ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ Российский патент 2005 года по МПК E05B49/00 

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц.

Известен электронный ключ (см. авторское свидетельство СССР №1437488 от 20.06.86. МКИ: E 05 B 47/00. "Электронный ключ", М.Н.Бобов. С.П.Клокоцкий, опубл. 07.08.89, Бюл. №29), содержащий электрический разъем, блок памяти кода соответствия, блок памяти кода ключа, сумматоры по модулю 2, блок разрешения записи, элементы "И", триггер, элемент "НЕ" и дополнительные элементы "И". Первый контакт электрического разъема соединен с первым входом блока памяти кода соответствия, первым входом блока памяти кода ключа и первым входом блока разрешения записи. Второй контакт электрического разъема соединен с первым входом первого сумматора по модулю 2 и первым входом первого элемента "И". Третий контакт электрического разъема соединен с первым входом второго элемента "И". Четвертый контакт электрического разъема соединен с первым входом третьего элемента "И", второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента "И", вторым входом первого элемента "И", вторым входом блока памяти кода соответствия и вторым входом блока памяти ключа. Пятый контакт электрического разъема соединен с выходом второго сумматора по модулю 2, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора по модулю 2 и второму входу второго элемента "И", своим выходом соединенного со вторым входом блока разрешения записи. Выход блока памяти кода ключа подключен ко второму входу второго сумматора по модулю 2. Выход первого элемента "И" соединен с третьим входом блока памяти входа соответствия, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора по модулю 2. Третий контакт электрического разъема соединен с первым входом первого дополнительного элемента "И", своим вторым входом соединенного с выходом элемента "НЕ" и первым входом четвертого элемента "И". Выход первого дополнительного элемента "И" соединен с первым входом второго дополнительного элемента "И", ко второму входу которого подключены выход блока разрешения записи и первый вход третьего дополнительного элемента "И", вторым входом подключенного к шестому контакту электрического разъема и входу элемента "НЕ". Выход третьего дополнительного элемента "И" соединен с седьмым контактом электрического разъема и первым входом триггера, ко второму входу которого подключен выход второго дополнительного элемента "И", а выход триггера подключен ко второму входу четвертого элемента "И".

Недостатками известного электронного ключа являются сложность схемы из-за большого количества дискретных элементов; незащищенность внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества из-за отсутствия устройств защиты цепей.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является электронный ключ (см. авторское свидетельство СССР №1082923 от 13.12.82, МКИ: Е 05 В 47/00, "Электронный ключ", М.Н.Бобов, В.В.Епихин, опубл. 30.03.84, Бюл. №11), содержащий блок управления, счетчик адреса, блок сравнения, блок памяти, счетчик, блок считывания, разъем, элемент "И", регистр, дешифратор считывания, блок элементов "И", блок декодирования, приемный регистр.

Недостатками известного электронного ключа являются сложность схемы из-за большого количества дискретных элементов; незащищенность внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества из-за отсутствия устройств защиты цепей; низкая надежность электронного ключа из-за наличия механических переключателей.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание простого, надежного электронного ключа, имеющего защиту внешних цепей от влияния разрядов статического электричества.

Технический результат, заключающийся в упрощении схемы, повышении надежности электронного ключа и обеспечении защиты внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества, достигается тем, что в электронный ключ, содержащий блок памяти, соединенный с блоком управления, введены соединитель, блок защиты цепей и блок сопряжения, первый выход, первый и второй входы которого соединены с входом, первым и вторым выходами соответственно блока управления, вновь введенные три группы выходов и группа входов-выходов которого соединены с соответствующими вновь введенными тремя группами входов и группой входов-выходов блока памяти, вход которого соединен с первым выходом блока защиты цепей, первый, второй входы и второй выход которого соединены соответственно со вторым, третьим выходами и третьим входом блока сопряжения, а третий, четвертый входы и третий, четвертый выходы соединены соответственно с первым, вторым выходами и первым, вторым входами соединителя.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему и повысить надежность электронного ключа за счет уменьшения количества элементов в схеме и удаления из схемы механического блока декодирования и обеспечить защиту внешних цепей ключа от разрядов статического электричества за счет размыкания внешних цепей в моменты, когда электронный ключ не функционирует.

На фиг.1 представлена функциональная схема электронного ключа, на фиг.2 представлена функциональная схема блока управления, на фиг.3 представлена схема блока защиты цепей.

Электронный ключ (фиг.1) содержит соединитель 1, блок 2 защиты цепей, блок 3 сопряжения, блок 4 управления, соединенный с блоком 5 памяти. Три группы входов и группа входов-выходов блока 5 памяти соединены с соответствующими тремя группами выходов и группой входов-выходов блока 4 управления. Вход, первый выход и второй выход блока 4 управления соединены соответственно с первым выходом, первым и вторым входами блока 3 сопряжения. Первый выход блока 2 защиты цепей соединен с входом блока 5 памяти, первый, второй входы и второй выход соединены соответственно со вторым, третьим выходами и третьим входом блока 3 сопряжения, а третий, четвертый входы и третий, четвертый выходы соединены соответственно с первым, вторым выходами и первым, вторым входами соединителя 1.

