Электронно-управляемое кодовое устройство

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Е 05 В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ПАТЕНТУ (21) 4865402/12 (22) 12.09.90 (46) 15,02.93, Бюл. и 6 (75) Н.И,Егорова, Г.Л.Гелазония, А.Б.Иванов и О,С.Лабадзе (73) А.Б.Иванов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1131995, кл. Е 05 В 47/00, 1984. (54). ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМОЕ КОДОВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Сущность изобретения: устройство содержит 1 ключ (1), 1 замок (2), 1 разъем (14), 1 исполнительный механизм (8), 1 преобра„„Я2„„1796005 АЗ зователь 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 (20), 1 схема задержки (21), 1 генератор кодированной последовательности (22), 1 передатчик кодированной последовательности (24). 1 — 2 — 8; 3 — 4 — 5 — 7 — 6 — 12 — 11 — 9 — 15; 15 — 20 — 21—

22 — 23 — 24-9- t 1-13 — 12; 13 — 8; 4 з, и. ф-лы, 3 ил, 1796005

30

55 з 1 h ha

tga2 Н +(! +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 механизмом, 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 введен ы и реобразовател ь 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 подклюцены, соответственно, ко вторым входам компаратора кодов и задатчика кодиро.— ванной последовательности, первый выход которого соединен с третьим входом компаратора кодов, второй — с вторым входом исполнительного блока, связанного выходом с исполнительным механизмом, выход преобразователя напряжения и второй вход приемника кодовой последовательности соединены с разьемом, 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 кодированной последовательности, выход которого, как и вход выпрямителя, подключены к разъему, установленному в корпусе ключа.

Кроме того; преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное 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 выпрями. геля и передатчика кодированной последовательности соответственно: исполнительный механизм выполнен в виде электромагнита, сердечник котооого 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 подпру жинен, а другой контактирует с кулачком, выполненным на задвижке замка: угол наклона вырезов к оси задвижки аъ угол наклона кулачка к оси перемещения задвижки а:, длина задвижки 1, глубина кольцевой канавки сердечника h> и высота кулачка Н определяются из соотношения l 796005

30

40 где — Ь2 = (1,1-1,5) h1 — 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 воэможности 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 4 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 преобразователя напряжения 9 и первым входам приемника кодированной последовательности 10, дешифраторз 11, компаратора кодов 12, задатчика коди рованной 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 подключены 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 равно Т = L !п и>, где L — длина перемещения винта, равная длине введенной в замок части ключа; n = Ч! и — передаточное число преобразователя, V — линейная скорость перемещения ключа в замке; и — угловая частота вращения вала генера- тора постоянного тока, d 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

1796005

25

45

50 замка — на преобразователь напряжения 9, приемник кодовой последовательности 10, дешифратор 11, компаратор кодов 12, задатчик 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 виде постоянного напряжения поступает в цепь питания ключа — на генератор кодированной последовательности 22, шифратор 23 и передатчик кодированной 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

0,при g (xi — y;) = 0, 1=1

1,при g (х — у0 Ф 0; где х — = (xm. хп) — = {ув, уп) — последовательности 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, двоичного счетчика, постоянного запоминающего устройства и мультиплексора, соединенных выходом тактового генератора с входом счетчика, выходами его младших и старших разрядов с адресными входами мультиплексора и постоянного запоминающего устройства соответственно, а выходами данных последнего — с одноименными входами мультиплексора. При запуске генератора тактовых импульсов или же при подаче сигнала запуска на вход разрешение счета двоичного счетчика, когда генератор тактовых импульсов выполнен с автоматическим запуском, на выходе мультиплексора вырабатывается кодированная последовательность импульсов, определяемая информацией, эаписаннои в постоянном запоминающем устройстве, а число закодированных импульсов при равно Й = птп — где п и m — разрядность адреса и данных постоянного запоминающего устройства, или, что то же, число старших и младших разрядов двоичного счетчика;

При этом задатчик кодированной последовательности выполнен. и функционирует аналогичным образом с той лишь разницей, что в нем отсутствует генератор тактовых импульсов, так как последние поступают на его вход — вход двоичного счетчика от дешифратсра, В дальнейшем работа устройства запирания определяется тем, какой ключ введен в замок.

