МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ КОДОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК E05B47/00 

Предлагаемое изобретение относится к технике охраны различных объектов от доступа посторонних лиц, а именно к электромеханическим устройствам охранной сигнализации, использующим эффекты магнитострикции.

Известен электромеханический замок [1], который содержит кодовое устройство, состоящее из плоского постоянного магнита, механического ключа, и схему управления в виде блока приема радиоизлучений, схемы декодирования и отпирающего реле. На ключе размещены кодовые ферромагнитные пластины.

Известно другое устройство для отпирания дверей [2], содержащее кодовый механический ключ с набором индуктивных элементов, коммутирующий элемент, схему управления с кодовым набором индуктивных и коммутирующих элементов, резонансный усилитель и исполнительный механизм.

Отмеченные кодовые устройства имеют сложное и нетехнологическое исполнение, недостаточную надежность и секретность к дешифрованию кодовой комбинации. Это объясняется удаленным расположением кодовых приемников магнитного поля от источников поля ключа, наличия контактных групп и резонансных цепей, параметры которых существенно меняются в процессе эксплуатации устройств. Степень секретности ограничивается на уровне геометрических параметров и резонансной частоты ключей, что является недостаточным. Принцип работы устройств и конструкция кодового механизма предполагает существенный износ фрикционных элементов и неудобства в процессе эксплуатации. Все это в некоторой степени ограничивает область использования данных кодовых устройств.

В качестве прототипа заявляемого кодового преобразователя выбран магнитострикционный кодовый замок [3], который содержит генератор импульсов, сигнальный индуктивный электроакустический преобразователь с магнитом, усилитель, частотный компаратор, исполнительный механизм и кодовый ключ в виде прямолинейного стержня из магнитострикционного материала с демпфирующим элементом на конце. Устройство приводится в действие при замыкании электронной цепи генератора импульсов кодовым магнитострикционным ключом, образующего волноводный передающий тракт. В таком положении ключа сформированный в волноводе пакет импульсов заданной ультразвуковой частоты проходит через цепь усиления и преобразования на вход частотного компаратора, где сравнивается с кодовой комбинацией. При совпадении частотных сигналов кодового набора на выходе компаратора формируется разрешающий сигнал на срабатывание исполнительного механизма и доступ к охранному объекту разрешен.

Уровень секретности к дешифрации кодового набора здесь определяется магнитомеханическими, магнитострикционными параметрами механического ключа и кодовой частотой генератора импульсов, что является недостаточным. Наличие коммутационных элементов электрической цепи и организация мобильного акустического тракта формирования кодовых сигналов в целом снижает надежность устройства из-за наличия переходного сопротивления и образования дополнительных акустических помех в волноводном тракте магнитострикционного ключа, которая здесь имеет тенденцию снижаться с ростом срока эксплуатации устройства. Это ограничивает область использования устройства.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении секретности и надежности устройства за счет использования нового физического эффекта, позволившего по-иному реализовать процесс формирования кодовых информационных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный кодовый преобразователь, содержащий волновой генератор, состоящий из прямолинейного волновода из магнитострикционного материала, подключенный одним концом к усилителю записи, а на другом закреплены сигнальный электроакустический преобразователь, соединенный с усилителем импульсов, и акустический демпфер, поляризующий магнит и генератор, дополнительно введены кодовый механизм из m автономных поляризующих магнитов со штоками приводов позиционного набора, установленный на рабочем участке волновода волнового генератора между усилителем записи и электроакустическим преобразователем, формирователь импульсов, подключенный к шине управления, один его выход соединен с входом усилителя записи, другой - с входами обнуления генератора кодов, запоминающего устройства и счетчика импульсов, а третий - с управляющими входами усилителя импульсов и генератора кодов, соединенного с информационными входами запоминающего устройства, его входы синхронизации соединены с выходом усилителя импульсов и счетным входом счетчика импульсов.

Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 приведена блок-схема магнитострикционного кодового преобразователя; на фиг.2 показаны основные временные диаграммы работы преобразователя.

