Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм электронного замка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА КОДА ДОСТУПА В ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОННОГО ЗАМКА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Анищик Виктор Михайлович Ярмолович Вячеслав Алексеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) 1. Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм электронного замка, содержащее магнитный ключ, выполненный в виде немагнитной пластины с буртиком,снабженной постоянными магнитами цилиндрической формы, и считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма электронного замка, выполненный в виде магнитных сенсоров, установленных с возможностью их полевого взаимодействия с магнитным полем магнитного ключа, причем считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, образованного по меньшей мере шестью магниточувствительными сенсорами,зафиксированными на немагнитной подложке, при этом внешняя поверхность магнитного ключа снабжена рисками и/или идентифицирующими метками, отличающееся тем, что указанные постоянные магниты намагничены диаметрально и размещены в один ряд в отверстиях немагнитной пластины с возможностью поворота вокруг своих аксиальных осей и фиксации в выбранном положении за счет сил магнитного взаимодействия каждого из магнитов со своей шайбой из магнитомягкого материала, причем каждая шайба закреплена соосно в каждом отверстии под магнит и неподвижно, а магнитные сенсоры, например элементы Холла, установлены в считывающем узле в плоскости, перпендикулярной плоскости указанной немагнитной пластины, при этом в считывающем узле размещен замыкающий геркон, установленный напротив введенного миниатюрного магнита,размещенного в хвостовой части магнитного ключа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в считывающем узле рядом с указанными магниточувствительными сенсорами дополнительно размещены еще шесть сенсоров, например элементов Холла, нормали к которым составляют угол в 90 с нормалями указанных элементов Холла. 93942013.08.30 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что расстояние между центрами указанных соседних магнитов по крайней мере в 4 раза превышает их диаметр.(56) 1. Свидетельствона полезную модель 20334, МПК 05 47/00,05 19/26, 2001. 2. Патентна полезную модель 57328, МПК 05 47/00, 2006 (прототип). Заявляемая полезная модель относится к запирающим устройствам, конкретно к электронным кодовым замкам с сигнализацией, и может быть использована для защиты различных объектов от доступа посторонних лиц, в том числе и от лиц, завладевших кодовым ключом. Известно устройство - ключ для электронного замка 1, включающий по меньшей мере одну поверхность из немагнитного материала, содержащую по меньшей мере один элемент кодирования, изготовленный из магнитного материала, а код ключу задается намагничиванием по меньшей мере одного из этих элементов, причем элементы кодирования жестко связаны с поверхностью из немагнитного материала, а намагничивание по меньшей мере одного из этих элементов осуществляется после их жесткого соединения с поверхностью путем приложения магнитного поля непосредственно к данному элементу. Считывающее устройство снабжено сенсорами, чувствительными к магнитному полю,расположенными так, чтобы по выходному сигналу с сенсоров определялось направление намагниченности, т.е. полюсаинамагниченных участков перпендикулярно поверхности вставляемого в прорезь магнитного кодового ключа. Считывание происходит в динамике и оканчивается моментом прохождения последнего намагниченного участка ключа около соответствующего сенсора. Недостатком этого устройства является низкая эффективность по двум причинам вследствие низкой секретности из-за ограниченной комбинации намагничивающих элементов и возможности несанкционированного открытия электронного замка посторонними лицами, завладевшими кодовым ключом. Наиболее близким к заявляемому является устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм замка, описанное в 2 (прототип). Сущность устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм замка, включающее магнитный ключ,выполненный в виде пластины, снабженной постоянными магнитами цилиндрической формы, и считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма дверного замка, выполненный в виде магнитных сенсоров, установленных с возможностью их полевого взаимодействия с магнитным полем магнитного ключа, причем считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, образованного по меньшей мере двумя магниточувствительными