Электронно-механический замок

Изобретение относится к электронным системам управления и может быть использовано в кодовых замках. Достигаемый технический результат - повышение секретности электронно-механического замка. Электронно-механический замок (фиг.1) содержит механизм 1 разблокировки, блок 2 эталонного кода, запорный механизм 3, исполнительный механизм 4, блок 5 сравнения, индикаторы 6₁...6_М, генератор 7, распределитель 8 импульсов, элемент 9 включения питания, элемент 10 набора кода, счетчики 11₁...11_М, блоки 12₁...12_М генерации начального значения счетчика, блок-преобразователь 13. Блок-преобразователь 13 выполнен в виде цилиндра, установленного на ось кинематической связи между механизмом 1 разблокировки и запорным механизмом 3 с возможностью воздействия на элемент 9 включения питания и элемент 10 набора кода. Первый выход элемента 9 включения питания соединен с входом генератора 7, выход которого соединен с первым входом каждого счетчика 11₁...11_М, группа выходов блока 2 эталонного кода соединена с первой группой входов блока 5 сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом 4, установленным с возможностью воздействия на указанный цилиндр путем блокировки вращения последнего вокруг своей оси, группа выходов каждого счетчика 11₁...11_М соединена с группой входов соответствующего индикатора 6₁...6_М и с соответствующими вторыми группами входов блока 5 сравнения, вход распределителя 8 импульсов соединен с выходом элемента 10 набора кода и с входами блоков 12₂...12_М генерации начального значения счетчика, выходы распределителя 8 импульсов, начиная с первого, соединены со вторым входом соответствующего счетчика 11₁...11_М, (М+1)-й выход - со стробирующим входом блока 5 сравнения, группа выходов каждого блока 12₁...12_М генерации начального значения счетчика соединена с группой входов соответствующего счетчика 11₁...11_М. На наружной поверхности цилиндра 13 выполнены два углубления, в которых в исходном состоянии располагаются элемент 9 включения питания и элемент 10 набора кода, второй выход элемента 9 включения питания соединен с входом блока 12₁ генерации начального значения счетчика. Размеры углублений выполнены таким образом, чтобы при небольшом повороте цилиндра 13 элемент 9 включения питания попадал на наружную поверхность цилиндра 13 и включал питание, а при еще большем повороте элемент 10 набора кода попадал на наружную поверхность цилиндра 13 кода и выбирал требуемую цифру кода. Дальнейший поворот цилиндра 13 вокруг своей оси для разблокировки запорного механизма 3 ограничен исполнительным механизмом 4. При этом длина углубления должна соответствовать длине элемента включения питания и элемента набора кода в ненажатом состоянии. 3 ил.

 

Изобретение относится к электронным системам управления и может быть использовано в кодовых замках.

Известен электронно-механический замок (см. патент РФ №2021453 от 03.06.91, МПК Е 05 В 47/00, "Электронно-блокирующее устройство", В.П.Воробьев, опубл. 15.10.94, Бюл. №19), содержащий ключ и замок, имеющий генератор импульсов, выходом подключенный к первому счетчику. 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. Третий вход второй логической схемы И соединен с выходом третьей логической схемы И через последовательно подключенные второй одновибратор и вторую логическую схему НЕ. 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. 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. 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. Второй вход четвертой логической схемы И через пятую логическую схему НЕ и пятый одновибратор подключен к счетному входу третьего счетчика. Блок сравнения выполнен в виде второго блока коммутирующих ключей, шифратора, четвертого счетчика импульсов, третьего устройства задержки, пятого дифференцирующего звена, восьмой и девятой логических схем И и шестой логической схемы НЕ. 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. Второй блок коммутирующих ключей через шифратор, счетчик и шестую логическую схему НЕ подключен к входам девятой логической схемы И. 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.

