УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДОСТУПА Российский патент 2012 года по МПК G07C9/00 H04B10/00 B60R25/00 

Изобретение относится к устройству контроля доступа с замком, имеющим запорный элемент, исполнительным элементом для запорного элемента, электронным ключом, электрической схемой с приемным блоком для приема идентификационных данных ключа и схемой обработки для установления права доступа на основе принятых идентификационных данных, причем схема обработки взаимодействует с исполнительным элементом и/или запорным элементом для выборочного открытия или закрытия замка.

Под электронными ключами ниже подразумеваются различные конструкции, в частности карты, брелки для ключей и комбинация из механических и электронных ключей.

Устройства контроля доступа названного рода известны в различном исполнении. Например, известны радиотелеуправляемые замки, в частности, для закрытия или открытия автомобильных дверей, причем предусмотрен мобильный электронный ключ, который с помощью радиосвязи передает идентификационные данные приемнику замка, при необходимости в закодированном виде. Замок имеет электрическую схему обработки, при необходимости декодирование, принятой информации, причем замок срабатывает, как только на основе принятых идентификационных данных будет установлено право доступа. Наряду с подобного рода радиотелеуправляемыми замками существуют также системы контроля доступа, при которых применяется ключ с приемопередатчиком, использующим спутниковую связь. Для приведения в действие замка ключ, использующий спутниковую связь, должен располагаться лишь на расстоянии нескольких сантиметров от передающего и приемного блока замка, причем индуктивно перебираются идентификационные данные, накопленные в памяти ключа, использующего спутниковую связь.

Далее известны так называемые "Human Area Networks (HAN)", в которых для обмена между, по меньшей мере, двумя электронными устройствами в качестве передающей среды используется кожа человека, несущего электронное устройство. Передача данных осуществляется при этом не электромагнитными волнами или светом, а с помощью слабых электрических полей на поверхности кожи. Речь при этом идет также о емкостном ближнем поле, причем, как правило, предусмотрен передатчик, который создает емкостное ближнее поле и имеет средство наведения ближнего поля на кожу соответствующего человека. Данные, наложенные на электрическом поле, затем принимаются и соответственно обрабатываются передатчиком.

Целью данного изобретения является упрощение обращения с контролем доступа и улучшение существующих систем контроля доступа, направленное на повышение надежности, при которых уменьшаются возможности манипулирования для людей, не обладающих правом доступа, предотвращается ошибочное функционирование, повышается надежность, срок службы, а также создаются благоприятные условия для пользователя.

Для решения этой задачи устройство контроля доступа названного вида усовершенствовано таким образом, что электронный ключ имеет средство для создания емкостного ближнего поля, с помощью которого передаются идентификационные данные, и устройство наведения емкостного ближнего поля на человеке, несущем ключ, и что приемный блок замка включает, по меньшей мере, одну емкостную соединительную поверхность, так что при касании замка или при приближении к замку человека замыкается цепь переменного тока, и электрический ток проходит через замок, который может регистрироваться приемным блоком. Благодаря тому, что передача идентификационных данных от электронного ключа к замку осуществляется только с помощью емкостного ближнего поля, сам электронный ключ не должен находиться в непосредственной близости от приемника замка и не требуется какой-либо особой активизации ключа, к примеру нажатия кнопки. Достаточно, если электронный ключ находится вблизи тела соответствующего пользователя, например в кармане брюк, портфеле и т.п., причем отправление и передача идентификационных данных осуществляются с помощью емкостного ближнего поля, которое посредством электронного ключа наводится на поверхности тела соответствующего пользователя. Как только человек, несущий ключ, приблизится к емкостной соединительной поверхности замка или соединительная поверхность соответственно войдет в контакт с частью, соединенной с соединительной поверхностью проводящим ток способом, произойдет собственная передача данных от передатчика ключа к приемнику замка через емкостное ближнее поле, причем произойдет замыкание цепи переменного тока, которое вызовет прохождение электрического тока через замок, регистрируемый приемным блоком. Идентификационные данные при этом, например, могут накладываться на несущую частоту, генерированную электронным ключом.

