УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА КОДА ДОСТУПА В КОНТРОЛЛЕР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ЗАМКА Российский патент 2008 года по МПК E05B47/00 

Изобретение относится к запирающим устройствам, конкретно к электронным кодовым дверным замкам с сигнализацией, и может быть использовано для защиты различных объектов от доступа посторонних лиц.

Известно устройство для ввода кода доступа в контроллер исполнительного механизма замка, включающее средство ввода управляющего сигнала, контроллер исполнительного механизма дверного замка (см. патент ФРГ N 3606620, Е05В 47/00, 1987). В качестве средства ввода управляющего сигнала использован кодовый ключ, выполненный по типу электронной карточки, а контроллер снабжен пазом для размещения в нем кодового ключа. В зависимости от ориентации ключа информация, считанная с него считывающим устройством, определяет направление вращения электродвигателя, который через реечную передачу вдвигает ригель замка в запорную планку или возвращает его в исходное положение.

Недостатками этого устройства являются невысокая надежность конструкции замка из-за возможности повреждения механизма передачи и открывания замка после приложения силы к торцевой поверхности ригеля; возможность перегрузки или повреждения двигателя и механизма запирания в процессе выдвижения ригеля при неполностью закрытой двери или наличии постороннего предмета в запорной планке; возможность несанкционированного доступа (несанкционированного раскрытия замка) при краже ключа.

Известно также устройство для ввода кода доступа в контроллер исполнительного механизма замка, включающее считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма дверного замка, содержащий магниточувствительные сенсоры, и кодовый ключ, выполненный с возможностью полевого воздействия магнитным полем на магниточувствительные сенсоры (см. пат. РФ №2027836, Кл. Е05В 47/00, 1995).

Это устройство не является вандалоустойчивым, кроме того, при краже ключа обеспечивается возможность несанкционированного доступа (несанкционированного раскрытия замка).

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в повышении секретности замка при исключении возможности несанкционированного ввода кода доступа третьими лицами, завладевшими кодовым ключом.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в повышении надежности работы замка, взломостойкости и вандалоустойчивости устройства для ввода кода доступа, упрощении его конструкции, а также повышении удобства эксплуатации.

Результат достигается тем, что устройство для ввода кода доступа в контроллер исполнительного механизма замка, включающее считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма дверного замка, содержащий магниточувствительные сенсоры, и кодовый ключ, выполненный с возможностью полевого воздействия магнитным полем на магниточувствительные сенсоры, отличается тем, что считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, содержит, по меньшей мере, два магниточувствительных сенсора, зафиксированных на одной стороне немагнитной подложки, свободная плоскость которой обращена во внешнюю сторону входной двери, при этом кодовый ключ выполнен в виде диска из ферромагнетика, причем в диске выполнены сквозные отверстия, центры которых лежат на линиях, радиальных относительно центра диска, по меньшей мере двух, причем число отверстий на одной радиальной линии от одного до числа, равного числу магниточувствительных сенсоров, кроме того, диск установлен с возможностью вращения над подложкой вокруг оси, перпендикулярной центру диска, таким образом, что линия, на которой размещены магниточувствительные сенсоры, радиальна относительно центра диска, при этом параллельно свободной плоскости немагнитной подложки с зазором, обеспечивающим размещение и вращение диска, закреплена пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты по числу магниточувствительных сенсоров, причем центры магниточувствительных сенсоров и постоянных магнитов соосны, при этом центры отверстий, выполненных на любой из радиальных линий диска, соосны с соответствующими магниточувствительными сенсорами, кроме того, обе плоскости диска покрыты слоем немагнитного материала, при этом подложка снабжена риской, а внешняя поверхность диска снабжена рисками и/или идентифицирующими метками. Кроме того, пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты, выполнена в виде кармана, входная щель которого соответствует диаметру диска, а дно образовано дугообразной пластиной, радиус кривизны которой соответствует радиусу дуги окружности диска. Кроме того, магниточувствительные сенсоры и постоянные магниты размещены, по меньшей мере, на двух линиях, радиальных относительно центра диска. Кроме того, с одной стороны диска, соосно с его центром, выполнен выступ, предпочтительно цилиндрический.