При введении в замок "своего" ключа происходит полное совпадение кодов, двоичный счетчика кодированной последовательности досчитывает до последнего разряда и на его выходе переполнения — выходе задатчика вырабатывается сигнал окончания генерации кодированной последовательности импульсов. Последний поступает на вход управления исполнительного блока и он подключает исполнительный механизм 24 к цепи питания замка, В результате этого происходит срабатывание электромагнита 25 и его 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

1796005

s lnrz1 6111„

1ца Н(Т + С)) =« эад+ твкл тср

P 0(I»+l3)+Ulqy образом, чтобы сердечник электромагнита, первый сквозной канал направляющей и глухое отверстие в задвижке замка располагались на одной оси при закрытом состоянии замка, Задвижки 2б 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 а>, к оси перемещения сердечника, который связан с длиной выреза 1, глубиной кольцевой канавки hi и диаметром ограничителя d соотношением а1 ht/((+ d).

После фиксации серде ника электромагнита 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. Укаэанное выполнение кулачка с задвижкой соответствует взаимодействию кулачкового механизма с возвратно-прямолинейным движением кулачка и возвратно-поступательным движением толкателя (задвижки), При этом угол а1 наклона контактирующей поверхности кулачка к оси перемещения задвижки замка, в первом приближении, связан с длиной перемещения hz и высотой Н кулачка выражением

tg а2 = H/hz. Отсюда. соотношение, из которого 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, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что е замок дополнительно введены преобразователь возвратно-поступательного движения во

Для обеспечения работоспособности

5 замка необходимо выполнить условие где т д — время задержки запуска генера10 тора кодированной последовательности импульсов ключа, необходимое для установления номинальных значений напряжения питания ключа и замке; т »л — время срабатывания исполнительного механизмаХср = 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 где 0 = y Š— напряжение на выходе стабилизатора; Š— ЭДС генератора постоянного тока; r — КПД стабилизатора; 1к, 1з, lny — 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 обесточи35 еается, 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 совокуп45 ности присущих ему свойств, может найти применение ео всех сферах, где требуется защита от посторонних лиц. вращательное, генератор постоянного тока, стабилизатор, пороговый элемент, приемник кодовой последовательности, преобра55 зователь напряжения, дешифратор, компаратор, задатчик кодированной последовательности, при этом преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное, генератор постоянного тока, 1Т96005

12 стабилизатор, коммутатор и преобразователь напряжения соединены последова. тельно, а пороговый элемент входом соединен с первым входом, а выход — с вторым входом коммутатора, третий вход которого 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 компаратора и эадатчика кодированной последовательности, первый выход которого соединен с третьим входом компаратора, а второй выход является выходом замка, при этом второй вход преобразователя напряжения соединен с разъемом, а преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное выполнен в виде винтовой пары, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я.тем, что ключ выполнен в виде кодовой карточки, содержащий разъем, выпрямитель и фильтр, схему задержки, генератор кодированной последовательности, дешифратор, передатчик кодированной последовательности, соединенные последовательно, причем выход фильтра дополнительно подключен к вторым входам генератора кодированной последовательности, дешифратора и передатчика кодированной последовательности, 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что разъем выполнен в виде

5 разомкнутого сердечника, трансформатора.

4, Устройство по п,1, отл ича ю щеес я тем, что исполнительный механизм выполнен в виде электромагнита, сердечник которого установлен с возможностью пере10 мещения в глухой канал задвижки, имеющей вырезы на свободном конце, установленной в сквозном канале соосно с серденником и имеющем выступ, размещенный в, кольцевой канавке сердечника, 15 при этом задвижка имеет ограничители, один ее торец подпружинен, а другой контактирует с толкателем, выполненным на задвижке замка.

20 5. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что угол наклона вырезов к оси задвижки съ угол наклона толкателя к оси перемещения задвижки а2, длина выреза задвижки 1, глубина кольцевой канавки сер25 дечника Ьъ высота толкателя Н определяются иэ соотношения

sincxq h

30 где Ьг = {1,1-1,5) h> — длина перемещения задвижки вдоль оси; d — диаметр ограничителя, 1796005

Составитель Н.Егорова

Редактор В.Трубченко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н,Бучок

Заказ 443 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101