Магнитострикционный кодовый преобразователь (фиг.1) содержит волновой генератор 1, состоящий из прямолинейного волновода 2 из магнитострикционного материала, кодового механизма 3 с m поляризующими магнитами 4, закрепленными на автономные штоки 5 приводов, усилителя 6 записи, акустического демпфера 7 и сигнального электроакустического преобразователя (ЭАП) 8, а также формирователь 9 импульсов, управляемый генератор 10 кодов, запоминающее устройство 11, усилитель 12 и счетчик 13 импульсов, входную шину 14 управления, выходные шины 15 и 16 кодовых набора и контроля.

Усилитель 6 записи гальванически связан с волноводом 2, на противоположном конце которого размещены сигнальный ЭАП 8 и акустический демпфер 7. Между ними на волноводе 2 закреплен кодовый механизм 3. Вывод сигнального ЭАП 8 через усилитель 12 импульсов подключен к счетному входу счетчика 13 импульсов и входам синхронизации запоминающего устройства 11. Его информационные входы соединены с разрядными выходами генератора 10 кодов, управляющий вход которого объединен с одноименным входом усилителя 12 импульсов и подключен к одному из выходов формирователя 9 импульсов. Другой его выход соединен с входом усилителя 6 записи волнового генератора 1, третий - с входами обнуления генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов. Управляющий вход формирователя 9 импульсов подключен к входной шине 14 управления, а разрядные выходы запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов - к выходным шинам 15 и 16 кодового набора и кодового контроля соответственно.

Магнитострикционный кодовый преобразователь работает следующим образом.

Первоначально (исходное состояние) кодовый преобразователь (фиг.1) находится в заблокированном состоянии (и может быть отключен от источника питания), не реагирует на воздействия на кодовый механизм 3 волнового генератора 1. На выходных разрядных шинах 15 и 16 кодового набора и контроля отсутствует цифровая информация (фиг.2, а, ж).

В период времени набора комбинации легальной дешифрации кода доступа на входную шину 14 управления подается сигнал «Управление» (к этому моменту преобразователь должен быть подключен к источнику питания, если было отключено, и определяется конкретными условиями его функционирования на объекте). По этому сигналу запускается формирователь 9 импульсов, который управляет работой волнового генератора 1 через усилитель 6 записи, генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11, усилителя 12 и счетчика 13 импульсов. Время действия управляющего сигнала по шине 14 обычно выбирается из учета необходимого времени удержания Т_уд исполнительного механизма (на фиг.1 не показано) охраняемого объекта (фиг.2, а, б).

Так, на первом выходе формирователя 9 импульсов формируется сигнал удержания исполнительного механизма, снимая блокирующий сигнал «Сброс» (фиг.2, б, ж) по цепям обнуления генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов. На его втором выходе вырабатывается импульсный сигнал длительности τ_u (фиг.2, в), необходимый для возбуждения через его усилитель 6 записи ультразвуковых сигналов (эф. Видемана) в волноводе 2 волнового генератора 1 в соответствии с набранными позициями кодовой комбинации механизма 3 преобразователя (фиг.2, в, д). Причем такие сигналы формируются в среде волновода 2 только там, где позиционные поляризующие магниты 4 через штоки 5 привода механизма 3 подведены на минимальное расстояние к его поверхности (фиг.1, фиг.2, д).

Одновременно по третьему выходу формирователя 9 импульсов вырабатывается разрешающий сигнал длительностью Т_разр (фиг.2, г), который снимает запрет на работу генератора 10 кодов и усилителя 12 импульсов. Время действия этого сигнала выбирается исходя из числа позиций m=10 кодового набора механизма 3, их расстояния l_поз между собой, частоты f_о≥V_в/l_поз дискретизации генератора 10 кодов, скорости V_в ультразвуковой волны (фиг.2, д) в волноводе 2:

.

Ультразвуковые сигналы, возбужденные в волноводе 2 под опущенными (по фиг.1) до его поверхности поляризующими магнитами 4 кодового механизма 3, распространяются в его среде со скоростью V_в ультразвуковой волны нулевой моды и в следующие моменты времени считываются сигнальным ЭАП 8 (эф. Виллари). Усиливаются и преобразуются в прямоугольные видеоимпульсы требуемой длительности усилителем 12 (фиг.2, д, е) и с его выхода проходят на прямой счетный вход счетчика 13 импульсов и входы синхронизации запоминающего устройства 11. Счетчик 13 импульсов подсчитывает число импульсов за набор, формирует соответствующий код N_m и выставляет его на выходные шины 16 для текущего сравнения с заданным для числом импульсов в индивидуальном наборе (на фиг.1 не показано).