Блок 4 управления (фиг.2) содержит диод 6, резистор 7, конденсаторы 8, 9, 12, резонатор 10, микроконтроллер 11, триггер Шмитта 13, первый регистр 14 адреса, постоянное запоминающее устройство 15, второй регистр 16 адреса и резистор 17. Первая группа выходов микроконтроллера 11 соединена с группой входов регистра 14 адреса, вход которой соединен с общей шиной, а группа выходов соединена с первой группой входов постоянного запоминающего устройства 15, первый вход которого через резистор 17 соединен с шиной питания (+5V), второй и третий выходы соединены с общей шиной, вторая группа входов соединена со второй группой выходов микроконтроллера 11, а группа выходов соединена с первой группой входов микроконтроллера 11, третья группа выходов которого соединена с группой входов регистра 16 адреса, группа выходов которого соединена с блоком 5 памяти, первый вход соединен с общей шиной, а второй вход через триггер Шмитта 13 соединен с первым выходом микроконтроллера 11, второй и третий выходы которого соединены с общей шиной через кварцевый резонатор 10 и конденсаторы 9, 12, вторая группа входов соединена с общей шиной, первый и второй входы соединены с шиной питания (+5V) через диод 6 и резистор 7, третий вход, четвертый и пятый выходы соединены с блоком 3 сопряжения, а группа входов-выходов, четвертая и пятая группы выходов соединены с блоком 5 памяти.

Блок 2 защиты цепей (фиг.3) содержит, блок реле 18, содержащий реле 18.1, 18.2, 18.3 с исполнительными контактами 18.4 и 18.5, 18.6 и 18.7, 18.8 и 18.9, соответственно, диод 19 и резисторы 20, 21, 22. Первый 23 и второй 24 входы реле 18 соединены с шиной питания блока 2 защиты цепей (+БЗЦ и -БЗЦ соответственно), третий вход 25 и первый выход 26 соединены с шиной питания (+5V), четвертый вход 27 и второй выход 28 соединены с общей шиной, пятый вход 29 соединен с шиной питания (Uпр), шестой вход 30, третий 31 и четвертый 32 выходы соединены с соответствующими выходом и входами соединителя 1, пятый выход 33 через диод 19, соединенный с шиной питания (+5V), соединен с шиной питания (Uпр), шестой выход 34 через резистор 20, соединенный с шиной питания (+5V), соединен с соответствующим входом блока 3 сопряжения, а седьмой 35 и восьмой 36 входы через резисторы 21 и 22 соответственно соединены с соответствующими выходами блока 3 сопряжения.

Соединитель 1 может быть представлен розеткой АШР 38.010-03.01. Блок 3 сопряжения может быть выполнен на микросхеме 1564ТЛ2. Блок 5 памяти может быть выполнен на микросхеме М558РР4. Триггер Шмитта 13 может быть выполнен на микросхеме 1564ТЛ2. Микроконтроллер 11 может быть выполнен на микросхеме 1874ВЕ36. Регистры адреса 14, 16 могут быть выполнены на микросхемах 1554ИР22. Постоянное запоминающее устройство 15 может быть выполнено на микросхеме 1623РТ2А. В качестве реле 18 может быть использовано реле РЭК81.

Электронный ключ (фиг.1) работает следующим образом.

Перед началом работы электронный ключ подключается к устройству управления (на фигурах не показан). Затем с устройства управления через соединитель 1 на блок 2 защиты цепей подается команда в виде постоянного напряжения, по которой срабатывают исполнительные контакты 18.4-18.9 блока 2 защиты цепей, подключая к соединителю 1 вход и два выхода блока 3 сопряжения, а также вход „запись (стирание)" (на фигурах не показан) блока 5 памяти. Обмен информацией производится через блок 3 сопряжения и соединитель 1 по двухпроводной линии связи (на фигурах не показана) в дуплексном режиме обмена при помощи команд, имеющих следующий формат: код операции, имя операнда, размерность, данные.

Код операции определяет тип выполняемой команды. Имя операнда предназначено для поиска операнда, с которым производится действие, размерность - для определения размера операнда. Операнд, находящийся в блоке 5 памяти, имеет следующий формат: имя операнда, размерность и данные операнда. Т.е. в блоке 5 памяти сначала размещается имя операнда, затем - размерность, а потом - данные.