Недостатком известного электронно-механического замка является сложность его эксплуатации, обусловленная отсутствием возможности его открывания обычным ключом, которым открывается механический замок, и низкая секретность, обусловленная возможностью подсматривания кода посторонними лицами в момент его набора.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является электронно-механический замок (см. патент РФ №2051266 от 10.08.93, МПК Е 05 В 47/00, "Электронно-механический замок", В.В.Голофастов, В.Ф.Лопашов, С.В.Панкратов, В.Н.Фомченко, P.P.Ярулин, опубл. 27.12.95, Бюл. №36), содержащий генератор, 1,... ,С выходы которого соединены с блоком индикации, блок памяти (блок эталонного кода), 1,... ,С выходы которого соединены с первой группой входов блока совпадения (блока сравнения), триггер ошибки, выход которого соединен с первым входом элемента И, последовательно соединенные механизм разблокировки, запорный механизм и блок-преобразователь. Первый выход блока-преобразователя подключен к входу генератора, первому входу триггера ошибки, третьему входу триггера разблокировки и первому входу счетчика, второй вход которого подключен к второму выходу блока-преобразователя. Выходы (1,... ,L) счетчика соединены с входами переключателя номера цикла, выходы (1,... ,М) которого подключены к входам блока памяти. Выходы (1,... ,С) генератора соединены с второй группой входов блока совпадения, выходом подключенного ко второму входу триггера ошибки, третий вход которого соединен с третьим выходом блока-преобразователя. (М+1)-выход переключателя номера цикла соединен со вторым входом элемента И, выходом подключенного к первому входу триггера разблокировки, второй вход которого подключен к С-входу генератора, а выход к исполнительному механизму, кинематически связанному с запорным механизмом. Необходимо отметить, что счетчик и переключатель номера цикла выполняют функцию распределителя импульсов.

Недостатком известного электронно-механического замка является низкая секретность, обусловленная возможностью вычисления интервалов времени между моментами набора символов кода и определения по ним его истинного значения, причем неограниченное количество повторений последовательности символов кода не влияет на секретность, так как имеется возможность определения периода этой последовательности.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание секретного электронно-механического замка.

Технический результат, заключающийся в повышении секретности электронно-механического замка, достигается тем, что в электронно-механический замок, содержащий механизм разблокировки, блок эталонного кода, запорный механизм, исполнительный механизм, блок сравнения, индикатор, генератор и распределитель импульсов, введены элемент включения питания, элемент набора кода, М-1 индикаторов, где М - число разрядов кода, М счетчиков, М блоков генерации начального значения счетчика и блок-преобразователь, выполненный в виде цилиндра, установленного на ось кинематической связи между механизмом разблокировки и запорным механизмом с возможностью воздействия на элемент набора кода и элемент включения питания, первый выход которого соединен с входом генератора, выход которого соединен с первым входом каждого счетчика, группа выходов блока эталонного кода соединена с первой группой входов блока сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом, установленным с возможностью воздействия на указанный цилиндр путем блокировки вращения последнего вокруг своей оси, группа выходов каждого счетчика соединена с группой входов соответствующего индикатора и с соответствующими вторыми группами входов блока сравнения, вход распределителя импульсов соединен с выходом элемента набора кода и с входами блоков генерации начального значения счетчика, начиная со второго, выходы распределителя импульсов, начиная с первого, соединены со вторым входом соответствующего счетчика, (М+1)-й выход - со стробирующим входом блока сравнения, группа выходов каждого блока генерации начального значения счетчика соединена с группой входов соответствующего счетчика, второй выход элемента включения питания соединен с входом первого блока генерации начального значения счетчика.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить секретность электронно-механического замка за счет установки счетчиков в произвольное состояние, что не дает возможности определения истинного кода по временным интервалам между моментами набора символов кода.

На фиг.1 представлена функциональная схема электронно-механического замка.

На фиг.2 представлена схема блока-преобразователя и его соединение с элементом включения питания, элементом набора кода и исполнительным механизмом.

На фиг.3 представлена схема блока генерации начального значения и схема его соединения со счетчиком.