сенсорами, зафиксированными на немагнитной подложке, свободная плоскость которой обращена во внешнюю сторону входной двери, при этом магнитный ключ выполнен в виде диска из немагнитного материала, предпочтительно пластика, снабженный по меньшей мере двумя магнитными вставками, установленный с возможностью вращения над свободной плоскостью немагнитной подложки, для чего названная сторона немагнитной подложки снабжена кольцевым буртиком, внутренний диаметр которого соответствует диаметру магнитного ключа, при этом на торце буртика размещена нулевая риска, кроме того, внешняя поверхность магнитного ключа снабжена рисками и/или идентифицирующими метками. Магнитные сенсоры размещены на равных расстояниях друг от друга на дуге окружности соосной с кольцевым буртиком. Кроме того, считывающий узел содержит оптимально шесть магнитных сенсоров. Функционирует прототип следующим образом. Пользователь подходит к двери и вставляет диск (магнитный ключ) в пространство, ограниченное буртиком на считывателе 2(магнитный ключ может находиться в произвольном положении по отношению к нулевой риске), и вращает диск до момента совпадения нужного символа на диске и нулевой риски, но не менее трех делений (позиций на диске) в одном направлении. Можно делать несколько оборотов вокруг своей оси или возвращаться. После того, как диск установлен правильно - он должен находиться неподвижно не менее двух секунд (происходит фиксация символа). После этого контроллер обеспечивает подачу однократного звукового сигнала, если символ успешно зафиксирован. В случае возникновения какой-либо ошибки троекратный сигнал. Если диск будет неподвижен менее 2 секунд - символ не будет зафиксирован (нет сигнала). В случае возникновения ошибки - ввод символа следует повторить. После подтверждения контроллером правильности ввода символа - следует ввести и зафиксировать следующий символ. После ввода нескольких (например, пяти) символов(количество фиксировано) в работу вступает контроллер, который после сравнения набранной кодовой последовательности с кодом доступа, хранящимся в его памяти, либо дает команду на выполнение соответствующей операции замку (если кодовая последовательность соответствует коду доступа), либо дает сигнал о неверно набранном коде и/или включает охранную сигнализацию, или выполняет другое действие, предусмотренное функциями замка. В случае ввода ошибочного символа - следует остановить магнитный ключ (диск) в произвольном положении (или извлечь) и подождать 10 секунд - до сброса контроллера. Для ввода двух одинаковых символов подряд необходимо повернуть магнитный ключ не менее чем на два символа в любую сторону и вернуть на прежнюю позицию. В случае отсутствия магнитного ключа (или его неподвижности) более чем 10 секунд - контроллер сбрасывает неоконченный ввод кода и входит в режим энергосбережения (засыпает). Основным недостатком прототипа является низкая эффективность работы устройства. Она обуславливается несколькими причинами. Как указано в самом описании устройства 2 одним из недостатков является высокое время открытия - около 13 секунд. Кроме того,данные устройства не могут быть рекомендованы для лиц с серьезными нарушениями координации движений. Последнее обусловлено сложностью операций по вводу кода доступа, которые были описаны выше. При слабой освещенности ввод кода доступа крайне затруднен. Задачей, решаемой в настоящей полезной модели, является повышение эффективности функционирования устройства по вводу кода доступа в исполнительный механизм электронного замка. Для решения поставленной задачи предлагается следующая конструкция устройства,обеспечивающая ввод кода доступа в статике. Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм электронного замка содержит магнитный ключ, выполненный в виде немагнитной пластины с буртиком, снабженной постоянными магнитами цилиндрической формы, и считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма электронного замка, выполненный в виде магнитных сенсоров, установленных с возможностью их полевого взаимодействия с магнитным полем магнитного ключа, причем считывающий узел выполнен в виде сенсорного поля, образованного по меньшей мере шестью магниточувствительными сенсорами,зафиксированными на немагнитной подложке, при этом внешняя поверхность магнитного ключа снабжена рисками и/или идентифицирующими метками. Оно отличается тем, что указанные постоянные магниты намагничены диаметрально и размещены в один ряд в отверстиях немагнитной пластины с возможностью поворота вокруг своих аксиальных осей и фиксации в выбранном положении за счет сил магнитного