Указанные особенности изобретения представляют его отличия от прототипа и обуславливают новизну предложения; эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают достижение технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков заявляемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки "...считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, содержит по меньшей мере два магниточувствительных сенсора, зафиксированных на одной стороне немагнитной подложки, свободная плоскость которой обращена во внешнюю сторону входной двери» и признаки «линия, на которой размещены магниточувствительные сенсоры, радиальна относительно центра диска» обеспечивают возможность формирования сенсорной линии (чувствительной к магнитному полю, параметры чувствительности которой по длине структуры - величина переменная), что при вводе во взаимодействие с сенсорной линией магнитного поля соизмеримых размеров и занимающего часть или всю длину сенсорной линии обеспечивает возможность преобразования определенных положений (определенного позиционирования) кодового ключа во входные управляющие сигналы, последовательность которых составляет код доступа, при этом схема размещения перфорации на диске, используемой для кодирования (но не код доступа), может быть доступна только при разрушении ключа, тогда как при обнаружении пропажи ключа, считывающий узел может быть перекодирован на другой кодовый ключ, что исключит возможность использования первого кодового ключа для несанкционированного открывания замка. При этом, упоминание о том, что "...свободная плоскость (подложки) обращена во внешнюю сторону входной двери» обеспечивает возможность перемещения магнитного ключа параллельно магниточувствительным сенсорам, что обеспечивает постоянство сил взаимодействия магнитного поля ключа и сенсоров, что повышает однозначность восприятия считываемых сигналов и надежность срабатывания устройства, также как и наличие риски, обеспечивающее точность «считывания символа», т.е. точность позиционирования ключа в положении, соответствующем какому-либо управляющему сигналу из отображенных на кодовом ключе.

Признаки "...кодовый ключ выполнен в виде диска из ферромагнетика, причем в диске выполнены сквозные отверстия, центры которых лежат на линиях, радиальных относительно центра диска» и признаки «центры магниточувствительных сенсоров и постоянных магнитов соосны, при этом центры отверстий, выполненных на любой из радиальных линий диска, соосны с соответствующими магниточувствительными сенсорами», обеспечивают возможность «срабатывания» сенсоров, когда между ними и постоянными магнитами находится отверстие диска, что, в свою очередь, обеспечивает возможность целенаправленного управления работой магниточувствительных сенсоров и позволяет различные положения ключа в пространстве трансформировать в управляющие сигналы, соответствующие символам, отображенным на кодовом ключе.

Указание на число радиальных линий (по меньшей мере двух) и число отверстий на одной радиальной линии (от одного до числа, равного числу магниточувствительных сенсоров) обеспечивает криптостойкость устройства.

Признаки "...кроме того, диск установлен с возможностью вращения над подложкой вокруг оси, перпендикулярной центру диска» упрощают реализацию требования подвижности кодового ключа по отношению к сенсорной линии.

Признаки «...параллельно свободной плоскости немагнитной подложки с зазором, обеспечивающим размещение и вращение диска, закреплена пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты по числу магниточувствительных сенсоров» обеспечивают формирование магнитного поля, воздействующего на сенсоры, и возможность изменения его параметров при вращении диска.

Признаки «...центры магниточувствительных сенсоров и постоянных магнитов соосны, при этом центры отверстий, выполненных на любой из радиальных линий диска, соосны с соответствующими магниточувствительными сенсорами» обеспечивают надежную работу считывающего устройства и его однозначное срабатывание.

Признаки «...обе плоскости диска покрыты слоем немагнитного материала» исключают возможность расшифровки схемы размещения перфорации на диске без разрушения кодового ключа (диска)

Признаки "...подложка снабжена риской, а внешняя поверхность диска снабжена рисками и/или идентифицирующими метками » позволяют различные положения ключа в пространстве трансформировать в управляющие сигналы, соответствующие символам, отображенным на кодовом ключе, и упрощают ввод кода доступа.

Признаки второго пункта формулы изобретения конкретизируют конструкцию кармана, обеспечивающую работу кодового ключа.

Признаки третьего пункта формулы позволяют повысить криптостойкость устройства.

Признаки четвертого пункта формулы упрощают процедуру вращения диска.

Таким образом, идея, реализуемая заявляемым устройством, заключается в следующем: напротив каждого датчика располагают постоянный магнит таким образом, что при отсутствии препятствий датчик находится в «сработавшем» состоянии (магнитное поле имеет достаточный уровень напряженности). Препятствием служит диск из магнитной стали с перфорациями (отверстиями), расположенными по радиусам.

Диск вставляется в пустотелый карман, в котором он может свободно вращаться. Если металл диска расположен между магнитом и датчиком, то напряженность магнитного поля около датчика будет недостаточна для его срабатывания. Для его срабатывания требуется совпадение положения датчика и перфорации диска. Таким образом, варьируя числом отверстий диска (в пределах радиальной линии), можно обеспечить ввод отличающихся друг от друга сигналов.

