Кодовый замок для контейнеров

 

Устройство относится к запирающим устройствам и может быть использовано для защиты контейнеров от несанкционированного доступа посторонних лиц. Технической задачей данного изобретения являются повышение помехоустойчивости и достоверности передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт путем комплектации помех. Кодовый замок для контейнеров содержит на контейнере источник питания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, кодовое устройство, магниты, магнитоуправляемые контакты, состоящие из групп "разрешения" и "запрета", запорное устройство, исполнительные блоки, механический замок, обмотку реле тревожной сигнализации, контакты тревожной сигнализации, задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну. На диспетчерском пункте - приемную антенну, усилитель высокой частоты, обнаружитель сигнала, удвоитель фаз, измерители ширины спектра, блок сравнения, пороговый блок, ключ, делитель фазы на два, узкополосный фильтр, фазовые детекторы, блок регистрации, фазоинвертор, блок вычитания и формирователь аналога модулирующего кода. 2 ил.

Предлагаемое устройство относится к запирающим устройствам и может быть использовано для защиты контейнеров от несанкционированного доступа посторонних лиц.

Известны кодовые замки для контейнеров (авт.свид. СССР № 358495, 475450, 506693, 592693, 596707, 878889, 1000547, 1252468, 1776744,; патенты РФ № 2002020, 2037046, 2186919; патенты США № 4831860, 5209088; патенты Великобритании № 2141774, 2261254; патенты ФРГ № 3407128, 3907326, патенты Франции № 2197406, 2559193, 2692309; патенты Японии № 59-192167, 60-29912 и другие).

Из известных кодовых замков для контейнеров наиболее близким к предлагаемому является “Кодовый замок для контейнеров” (патент РФ № 2186919, Е 05 В 47/00, 2001), который и выбран в качестве прототипа.

Данный замок обеспечивает повышение секретности. Это достигается тем, что магнитный ключ выполнен в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, а магнитоуправляемые контакты разделены на группы “запрета” и “разрешения” и установлены под лицевой панелью контейнера, при этом количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению магнитоуправляемых контактов группы “разрешения”.

Однако в условиях сильных помех данное устройство не обеспечивает достоверную передачу тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт путем компенсации помех.

Поставленная задача решается тем, что кодовый замок для контейнеров, содержащий кодовое устройство, включающее магнитоуправляемые контакты, включенные в цепь управления электромеханическим запорным устройством, и магнитный ключ, выполненный в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, источник питания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, обмотку реле тревожной сигнализации, контакты тревожной сигнализации и последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, при этом магнитоуправляемые контакты разделены на группы “запрета” и “разрешения” и установлены под лицевой панелью контейнера, количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению контактов группы “разрешения”, задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор и усилитель мощности через замыкающие контакты реле тревожной сигнализации соединены с источником питания, обмотка реле через замыкающие контакты тревожной сигнализации соединена с источником питания, электромеханическое запорное устройство выполнено в виде двух исполнительных блоков, кинематически связанных с механическим замком, к источнику питания последовательно подключены обмотки дистанционного переключателя, кодовое устройство и электромеханическое запорное устройство через контакты дистанционного переключателя разнонаправленного действия, на диспетчерском пункте - последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, удвоитель фазы, первый измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя высокой частоты, пороговый блок, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и первый фазовый детектор, второй вход которого через последовательно включенные делитель фазы на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя фазы, и блок регистрации, снабжен фазоинвертором, вторым фазовым детектором, блоком вычитания и формирователем аналога модулирующего кода, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазоинвертор, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, и формирователь аналога модулирующего кода, выход которого подключен к блоку регистрации.

Структурная схема кодового замка для контейнеров представлена на фиг.1 и 2.

Кодовый замок для контейнеров содержит на контейнере последовательно подключенные к источнику питания 1 дистанционный переключатель 2 с двумя противофазными обмотками 3 и 4, кодовое устройство 5, состоящее из магнитного ключа, выполненного в виде блока изолированных друг от друга магнитов 6, и магнитоуправляемых контактов, состоящих из групп “разрешения” 7 и “запрета” 8, и электромеханическое запорное устройство 9, состоящее из исполнительных блоков 10 и 11, кинематически связанных с механическим замком 12, через контакты разнонаправленного действия дистанционного переключателя 2. К источнику питания 1 подключена обмотка 13 реле тревожной сигнализации через замыкающие контакты 14 тревожной сигнализации. Контейнер также снабжен последовательно включенными задающим генератором 15, фазовым манипулятором 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 16 модулирующего кода, усилителем 18 мощности и передающей антенной 19. При этом задающий генератор 15, генератор 16 модулирующего кода, фазовый манипулятор 17 и усилитель 18 мощности соединены с источником питания 1 через замыкающие контакты 13.1 реле тревожной сигнализации.

