Электронно-управляемое кодовое устройство Советский патент 1993 года по МПК E05B47/00 

ел

с

Сущность изобретения: устройство содержит 1 ключ(1), 1 замок (2), 1 разъем (14), 1 исполнительный механизм (8), 1 преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное (3), 1 генератор постоянного тока (4), 1 стабилизатор (5), 1 пороговый элемент (6), 1 коммутатор (7), 1 приемник кодовый последовательности (9), 1 преобразователь кодовой последовательности (15), 2 дешифратора (11, 23), 1 компаратор (12), 1 задатчик кодированной последовательности, 1 выпрямитель с фильтром

vj

4D

Os

О

о ел

О)

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защиты различных объектов от посторонних лиц.

Известны кодовые замки, содержащие декодирующий блок с кнопками для набора кода, соединенный с исполнительным меха-. низмом,

Общим недостатком замков данного типа является неудобство запоминания кода при его частой смене и возможность визуального определения набираемого кода посторонними лицами, что позволяет осуществить несанкционированное отпирание замка.

Указанные недостатки устранены в устройствах для запирания дверей, содержащих ключ, разъем и замок, выходом связанный с.исполнительным механизмом.

Данным устройствам свойствен недостаток, заключающийся в возможности снятия оттиска с ключа по его физико-топологическим параметрам - по изменению сопротивления электрических цепей между контактами, выходящими на поверхность, по изменению магнитной проницаемости поверхности ключа или по его внешним магнитным полям, что облегчает подбор отмычки для несанкционированного отпирания замка.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для запирания дверей, содержащее ключ с замком, разъем в виде обмоток индуктивности с сердечниками, расположенными в корпусе ключа симметрично обмоткам индуктивности с сердечниками, установленными в корпусе замка, исполнительный механизм, генератор и элемент включения.

Однако и это устройство не защищено от несанкционированного отпирания, осуществляемого, например, путем воздействия на замок широкополосным электромагнитным излучением.

Целью изобретения является повышение защищенности от несанкционированного отпирания замка.

Для достижения указанной цели генератор выполнен в виде преобразователя напряжения, элемент включения - в виде коммутатора, а замок дополнительно введены преобразователь возвратно-поступательного движения вращательное, генератор постоянного тока и стабилизатор, соединенные входом коммутатора, выходом -- со вторым входом коммутатора, третий вход которого подключен к выходу компаратора, выход коммутатора соединен с входом преобразователя напряжения и входом исполнительного блока, а также первыми входами приемника кодовой последовательности, дешифратора кода и задатчика кодированной последовательности, выход приемника кодовой последовательности подключен к второму входу дешифратора,

первый и второй выходы которого подключены, соответственно, ко вторым входам компаратора кодов и задатчика кодированной последовательности, первый выход которого соединен с третьим входом компэратора кодов, второй - с вторым входом исполнительного блока, связанного выходом с исполнительным механизмом, выход преобразователя напряжения и второй вход приемника кодовой последовательности соединены с разъемом, установленным в корпусе замка, а в ключ введены выпрямитель с фильтром, схема задержки, генератор кодированной последовательности, шифратор и передатчик кодированной последовательности, соединенные последовательно, причем выход фильтра дополнительно подключен к вторым входам генератора кодированной последовательности, шифратора и передатчика кодированТной последовательности, выход

которого, как и вход выпрямителя, подключены к разъему, установленному в корпусе ключа.

Кроме того: преобразователь возвратно-поступательного движения во вра щательное движение выполнен в виде винтовой пары; . разъем выполнен в виде четырех обмоток индуктивности с разомкнутыми сердечниками, две из которых подключены,

соответственно, к выходу преобразователя напряжения и входу приемника кодовой последовательности и расположены симметрично обмоткам, подключенные к входу выпрямителя и передатчика кодированной

последовательности соответственно:

исполнительный механизм выполнен в виде электромагнита, сердечник которого установлен с возможностью перемещения в глухой канал задвижки замка и задвижки,

установленной соосно сердечнику в сквозном канале направляющей, имеющей вырезы и выступы, размещенный в кольцевой канавке сердечника, при этом задвижка имеет ограничители, один ее торец подпружинен, а другой контактирует с кулачком, выполненным на задвижке замка:

угол наклона вырезов к оси задвижки (2, угол наклона кулачка к оси перемещения задвижки «2, длина задвижки 1, глубина