Электронно-механический замок (фиг.1) содержит механизм 1 разблокировки, блок 2 эталонного кода, запорный механизм 3, исполнительный механизм 4, блок 5 сравнения, индикаторы 6₁...6_М, генератор 7, распределитель 8 импульсов, элемент 9 включения питания, элемент 10 набора кода, счетчики 11₁...11_М, блоки 12₁...12_М генерации начального значения счетчика, блок-преобразователь 13. Блок-преобразователь 13 (фиг.2) выполнен в виде цилиндра, установленного на ось кинематической связи между механизмом 1 разблокировки и запорным механизмом 3 с возможностью воздействия на элемент 9 включения питания и элемент 10 набора кода. Первый выход элемента 9 включения питания соединен с входом генератора 7, выход которого соединен с первым входом каждого счетчика 11₁...11_М, группа выходов блока 2 эталонного кода соединена с первой группой входов блока 5 сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом 4, установленным с возможностью воздействия на указанный цилиндр путем блокировки вращения последнего вокруг своей оси. Группа выходов каждого счетчика 11₁...11_М соединена с группой входов соответствующего индикатора 6₁...6_М и с соответствующими вторыми группами входов блока 5 сравнения. Вход распределителя 8 импульсов соединен с выходом элемента 10 набора кода и с входами блоков 12₂...12_М генерации начального значения счетчика, выходы распределителя 8 импульсов, начиная с первого, соединены со вторым входом соответствующего счетчика 11₁...11_М, (М+1)-й выход - со стробирующим входом блока 5 сравнения, группа выходов каждого блока 12₁...12_М генерации начального значения счетчика соединена с группой входов соответствующего счетчика 11₁...11_М. На наружной поверхности цилиндра 13 выполнены два углубления, в которых в исходном состоянии располагаются элемент 9 включения питания и элемент 10 набора кода, второй выход элемента 9 включения питания соединен с входом блока 12₁ генерации начального значения счетчика. Размеры углублений выполнены таким образом, чтобы при небольшом повороте цилиндра 13 элемент 9 включения питания попадал на наружную поверхность цилиндра 13 и включал питание, а при еще большем повороте элемент 10 набора кода попадал на наружную поверхность цилиндра 13 кода и выбирал требуемую цифру кода. Дальнейший поворот цилиндра 13 вокруг своей оси для разблокировки запорного механизма 3 ограничен исполнительным механизмом 4. При этом длина углубления должна соответствовать длине элемента включения питания и элемента набора кода в ненажатом состоянии.

Счетчик 11₁ (11₂...11_М) (фиг.3) содержит логический элемент ИЛИ 23 и счетчик 24. Первый вход логического элемента ИЛИ 23 соединен с выходом генератора 7, второй вход - с соответствующим выходом распределителя 8 импульсов, а выход - со входом +1(Е-1) счетчика 24. Выходы - 1(Е+1) и R счетчика 24 соединены с общей шиной, входы с первого по четвертый являются информационными входами счетчика 11₁ (11₂...11_М), вход - входом синхронизации счетчика 11₁ (11₂...11_М), а выходы с первого по четвертый - выходами счетчика 11₁(11₂...11_M).

Блок 12₁ (12₂...12_М) генерации начального значения счетчика (фиг.3) содержит счетчик 14, резистор 15 и блок 16 задержки. Блок 16 задержки содержит инвертор 17, логический элемент И 18, логический элемент ИЛИ-НЕ 19, инвертор 20, конденсатор 21 и резистор 22. Вход D0 счетчика 14 соединен с выходом элемента 9 включения питания (для блока 12₁ генерации начального значения счетчика) или с выходом элемента 10 набора кода (для блоков 12₂...12_М генерации начального значения счетчика) и через резистор 15 с шиной питания, входы R0, R1, S0 и S1 - с общей шиной, вход D1 - с собственным выходом Q0, а выходы Q0-Q4 - с информационными входами счетчика 11₁ (11₂...11_М). Вход инвертора 17 является входом блока 16 задержки, который соединен с входом D0 счетчика 14, выход инвертора 17 соединен с первым входом логического элемента И 18, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 19, первый вход которого соединен с выходом логического элемента И 18, второй вход - через резистор 22 с общей шиной и через конденсатор 21 с выходом инвертора 20, вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 19, который является выходом блока 16 задержки и соединен с входом синхронизации счетчика 11₁ (11₂...11_М).