Диспетчерский пункт содержит последовательно включенные приемную антенну 20, усилитель 21 высокой частоты, удвоитель фазы 23, первый измеритель 24 ширины спектра, блок 26 сравнения, второй вход которого через второй измеритель 25 ширины спектра соединен с выходом усилителя 21 высокой частоты, первый фазовый детектор 31, второй вход которого через последовательно включенные делитель 29 фазы на два и узкополосный фильтр 30 соединен с выходом удвоителя 23 фазы, блок 35 вычитания, формирователь 36 аналога модулирующего кода и блок 32 регистрации. К выходу узкополосного фильтра 30 последовательно подключены фазоинвертор 33 и второй фазовый детектор 34, второй вход которого соединен с выходом ключа 28, а выход подключен к второму входу блока 35 вычитания.

Удвоитель 23 фазы, измерители 24 и 25 ширины спектра, блок 26 сравнения, пороговый блок 27 и ключ 28 образуют обнаружитель 22 сигналов.

Положение магнитоуправляемых контактов как группы “разрешения” 7, так и группы “запрета” 8 могут меняться, таким образом устанавливается код на управление устройством.

Образование электрической цепи после перекодировки магнитоуправляемых контактов может осуществляться двумя способами:

- путем механического перемещения магнитоуправляемых контактов вдоль обслуживания “зоны” синхронно с управляющими магнитами, в то время как магнитоуправляемые контакты группы “запрета” 8 устанавливаются произвольно в пределах расположенных магнитоуправляемых контактов группы “разрешения” 7;

- путем электрической коммутации в последовательную электрическую цепь из необходимого количества магнитоуправляемых контактов группы “разрешения” 7 и группы “запрета” 8, а также электрической коммутации магнитов 6, расположенных соответственно магнитоуправляемым контактам группы “разрешения” 7.

Работа кодового замка заключается в следующем. При поднесении магнитного ключа к панели управления магнитное поле, создаваемое магнитами 6, воздействует на магнитоуправляемые контакты 7 группы “разрешения”, которые срабатывают и создают электрическую цепь для дистанционного переключателя 2 и исполнительного блока 10. При этом исполнительный блок 10 через замкнутые контакты 3.2 подключается к источнику 1 питания, срабатывает и воздействует на механический замок 12, который закрывает контейнер. Обмотка 3 дистанционного переключателя 2 срабатывает и дистанционный переключатель 2 переводится в свое первое устойчивое состояние, при котором контакты 4.1 и 4.2 замыкаются, а контакты 3.1 и 3.2 размыкаются.

При повторном поднесении магнитного ключа к панели управления магнитное поле, создаваемое магнитами 6, опять воздействует на магнитоуправляемые контакты 7 группы “разрешения”, которые опять срабатывают и создают электрическую цепь для дистанционного переключателя 2 и исполнительного блока 11 через замкнутые контакты 4.1 и 4.2. При этом исполнительный блок 11 срабатывает и воздействует на механический замок 12, который открывает контейнер. Так реагирует кодовый замок при действии лица, которое знакомо с принципом действия замка и установленным в данное время кодом.

В случае попытки открывания контейнера лицом, знакомым с принципом действия кодового замка, но не знающим установленный в данное время код, даже в том случае, когда сработали все переменные магнитоуправляемые контакты “разрешения” 7 и сработал любой из магнитоуправляемых контактов “запрета” 8, электрическая цепь для питания дистанционного переключателя 2 и исполнительного блока 11 не создается и запорное устройство не срабатывает.

При попытке вскрыть контейнер злоумышленником путем физического воздействия на запорное устройство 9 замыкаются контакты 14 тревожной сигнализации и реле 13 срабатывает. Через ее замкнутые контакты 13.1 питание подается на задающий генератор 15, генератор 16 модулирующего кода, фазовый манипулятор 17 и усилитель 18 мощности.

Задающим генератором 15 формируется сигнал высокой частоты

где U_c, W_ct, ϕ_c, Т_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала, который поступает на первый вход фазового манипулятора 17, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 16 модулирующего кода. На выходе фазового манипулятора 17 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал.

где ϕ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ_к(t)=const при Кτ_э<t<(K+1)τ_э и может изменяться скачком при t=Кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1,2,...,N-1); τ_э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_c(Т_c=N·τ_э), который излучается в эфир и принимается антенной 20 на диспетчерском пункте.

Принимаемый ФМн-сигнал с выхода приемной антенны 20 через усилитель 21 высокой частоты поступает на вход обнаружителя 22, состоящего из удвоителя 23 фазы, измерителей 24 и 25 ширины спектра, блока 26 сравнения, порогового блока 27 и ключа 28. На выходе удвоителя 23 фазы образуется гармоническое напряжение

так как 2ϕ_к (t1 = {0, π}, то в выходном напряжении удвоителя 23 фазы манипуляция фазы уже отсутствует. Это напряжение поступает на вход измерителя 24 ширины спектра. Принимаемый ФМн-сигнал поступает на вход измерителя 25 ширины спектра. Ширина спектра Δf_c ФМн- сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок

Δf_c=1/τ_э.

Тогда как ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется его длительностью Т_c

Δf₂=1/T_c.

Следовательно, при удвоении фазы принимаемого ФМн-сигнала его спектр сворачивается в N раз

Δf_c/Δf₂=N.