кольцевой канавки сердечника hi и высота кулачка Н определяются из соотношения

Sinai IgoiF

hih2 ТГТ(ГТВ)

где - П2 (1.1-1,5) hi - длина перемещения задвижки вдоль оси, d -диаметр ограничителя. Существенные признаки заявленного изобретения обуславливают проявление в нем нового свойства, заключающегося в зависимости электропитания от скорости линейного перемещения ключа в замке, обеспечивающего полную автомномность замка при одновременном практическом исключении возможности несанкционированного распознавания кода (подбора отмычки), так как время выработки электроэнергии больше времени верификации кода, осуществляемой в процессе ввода ключа в замок. На фиг. 1 приведена функциональная схема автономного электронно-управляе мого устройства запирания, на фиг. 2 - конструкция исполнительного механизма; на фиг. 3 - диаграмма взаимодействия задвижки с задвижкой замка.

Автономное электронно-управляемое устройство запирания содержит ключ 1, разъем 2, замок 3, преобразователь А возвратно-поступательного движения ключа во вращательное движение вала генератора постоянного тока 5, подключенного через стабилизатор напряжения 6 к входу порогового элемента 7 и первому входу коммутатора 8, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента, выход коммутатора подключен к входу преобразова- теля напряжения 9 и первым входам приемника кодированной последовательности 10, дешифратора 11, компаратора кодов 12, задатчика кодированной последовательности 13 и исполнительного блока 14, выход приемника кодированной последовательности подключен ко второму входу дешифратора, соединенного первым выходом со вторым входом компаратора кодов, к третьему входу которого подключен первый выход задатчика кодированной последовательности, соединенного вторым входом с вторым выходом дешифратора, выход компаратора кодов подключен к третьему входу коммутатора, а второй вы-

ход задатчика кодированной последовательности соединен со вторым входом исполнительного блока, вход приемника кодированной последовательности и выход преобразователя напряжения подключе- ны к разъему - обмотками индуктивности с разомкнутыми сердечниками 15 и 16, соответственно, а обмотки индуктивности с разомкнутыми сердечниками 17 и 18 того же разъема подключены, соответственно, к входу выпрямителя с фильтром 19 и выходу передатчика 20, выход выпрямителя соединен с входом схемы задержки 21 и вторыми входами генератора кодированной последовательности 22, шифратора 23 и передатчика, выход схемы задержки подключен к первому входу генератора кодированной последовательности, соединенного выходом с первым входом шифратора, подключенного выходом к первому входу передатчика кодированной последовательности, выход исполнительного блока соединен с входом исполнительного механизма 24 - электромагнита 25 и задвижки 26 с выступом 27, которая размещена в пазе 28, выполненном в направляющей 29, снабженной первым сквозным каналом 30, через который пропущен сердечник 31 электромагнита, выступ размещен через второй сквозной канал 33 направляющей, закрепленной на стенке замка 34 и снабженной, по крайней мере, двумя ограничителями 35, установленными на стенке ваза и заведенными в вырезы 36, выполненные в задвижке под углом к оси перемещения сердечника, задвижка с одной стороны подпружинена пружиной 37, а другим контактирует с толкателем 38, выполненным на задвижке замка 39, снабженной глухим каналом 40, соосно сердечнику электромагнита.

Автономное электронно-управляемое устройство запирания функционирует следующим образом.

Для открывания замка 3 в него вводят ключ 1, взаимодействуя тем самым на вход преобразователя 4 возвратно-поступательного движения во врашательное, например, на винт винтовой пары с трением качения. Под действием поступательного движения винта, гайка и кинематически связанный с ней, например, посредством мультипликатора, вал генератора постоянного тока 5 выполняют вращательное движение в течение времени ввода ключа в замок, которое без учета инерции равноТ L /по, где L-длина перемещения винта, равная длине лвведен- ной в замок части ключа; п V/ а) - передаточное число преобразователя, V - линейная скорость перемещения ключа в замке; а) - угловая частота вращения вала генератора постоянного тока.

В результате вращения генератора постоянного тока последний вырабатывает нарастающее напряжение, которое поступает через стабилизатор напряжения 6 на входы порогового элемента 7 и коммутатора 8. При достижении на выходе стабилизатора необходимого для обеспечения работоспособности замка уровня напряжения, определяемого порогом срабатывания порогового элемента, последний вырабатывает сигнал включением коммутатора. Он замыкается и стабилизированное напряжение поступает в цепь питания

замка - на преобразователь напряжения 9, приемник кодовой последовательности ТО, дешифратор 11, компаратор кодов 12, за- датчик кодовой последовательности 13 и исполнительный блок 14.

