Электронно-блокирующее устройство

 

Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов 1, счетчики 2, 23, 28, 40, дешифраторы 5, 34, коммутирующие ключи 6, 38, устройства задержки 3, 33, накопитель заряда 8, одновибраторы 10, 11, 21, 31, логические схемы И 4, 9, 13, 19, 20, 27, 35, 41, 42, логические схемы НЕ 12, 14, 25, 29, 41, оптопары 16, 18, усилители 15, 18, исполнительный механизм 36. 1 ил.

Изобретение относится к электронным системам управления и может быть использовано для защиты различных объектов от доступа посторонним лицам.

Известен электронно-кодовый замок, содержащий генератор импульсов, счетчик импульсов, блок установки кода, распределитель импульсов, дешифратор, схему сравнения, электронный ключ, логический элемент И и исполнительный элемент. Недостатком устройства является сложность в установке и наборе кода и ограниченность в количестве используемых кодов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электронно-кодовый замок, содержащий генератор импульсов, два счетчика импульсов, коммутирующий ключ, дешифратор, дифференцирующие звенья, логические схемы И, инверторы и исполнительный блок.

Недостатком такого устройства является требование наличия большого внимания при наборе кода, а также ограниченность в количестве используемых наборов кодов. Необходимо наблюдать за чередованием цифр на блоке индикации, причем набор кода должен быть выполнен за цикл чередования цифр на блоке индикации.

Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении секретности (количество используемых наборов кодов практически неограничено), в повышении оперативности набора кода и в значительном снижении требования к вниманию набирающего код, что уменьшает вероятность ошибки.

Цель достигается тем, что электронно-кодовый замок, содержащий генератор импульсов, два счетчика импульсов, коммутирующий ключ, дешифратор, дифференцирующие звенья, логические схемы И, инверторы и исполнительный блок, дополнительно снабжен дешифратором, счетчиком импульсов, накопителем заряда, устройствами задержки, одновибраторами и блоками сравнения, причем выходы дешифратора (кроме одного) соединены через коммутирующие ключи с входами дифференцирующего звена и накопителя заряда, а один выход подсоединен к входу логической схемы И, второй вход которой связан с выходом дополнительного одновибратора, а выход связан через второй дополнительный одновибратор и инвертор с входом второй логической схемы И, второй вход последней соединен через дополнительное устройство задержки с выходом генератора, третий вход - через первый дополнительный одновибратор с выходом третьей логической схемы И, один из входов которой связан с выходом дифференцирующего звена, второй вход - через второй инвертор с выходом накопителя заряда, выход второй логической схемы И через оптопару с усилителями соединен с одними из входов четвертой и пятой логических схем И и с входом третьего дополнительного одновибратора, выход которого подсоединен через второе дифференцирующее звено к входу установки нуля дополнительного счетчика импульсов и к входу четвертого дополнительного одновибратора, выход последнего через третий инвертор и третье дифференцирующее звено связан с одним из входов шестой логической схемы И, выход которой соединен с входом установки нуля второго счетчика импульсов, а второй вход - через четвертый инвертор с выходом второго разряда дополнительного счетчика импульсов, с входом четвертого дифференцирующего звена и с вторым входом пятой логической схемы И, выход последней подсоединен к одним из входов блоков сравнения, выход четвертого дифференцирующего звена связан со счетным входом второго счетчика импульсов и через пятый дополнительный одновибратор и пятый инвертор с вторым входом четвертой логической схемы И, выход которой через второе дополнительное устройство задержки подсоединен к счетному входу дополнительного счетчика импульсов, выходы второго счетчика импульсов связаны с входами дополнительного дешифратора, выходы которого соединены с вторыми входами блоков сравнения, выход последних связан с входами седьмой логической схемы И, а блок сравнения состоит из блока ключей, шифратора, счетчика импульсов инверторов, устройства задержки, дифференцирующего звена и двух логических схем И, причем выходы блока ключей соединены с входами шифратора, выходы которого подсоединены к информационным входам счетчика импульсов, вход предварительной записи счетчика импульсов связан через дифференцирующее звено с одним из выходов дополнительного дешифратора, счетный вход - с выходом логической схемы И, один из входов которой соединен с выходом пятой логической схемы И, второй вход - через устройство задержки с входом дифференцирующего звена, выходы счетчика импульсов связаны через инверторы с входами второй логической схемы И блока сравнения, выход которой подсоединен к одному из входов седьмой логической схемы И устройства.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Выход генератора 1 связан с входом счетчика импульсов 2 и через устройство задержки 3 с одним из входов логической схемы И 4. Выходы счетчика импульсов 2 подсоединены к входам дешифратора 5, выходы которого кроме одного соединены через коммутирующие ключи 6 с входом дифференцирующего звена 7 и накопителя заряда 8, а один выход подсоединен к выходу логической схемы И 9, связанной вторым входом с выходом одновибратора 10 и выходом через одновибратор 11 и инвертор 12 с вторым входом логической схемы И 4. Третий вход последней через одновибратор 10 подключен к выходу логической схемы И 13, один из входов которой соединен с выходом дифференцирующего звена 7, второй - через инвертор 14 с выходом накопителя заряда 8. Выход логической схемы И 4 через усилитель 15 связан с светодиодом 16. Фотодиод 17, который вместе с светодиодом 16 составляет оптическую пару, через усилитель 18 соединен с одним из входов логических схем И 19 и 20 и с входом одновибратора 21, выходом подсоединенного через дифференцирующее звено 22 к входу установки нуля счетчика импульсов 23 и к входу одновибратора 24, выход которого через инвертор 25 и дифференцирующее звено 26 связан с одним из входов логической схемы И 27. Выход последней соединен с входом установки нуля счетчика импульсов 28, а второй вход - через инвертор 29 с выходом второго разряда счетчика импульсов 23, с входом дифференцирующего звена 30 и с вторым входом логической схемы И 20, выход которой подсоединен к одним из входов блоков сравнения "а". Выход дифференцирующего звена 30 связан со счетным входом счетчика импульсов 28 и через одновибратор 31 и инвертор 32 - с вторым входом логической схемы И 19, выход которой через устройство задержки 33 подсоединен к счетному входу счетчика импульсов 23.