Любезность контроля доступа к обслуживающему человеку при открытии замка таким образом существенно повышается и, кроме того, обеспечивается возможность передачи данных только в случае, если человек, несущий ключ, приблизится к замку или коснется его, так что возможности манипуляций у третьих лиц почти исключаются. Далее, благодаря применению низкого энергетического, емкостного ближнего поля, расход энергии системы контроля доступа является чрезвычайно низким, в частности очень низким является потребление электрической энергии электронным ключом. В целом благодаря емкостному ближнему полю возникают чрезвычайно малые токи, которые, даже при передаче через кожу пользователя, полностью безвредны для человеческого организма.

Переоборудование существующих замков облегчается благодаря тому, что замок содержит вместе с деталями фурнитуры, ручками управления соответственно кнопками и т.п. все необходимое для приема идентификационных данных, обработки принятых данных, а также конструктивные блоки, необходимые для действия запорного элемента. Таким образом, будет получена весьма компактная конструкция, причем не требуется никаких внешних устройств, как, например, приемные антенны, так что существующие системы контроля доступа без больших издержек могут быть заменены предложенными в соответствии с изобретением замками.

При этом предпочтительным образом предусмотрено, что приемный блок замка имеет, по меньшей мере, два электрода, которые вместе образуют приемный конденсатор. Электроды приемного конденсатора могут также быть интегрированы в блок замка, причем конкретное расположение двух замков внутри замка может попадать под соответствующие требования. Однако, как правило, самым предпочтительным является, если электроды приемного конденсатора расположены в замке в том месте, через которое пропускается большая часть электрического тока. Проход электрического тока через замок зависит от конкретного конструктивного исполнения отдельных деталей замка, к примеру фурнитуры, ручек управления или кнопок, а также запирающего цилиндра, а также от соответствующего места установки замка в соответствующей двери. В зависимости от конкретного состояния замка, а также места установки возникают более менее сильные поля рассеяния, так что на это следует обращать внимание, когда электроды приемного конденсатора размещаются внутри замка в месте, через которое проходит электрический ток, чтобы цепь переменного тока замыкалась, например, через дверь и пол и обратно через человека, несущего электронный ключ, через ключ и мог происходить обмен данных.

Для простого открытия или закрытия замка достаточно ненаправленного обмена данными между электронным ключом и замком. Согласно предпочтительному варианту усовершенствования, однако, предусмотрено двусторонний обмен данными, причем предусмотрено передающее устройство для передачи данных от замка к электронному ключу. Подобного рода обратный канал от замка к ключу может, например, служить целям кодирования и передачи дополнительных данных, которые в итоге могут храниться в памяти ключа и при следующем процессе открытия дверей обратно передаваться замку. С этой целью передающее устройство предпочтительно имеет средство для создания емкостного ближнего поля и для наведения поля на человека, несущего ключ. Передающее устройство при этом может опять же иметь, по меньшей мере, два электрода, которые вместе образуют передаточный конденсатор. При этом исполнение может быть таковым, что электроды приемного конденсатора и электроды передающего конденсатора образованы независимо друг от друга и отдельно друг от друга. Однако конструкция выполнена таким образом, что, по меньшей мере, один из электродов приемного конденсатора образует одновременно один из электродов передаточного конденсатора. При этом либо один единственный электрод может представлять одновременно электрод приемного конденсатора и электрод передаточного конденсатора, причем каждый конденсатор дополнительно соответственно имеет другой конденсатор, либо может быть предусмотрено всего только два электрода, которые попеременно образуют приемный конденсатор и передаточный конденсатор.