Механизм 1 разблокировки и запорный механизм 3 могут быть реализованы в виде любого накладного механического замка отечественного или зарубежного производства (см. Шугаев И.М., Шишминцев В.П. “Устройство и ремонт бытовых металлоизделий” - М.: Высшая школа, 1992 г., стр.8-15). Блок 2 эталонного кода может быть выполнен в виде переключателей ВДМ 1-8. Исполнительный механизм 4 представляет собой электромагнитный механизм, управляемый составным транзистором. Блок 5 сравнения может быть выполнен в виде М элементов сравнения, реализованных на микросхемах КР1533СП1. Индикаторы 6₁...6_М могут быть выполнены в виде семисегментных светодиодных индикаторов АЛС324А со схемами преобразования двоичного кода в код семисегментного индикатора, реализованного на микросхемах К514ИД2. Генератор 7 импульсов может быть выполнен по схеме (см. Авторское свидетельство СССР №1090227, кл. Н 03 К 3/28, опубл. 15.09.92 г., Бюл. №34, Л.Б.Егоров, Г.И.Шишкин “Генератор импульсов”). Распределитель 8 импульсов может быть выполнен в виде двоичного счетчика, реализованного на микросхеме К533ИЕ5, и дешифратора, реализованного на микросхеме 533ИД4. Элемент 9 включения питания и элемент 10 набора кода могут быть выполнены в виде кнопок.

Электронно-механический замок (фиг.1) работает следующим образом.

Существуют четыре положения, в которых может находится механизм 1 разблокировки электронно-механического замка: исходное состояние, первая позиция (включение питания), вторая позиция (набор кода замка), третья позиция (открывание замка).

В исходном состоянии механизма 1 исполнительный механизм 4, блок 5 сравнения, индикаторы 6₁...6_М, генератор 7, счетчики 11₁...11_М находятся в обесточенном состоянии, блок-преобразователь 13 заблокирован исполнительным механизмом 4, запорный механизм 3, элемент 9 включения питания, элемент 10 набора кода находятся в исходном состоянии, распределителем 8 импульсов выбран счетчик 11₁, остальные счетчики 11₂...11_М заблокированы.