Выходы счетчика импульсов 28 связаны с входами дешифратора 34, выходы которого соединены с вторыми входами блоков сравнения "а", выходами подсоединенными к входам логической схемы И 35. Выход последней связан с входом исполнительного механизма 36. Входы шифратора 37 блока сравнения "а" через блок ключей 38 подключены к "земле" и через сопротивления 39 к положительному потенциалу, выходы - к информационным входам счетчика импульсов 40, который через инверторы 41 связан с входами логической схемы И 42, выходом соединенной с входом логической схемы И 35. Вход предварительной записи счетчика импульсов 40 соединен через дифференцирующее звено 43 с одним из выходов дешифратора 34, счетный вход счетчика - с выходом логической схемы И 44, один из входов которой связан с выходом логической схемы И 20, второй вход - через устройство задержки 45 с входом дифференцирующего звена 43.

С генератора импульсов 1 импульсы проходят на счетный вход счетчика импульсов 2 и через устройство задержки 3 на один из входов логической схемы И 4. Значение двоичного кода на выходе счетчика импульсов 2 определяет появление логической единицы на одном из выходов дешифратора 5, который может быть выполнен на основе микросхемы К155ИД3, описание, электрическая схема и таблица состояний которой приведены на стр.132-134 кн.: Шило В.Л. "Популярные цифровые микросхемы", Москва, "Радио и связь", 1987г. Номер выхода, на котором появляется логическая единица, соответствует числовому значению двоичного кода на выходе счетчика импульсов 2. При замыкании одного из ключей 6 с дешифратора 5 проходит сигнал на входы дифференцирующего звена 7 и накопителя заряда 8. На выходе дифференцирующего звена 7 появляется кратковременный импульс, который проходит через логическую схему И 13 и запускает одновибратор 10. Последний при логической единице с инвертора 12 открывает логическую схему И 4 для прохождения импульсов с генератора импульсов 1 на усилитель 15 и далее на светодиод 16. Логический нуль с инвертора 14 за счет сопротивления, стоящего перед конденсатором в накопителе заряда 8, поступает на второй вход логической схемы И 13 несколько позднее. Этот нуль сохраняется до тех пор, пока указанный замкнутый ключ остается замкнутым и через него на накопитель заряда 8 поступают импульсы (конденсатор не успевает разрядиться на подключенное параллельно ему сопротивление).