взаимодействия каждого из магнитов со своей шайбой из магнитомягкого материала, причем каждая шайба закреплена соосно в каждом отверстии под магнит и неподвижно, а магнитные сенсоры, например элементы Холла, установлены в считывающем узле в плоскости, перпендикулярной плоскости указанной немагнитной пластины, при этом в считы 3 93942013.08.30 вающем узле размещен замыкающий геркон, установленный напротив введенного миниатюрного магнита, размещенного в хвостовой части магнитного ключа. Оно отличается так же тем, что в считывающем узле рядом с указанными магниточувствительными сенсорами дополнительно размещены еще шесть сенсоров, например элементов Холла, нормали к которым составляют угол в 90 с нормалями указанных элементов Холла. Оно отличается так же тем, что расстояние между центрами указанных соседних магнитов по крайней мере в 4 раза превышает их диаметр, вне зависимости от числа магниточувствительных сенсоров. По мнению авторов, полезная модель содержит ряд указанных выше новых элементов,позволяющих реализовать решение поставленной задачи. Комплексный анализ изложенных отличительных признаков конструкции устройства показывает, что они являются существенными и находятся в прямой причинноследственной связи с достигаемым техническим результатом. Из уровня техники не выявлено технических решений, отличительные признаки которых обеспечивают решение поставленной задачи в заявляемой полезной модели. Анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, показал, что полезная модель соответствует критерию новизна по действующему законодательству. Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1-2. На фиг. 1 изображен магнитный кодовый ключ в считывающем узле. На фиг. 2 изображено расположение магнита относительно сенсоров Холла. Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм электронного замка содержит магнитный ключ, выполненный в виде немагнитной пластины 1 с буртиком 2,снабженной постоянными магнитами цилиндрической формы 3 (диаметром ), и считывающий узел, связанный с контроллером исполнительного механизма электронного замка(не изображен). Считывающий узел выполнен в виде магнитных сенсоров 4, 5 (например,элементов Холла), установленных с возможностью их полевого взаимодействия с магнитным полем магнитов 3. При этом считывающий узел содержит по меньшей мере шесть магниточувствительных сенсоров 4, установленных в считывающем узле в плоскости,перпендикулярной плоскости немагнитной пластины 1. Оптимальное количество установленных сенсоров - двенадцать, причем нормали к элементам Холла 4 составляют угол в 90 с нормалями к элементам Холла 5. Таким образом, сенсоры 4 измеряют величину магнитной индукциивдоль оси , а сенсоры 5 измеряют величину магнитной индукциивдоль оси . В считывающем узле размещен замыкающий геркон 6, установленный напротив введенного миниатюрного магнита 7, размешенного в хвостовой части магнитного ключа. Магниты 3 намагничены диаметрально и размещены в один ряд в отверстиях немагнитной пластины 1 с возможностью поворота вокруг своих аксиальных осей (каждый на свой угол , задаваемый кодом доступа) и фиксации в выбранном положении за счет сил магнитного взаимодействия каждого из магнитов 3 со своей шайбой 8 из магнитомягкого материала, причем каждая шайба 8 закреплена соосно в каждом отверстии под магнит 3 неподвижно. Направление намагниченностимагнитов 3 изображено сплошными стрелочками. Магниты 3 закрыты тонкой немагнитной металлической пластинкой 9,плоскость которой перпендикулярна пластине 1. Внешняя поверхность пластины 1 снабжена рисками и/или идентифицирующими метками 10. Со стороны внешней поверхности пластины 1 на плоской стороне магнитов 3 может быть нанесена риска или миниатюрная немагнитная ручка 11, указывающая направление намагниченности магнитов 3. Расстояниемежду центрами соседних магнитов 3 по крайней мере в четыре раза превышает их диаметр , для того что бы минимизировать взаимовлияние намагниченности соседних магнитов. 93942013.08.30 В качестве замка может быть использован электромеханический замок любого известного типа, а в качестве привода исполнительного механизма - электродвигатель или электромагнит (на фиг. 1-2 не показаны). В качестве контроллера может быть использован электронный блок, предпочтительно микроконтроллер (например,16684), функционально включающий в себя элементы, обеспечивающие решение следующих основных задач ввод и хранение энергонезависимого кода доступа преобразование входных сигналов с элементов Холла 4, 5 (предпочтительно через аналогово-цифровой преобразователь, который не изображен), вводимых ориентировкой магнитов 3 относительно идентифицирующих меток 10 (т.