ЗАМОК ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ Российский патент 2005 года по МПК E05B47/00 

Изобретение относится к оборудованию коммунальной техники жилых многоквартирных домов и производственных помещений, а именно к электронным замкам для систем ограничения доступа, устанавливаемым в жилых домах и производственных помещениях, в частности к электронным замкам для домофонных систем и систем контроля доступа.

Известен оптоэлектронный замок [1], содержащий основной и дополнительный (синхронизирующий) источники света, оптически связанные с основным и дополнительным фотоприемниками, ключ со световыми каналами, схему совпадения, выход которой соединен с входом электромеханического запирающего устройства, схему сравнения и счетчики импульсов включения и импульсов синхронизации. Фотоприемные и светоизлучающие устройства расположены поперек движения линии ключа. Считывается код в момент формирования синхроимпульса нижним фотоприемником. Позиционный код определяется количеством поперечных фотоприемников за минусом фотоприемника канала синхронизации. Количество позиционных кодов определяется длиной ключа.

Недостатками данного оптоэлектронного замка является: большое количество оптических элементов считывателя; дополнительный канал синхронизации увеличивает поперечный размер ключа; простота изготовления дубликата ключа кустарным способом; отсутствие контроля за применением металлического дубликата ключа, приводящего к быстрому повреждению ключевины (распил); пониженный ресурс светоизлучающих элементов из-за постоянного режима работы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является оптоэлектронный замок [2] (прототип), содержащий плоский ключ, разбитый на сектора, в которых проделаны N сквозных отверстий, сконфигурированных в форме квадрата, круга, треугольника, огибающей треугольника и т.п., содержащий N оптических элементов (открытых оптопар), схему сравнения, исполнительное устройство, модуль звукового контроля и блок питания.

Недостатком данного оптоэлектронного замка является: большое количество оптических элементов считывателя; не технологичность изготовления, т.к. в считывающем устройстве положение оптических элементов должно соответствовать расположению отверстий в секторах ключей, а они имеют разную форму; простота изготовления дубликата ключа кустарным способом; отсутствие контроля за применением металлического дубликата ключа, приводящего к быстрому повреждению ключевины (распил), пониженный ресурс светоизлучающих элементов из-за постоянного режима работы.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности и защищенности, увеличении срока службы, увеличении ресурса светоизлучающих элементов, исключении возможности применения металлического и затруднении возможности изготовления пластмассового дубликатов ключа.

Указанный технический результат достигается тем, что в замок оптоэлектронный, содержащий ключ со световыми каналами, далее ключ, блок питания, микроконтроллер, замковое устройство, модуль контрольный, в состав которого включены индикатор, переключатель и пьезоизлучатель звуковых колебаний, N светоизлучателей и N фотоприемников, расположенных поперек поступательного движения ключа в ключевине, дополнительно введены датчик двери, генератор стабильного тока, генератор гармонических колебаний, мост переменного тока с подключенными к нему реперным и измерительным LC контурами, причем выход первого фотоприемника соединен с первым входом микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход второго фотоприемника, выход N фотоприемника соединен с третьим входом микроконтроллера, последовательно соединенные N светоизлучателей соединены: вход первого светоизлучателя соединен с выходом блока питания, выход последнего светоизлучателя соединен с выходом генератора стабильного тока, выход датчика двери соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами моста переменного тока, первый выход микроконтроллера соединен с входом генератора стабильного тока, вход генератора гармонических колебаний соединен со вторым выходом микроконтроллера, третий выход которого соединен с входом замкового устройства, выход генератора гармонических колебаний соединен с входом моста переменного тока, первые, параллельно соединенные, выводы индуктивности и конденсатора измерительного LC контура соединены с первым выводом моста переменного тока, второй вывод которого соединен со вторыми, параллельно включенными, выводами индуктивности и конденсатора этого контура, первые, параллельно соединенные, выводы индуктивности и конденсатора реперного LC контура соединены с третьим выводом моста переменного тока, четвертый вывод которого соединен со вторыми, параллельно соединенными, выводами индуктивности и конденсатора этого контура, четвертый выход микроконтроллера соединен с входом модуля контрольного, выходы блока питания соединены с соответствующими входами питания замкового устройства и генератора гармонических колебаний, ключ со световыми каналами содержит дополнительно материал (ферромагнитный, латунный или стальной сердечник разных габаритов или ферромагнитный порошок, добавленный в материал, из которого изготовлен ключ), изменяющий резонансную частоту измерительного контура, причем у реперного контура закреплена заготовка ключа с аналогичным материалом.