Для обеспечения особо благоприятного расположения электродов внутри замка имеются различные возможности. Например, по меньшей мере, один электрод может быть расположен в фурнитуре замка или образован в виде фурнитуры или в виде части ее. При подобного рода расположении электроды по возможности близко располагаются к пользователю, так что пользователь должен касаться только фурнитуры или приближаться к фурнитуре, чтобы обеспечить открытие дверей. Если для замка предусмотрен блок ручек или исполнительный блок, предпочтительным образом устройство может быть усовершенствовано таким образом, что, по меньшей мере, один электрод расположен в дверной ручке, выполнен в виде ручки или является частью ее. Особо компактная конструкция образуется при расположении электрода в запирающем цилиндре замка или выполнении электрода в виде запирающего цилиндра или если электрод является частью цилиндра. В подобного рода конструкции можно полностью отказаться от блоков ручек или исполнительных блоков, по меньшей мере, на одной стороне двери для целей коммуникации, если удастся полная интеграция приемного и/или передаточного блока в замок или запирающий цилиндр.

Если приемный конденсатор должен быть целиком установлен в ручке, конструкция предпочтительно усовершенствована таким образом, что оба электрода приемного конденсатора располагаются на или в ручке замка, причем предпочтительно один электрод расположен на внешней поверхности ручки или образует внешнюю поверхность ручки, а другой электрод расположен на внутренней поверхности ручки, отделенной от наружной поверхности изоляционным слоем.

Согласно другому предпочтительному усовершенствованию предусмотрено, что исполнительный элемент, в частности, ручка замка соединена токопроводящим способом с электродом приемного конденсатора, расположенным внутри замка.

Электрическая схема предложенного в соответствии с изобретением устройства для контроля доступа может непосредственно интегрироваться в замок и при этом предпочтительно предусмотрено, что, по меньшей мере, один электрод токопроводящим способом соединен с электрической схемой.

Конкретная конструкция электродов может быть разработана различным образом, причем предпочтительна конструкция, при которой, по меньшей мере, один из электродов выполнен в виде токопроводящей фольги на конструктивном элементе замка. Вместо токопроводящей фольги может быть, по меньшей мере, один из электродов выполнен в виде токопроводящего покрытия, в частности лакового покрытия, конструктивной детали замка. Изобретение ниже более подробно поясняется с помощью примера осуществления, схематически изображенного на чертеже, где на фиг.1 приведено схематическое изображение предложенного в соответствии с изобретением устройства для контроля доступа, фиг.2 представляет упрощенную заменяющую блок-схему конструкции, представленной на фиг.1, фиг.3 представляет прохождение электрического тока в конструкции предложенного в соответствии с изобретением устройства контроля доступа, и на фиг.4-8 представлены модифицированные конструкции устройства контроля доступа.

На фиг.1 схематически изображена дверь с открывающим дверь человеком, а также отдельные емкости рассеяния, потерь и соединения. Дверь обозначена позицией 1 и имеет замок 2 с исполнительным элементом 3, выполненным в виде ручки. Человек 4 несет электронный ключ 5, который, например, может находиться в кармане брюк. Электронный ключ создает при этом емкостное ближнее поле с несущей частотой, на которую накладываются идентификационные данные. Емкостное ближнее поле наводится на поверхность тела человека 4 и в итоге направляется на приемник замка 2. При этом электронный ключ 5 имеет относительно пола 6 емкость рассеяния Cst. На переходе между электронным ключом 5 и человеком 4 имеется емкость соединения Ck. Далее между человеком 4 и полом 6 имеется емкость потерь Cv. Наконец, замок 2 или его цилиндр относительно пола имеет емкость цилиндра Cz.

Соответствующая заменяющая блок-схема представлена на фиг.2, причем опять же показаны описанные емкости. При этом Cv эквивалентен всем емкостям, которые имеют электрические токи, замыкающиеся не через приемный конденсатор приемника, а минуя его, и таким образом не участвуют в соединении между приемником и передаточным устройством. Czt эквивалентен емкостям, которые имеются в распоряжении в качестве суммы для емкостного соединения полового передающего электрода относительно пола. Ck эквивалентен емкостям, которые имеются в распоряжении в виде суммы для емкостного соединения человека 4 со вторым электродом. Cz эквивалентен емкостям, которые имеются в распоряжении в виде суммы для емкостного соединения между замком соответственно цилиндром с полом. При этом замок 2 имеет приемный конденсатор 7. Параметры приемного конденсатора 7 должны быть выбраны такими, чтобы с одной стороны через приемный конденсатор проходил достаточный электрический ток и, с другой стороны, чтобы напряжение на конденсаторе не стало слишком низким. Если емкость приемного конденсатора слишком низкая, то через него проходит слишком мало электрического тока. Правда, слишком большая емкость приемного конденсатора ведет к тому, что напряжение на конденсаторе u=q/c становится неблагоприятно малым.