е. углов ), подлежащей выбору в сигнал являющийся частью вводимого (формируемого) кода доступа сравнение кода доступа хранящегося в памяти контроллера и сформированного формирование сигнала управления исполнительным механизмом (соответственно, его открывание или закрывание). Названные функции реализуются в основном программным путем. Кроме этих функций, непосредственно связанных с обеспечением работы замка, контроллер может обеспечивать подачу сигнала о неверно набранном коде и/или включение охранной сигнализации или выполнить иное действие, предусмотренное в перечне опций, выбираемых при покупке замка. В качестве идентифицирующих меток 10 могут быть использованы цифровые и/или буквенных символы на основе различных алфавитов. Устройство для ввода кода доступа в исполнительный механизм электронного замка работает следующим образом. В охраняемую зону, например дверное полотно или на стену рядом с дверью, монтируют считывающий узел, выходы которого известным образом соединяют с контроллером исполнительного механизма дверного замка, обеспечивая недоступность каналов связи с внешней стороны. Токовые электороды элементов Холла или других магниточувствительных сенсоров 4, 5 присоединяют к источнику ЭДС параллельно (не изображен) через геркон 6, контакты которого в исходном состоянии разомкнуты и магниточувствительные сенсоры 4, 5 обесточены, следовательно, не могут реагировать на случайный источник магнитного поля (возможную помеху), чем и обеспечивается высокая помехоустойчивость устройства и энергоэффективность. Непосредственно перед тем как вставить магнитный ключ в щель считывающего узла пользователь поворотом немагнитных ручек 11, а следовательно, и соответствующих магнитов 3 в соответствии с индентифицирующими метками 10 выставляет известный только ему пароль или правильный код доступа. Пользователь подходит и вставляет магнитный ключ в щель считывающего узла. Буртик 2 служит для однозначного ввода пластины 1 в щель считывающего узла. При этом магнит 7 оказывается в непосредственной близости от геркона 6, при этом контакты геркона 6 замыкаются и на магниточувствительные сенсоры 4, 5 подается напряжение питания. Так как магнитные сенсоры 4, 5 установлены с возможностью их полевого взаимодействия с магнитным полем магнитов 3, то по величине каждой пары выходных сигналов с соответствующих сенсоров происходит вычисление соответствующего угла поворотаблизлежащего магнита, которому соответствует выставленный пользователем индентифицирующий символ на пластине 1. Уголопределяется однозначно, например при использовании в качестве магнитных сенсоров элементов Холла, поскольку выходной сигнал вых с элемента 4 пропорционален, а с элемента 5 - соответственно. После подтверждения контроллером правильности ввода всех символов в работу вступает контроллер, который после сравнения набранной кодовой последовательности с кодом доступа, хранящимся в его памяти, либо дает команду на выполнение соответствующей операции замку (если кодовая последовательность соответствует коду доступа), либо дает 5 93942013.08.30 сигнал о неверно набранном коде и/или включает охранную сигнализацию, или выполняет другое действие, предусмотренное функциями замка. Таким образом, считывание кода доступа осуществляется в статике, что значительно уменьшает время открывания замка и отсутствует сложная комбинация вращательных операций, по сравнению с прототипом,что уменьшает вероятность ложного срабатывания. При хранении кодового ключа для того, чтобы осуществить эффективную защиту различных объектов от доступа посторонних лиц, в том числе и от лиц, завладевших кодовым ключом, необходимо поворотом магнитов 3 на случайные углывыставить их случайную комбинацию, которая соответствует неправильному коду доступа. Магнитный ключ является совершенно стандартным (технология ), поэтому преступники не смогут открыть замок, получив доступ к ключу. В ключе не содержится ни одной микросхемы или источника питания (технология ), а значит установка жучка в ключ невозможна. Таким образом, в комплексе предложенное устройство обладает повышенной эффективностью функционирования при вводе кода доступа в исполнительный механизм электронного замка. Исходя из вышеизложенного, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в приведенной формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов,поэтому заявляемое устройство соответствует требованию промышленная применимость по действующему законодательству. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6