На фиг.1 показан общий вид считывающего узла; на фиг.2 - его вертикальный разрез; на фиг.3 показан общий вид кодового ключа (диска).

На чертежах показаны считывающий узел контроллера 1 дверного замка, содержащий магниточувствительные сенсоры 2, зафиксированные на одной стороне подложки 3, пластину 4, снабженную постоянными магнитами 5. Также показан кодовый ключ, выполненный в виде диска 6 из ферромагнетика, снабженный сквозными отверстиями 7. Отверстия размещены на линиях 8, радиальных относительно центра 9 диска. Число отверстий 7, размещенных на одной радиальной линии 8, составляет от одного до числа, равного числу магниточувствительных сенсоров 2, при этом число последних равно числу постоянных магнитов 5 и должно быть не менее двух (оптимально - трех). Число радиальных линий 8 должно быть не менее двух (оптимально - порядка 15-20).

Подложка 3 и пластина 4 выполнены из немагнитного материала (медь, бронза, титан, немагнитная сталь, пластик), при этом подложка обращена к пластине свободной плоскостью (противоположной той, на которой закреплены магниточувствительные сенсоры 2) и составляет с нею зазор 10, обеспечивающий размещение и вращение диска 6. С позиций работоспособности устройства постоянные магниты могут быть размещены на подложке, а сенсоры - на пластине 4, но такой вариант снижает взломостойкость устройства, т.к. становятся уязвимыми каналы связи сенсоров с контроллером 1.

Магниточувствительные сенсоры размещены на линии 11, радиальной относительно оси вращения 12 диска (проходящей через его центр 9), при этом центры 13 и 14, соответственно магниточувствительных сенсоров и постоянных магнитов, сосны друг другу и центрам 15 сквозных отверстий 7 диска (установленного в рабочее положение). С позиций работоспособности устройства достаточно иметь одну линию 11 магниточувствительных сенсоров, но с позиций повышения криптостойкости устройства таких линий может быть две и более, при этом угловое расстояние между линиями 11 должно быть кратным угловому расстоянию между радиальными линиями 8.

Оптимально, пластина 4 может быть выполнена в виде кармана, входная щель 16 которого соответствует диаметру и толщине диска 6 (2,5-4,5 мм), а дно 17 образовано дугообразной пластиной, радиус кривизны которой соответствует радиусу дуги окружности диска.

Обе плоскости диска и, желательно, его торец покрыты слоем 18 немагнитного материала (алюминия, пластика и т.п.), при этом подложка снабжена нулевой риской 19 (чертой, радиальной относительно оси вращения 12 диска 6), а внешняя поверхность диска снабжена рисками 20 и/или идентифицирующими метками (символами, пиктограммами, цифрами и т.п.). На этой же стороне диска, соосно с его центром, выполнен выступ 21, предпочтительно цилиндрический.

Диск не содержит кода доступа, поэтому преступники не смогут открыть замок, получив доступ к ключу. В ключе не содержится ни одной микросхемы или источника питания (технология ZeroChip), а значит установка жучка в ключ невозможна. При утере диска новый ключ можно легко купить в магазине, как всякое стандартное изделие. Это позволяет хранить диск в любом удобном месте.

В качестве дверного замка может быть использован электромеханический замок любого известного типа (в качестве привода исполнительного механизма которого использован электродвигатель или электромагнит - на чертежах не показаны).

В качестве контроллера 1 может быть использован электронный блок, предпочтительно микроконтроллер (например, Microchip 16 F 684), функционально включающий в себя элементы, обеспечивающие решение следующих задач:

- ввод и хранение энергонезависимого кода доступа;

- преобразование входного сигнала, вводимого ориентировкой кодового ключа относительно нулевой риски 19 (соответственно, позиционирования в створе с нулевой риской 19 одной из рисок 20, снабженных идентифицирующей меткой, подлежащей выбору), в сигнал, являющийся частью вводимого (формируемого) кода доступа;

- формирование кодовой последовательности из сигналов, последовательно введенных последовательным позиционированием идентифицирующих меток, соответствующих рискам 20;

- сравнение кода доступа, хранящегося в памяти контроллера и сформированного;

- формирование сигнала управления исполнительным механизмом (соответственно, его открывание или закрывание).

Названные функции реализуются, в основном, программным путем. Кроме этих функций, непосредственно связанных с обеспечением работы замка, контроллер 1 может обеспечивать подачу сигнала о неверно набранном коде и/или включение охранной сигнализации или может выполнять иное действие, предусмотренное в перечне опций, выбираемых при покупке замка.