На фиг.3 схематически показаны электрические токи у двери при приеме идентификационных данных электронного ключа. Приемный конденсатор при этом расположен на внешней стороне замка, а именно в ручке 8, благодаря чему имеется лучшее электрическое соединение между передатчиком электронного ключа 5 и приемником в замке 2. Для срабатывания замка достаточно, когда человек 4 несет электронный ключ 5 на теле и касается внешней ручки 8. При этом самое позднее при касании внешней ручки 8 происходит передача идентификационных данных. Благодаря достаточному емкостному соединению, например, между рукой человека и внешней ручкой 8 также может случиться, что данные с помощью этого соединения, возможно, уже будут переданы перед касанием ручки 8. На фиг.3 видно, что благодаря расположению электродов приемного конденсатора на внешней стороне двери, а именно во внешней ручке 8, возникающие электрические токи особенно предпочтительным образом могут использоваться для приема идентификационных данных. Электрический ток Ψ1 проходит от внешней ручки через замок 2 и дверь 1 к полу 6. Электрический ток Ψ2 проходит от внешней ручки 8 через замок к внутренней ручке и к полу 6. Далее появляется электрический ток Ψ3, который не представлен, и сумма изображает все флуктуации после приемного конденсатора, которые проходили приемный конденсатор, но замыкались на передатчике не путем Ψ1 или Ψ2, а многими возможными другими путями.

На фиг.4 дано увеличенное изображение внешней ручки 8, которая была показана на фиг.3. На наружной стороне внешней ручки 8 изображен электрод 10 и внутри изображен электрод 11 приемного конденсатора 7. При этом каждый из двух электродов может быть выполнен из массивного металла, металлической фольги или в виде покрытия, лака или другим каким-то образом. Так, например, электрод 10 может быть выполнен в виде покрытия, в то время как электрод 11 образован из металлического листа или точно также может быть представлен покрытием на внутренней стороне ручки 8. Внутренний электрод 11, как и наружный электрод 10 могут быть выполнены различного размера. Вся ручка 8 или только часть периметра ручки соответственно может служить в качестве электрода. Электрическая схема с приемным блоком для приема идентификационных данных и схема обработки для установления права доступа могут быть расположены в любом месте внутри замка 2. При необходимости электрическая схема соединяется с электродами с помощью одного или нескольких идущих через замок проводов.

На фиг.5 изображена компоновка электродов, предпочтительно предназначенная для передачи данных от замка 2 назад к электронному ключу 5. Электрод 12 расположен сравнимым образом с решением, показанным на фиг.4, опять же во внешней ручке 8. Второй электрод может быть расположен таким образом, что между обоими электродами возникает большое рассеяние. Замок 2 или цилиндр и электроды при этом выполнены так, что возможно большая часть поля рассеяния соединена с передатчиком и приемником (электронным ключом 5). Второй электрод может быть при этом выполнен и расположен произвольным образом. На фиг.5 представлены два возможных исполнения. Например, второй электрод может быть образован в виде электрода 13 на внутренней ручке 9. Согласно альтернативному исполнению второй электрод может быть образован в виде электрода 14, который образуется цилиндрическим корпусом замка 2. Благодаря такому расположению для передатчика улучшается соединение между замком соответственно цилиндром 2 в качестве передатчика и электронным ключом 5.