Кроме этого, замок оптоэлектронный может дополнительно содержать датчик контактный, причем вход датчика контактного соединен с пятым выходом микроконтроллера, с седьмым входом которого соединен выход датчика контактного.

Также замок оптоэлектронный может дополнительно содержать модуль памяти кодов ключей, причем выход модуля памяти кодов ключей соединен с восьмым входом микроконтроллера, с шестым выходом которого соединен вход модуля памяти кодов ключей.

Такое выполнение замка оптоэлектронного позволит решить поставленную задачу создания устройства повышенной надежности и защищенности с увеличенными: сроком службы и ресурсом светоизлучающих элементов; исключена возможность применения металлического и затруднена возможность изготовления пластмассового дубликатов ключа. 3 з.п. формулы, 1 ил.

Замок оптоэлектронный содержит ключ со световыми каналами, микроконтроллер 1, блок питания 2, замковое устройство 3, модуль контрольный 5, в состав которого включены индикатор, переключатель и пьезоизлучатель звуковых колебаний, N светоизлучателей и N фотоприемников 7, расположенных поперек поступательного движения ключа в ключевине. Дополнительно введены датчик двери 4, генератор стабильного тока 8, генератор гармонических колебаний 9, мост переменного тока 10 с подключенными к нему реперным и измерительным LC контурами, причем выход первого фотоприемника 7 соединен с первым входом микроконтроллера 1, ко второму входу которого подключен выход второго фотоприемника 7. Выход N фотоприемника соединен с третьим входом микроконтроллера, а последовательно соединенные N светоизлучателей соединены следующим образом: вход первого светоизлучателя 6 соединен с выходом блока питания 2, выход первого светоизлучателя 6 соединен со входом второго светоизлучателя 6, выход которого соединен с входом N светоизлучателя 6 и т.д., а выход последнего N светоизлучателя 6 соединен с выходом генератора стабильного тока 8. Выход датчика двери 4 соединен с четвертым входом микроконтроллера 1, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами моста переменного тока 10. Первый выход микроконтроллера 1 соединен с входом генератора стабильного тока 8. Вход генератора гармонических колебаний 9 соединен со вторым выходом микроконтроллера 1, третий выход которого соединен с входом замкового устройства 3. Выход генератора гармонических колебаний 9 соединен с входом моста переменного тока 10. Первые, параллельно соединенные, выводы индуктивности L1 и конденсатора С1 измерительного LC контура соединены с первым выводом моста переменного тока 10, второй вывод которого соединен со вторыми, параллельно включенными, выводами индуктивности L1 и конденсатора С1 этого контура, первые, параллельно соединенные, выводы индуктивности L2 и конденсатора С2 реперного LC контура соединены с третьим выводом моста переменного тока 10, четвертый вывод которого соединен со вторыми параллельно соединенными выводами индуктивности L2 и конденсатора С2 этого контура. Четвертый выход микроконтроллера 1 соединен с входом модуля контрольного 5. Выходы блока питания 2 соединены с соответствующими входами питания замкового устройства 3 и генератора гармонических колебаний 9. Ключ со световыми каналами содержит дополнительно материал (ферромагнитный, латунный или стальной сердечник разных габаритов или ферромагнитный порошок, добавленный в материал, из которого изготовлен ключ), изменяющий резонансную частоту измерительного контура L1C1, причем у реперного контура закреплена заготовка ключа с аналогичным материалом, обеспечивающая такой же уход резонансной частоты реперного контура, как у измерительного в случае присутствия штатного ключа. Световые отверстия ключа со световыми каналами расположены в N горизонтальных рядов, причем выделенный канал световой синхронизации отсутствует. Для синхронизации использована программная функция ИЛИ входных сигналов, приходящих с N фотоприемников 7, при этом в момент кодировки ключа учитывают дополнительное требование к двоичному коду ключа - в вертикальном ряду световых отверстий должно присутствовать хотя бы одно отверстие.

Кроме этого, замок оптоэлектронный содержит датчик контактный 11. Вход датчика контактного 11 соединен с пятым выходом микроконтроллера 1, с седьмым входом которого соединен выход датчика контактного 11.