При появлении логической единицы на связанном с входом логической схемы И 9, выходе дешифратора 5 в случае поступления логической единицы с одновибратора 10 на второй вход логической схемы И 9 логическая схема И 4 закрывается. Таким образом, каждому замкнутому из ключей 6 будет соответствовать пачка определенного количества импульсов (от 1 до 11). За счет наличия логической схемы И 9, одновибратор 11 может запускаться только после запуска одновибратора 10. Перекидывается первый после перекидывания последнего.

Инфракрасные лучи, излучаемые светодиодом 16, воспринимаются фотодиодом 17. Импульсы с последнего, усиленные в усилителе 18, поступают через логическую схему И 19 и устройство задержки 33 на счетный вход счетчика импульсов 23. При поступлении начала первого импульса из пачки импульсов запускается одновибратор 21 (перекидывается обратно при прохождении всей пачки импульсов). На выходе дифференцирующего звена 22 появляется кратковременный импульс, который обнуляет счетчик импульсов 23 и запускает одновибратор 24. При опрокидывании последнего на выходе дифференцирующего звена 26 появляется положительный кратковременный импульс, который при наличии логического нуля на выходе второго разряда счетчика импульсов 23 проходит через логическую схему И 27 и обнуляет счетчик импульсов 28. Одновибратор 24 перекидывается обратно в то время, когда с фотодиода 17 должен поступить второй импульс из пачки импульсов, если количество импульсов в пачке больше 1. Если на выходе второго разряда счетчика импульсов 23 нуль во время появления положительного кратковременного импульса с дифференцирующего звена 26, то это значит, что в пачке импульсов только один импульс. При появлении высокого потенциала на выходе второго разряда счетчика импульсов 23 (в пачке импульсов более 1), кратковременный импульс с дифференцирующего звена 30 запускает одновибратор 31 (логическая схема И 19 закрывается на период следования пачки импульсов) и проходит на счетный вход счетчика импульсов 28, увеличивая на 1 двоичное число на его выходе. Одновременно открывается логическая схема И 20 импульсы с усилителя 18 начинают поступать в тот блок сравнения "а", логическая схема И 44 которого открыта.

Значение двоичного кода на выходе счетчика импульсов 28 определяет появление логической единицы на одном из выходов дешифратора 34, который может быть выполнен на основе микросхемы К155ИД3, как и дешифратор 5. Эта логическая единица поступает через устройство задержки 45 на один из входов логической схемы И 44 одного из блоков сравнения "а". Появление логической единицы на одном из выходов дешифратора 34 вызывает появление кратковременного импульса на выходе соответствующего дифференцирующего звена 43, который проходит на вход предварительной записи счетчика импульсов 40.

Каждому замкнутому ключу блока ключей 38 при девяти разомкнутых остальных соответствует свой код на выходе шифратора 37, который может быть выполнен на основе микросхемы К155ИВ3, описание, электрическая схема и таблица состояний которой приведены на стр.140-142 кн. : Шило В.Л. "Популярные цифровые микросхемы", Москва, "Радио и связь", 1987 г. Импульс с дифференцирующего звена 43 записывает код с выхода шифратора 37 в разряды счетчика импульсов 40. В случае совпадения цифр в разрядах кодов набора и установки после прохождения пачки импульсов на счетный вход счетчика импульсов 40 на его выходах должны установиться логические нули, которые вызовут на выходах инверторов 41 логические единицы, в итоге, на выходе логической схемы И 42, логическую единицу. При следующей пачке импульсов, соответствующей набранной цифре следующего десятичного разряда, идет сравнение в следующем блоке сравнения. Если цифры совпадают, то на выходе блока сравнения будет логическая единица. В случае совпадения всех цифр кода набора и кода установки на выходе логической схемы И 35 будет логическая единица, и сработает исполнительный механизм 36, на входе которого стоит дифференцирующее звено.