На фиг.6 изображено другое расположение электродов, при котором все электроды установлены в цилиндре 15 замка 2, так что получается особенно компактное решение. Передняя зона цилиндра 15 при этом выполнена в качестве электрода 16 и изоляционным слоем 17 отделена от другого электрода 18. Другой электрод 19, образованный внутренней концевой областью цилиндра 15, с помощью изоляционного слоя 20 отделен от электрода 18. Приемный конденсатор 7 при этом образован либо парой электродов 16 и 18, либо парой электродов 18 и 19, в зависимости от того с какой стороны цилиндра 15 приближается электронный ключ 5, соответственно человек 4, несущий электронный ключ 5. При этом соответственно электрод 16 или 19, обращенный к приближающемуся электронному ключу 5, соединяется в качестве первого электрода со вторым электродом 18 в приемный конденсатор 7. В цилиндре 15 могут быть установлены электрические узлы и конструктивные элементы, например батарея, электронные устройства считывания, блок обработки результатов, а также сигнальная электроника. Электроды 16 и 19 могут быть образованы соответственно, например из токопроводящего материала, например, из токопроводящей фольги, например металлической фольги, служащей в качестве оболочки, токопроводящего покрытия, токопроводящего лакового покрытия или другим способом. В качестве альтернативы на одной или обеих сторонах запирающего цилиндра 15 может устанавливаться ручка, которая токопроводящим способом может быть соединена с электродом 16 или 19.

На фиг.7 представлена другая конструкция, согласно которой запирающий цилиндр 15 только с внешней стороны снабжен ручкой 9. Первый электрод приемного или передаточного конденсатора при этом здесь обозначен позицией 21, второй электрод обозначен позицией 22. Внутренняя ручка 9 при этом в качестве опции может быть соединена с электродом 22.

Наконец, на фиг.8 изображено другое расположение электродов, при котором электроды образованы преимущественно в частях фурнитуры или в качестве части фурнитуры. Внешняя и внутренняя фурнитура 23 или 24 несут при этом соответственно ручку 25, причем фурнитура 24 с внутренней стороны помещения и фурнитура 23 с наружной стороны соединены с помощью соединительных болтов 27. При этом фурнитуры 23 и 24, ручки 25 и 26 и/или соединительные болты 27 могут быть выполнены в качестве электродов или снабжены электродами, причем следует обращать внимание на то, что соответственно два электрода приемного соответственно передаточного конденсатора отделены друг от друга изоляцией. В качестве изоляции могли бы служить, к примеру, соединительные болты, причем один электрод может быть расположен во внешней фурнитуре 23 и другой электрод 23 во внутренней фурнитуре 24. Также могут быть предусмотрены специальные слои изоляции, которые не показаны на фиг.8, к примеру, между ручкой двери и соответствующей частью фурнитуры.

В устройстве контроля доступа с замком (2), имеющим запорный элемент, исполнительным элементом (3) запорного элемента, электронным ключом (5), электрической схемой с приемным блоком для приема идентификационных данных ключа (5) и схемой обработки для установления права доступа на основе принятых идентификационных данных, схема обработки взаимодействует с исполнительным элементом (3) и/или запорным элементом для выборочного открывания или закрывания замка (2). Технический результат - повышение надежности, срока службы, улучшение условий эксплуатации. Электронный ключ (5) имеет средство для создания емкостного ближнего поля, с помощью которого передаются идентификационные данные. Далее предусмотрено устройство для наведения емкостного ближнего поля на несущего ключ (5) человека (4), причем приемный блок замка (2) включает, по меньшей мере, емкостную поверхность соединения, так что при касании замка (2) или при приближении человека (4) к замку (2) замыкается цепь переменного тока и через замок (2) проходит электрический ток, который может регистрироваться приемным блоком. 24 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство контроля доступа с замком, имеющим запорный элемент, исполнительным элементом запорного элемента, электронным ключом, электрической схемой с приемным блоком для приема идентификационных данных ключа и схемой обработки для установления права доступа на основе принятых идентификационных данных, причем схема обработки взаимодействует с исполнительным элементом и/или с запорным элементом для выборочного открытия или закрытия замка, электронный ключ имеет средство для создания емкостного ближнего поля, с помощью которого передаются идентификационные данные, и устройство для наведения емкостного ближнего поля на человека, несущего ключ, при этом, приемный блок замка включает, по меньшей мере, одну емкостную соединительную поверхность, так что при касании замка или при приближении к замку человека замыкается цепь переменного тока и электрический ток проходит через замок, который может регистрироваться приемным блоком, отличающееся тем, что приемный блок имеет, по меньшей мере, два электрода, которые вместе образуют приемный конденсатор, причем электроды приемного конденсатора интегрированы в блок замка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды приемного конденсатора расположены в замке в месте, через которое пропускается большая часть электрического тока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что далее предусмотрено передающее устройство для передачи данных от замка электронному ключу.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что передающее устройство имеет средство для создания емкостного ближнего поля и наведения поля на человека, несущего ключ.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что передающее устройство имеет, по меньшей мере, два электрода, которые вместе образуют передаточный конденсатор.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из электродов приемного конденсатора образует одновременно один из электродов передаточного конденсатора.