Также замок оптоэлектронный содержит модуль памяти кодов ключей 12. Выход модуля памяти кодов ключей 12 соединен с восьмым входом микроконтроллера 1, с шестым выходом которого соединен вход модуля памяти кодов ключей 12.

Микроконтроллер 1, входящий в состав замка оптоэлектронного, выполнен на базе микроконтроллера PIC12F675 фирмы Microchip Inc. с встроенным аналогово-цифровым преобразователем и энергонезависимой памятью, а модуль памяти кодов ключа 12 выполнен на базе микросхемы АТ25С160, фирмы ATMEL Inc. Программирование микроконтроллера осуществляется при сборке замка оптоэлектронного.

Функциональная схема замка оптоэлектронного представлена на чертеже.

Работает замок оптоэлектронный следующим образом.

При вводе ключа в ключевину он размыкает датчик контактный 11 и выводит микроконтроллер 1 из режима малого энергопотребления. Дополнительно микроконтроллер 1 сигналом со своего четвертого выхода, поступающего на вход модуля контрольного, включает зеленый индикатор, свидетельствующий о готовности устройства, а сигналом с первого выхода, поступающим на вход генератора стабильного тока, включает цепочку последовательно включенных светоизлучателей 6. Если введен металлический ключ, контакт датчика контактного 11 не размыкается и микроконтроллер 1 продолжает находиться в режиме малого энергопотребления, светоизлучатели выключены. Далее, если ключ штатный, микроконтроллер 1 считывает со своих первого, второго и третьего входов последовательно коды линеек световых отверстий ключа и заносит их соответственно в первый, второй и третий регистры оперативного назначения (РОН), программно подключенные к первому, второму и третьему входам микроконтроллера 1 соответственно. Входы микроконтроллера 1 показаны условно, если в ключе применены три линейки световых отверстий - то используют соответственно три входа микроконтроллера и три РОНа, а если пять линеек - то используют пять входов микроконтроллера и пять РОНов. Более пяти световых линеек в ключе использовать нецелесообразно, т.к. это приводит к увеличению ширины ключа, хотя и значительно увеличивает число разрешенных кодовых комбинаций. Далее микроконтроллер 1 сравнивает полученные двоичные коды с хранящимися в памяти микроконтроллера 1 значениями. Для расширения количества хранящихся в памяти микроконтроллера 1 кодов ключей, в случае использования замка оптоэлектронного в составе домофона или подобных системах ограничения доступа, служит модуль памяти кодов ключа 12. В этом случае микроконтроллер 1 последовательно сравнивает полученное значение со всеми хранящимися в модуле памяти кодов ключа 12 кодами. Регистрацию новых ключей - считывание микроконтроллером 1 и занесение в модуль памяти кодов ключа 12, производят с помощью мастер-ключа. После считывания кодовой комбинации микроконтроллер 1 включает программу идентификации. Микроконтроллер 1 сигналом со своего второго выхода включает генератор гармонических колебаний 9, выходной сигнал с которого поступает на мост переменного тока 10. Затем микроконтроллер 1 включает программу измерения выходных сигналов моста переменного тока 10, считывает и измеряет значение сигналов со своих пятого и шестого входов. Если разница сигналов не превышает допустимого значения, введенный ключ признают действительным и микроконтроллер 1 со своего третьего выхода выдает команду на отключение замкового устройства 3. Одновременно сигналом с первого выхода микроконтроллер включает индикатор в модуле контрольном 5, подтверждающий истинность ключа, и выдает звуковой сигнал подтверждения. Дверь открыта. Датчик двери 4 разомкнут. Микроконтроллер 1 формирует мелодичный звуковой сигнал, передает его сигналом с первого выхода, поступающим на вход модуля контрольного 8, до момента закрывания двери и срабатывания датчика двери 4. При замыкании датчика двери (дверь закрыта) микроконтроллер считывает сигнал со своего четвертого входа, соединенного с выходом датчика двери 4, и выдает с третьего выхода команду на включение замкового устройства 3. Дверь закрыта. Если в ключевину введен дубликат ключа без специального материала, находящегося в заготовке у реперного контура, микроконтроллер 1 измеряет разницу входных напряжений на своих пятом и шестом входах и при превышении допустимого значения выдает на свой четвертый выход сигнал включения красного индикатора и звуковой тревожный сигнал на время от 10 до 50 секунд. Время звучания программируют при помощи мастер-ключа. Оперативная смена кодов зарегистрированных ключей (подключение альтернативной кодовой таблицы) производят с помощью переключателя, находящегося в модуле контрольном 12. Далее микроконтроллер переходит в режим малого энергопотребления.

