УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ЗАМКАМИ Российский патент 2003 года по МПК E05B49/00 

Изобретение относится к технике защиты объектов от доступа посторонних лиц, в частности к электронным замкам.

Известно устройство управления электронными замками (см. авт. св. СССР 1276792 от 18.03.85 г., МПК: Е 05 В 47/00, "Электронно-кодовый замок", автор С. П. Клокоцкий, опубл. 15.12.86 г., БИ 46), содержащее генератор, делитель частоты, счетчик, табло, дешифратор, коммутатор, блок установки кода, распределитель импульсов, блок фиксации кода, блок управления, дополнительный счетчик и преобразователь кодов. Генератор, делитель частоты и счетчик соединены последовательно. Выходы счетчика соединены с входами табло и дешифратора, выходы которого через блок установки кода соединены с группой первых входов коммутатора, к группе вторых входов которого подключена группа первых выходов распределителя импульсов. Второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом блока фиксации входа, к второму входу которого подключен выход коммутатора, к третьему - первый выход блока управления, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым входами распределителя импульсов. Первый вход дополнительного счетчика дополнительно подключен к третьему выходу распределителя импульсов, второй вход - к выходу блока фиксации кода, третий вход которого подключен к входу начальной установки и третьему входу распределителя импульсов. Выходы дополнительного счетчика через преобразователь кодов подключены к группе вторых входов делителя частоты.

Недостатком устройства является ограниченность его функциональных возможностей, обусловленная тем, что оно не обладает возможностью одновременно обеспечивать защиту нескольких объектов от доступа посторонних лиц. Для защиты более одного объекта, то есть для управления несколькими электронными замками, приходится использовать аналогичные устройства управления по количеству замков, что при достаточно сложной схеме самого устройства сильно усложняет систему централизованной защиты объектов и, следовательно, снижает ее надежность.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство управления электронными замками (см. авт. св. СССР 1176055 от 11.03.84 г., МКИ: Е 05 В 49/00, "Устройство управления электронными замками", автор А.К. Пономарев, опубл. 30.08.85 г., БИ 32), содержащее блок установки кода и, по меньшей мере, один дополнительный блок установки кода, логический блок, блок управления, коммутатор, выходы которого являются выходами устройства, и группу входов для ввода кодов электронных замков. Соединенные параллельно одноименные входы блока установки кода и дополнительных блоков установки кодов подключены к соответствующим входам группы входов устройства, выходы - к соответствующим входам коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами логического блока. Выход логического блока соединен с входом блока управления, первый выход которого соединен с входом коммутатора, а второй выход - с дополнительным входом логического блока.

Недостатком устройства является его сложность, обусловленная принятым схемотехническим решением, в соответствии с которым при увеличении количества управляемых им электронных замков и длины (разрядности) кодов (например, с целью повышения защищенности охраняемых объектов) происходит резкое усложнение устройства. Так, например, при увеличении количества управляемых устройством замков в устройство вводятся блоки установки кодов замков по количеству замков, а в коммутатор вводятся группы входов и группы коммутирующих элементов по количеству замков. При увеличении длины (разрядов) кодов на такое же количество увеличиваются входы блоков установки кодов, входы в группах входов и элементы коммутации в коммутаторе, входы в группе входов устройства и логические элементы логического блока. Такое усложнение устройства приводит к снижению его надежности и заметному повышению стоимости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание более простого устройства управления электронными замками.

Технический результат, заключающийся в упрощении устройства, достигается тем, что в устройство управления электронными замками, содержащее блок установки кодов, выходом соединенный с управляющим входом коммутатора, выходы которого являются выходами устройства, блок управления, первым информационным выходом соединенный с первым информационным входом коммутатора, и группу входов, введены блок приема кода, входы которого соединены с соответствующими входами группы входов устройства, выходы - с соответствующими входами первой группы входов блока установки кодов, дополнительный выход и дополнительный вход которого соединены соответственно с первым входом и выходом блока управления, вторая группа входов, состоящая из n входов, - в блок установки кодов, второй вход и (n-1) информационных выходов - в блок управления, второй вход которого подключен к выходу блока установки кодов, все информационные выходы соединены с соответствующими входами второй группы входов блока установки кодов, второй и последующие информационные выходы - с одноименными информационными входами коммутатора.

Кроме того, блок установки кодов содержит блок памяти и схему сравнения кодов, при этом первая группа входов и выход схемы сравнения являются, соответственно, первой группой входов и выходом блока установки кодов, а вторая группа входов соединена с соответствующими выходами блока памяти, адресные входы которого являются второй группой входов блока установки кодов.