После подключения указанных цепей к соединителю 1 из устройства управления в блок 4 управления поступает команда сравнения, по которой производится поиск кода защиты в блоке 5 памяти по имени операнда. Код защиты считывается в блок 4 управления, где производится его сравнение с данными, поступившими в составе команды сравнения. В случае их равенства блок 4 управления находит в блоке 5 памяти программу, управляющую работой устройства управления, считывает ее и передает в устройство управления. Устройство управления функционирует совместно с электронным ключом. Для проверки наличия электронного ключа устройство управления во время работы проводит контроль идентификатора (признака) электронного ключа. Идентификатор представляет собой уникальное число, находящееся в блоке 5 памяти. Контроль идентификатора производится при помощи команды чтения. При необходимости код защиты в блоке 5 памяти может быть изменен. Для этого в блок 4 управления поступает команда записи данных, соответствующих новому коду защиты. По этой команде блок 4 управления формирует информационные и управляющие сигналы на выводах блока 5 памяти и делает запрос устройству управления (передает одиночный импульс) на формирование сигнала записи. Устройство управления формирует сигнал записи, который поступает на соответствующий вход блока 5 памяти. По окончании записи нового кода защиты блок 4 управления передает в устройство управления команду об окончании записи, а устройство управления передает в блок 4 управления команду сравнения с новым кодом защиты. По этой команде в блоке 4 управления производится сравнение нового кода защиты, считанного из блока 5 памяти с данными, поступившими в составе команды сравнения. В случае положительного результата производится уничтожение старого кода защиты путем программирования каждого бита кода защиты с уровнем логической единицы до уровня логического нуля.

По окончании работы устройство управления снимает команду с блока 2 защиты цепей и удаляет управляющую программу, считанную из электронного ключа.

Блок 4 управления (фиг.2) работает следующим образом.

После подачи напряжения питания (+5V) интегрирующая цепь, состоящая из диода 6, резистора 7 и конденсатора 8, формирует импульс сброса, который приводит микроконтроллер 11 в исходное состояние. После этого микроконтроллер 11 начинает свою работу под управлением программы, находящейся в постоянном запоминающем устройстве 15. Чтение программы начинается с начального адреса, следующий выбираемый адрес определяется самой программой. Так как микроконтроллер 11 имеет мультиплексную шину адреса/данных (на фигуре не показана), то младший байт адреса фиксируется в регистре адреса 14, куда он записывается под управлением микроконтроллера 11. Старшие адреса фиксируются на соответствующих выводах микроконтроллера 11. Чтение программы из постоянного запоминающего устройства 15 производится под управлением сигналов, формируемых микроконтроллером 11. Микроконтроллер 11 производит обмен информацией с блоком 3 сопряжения и блоком 5 памяти через соответствующие выводы. Для обращения к блоку 5 памяти микроконтроллер 11 формирует адрес, по которому производится обращение. Младший байт адреса фиксируется в регистре адреса 16 при помощи триггера Шмитта 13.

Блок 2 защиты цепей (фиг.3) работает следующим образом.

После подачи напряжения (+27V) на выводы +БЗЦ и -БЗЦ срабатывают реле 18.1, 18.2 и 18.3 блока реле 18. При этом замыкаются исполнительные контакты 18.4-18.9, подключая внешние цепи электронного ключа к соединителю. После снятия напряжения питания с выводов +БЗЦ и -БЗЦ производится размыкание исполнительных контактов блока реле 18.

Изготовлен лабораторный макет электронного ключа, испытания которого подтвердили работоспособность и практическую ценность заявляемого объекта.

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. Технический результат заключается в упрощении схемы, повышении надежности электронного ключа и обеспечении защиты внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества. Электронный ключ содержит соединитель 1, блок 2 защиты цепей, блок 3 сопряжения, блок 4 управления, соединенный с блоком 5 памяти. Три группы входов и группа входов-выходов блока 5 памяти соединены с соответствующими тремя группами выходов и группой входов-выходов блока 4 управления. Вход, первый выход и второй выход блока 4 управления соединены соответственно с первым выходом, первым и вторым входами блока 3 сопряжения. Первый выход блока 2 защиты цепей соединен с входом блока 5 памяти, первый, второй входы и второй выход соединены соответственно со вторым, третьим выходами и третьим входом блока 3 сопряжения, а третий, четвертый входы и третий, четвертый выходы соединены соответственно с первым, вторым выходами и первым, вторым входами соединителя 1. 3 ил.

Электронный ключ, содержащий блок памяти, соединенный с блоком управления, отличающийся тем, что в него введены соединитель, блок защиты цепей и блок сопряжения, первый выход, первый и второй входы которого соединены с входом, первым и вторым выходами соответственно блока управления, вновь введенные три группы выходов и группа входов-выходов которого соединены с соответствующими вновь введенными тремя группами входов и группой входов-выходов блока памяти, вход которого соединен с первым выходом блока защиты цепей, первый, второй входы и второй выход которого соединены соответственно со вторым, третьим выходами и третьим входом блока сопряжения, а третий, четвертый входы и третий, четвертый выходы соединены соответственно с первым, вторым выходами и первым, вторым входами соединителя.