Блок ключей 2 содержит 11 ключей в виде кнопок с возвратом. Одна кнопка необходима для установки замка в исходное состояние, в частности, счетчика импульсов 28. Остальные десять необходимы для набора кода. Каждое нажатие соответствующей кнопки из этих десяти соответствует цифре определенного разряда. Сколько разрядов, столько и нажатий, соответствующих цифрам кнопок. Один импульс в пачке импульсов соответствует кнопке для установки исходного состояния, два - цифре 0 и т.д., до 11 импульсов, соответствующих цифре 9.

В блоке сравнения "а" установка цифры может осуществляться переключателем (например, галетным) на 10 положений. Каждая пара контактов, составляющая ключ, соответствует какой либо цифре от 0 до 9. Блоков сравнения столько, сколько разрядов.

Технико-экономическим преимуществом является повышение секретности (количество используемых наборов кодов практически неограничено), повышение оперативности набора кода и значительное снижение требования к вниманию набирающего код, что уменьшает вероятность ошибки.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННО-БЛОКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее ключ и замок, имеющий генератор импульсов, выходом подключенный к первому счетчику, коммутирующие ключи, дешифратор, логическую схему И, исполнительный блок, блоки сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения секретности, в устройство дополнительно введены счетчики, дешифратор, устройства задержки, накопитель заряда, одновибраторы, логические схемы И, НЕ, оптопара с усилителями, дифференцирующие звенья, шифратор, причем выходы первого счетчика подключены к входам первого дешифратора, выходы которого, кроме одного, подключены через первые коммутирующие ключи к входам первого дифференцирующего звена и накопителя зарядов, выходом подключенного через первую логическую схему НЕ к первому входу первой логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом первого дифференцирующего звена, а выход через первый одновибратор подключен к первому входу второй логической схемы И, второй вход которой подключен через устройство задержки к выходу генератора импульсов, а третий вход второй логической схемы И соединен с выходом третьей логической схемы И через последовательно подключенные второй одновибратор и вторую логическую схему НЕ, причем первый вход третьей логической схемы И подключен к выходу первого дешифратора, а ее второй вход соединен с первым входом второй логической схемы И, выходом через оптопару с усилителями подключенной к входам третьего одновибратора и первым входам четвертой и пятой логических схем И, причем последняя выходом подключена к первым входам блоков сравнения, выходы которых через шестую логическую схему И подключены к исполнительному блоку, при этом выход третьего одновибратора через второе дифференцирующее звено подключен к установочному входу второго счетчика и через последовательно соединенные четвертый одновибратор, третью логическую схему НЕ и третье дифференцирующее звено - к первому входу седьмой логической схемы И, выходом подключенной к установочному входу третьего счетчика, выходами через второй дешифратор подключенного к вторым входам блоков сравнения, при этом выход четвертой логической схемы И через второе устройство задержки подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого через четвертую логическую схему НЕ подключен к второму входу седьмой логической схемы И, через четвертое дифференцирующее звено к счетному входу третьего счетчика и второму входу пятой логической схемы И, при этом второй вход четвертой логической схемы И через пятую логическую схему НЕ и пятый одновибратор подключен к счетному входу третьего счетчика, а блок сравнения выполнен в виде второго блока коммутирующих ключей, шифратора, четвертого счетчика импульсов, третьего устройства задержки, пятого дифференцирующего звена, восьмой и девятый логических схем И и шестой НЕ, причем первый вход восьмой логической схемы И является первым, а вход третьего устройства задержки вторым входами блока сравнения, выходом которого является выход девятой логической схемы И, при этом второй блок коммутирующих ключей через шифратор, счетчик и шестую логическую схему НЕ подключен к входам девятой логической схемы И, причем выход третьего устройства задержки через восьмую логическую схему И соединен со счетным входом четвертого счетчика, вход предварительной записи которого подключен к выходу пятого дифференцирующего звена.

РИСУНКИ

Рисунок 1