Кроме того, блок управления содержит управляемый генератор импульсов, счетчик, элемент задержки, одновибратор и элемент ИЛИ, при этом первые входы управляемого генератора импульсов и счетчика объединены и являются первым входом блока управления, второй вход счетчика подключен к выходу управляемого генератора импульсов, второй вход которого является вторым входом блока управления, вход элемента задержки подключен к второму входу управляемого генератора импульсов, выход элемента ИЛИ является выходом блока управления, первый вход соединен с выходом элемента задержки, второй вход - с выходом одновибратора, входом подключенного к выходу старшего разряда счетчика.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить устройство управления электронными замками путем замены множества блоков установки кодов одним, соответствующего схемотехнического решения функциональных блоков и изменения связей между функциональными блоками за счет изменения алгоритма работы устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства управления электронными замками, на фиг.2, 3, 4, 5 - электрические принципиальные схемы, соответственно, управляемого генератора импульсов, элемента задержки, одновибратора, блока управления, коммутатора.

Устройство управления электронными замками (см. фиг.1) содержит блок 1 приема кода, блок 2 установки кодов, блок 3 управления, коммутатор 4, группу входов 5 и выходы 6. Входы блока 1 приема кода соединены с соответствующими входами группы входов 5 устройства, выходы - с соответствующими входами первой группы входов блока 2 установки кодов, дополнительный выход и дополнительный вход - соответственно с первым входом и выходом блока 3 управления, второй вход которого соединен с выходом блока 2 установки кодов и управляющим входом коммутатора 4. Информационные выходы блока 3 управления соединены с соответствующими входами второй группы входов блока 2 установки кодов и с соответствующими информационными входами коммутатора 4, выходы которого являются выходами 6 устройства.

Блок 1 приема кода предназначен для запоминания и хранения кода замка, подаваемого кратковременно в виде параллельного двоичного кода, на время, необходимое для формирования выходного сигнала устройства. Блок 1 выполнен на RS-триггерах, S-входы которых являются входами блока, R-входы всех RS-триггеров объединены и являются дополнительным входом блока 1. На дополнительный выход блока 1 сигнал выдается с помощью элемента ИЛИ-НЕ, входы которого подключены к прямым выходам всех RS-триггеров.

Блок 2 установки кодов содержит схему 7 сравнения кодов и блок 8 памяти, адресные входы которого являются второй группой входов блока 2, а выходы соединены с второй группой входов схемы 7 сравнения кодов, первая группа входов и выход которой являются соответственно группой входов и выходом блока 1. Блок 8 памяти предназначен для хранения кодов замков, выполнен на ППЗУ (может быть выполнен на РПЗУ, если требуется частая смена кодов замков). Количество выходов блока 8 памяти равно количеству разрядов кодов замков. Схема 7 сравнения кодов выполнена на имеющейся в составе серий микросхем схеме сравнения двух двоичных кодов (например, типа 564ИП2 при сравнении четырехразрядных кодов). При большом количестве разрядов сравниваемых кодов указанные схемы сравнения могут быть соединены последовательно с использованием их входов расширения "А=В", "А>В", "А<В". В этом случае выходной сигнал о равенстве кодов (А=В) на выход блока 2 установки кодов выдается с выхода "А=В" схемы сравнения старших разрядов кодов, входы "А>В", "А<В" схемы сравнения младших разрядов кодов подключаются к общей шине устройства, а вход "А=В" - к шине питания.

Блок 3 управления содержит управляемый генератор 9 импульсов, двоичный счетчик 10, элемент 11 задержки, одновибратор 12 и элемент 13 ИЛИ. При этом первые входы генератора 9 импульсов и счетчика 10 объединены и являются первым входом блока 3 управления, выходы счетчика 10 являются информационными выходами блока 3 управления, второй вход подключен к выходу генератора 9 импульсов, второй вход которого является вторым входом блока 3 управления. Вход элемента 11 задержки соединен со вторым входом генератора 9 импульсов, выход - с первым входом элемента 13 ИЛИ, выход которого является выходом блока 1, второй вход подключен к выходу одновибратора 12, входом подключенного к выходу старшего разряда счетчика 10. Генератор 9 импульсов блока 3 управления выполнен по схеме фиг.2 на элементе 14 ИЛИ-НЕ и элементе 15 И с времязадающей RC-цепью на резисторе 16 и конденсаторе 17. Элемент 11 задержки блока 3 управления выполнен по схеме фиг.3 на триггере Шмитта 18 с времязадающей RC-цепью на резисторе 19 и конденсаторе 20. Одновибратор 12 блока 3 управления выполнен по схеме фиг.4 на элементах 21 НЕ и 22 ИЛИ-НЕ с времязадающей RC-цепью на резисторе 23 и конденсаторе 24.

Коммутатор 4 содержит (см. фиг.5) дешифратор 25 и двухвходовые схемы совпадения 26.1-26.m, где m - количество выходов устройства (количество управляемых устройством замков).