Это обстоятельство обеспечивает обнаружение ФМн-сигналов на диспетчерском пункте даже тогда, когда отношение сигнал/шум меньше единицы. Напряжения V₁ и V₂, пропорциональные Δf_c и Δf₂ соответственно, с выходов измерителей 25 и 24 ширины спектра поступают на два входа блока 26 сравнения. Так как ₁>>V₂, то на выходе блока 26 сравнения формируется постоянное напряжение, которое превышает пороговый уровень V_пор в пороговом блоке 27. Пороговое напряжение V_пор выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи и шумы. При превышении порогового уровня V_пор в пороговом блоке 27 формируется постоянное напряжение, которое подается на управляющий вход ключа 28, открывая его. В исходном состоянии ключ 28 всегда закрыт.

При этом принимаемый ФМн-сигнал с выхода усилителя 21 высокой частоты через открытый ключ 28 поступает на информационные входы фазовых детекторов 31 и 34.

Напряжение u₂(t) с выхода удвоителя 23 фазы поступает на вход делителя 29 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

которое используется в качестве опорного напряжения, выделяется узкополосным фильтром 30 и подается на опорный вход первого фазового детектора 31 и на вход фазоинвертора 33. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение

которое поступает на опорный вход второго фазового детектора 34. На выходах фазовых детекторов 31 и 34 образуются низкочастотные напряжения:

u_н1(t)=U_н!Cosϕ_к(t),

u_н2(t)=-U_н!Cosϕ_к(t),

где U_н=1/2 К U²_c;

К - коэффициент передачи фазовых детекторов; которые поступают на два входа блока 35 вычитания.

Рассмотрим прохождение помех и смеси сигналов с помехами через двухканальный демодулятор ФМн-сигналов, состоящий из двух фазовых детекторов 31 и 34.

Амплитудные аддитивные помехи проходят через оба канала двухканального демодулятора одинаково, изменяя амплитуды выходных продетектированных напряжений фазовых детекторов 31 и 34 в одну и ту же сторону. Но в блоке 35 вычитания они вычитаются, оставаясь однополярными, т.е. подавляются, взаимно компенсируются. При этом общее выходное напряжение двухканального фазового демодулятора после блока 35 вычитания будет равно:

где u_в1(t), u_в2(t) - напряжения на входе блока 35 вычитания;

u_п(t) - напряжение помехи на входе блока 35 вычитания.

Следовательно, помехи взаимно вычитаются, компенсируются, низкочастотные напряжения сигнала складываются по абсолютной величине и увеличиваются.

Выходное напряжение u_в(t) блока 35 вычитания поступает на вход формирователя 36 аналога модулирующего кода M(t), а затем фиксируется блоком 32 регистрации.

Таким образом, предлагаемый кодовый замок для контейнеров по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности передачи тревожной информации по радиоканалу на диспетчерский пункт. Это достигается за счет использования двухканального фазового демодулятора с двумя фазовыми детекторами с инверсными продетектированными низкочастотными напряжениями с вычитанием этих напряжений вместе с помехами в блоке вычитания, что позволяет сильно ослабить действие помех, увеличить отношение сигнал/помеха на выходе приемного устройства.

Формула изобретения

Кодовый замок для контейнеров, содержащий кодовое устройство, включающее магнитоуправляемые контакты, включенные в цепь управления электромеханическим запорным устройством, и магнитный ключ, выполненный в виде блока изолированных друг от друга магнитов, ориентированных в направлении лицевой панели ключа, источник питания, дистанционный переключатель с двумя противофазными обмотками, обмотку реле тревожной сигнализации, контакты тревожной сигнализации и последовательно включенные задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, усилитель мощности и передающую антенну, при этом магнитоуправляемые контакты разделены на группы "запрета" и "разрешения" и установлены под лицевой панелью контейнера, количество и расположение магнитов соответствует числу и расположению контактов группы "разрешения", задающий генератор, генератор модулирующего кода, фазовый манипулятор и усилитель мощности через замыкающие контакты реле тревожной сигнализации соединены с источником питания, обмотка реле через замыкающие контакты тревожной сигнализации соединена с источником питания, электромеханическое запорное устройство выполнено в виде двух исполнительных блоков, кинематически связанных с механическим замком, к источнику питания последовательно подключены обмотки дистанционного переключателя, кодовое устройство и электромеханическое запорное устройство через контакты дистанционного переключателя разнонаправленного действия, на диспетчерском пункте - последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, удвоитель фазы, первый измеритель ширины спектра, блок сравнения, второй вход которого через второй измеритель ширины спектра соединен с выходом усилителя высокой частоты, пороговый блок, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и первый фазовый детектор, второй вход которого через последовательно включенные делитель фазы на два и узкополосный фильтр соединен с выходом удвоителя фазы, и блок регистрации, отличающийся тем, что он снабжен фазоинвертором, вторым фазовым детектором, блоком вычитания и формирователем аналога модулирующего кода, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены фазоинвертор, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, и формирователь аналога модулирующего кода, выход которого подключен к блоку регистрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2