С поступлением напряжения питания замка автоматически запускается преобразователь напряжения, возбуждая обмотку индуктивности с разомкнутым сердечником 16, что, в свою очередь, приводит к появлению напряжения на симметрично расположенной к ней обмотке индуктивности с разомкнутым сердечником 17. Полученное напряжение поступает на выпрямитель с фильтром 19 и затем в аиде постоянного напряжения поступает в цепь питания ключа - на генератор кодированной последовательности 22, шифратор 23 и передатчик кодирова.нной последовательности 20.

Одновременно это напряжение подается через схему задержки 21 на вход запуска генератора кодированной последовательности, вырабатывающего закодированную последовательность импульсов, которая шифруется шифратором кода, например, Манчестер-2, и затем поступает на вход

передатчика кодированной последовательности, подключенного к обмотке индуктивности с разомкнутым сердечником 18.

Сформированная и зашифрованная последовательность кодированных импульсов ключа передается в обмотку индуктивности с разомкнутым сердечником 15, подключенную к входу приемника кодированной последовательности и он, с точностью до задержки распространения сигнала, вос,станавливает переданную последовательность иммпульсов, которая затем поступает на вход дешифратора кода Манчестер-2. На выходах последнего формируется тактовая и закодированная последовательности импульсов, генерируемых генератором 22 ключа, которые поступают, соответственно, на тактовый вход задатчика кодированной последовательности и один из информационных входов компаратора кодов. С поступлением тактовых импульсов задатчик кодированной последовательности вырабатывает синхронную последовательность закодированных импульсов замка, которые поступают на второй информационный вход компаратора кодов. Последний осуществляет сравнение кодов в соответствии с выражением

О,при J (xi - уО 0;

I ™ 1

1,при 5 (х -yi)0;

i 1

где xi {хт, хп} {ут, УП} - последователь- ности импульсов, генерируемых генератором кодированной последовательности ключа и задатчиком кодированной последовательности замка.

Указанные последовательности импульсов имеют место при выполнении генератора кодированной последовательности, например, на основе тактового генератора,

0 двоичного счетчика, постоянного запоминающего устройства и мультиплексора, соединенных выходом тактового генератора с входом счетчика, выходами его младших и старших разрядов с адресными входами

5 мультиплексора и постоянного запоминающего устройства соответственно, а выходами данных последнего - с одноименными входами мультиплексора. При запуске генератора тактовых импульсов или же при по0 даче сигнала запуска на вход разрешение счета двоичного счетчика, когда генератор тактовых импульсов выполнен с автоматическим запуском, на выходе мультиплексора вырабатывается кодированная последователь5 ностьимпульсов, определяемая информацией, записанной в постоянном запоминающем устройстве, а число закодированных импульсов при равно. N пгл - где пит- разрядность адреса и данных постоянного запоминаю0 щего устройства, или, что то же. число стар- ших и младших разря дов двоичного счетчика.

При этом задатчик кодированной последовательности выполнен и функционирует

5 аналогичным образом с той лишь разницей, что в нем отсутствует генератор тактовых импульсов, так как последние поступают на его вход - вход двоичного счетчика от дешифратора.

0 В дальнейшем работа устройства запирания определяется тем, какой ключ введен в замок.

При введении в замок своего ключа происходит полное совпадение кодов, двоич5 ный счетчика кодированной последовательности досчитывает до последнего разряда и на его выходе переполнения - выходе задатчика вырабатывается сигнал окончания генерации кодированной последовательности

0 импульсов. Последний поступает на вход управления исполнительного блока и он подключает исполнительный механизм24 к цепи питания замка, В результате этого происходит срабатывание электромагнита 25 и его

5 сердечник 31 втягивается по сквозному каналу 30 направляющей 29 и, следовательно, выводится из глухого канала 40 задвижки замка 39 и, тем самым, освобождает ее.