Устройство управления электронными замками (см. фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состоянии на входах блока 1 приема кода поддерживаются уровни логического нуля, на дополнительном выходе - уровень логической единицы, на остальных выходах блока 1 приема кода и на выходах блока 2 установки кодов, блока 3 управления и коммутатора 4 - уровни логического нуля. В выбранных адресах блока 8 памяти блока 2 установки кодов записаны и хранятся коды управляемых устройством замков, при этом коды могут храниться в произвольных адресах (то есть не в непрерывной последовательности адресов). Сигнал с уровнем логической единицы, поступающий с дополнительного выхода блока 1 приема кода на первый вход блока 3 управления, запрещает работу генератора импульсов 9 и счетчика 10 ("держит" этот счетчик в нулевом состоянии).

В указанное исходное состояние устройство устанавливается самостоятельно в конце цикла работы по каждому поступившему в устройство коду замка или при включении питания (схема начальной установки устройства в исходное состояние на фиг. 1 не показана), для чего достаточно установить в исходное состояние RS-триггеры блока 1 приема кода по R-входам, подав на дополнительный вход элемента 13 ИЛИ блока 3 управления импульс начального сброса.

Код выбранного замка поступает на входы блока 1 приема кода кратковременно в виде параллельного двоичного кода. При этом RS-триггеры блока 1, на S-входы которых поступают логические единицы, содержащиеся в разрядах кода, переключаются в единичное состояние. В результате поступивший код замка поступает на входы первой группы входов схемы 7 сравнения кодов блока 2 установки кодов. Одновременно на дополнительном выходе блока 1 приема кода появляется (от любого единичного символа разрядов кода) сигнал с уровнем логического нуля, который поступает на первый вход блока 3 управления. При этом запускается генератор 9 импульсов и разрешается работа счетчика 10. Счетчик 10 переключается от импульсов генератора 9 импульсов и последовательно "перебирает" свои состояния. Изменение состояния счетчика 10 импульсов приводит к перебору адресов блока 8 памяти блока 2 установки кодов и последовательной выдаче хранящихся в нем кодов замков для сравнения с поступившим на входы блока 1 приема кода кодом одного из замков. Сравнение указанных кодов происходит схемой 7 сравнения кодов, и при совпадении кодов на выходе блока 2 установки кодов появляется сигнал с уровнем логической единицы. Этот сигнал через второй вход блока 3 управления поступает на второй вход генератора 9 импульсов и запрещает его работу. При этом счетчик 10 перестает переключаться, сохраняя свое текущее состояние, тем самым сохраняя на выходах блока 8 памяти код, совпавший с поступившим на входы блока 1 приема кода кодом выбранного замка. В этом состоянии счетчика 10 в коммутаторе оказывается выбранным (дешифратором 25 и одной из схем совпадения 26.1-26.m) один из выходов 6 устройства, соответствующий поступившему на входы блока 1 приема кодов коду замка.

Одновременно сигнал с выхода блока 2 установки кодов поступает на управляющий вход коммутатора 4 и проходит на выбранный дешифратором 25 и одной из схем совпадения 26.1-26.m выход устройства. Сигнал с выхода блока 2 установки кодов, поступивший на второй вход блока 3 управления, поступает также на вход элемента 11 задержки. Задержанный сигнал через элемент 13 ИЛИ и выход блока 3 управления поступает на дополнительный вход в блок 1 приема кода и переключает его RS-триггеры, находящиеся в единичном состоянии, в исходное нулевое состояние. При этом на дополнительном выходе блока 1 приема кода восстанавливается исходный уровень логической единицы, а на остальных выходах - уровень логического нуля, что приводит к обнулению счетчика 10 блока 3 управления, восстановлению исходного уровня логического нуля на выходе блока 2 установки кодов, снятию выходного сигнала с того из выходов 6 устройства, на который он был выдан, и снятию (с небольшой задержкой) выходного сигнала элемента 11 задержки (сигнала сброса блока 1 приема кода в исходное состояние).

Таким образом, при совпадении кода, поступившего на входы блока 1 приема кода, с одним из хранящихся в блоке 8 памяти кодов на выходе блока 2 установки кодов формируется и выдается на один из выходов 6 устройства сигнал с длительностью, определяемой величиной задержки сигнала в элементе 11 задержки блока 3 управления. К моменту формирования среза этого сигнала устройство оказывается приведенным в исходное состояние и снова готово к приему кодов замков.

Если код, поступивший на входы устройства, не совпадет ни с одним из кодов, хранящихся в блоке 8 памяти ("ложный" или искаженный из-за ошибки пользователей), то счетчик 10 считает до переполнения, выставляя для сравнения последовательно все коды, хранящиеся в блоке 8 памяти. При переполнении счетчика 10 срабатывает одновибратор 12, формирующий короткий импульсный сигнал с уровнем логической единицы при восстановлении исходного нулевого состояния триггера старшего разряда указанного счетчика.