Источники информации

1. Патент РФ №2098586, МПК7 Е 05 В 47/00, приоритет от 05.03.1998 г.

2. Патент США №5838232, приоритет от 17.11.1998 г.

Замок оптоэлектронный относится к электронным замкам для систем ограничения доступа, устанавливаемым в жилых домах и производственных помещениях. Замок содержит ключ со световыми каналами, блок питания, микроконтроллер, замковое устройство, модуль контрольный, в состав которого включены индикатор, переключатель и пьезоизлучатель звуковых колебаний, N светоизлучателей и N фотоприемников. В замок дополнительно введены датчик двери, генератор стабильного тока, генератор гармонических колебаний и мост переменного тока с подключенными к нему реперным и измерительным LC контурами. Выход первого фотоприемника соединен с первым входом микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход второго фотоприемника, выход N фотоприемника соединен с третьим входом микроконтроллера. Ключ со световыми каналами содержит дополнительно материал: ферромагнитный, латунный или стальной сердечник разных габаритов или ферромагнитный порошок, добавленный в материал, из которого изготовлен ключ, изменяющий резонансную частоту измерительного контура, причем у реперного контура закреплена заготовка ключа с аналогичным материалом. Замок обладает повышенной надежностью и защищенностью, увеличенным ресурсом светоизлучающих элементов, в нем исключена возможность применения металлического и затруднена возможность изготовления пластмассового дубликата ключа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Замок оптоэлектронный, содержащий ключ со световыми каналами, блок питания, микроконтроллер, замковое устройство, модуль контрольный, в состав которого включены индикатор, переключатель и пьезоизлучатель звуковых колебаний, N светоизлучателей и N фотоприемников, расположенных поперек поступательного движения ключа в ключевине, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик двери, генератор стабильного тока, генератор гармонических колебаний, мост переменного тока с подключенными к нему реперным и измерительным LC контурами, причем выход первого фотоприемника соединен с первым входом микроконтроллера, ко второму входу которого подключен выход второго фотоприемника, выход N фотоприемника соединен с третьим входом микроконтроллера, последовательно соединенные N светоизлучателей соединены: вход первого светоизлучателя соединен с выходом блока питания, выход последнего светоизлучателя соединен с выходом генератора стабильного тока, выход датчика двери соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами моста переменного тока, первый выход микроконтроллера соединен с входом генератора стабильного тока, вход генератора гармонических колебаний соединен со вторым выходом микроконтроллера, третий выход которого соединен с входом замкового устройства, выход генератора гармонических колебаний соединен с входом моста переменного тока, первые параллельно соединенные выводы индуктивности и конденсатора измерительного LC контура соединены с первым выводом моста переменного тока, второй вывод которого соединен со вторыми параллельно включенными выводами индуктивности и конденсатора этого контура, первые параллельно соединенные выводы индуктивности и конденсатора реперного LC контура соединены с третьим выводом моста переменного тока, четвертый вывод которого соединен со вторыми параллельно соединенными выводами индуктивности и конденсатора этого контура, четвертый выход микроконтроллера соединен с входом модуля контрольного, выходы блока питания соединены с соответствующими входами питания замкового устройства и генератора гармонических колебаний, ключ со световыми каналами содержит дополнительно материал: ферромагнитный, латунный или стальной сердечник разных габаритов или ферромагнитный порошок, добавленный в материал, из которого изготовлен ключ, изменяющий резонансную частоту измерительного контура, причем у реперного контура закреплена заготовка ключа с аналогичным материалом.2. Замок оптоэлектронный по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен датчик контактный, причем вход датчика контактного соединен с пятым выходом микроконтроллера, с седьмым входом которого соединен выход датчика контактного.3. Замок оптоэлектронный по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен модуль памяти кодов ключей, причем выход модуля памяти кодов ключей соединен с восьмым входом микроконтроллера, с шестым выходом которого соединен вход модуля памяти кодов ключей.