В качестве идентифицирующих меток могут быть использованы цифровые (арабские и/или римские) и/или буквенных символы (на основе различных алфавитов), а также пиктограммы и т.п., которые наносят по периферии диска (целесообразно, чтобы риски 20 выходили непосредственно на внешний периметр диска, а идентифицирующие метки располагались с противоположной стороны рисок, что повышает точность позиционирования с нулевой риской 19 меток, подлежащих вводу).

В качестве магниточувствительных сенсоров 2 используют датчики известной конструкции, удовлетворяющие по своим характеристикам требуемым рабочим параметрам, например датчики Холла.

Заявленное устройство работает следующим образом.

В дверное полотно (или на стену рядом с дверью) монтируют считывающий узел, выходы которого известным образом соединяют с контроллером исполнительного механизма дверного замка (обеспечивая недоступность каналов связи с внешней стороны двери).

Диски первоначально инициируются системой кода доступа в режиме программирования путем их считывания и внесения в список разрешенных.

Пользователь подходит к двери и вставляет диск 6 в щель 16 кармана до упора в его дно 17 (диск 6 может находиться в произвольном положении по отношению к нулевой риске 19) и совершает два полных оборота по часовой стрелке. В процессе этого контроллер распознает диск и, если он имеется в списке «разрешенных», то раздается однократный звуковой сигнал, в противном случае - троекратный («Чужой диск»). Далее пользователь вращает диск до момента совпадения нужного символа с риской 20 на диске и нулевой риски 19, но не менее трех делений (позиций на диске) в одном направлении. Можно делать несколько оборотов вокруг своей оси или «возвращаться». После того, как диск установлен правильно, он должен находиться неподвижно не менее двух секунд (происходит фиксация символа). После этого контроллер обеспечивает подачу однократного звукового сигнала, если символ успешно зафиксирован. В случае возникновения какой-либо ошибки - троекратный сигнал. Если диск будет неподвижен менее 2 секунд, символ не будет зафиксирован (нет сигнала). В случае возникновения ошибки ввод символа следует повторить. После подтверждения контроллером правильности ввода символа следует ввести и зафиксировать следующий символ. После ввода нескольких (например, пяти) символов (количество фиксировано) в работу вступает контроллер 1, который после сравнения набранной кодовой последовательности с кодом доступа, хранящимся в его памяти, либо дает команду на выполнение соответствующей операции замку (если кодовая последовательность соответствует коду доступа), либо дает сигнал о неверно набранном коде и/или включает охранную сигнализацию или выполняет другое действие, предусмотренное функциями замка. В случае ввода ошибочного символа следует остановить диск 6 в произвольном положении (или извлечь) и подождать 10 секунд до сброса контроллера.

Для ввода двух одинаковых символов подряд необходимо повернуть диск не менее чем на два символа в любую сторону и вернуть на прежнюю позицию.

В случае отсутствия кодового ключа (или его неподвижности) более чем 10 секунд контроллер сбрасывает неоконченный ввод кода и входит в режим энергосбережения (засыпает).

Возможен вариант устройства с использованием цифрового индикатора (на чертежах не показан). В этом случае устройство работает следующим образом.

Пользователь подходит к двери, вставляет диск 6 в щель 16 кармана до упора в его дно 17 (диск 6 может находиться в произвольном положении по отношению к нулевой риске 19) и совершает два полных оборота по часовой стрелке. В процессе этого контроллер распознает диск и, если он имеется в списке «разрешенных», то раздается однократный звуковой сигнал, в противном случае - троекратный («Чужой диск»).

Далее пользователь переходит в режим ввода пароля. На индикаторе отображается начальное состояние индикатора (например, «А»). При вращении диска на одно деление вправо состояние индикатора изменяется на «+2» (если было «А», то стало «С»). При вращении влево состояние индикатора изменяется на «-1» (если было «D», то стало «С»).

Чтобы зафиксировать выбранный символ, диск останавливают в нужном положении на 2 сек. Фиксация символа подтверждается однократным звуковым сигналом.

Изъятие диска из кармана на 10 секунд или его остановка на 10 секунд приводит к «засыпанию» устройства.

Окончание ввода пароля распознается путем фиксации специального символа, например «*», или после ввода последнего символа, если длина пароля фиксирована (например, 5 символов).

Возможно усиление криптостойкости путем анализа «последовательности» включений или «выключений» датчиков Холла на одном радиусе.