Направляющая закреплена на стенке замка 34 с его внутренней стороны таким

образом, чтобы сердечник электромагнита, первый сквозной канал направляющей и глухое отверстие в задвижке замка располаг гались на одной оси при закрытом состоянии замка. Задвижки 26 под действием пружины 37 перемещается вдоль вырезов 36 на ограничителях 35, установленных в стенке паза 28, выполненного в направляющей. Выступ 27 задвижки, пропущенной через второй сквозной канал 33 направляющей, входит в кольцевую канавку 32, выполненную на сердечнике электромагнита, фиксируя его в поднятом состоянии. Направление перемещения задвижки определяется углом a.i, к оси перемещения сердечника, ко- торый связан с длиной выреза 1, глубиной кольцевой канавки hi и диаметром ограничителя d соотношением а hi/(l + d).

После фиксации сердечника электро- магнита открывание замка производится ключом механического замка обычным образом. В открытом состоянии, когда задвижка замка полностью введена в замок, кулачок 38, выполненный неподвижным на задвижке замка, воздействует на задвижку, отодвигая ее вдоль вырезов от сердечника электромагнита. В результате выступ задвижки отодвигается, освобождая сердечник, который под действием собственного веса опускается на задвижку замка, не препятствуя ее дальнейшему перемещению при закрывании замка до состояния, при котором сердечник вновь опустится в глухой канал. Указанное выполнение кулачка с задвижкой соответствует взаимодействию кулачкового механизма с возвратно-пря- молинейным движением кулачка и возвратно-поступательным движением толкателя (задвижки). При этом угол а. наклона контактирующей поверхности кулачка к оси перемещения задвижки замка, в первом приближении, связан с длиной перемещения h2 и высотой Н кулачка выражением tg 02 H/ha. Отсюда, соотношение, из кото- рого могут быть определены параметры кулачка и задвижки, будет иметь вид

Формула изобретения 1. Электронно-управляемое кодовое устройство, содержащее ключ, разъем и замок, выходом связанный с исполнительным механизмом и содержащий коммутатор, отличающееся тем, что в замок дополнительно введены преобразователь возаратно-поступательного движения во

sjnr/i hihg TgflSf Н(Т ТЗ)

Для обеспечения работоспособности замка необходимо выполнить условие

Т Гзад + Гвкл Гер

где Гзад - время задержки запуска генератора кодированной последовательности импульсов ключа, необходимое для установления номинальных значений напряжения питания ключа и замка; Гвкл- время срабатывания исполнительного механиз- ма,тср N/F - время сравнения кодов; F - тактовая частота генерации кодированных последовательностей импульсов.

Кроме того, значение мощности, вырабатываемой генератором постоянного тока в течение времени Т должно быть не менее

Р U (гк + 13) + U I

пу

где U ij E - напряжение на выходе стабилизатора; Е - ЭДС генератора постоянного тока; YI - КПД стабилизатора; «, 1з, 1пу - амплитудные значения токов потребления ключа, замка и исполнительного устройства, соответственно.

При введении в замок чужого ключа при первом же несовпадении кодов компаратор кодов вырабатывает сигнал лог. 1, который поступает на вход отключения коммутатора. Последний размыкается, замок обесточивается, сигнал окончания генерации кодированной последовательности импульсов, управляющий работой исполнительного устройства, естественно, не вырабатывается и открывание замка становится невозможным до следующей попытки открывания. Для этого надо вновь ввести ключ в замок и тем самым запустить генератор постоянного тока.

Автономное электронно-управляемое устройство запирания, благодаря совокупности присущих ему свойств, может найти применение во всех сферах, где требуется защита от посторонних лиц.

вращательное, генератор постоянного тока, стабилизатор, пороговый элемент, приемник кодовой последовательности, преобра- зоватедь напряжения, дешифратор, компаратор, задатчик кодированной последовательности, при этом преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное, генератор постоянного тока,

стабилизатор, коммутатор и преобразователь напряжения соединены последовательно, а пороговый элемент входом соединен с первым входом, а выход- с вто рым входом коммутатора, третий вход кото- рого подключен к выходу компаратора, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, причем вход приемника кодовой последовательности, первые входы дешифратора и задатчика кодированной последовательности соединены с выходом коммутатора, выход приемника кодовой последовательности подключен к второму входу дешифратора, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам ком- паратора и задатчика кодированной последовательности, первый выход которого соединен с третьим входом компаратора, а второй выход является выходом замка, при этом второй вход преобразователя напряже- ния соединен с разъемом, а преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное выполнен в виде винтовой пары,

W

ности, дешифратора и передатчика кодированной последовательности.

sln«t tgoiz

hiha H(l +d)

где ha (1,1-1,5) hi - длина перемещения задвижки вдоль оси; d - диаметр ограничителя,

36

. 2

Фиг.З