По импульсным сигналам набранной кодовой комбинации (фиг.2, д-ж) в запоминающее устройство 11 преобразователя осуществляется запись текущих кодов N_x.i генератора 10 кодов, которые последовательно записываются на его разрядные ступени (фиг.1). Далее эти коды N_x.1...N_x.m набора выставляются на выходные шины 15 и подлежат дальнейшей шифрации по заданной программе, например, в процессорном устройстве (на фиг.1 не показано).

В следующие моменты времени ультразвуковые сигналы, распространяясь по волноводу 2, достигают акустический демпфер 7 и рассеивают энергию, обеспечивая помехоустойчивость кодового преобразователя до значений не менее сигнал/помеха = 5/1...7/1.

Через время Т_разр блокируется работа генератора 10 кодов и усилителя 12 импульсов. Работа счетчика 13 импульсов приостанавливается (фиг.2, г, ж), а по истечении времени Т_уд>Т_разр кодовый преобразователь автоматически переводится в исходное состояние с обнулением цифровой сигнальной информации по выходным шинам 15 и 16 (фиг.2, б, ж). Преобразователь подготовлен для очередного кодового набора по легальной его дешифрации.

Таким образом, предлагаемый кодовый преобразователь по сравнению с выбранным прототипом имеет более высокие секретность в дешифрации кодовой комбинации и надежность в работе. Это достигается за счет применения волнового генератора, позволяющего относительно простыми средствами осуществлять кодирование первичной информации кодового набора, давать возможность ее вторичной дешифрации (при необходимости), ограничивать время доступа к дешифрации кодового набора и его числового содержания. Повышение надежности преобразования достигается за счет уменьшения числа кинематических узлов и упрощения их конструкции, отсутствия коммутационных элементов, обеспечения высокого отношения сигнал/помеха в акустическом тракте волнового генератора и блокирования сигнальных цепей вне цикла преобразования.

Источники информации

1. А.с. №933917 (СССР), Е05В 47/00. БИ №21, 1982.

2. А.с. №777190 (СССР), Е05В 47/00. БИ №41, 1980.

3. Заявка на патент РФ №93054071/12, Е05В 47/00. Заявл. 02.12.93, прототип.

Изобретение относится к технике охраны объектов от доступа посторонних лиц. Техническим результатом изобретения является повышение секретности и надежности. Магнитострикционный кодовый преобразователь содержит волновой генератор (1), состоящий из прямолинейного магнитострикционного волновода (2), кодового механизма (3) с m поляризующими магнитами (4) и штоками (5) приводов, усилителя записи (6), акустического демпфера (7) и сигнального электроакустического преобразователя (8), а также формирователь импульсов (9), управляемый генератор кодов (10), запоминающее устройство (11), усилитель импульсов (12), счетчик импульсов (13), входную и выходные шины (14) и (15), (16). Базовым сигналообразующим узлом выступает волновой генератор на магнитострикционной линии задержки, позволяя однозначно расположить импульсные сигналы кодового набора на временной оси и произвести их кодирование относительно цифровой кодовой шкалы управляемого генератора кодов. В устройстве введены ограничения по времени набора кодовой комбинации и числа импульсов в наборе. 2 ил.

Магнитострикционный кодовый преобразователь, содержащий волновой генератор, состоящий из прямолинейного волновода из магнитострикционного материала, подключенный одним концом к усилителю записи, а на другом закреплены сигнальный электроакустический преобразователь, соединенный с усилителем импульсов, и акустический демпфер, поляризующий магнит и генератор, отличающийся тем, что в него введены кодовый механизм из m автономных поляризующих магнитов со штоками приводов позиционного набора, установленный на рабочем участке волновода волнового генератора между усилителем записи и электроакустическим преобразователем, формирователь импульсов, подключенный к шине управления, один его выход соединен с входом усилителя записи, другой - с входами обнуления генератора кодов, запоминающего устройства и счетчика импульсов, а третий - с управляющими входами усилителя импульсов и генератора кодов, соединенного с информационными входами запоминающего устройства, а входы синхронизации соединены с выходом усилителя импульсов и счетным входом счетчика импульсов.