При переводе механизма 1 разблокировки в первую позицию под действием блока-преобразователя 13 (поворот цилиндра) происходит срабатывание элемента 9 включения питания (фиг.2). Импульсы, формируемые при дребезге контактов от срабатывания элемента 9 включения питания, устанавливают на выходе счетчика 14 (фиг.3) случайное значение, которое является значением для начала счета счетчика 11₁. Далее через время, определяемое блоком 16 задержки, сигнал с его выхода разрешает включение режима счета для счетчика 24. Распределителем 8 импульсов разрешена работа только счетчика 11₁ поступлением на вход элемента ИЛИ 23 сигнала логического нуля. Импульсы с генератора 7 поступают на вход элемента ИЛИ 23 счетчика 11₁, начинается счет от начального значения, установленного на входах счетчика 24, который визуально можно видеть на индикаторе 6₁. Когда на индикаторе 6₁ появляется цифра, соответствующая первой цифре кода замка, необходимо перевести механизм 1 разблокировки во вторую позицию. При этом с элемента 10 набора кода поступает импульс, фиксирующий выбранное значение (останавливающий счет) счетчика 11₁ (это значение фиксируется на индикаторе 6₁ и поступает на группу первых входов блока 5 сравнения), при возврате механизма 1 разблокировки в первую позицию распределитель 8 импульсов выбирает счетчик 11₂, остальные счетчики заблокированы. Импульсы, формируемые при дребезге контактов от срабатывания элемента 10 набора кода, устанавливают на выходе счетчика 14 случайное значение (фиг.3), которое является значением для начала счета счетчика 11₂. Далее через время, определяемое блоком 16 задержки, сигнал с его выхода разрешает включение режима счета для счетчика 24. Импульсы с генератора 7 поступают на счетчик 11₂, начинается счет от начального значения, установленного на входах счетчика 24, который визуально можно видеть на индикаторе 6₂. Когда на индикаторе 6₂ появляется цифра, соответствующая первой цифре кода замка, необходимо перевести механизм 1 разблокировки во вторую позицию. При этом с элемента 10 набора кода поступает импульс, фиксирующий выбранное значение (останавливающий счет) счетчика 11₂ (это значение фиксируется на индикаторе 6₂ и поступает на следующую группу первых входов блока 5 сравнения), при возврате механизма 1 разблокировки в первую позицию распределитель 8 импульсов выбирает счетчик 11₃ и т.д. Эта операция повторяется до тех пор, пока весь код не будет набран. Как только весь код будет набран, с распределителя 8 импульсов поступает импульс на блок 5 сравнения, который разрешает сравнение записанного кода с содержимым блока 2 эталонного кода. Если код совпал, то сигнал с блока 5 сравнения производит срабатывание исполнительного механизма 4, который в свою очередь снимает блокировку с механизма 1 разблокировки и позволяет ему открыть запорный механизм 3. Если код не совпал, исполнительный механизм 4 не срабатывает. Чтобы повторить попытку открытия замка, необходимо вернуть механизм 1 разблокировки в исходное состояние и начать все сначала.

Кроме этого, необходимо отметить, что данный вариант выгодно отличается наличием постоянной индикации и случайным начальным значением индикатора в каждом цикле набора кода.

Наличие постоянной индикации позволяет обнаружить сбой сразу после помехи, так как все уже набранные цифры кода фиксируются, что дает возможность визуально наблюдать за правильностью набора кода.

Установка на индикаторе случайного начального значения в каждом цикле набора кода не дает возможности определения истинного кода по временным интервалам между моментами набора символов кода, так как злоумышленник не может предугадать, с какого момента начинается отсчет в каждом цикле набора.

Изготовлен лабораторный макет электронно-механического замка, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.

Электронно-механический замок, содержащий механизм разблокировки, блок эталонного кода, запорный механизм, исполнительный механизм, блок сравнения, индикатор, генератор и распределитель импульсов, отличающийся тем, что введены элемент включения питания, элемент набора кода, М-1 индикаторов, где М - число разрядов кода, М счетчиков, М блоков генерации начального значения счетчика и блок-преобразователь, выполненный в виде цилиндра, установленного на ось кинематической связи между механизмом разблокировки и запорным механизмом с возможностью воздействия на элемент набора кода и элемент включения питания, первый выход которого соединен с входом генератора, выход которого соединен с первым входом каждого счетчика, группа выходов блока эталонного кода соединена с первой группой входов блока сравнения, выход которого соединен с исполнительным механизмом, установленным с возможностью воздействия на указанный цилиндр путем блокировки вращения последнего вокруг своей оси, группа выходов каждого счетчика соединена с группой входов соответствующего индикатора и с соответствующими вторыми группами входов блока сравнения, вход распределителя импульсов соединен с выходом элемента набора кода и с входами блоков генерации начального значения счетчика, начиная со второго, выходы распределителя импульсов, начиная с первого, соединены со вторым входом соответствующего счетчика, (М+1)-й выход - со стробирующим входом блока сравнения, группа выходов каждого блока генерации начального значения счетчика соединена с группой входов соответствующего счетчика, второй выход элемента включения питания соединен с входом первого блока генерации начального значения счетчика.