Основные достоинства устройства: отсутствие каких-либо сквозных отверстий или механической связи диска и механизма замка; считыватель может устанавливаться в произвольном месте на двери (сейфе); невозможность открыть замок «на слух» или иным аналогичным образом - используется цифровой магнитный интерфейс; отсутствие какого-либо сигнала, который можно перехватить или подслушать - магнитное поле исчезает уже в 2-3 сантиметрах от диска и является стабильным; кодовый ключ является съемным (карманным) и уносится с собой, что делает замок совершенно неуязвимым для вандалов; использование классической дисковой конструкции кодовой панели исключает возможность такого способа взлома, как маркировка кнопок, и весьма затрудняет подсматривание кода доступа. Съемный вариант конструкции исключает возможность такого способа взлома, как использование царапающих «самописцев», устанавливаемых «под диск».

Вышеприведенный пример осуществления настоящего изобретения допускает различные модификации и дополнения, которые являются очевидными для специалистов в области, к которой данное изобретение относится. То есть настоящее изобретение ни в коей мере нельзя ограничивать этим описанием предложенного устройства и в него могут быть внесены изменения и дополнения, определяемые ниже пунктами формулы изобретения.

Изобретение может быть использовано для защиты различных объектов от доступа посторонних лиц с достижением технического результата, заключающегося в повышении секретности замка при исключении возможности несанкционированного ввода кода доступа третьими лицами, завладевшими кодовым ключом. Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм дверного замка включает считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма, содержащий магниточувствительные сенсоры, и кодовый ключ, выполненный с возможностью полевого воздействия магнитным полем на магниточувствительные сенсоры. Последние зафиксированы на одной стороне немагнитной подложки. Кодовый ключ выполнен в виде диска из ферромагнетика. В диске выполнены сквозные отверстия, центры которых лежат на линиях, радиальных относительно центра диска. Число отверстий на одной радиальной линии от одного до числа, равного числу магниточувствительных сенсоров. Диск установлен с возможностью вращения над подложкой вокруг оси, перпендикулярной центру диска. Линия, на которой размещены магниточувствительные сенсоры, радиальна относительно центра диска. Параллельно свободной плоскости немагнитной подложки с зазором, обеспечивающим размещение и вращение диска, закреплена пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты по числу магниточувствительных сенсоров. Центры магниточувствительных сенсоров, постоянных магнитов и отверстий диска сосны. Подложка снабжена риской, а внешняя поверхность диска снабжена рисками и/или идентифицирующими метками. Пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты, может быть выполнена в виде кармана. Входная щель кармана соответствует диаметру диска. Дно образовано дугообразной пластиной, радиус кривизны которой соответствует радиусу дуги окружности диска. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для ввода кода доступа в контроллер исполнительного механизма замка, включающее считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма дверного замка, содержащий магниточувствительные сенсоры, и кодовый ключ, выполненный с возможностью полевого воздействия магнитным полем на магниточувствительные сенсоры, отличающееся тем, что считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, содержит, по меньшей мере, два магниточувствительных сенсора, зафиксированных на одной стороне немагнитной подложки, свободная плоскость которой обращена во внешнюю сторону входной двери, при этом кодовый ключ выполнен в виде диска из ферромагнетика, причем в диске выполнены сквозные отверстия, центры которых лежат на линиях, радиальных относительно центра диска, по меньшей мере двух, причем число отверстий на одной радиальной линии от одного до числа, равного числу магниточувствительных сенсоров, кроме того, диск установлен с возможностью вращения над подложкой вокруг оси, перпендикулярной центру диска таким образом, что линия, на которой размещены магниточувствительные сенсоры, радиальна относительно центра диска, при этом параллельно свободной плоскости немагнитной подложки с зазором, обеспечивающим размещение и вращение диска, закреплена пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты по числу магниточувствительных сенсоров, причем центры магниточувствительных сенсоров и постоянных магнитов соосны, при этом центры отверстий, выполненных на любой из радиальных линий диска, соосны с соответствующими магниточувствительными сенсорами, кроме того, обе плоскости диска покрыты слоем немагнитного материала, при этом подложка снабжена риской, а внешняя поверхность диска снабжена рисками и/или идентифицирующими метками.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина из немагнитного материала, в которую заделаны постоянные магниты, выполнена в виде кармана, входная щель которого соответствует диаметру диска, а дно образовано дугообразной пластиной, радиус кривизны которой соответствует радиусу дуги окружности диска.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магниточувствительные сенсоры и постоянные магниты размещены, по меньшей мере, на двух линиях, радиальных относительно центра диска.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с одной стороны диска, соосно с его центром, выполнен выступ, предпочтительно цилиндрический.