При подаче на входы 6 устройства других кодов (кодов других замков, управляемых устройством) оно работает аналогично.

Из описания работы устройства управления электронными замками видно, что оно обладает всеми функциональными возможностями прототипа, но имеет при этом более простую схему. Упрощение достигнуто путем замены множества блоков установки кодов одним, соответствующего схемотехнического решения функциональных блоков и изменения связей между функциональными блоками устройства за счет изменения алгоритма работы устройства.

В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достигнутого технического результата был собран и испытан макет заявляемого устройства управления электронными замками для четырехразрядных двоичных кодов замков. Макет был реализован на базе микросхем серии 564, конденсаторов К10-17, К52-1Б и ППЗУ М1623РТ1. При этом RS-триггеры блока 1 приема кодов были реализованы на одном корпусе микросхемы 564ТР2, элемент ИЛИ-НЕ - на одном элементе 4 ИЛИ-НЕ микросхемы 564ЛА8. Схема 7 сравнения блока 2 установки кодов была реализована на одном корпусе микросхемы 564ИП2, блок 8 памяти - на одном корпусе микросхемы М1623РТ1, при этом 6 адресных входов старших разрядов микросхемы были подключены к общей шине питания, а выходы четырех старших разрядов не использовались. Управляемый генератор 9 импульсов блока 3 управления был выполнен по схеме фиг.2, при этом элемент 14 ИЛИ-НЕ был реализован на одном элементе 2 ИЛИ-НЕ микросхемы 564ЛЕ5, элемент 15 И - на двух элементах 2 И-НЕ микросхемы 564ЛА7. Счетчик 10 блока 3 управления был реализован на одном двоичном счетчике микросхемы 564ИЕ10, элемент 13 ИЛИ - на двух элементах 2 ИЛИ-НЕ микросхемы 564ЛЕ5. Элемент 18 И-НЕ элемента 11 задержки блока 3 управления был реализован на одном триггере Шмитта микросхемы 564ТЛ1, элементы 21 НЕ и 22 ИЛИ-НЕ одновибратора 12 - на двух элементах 2 ИЛИ-НЕ микросхемы 564ЛЕ5. Дешифратор 25 коммутатора 4 был реализован на одном корпусе микросхемы 564ИД1, элементы 26.1И-26.mИ - на двух корпусах микросхемы 564ЛА7 (при m = 4).

Проведенные испытания макета показали работоспособность заявляемого устройства управления электронными замками и подтвердили его практическую ценность.

Устройство относится к технике защиты объектов от доступа посторонних лиц. Достигаемый технический результат - упрощение устройства. Устройство управления электронными замками содержит блок приема кода, блок установки кодов, блок управления, коммутатор, группу входов и выходы. В устройство введены блок приема кода, вторая группа входов в блок установки кодов, второй вход и n-1 информационных выходов в блок управления, а также новые связи между функциональными блоками. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство управления электронными замками, содержащее блок установки кодов, выходом соединенный с управляющим входом коммутатора, выходы которого являются выходами устройства, блок управления, первым информационным выходом соединенный с первым информационным входом коммутатора, и группу входов, отличающееся тем, что в него введены блок приема кода, входы которого соединены с соответствующими входами группы входов устройства, выходы - соответствующими входами первой группы входов блока установки кодов, дополнительный выход и дополнительный вход соединены соответственно с первым входом и выходом блока управления, вторая группа входов, состоящая из n входов, - в блок установки кодов, второй вход и n-1 информационных выходов - в блок управления, второй вход которого подключен к выходу блока установки кодов, все информационные выходы соединены с соответствующими входами второй группы входов блока установки кодов, второй и последующие информационные выходы - с одноименными информационными входами коммутатора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок установки кодов содержит блок памяти и схему сравнения кодов, при этом первая группа входов и выход схемы сравнения являются соответственно первой группой входов и выходом блока установки кодов, а вторая группа входов соединена с соответствующими выходами блока памяти, адресные входы которого являются второй группой входов блока установки кодов. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит управляемый генератор импульсов, счетчик, элемент задержки, одновибратор и элемент ИЛИ, при этом первые входы управляемого генератора импульсов и счетчика объединены и являются первым входом блока управления, второй вход счетчика подключен к выходу управляемого генератора импульсов, второй вход которого является вторым входом блока управления, вход элемента задержки подключен к второму входу управляемого генератора импульсов, выход элемента ИЛИ является выходом блока управления, первый вход соединен с выходом элемента задержки, второй вход - с выходом одновибратора, входом подключенного к выходу старшего разряда счетчика.