7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один электрод расположен в фурнитуре замка или образован в виде фурнитуры или части ее.

8. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один электрод расположен в запирающем цилиндре замка или образован в виде запирающего цилиндра или в виде части его.

9. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один электрод расположен в ручке замка или образован в виде ручки или в виде части ее.

10. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оба электрода приемного конденсатора расположены на или в ручке замка.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что один электрод расположен на внешней поверхности ручки или образует внешнюю поверхность ручки и другой электрод расположен на внутренней поверхности ручки, отделенной от внешней поверхности изоляционным слоем.

12. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что исполнительный элемент, в частности, ручка замка соединена токопроводящим способом с электродом, расположенным внутри замка.

13. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один электрод соединен токопроводящим способом с электрической схемой.

14. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из электродов выполнен в виде токопроводящей фольги на конструктивном элементе замка.

15. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из электродов выполнен в виде токопроводящего покрытия, в частности, лакового покрытия одного конструктивного элемента замка.

16. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один электрод расположен в ручке замка или образован в виде ручки или в виде части ее и, по меньшей мере, один электрод расположен в запирающем цилиндре замка или образован в виде запирающего цилиндра или в виде части его.

17. Устройство по п.9, отличающееся тем, что один электрод расположен на внешней поверхности ручки замка или образует внешнюю поверхность ручки или часть ее и другой электрод расположен на внутренней поверхности ручки, отделенной от внешней поверхности изоляционным слоем.

18. Устройство по п.8, отличающееся тем, что два электрода приемного или передаточного конденсатора образованы двумя электрически отделенными друг от друга посредством изоляции осевыми зонами запирающего цилиндра.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что замок соединен с одним из обоих электродов.

20. Устройство по п.8, отличающееся тем, что первый электрод образован одной концевой областью запирающего цилиндра, второй электрод образован другой концевой зоной запирающего цилиндра и третий электрод образован средней областью, расположенной между двумя концевыми зонами, причем зоны отделены друг от друга соответственно изоляционным слоем.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что ручка, установленная в запирающем цилиндре, электрически соединена с выполненной как электрод концевой областью запорного цилиндра.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что на обеих сторонах запорного цилиндра установлены соответственно по одной ручке на запорном цилиндре, причем ручки электрически соединены с соответственно граничащей концевой зоной запирающего цилиндра, выполненной как электрод.

23. Устройство по п.7 или 9, отличающееся тем, что замок имеет фурнитуру, которая включает соответственно внешнюю и внутреннюю фурнитуру с соответственно одной ручкой, причем ручки выполнены как электроды или снабжены электродами.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что между ручкой двери и соответствующей частью фурнитуры предусмотрен слой изоляции.

25. Устройство по п.7 или 9, отличающееся тем, что замок имеет фурнитуру, которая включает соответственно внешнюю и внутреннюю фурнитуру с соответственно одной ручкой, причем один электрод расположен во внешней фурнитуре и другой электрод расположен во внутренней фурнитуре.