают на два входа блока 20 сравнения. Так как V₃ >> V₄, то на выходе блока 20 сравнения образуется положительный импульс, который превышает пороговый уровень V_пор в пороговом блоке 21. Если на входе блока 20 сравнения поступают напряжения одинаковой амплитуды, то выходное напряжение блока 20 сравнения равно нулю. При превышении порогового напряжения V_пор в пороговом блоке 21 формируется постоянное напряжение, которое включает исполнительный блок 3. Последний срабатывает и открывает дверь.

При отсутствии вблизи геркона 2 и антенн радиопередатчика 4 и радиоприемника 5 средства 6 для кодирования, которое может быть выполнено в виде ключа или брелока, сигнал с радиоприемника 5 не поступает на исполнительный блок 3 и замок не открывается.

Таким образом, предлагаемый электронный замок по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехозащищенности, надежности и скрытности. Это достигается использованием геркона, постоянного магнита и сложного сигнала с фазовой манипуляцией, который обладает структурной и энергетической скрытностью. Указанный сигнал позволяет применять новый вид селекции - структурную селекцию.

Особенностью предлагаемого электронного замка является полное отсутствие снаружи каких-либо признаков его установки (замочные скважины, гнезда и т.п. ). Одно это уже ставит в тупик самых умелых злоумышленников.

Предлагаемый электронный замок может найти применение для защиты жилых квартир, офисов, дач, хранилищ, складов, сейфов и т.д. Он обладает определенными защитными барьерами на устойчивость к несанкционированным воздействиям (взлом, пулестойкость, взрывостойкость, огнестойкость и т.п.).

Изобретение относится к системам защиты различных объектов от доступа посторонних лиц и может быть использовано в электронных замках. Электронный замок содержит источник питания, геркон, исполнительный блок, радиопередатчик, радиоприемник, средство для кодирования, первый и второй колебательные контуры, средство преобразования частоты, постоянный магнит, перемножитель, узкополосный фильтр, многоотводную линию задержки, фазоинверторы, сумматор, селектор, первый и второй анализаторы спектра, блок сравнений и пороговый блок. Техническим результатом данного изобретения является повышение помехозащищенности, надежности, секретности. 2 ил.

Электронный замок, содержащий расположенные на объекте охраны радиопередатчик, радиоприемник, исполнительный блок, кинематически связанный с механическим замком, а также средство для кодирования, расположенное вне объекта охраны и выполненное в виде двух колебательных контуров, соединенных между собой через средство преобразования частоты, отличающийся тем, что он снабжен герконом, постоянным магнитом, двумя анализаторами спектра, удвоителем фазы сигнала, блоком сравнения и пороговым блоком, причем источник питания соединен с радиопередатчиком и радиоприемником через геркон, к выходу радиоприемника последовательно подключены удвоитель фазы сигнала, второй анализатор спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом радиоприемника, и пороговый блок, выход которого подключен к исполнительному блоку, средство преобразования частоты выполнено в виде последовательно включенных перемножителя, второй вход которого также соединен с выходом первого колебательного контура, узкополосного фильтра, многоотводной линии задержки, n отводов которой через n фазоинверторов подключены к n выходам сумматора, (n + 1)-й вход которого непосредственно соединен с выходом узкополосного фильтра, постоянный магнит размещен в средстве для кодирования.