Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц.

Известен электронный замок (см. авторское свидетельство СССР №1262018 от 24.04.85, МКИ E05B 47/00, 47/02, 49/00, "Электронный замок", С.П. Клокоцкий, М.Н. Бобов, опубл. 07.10.86, Бюл. №37), содержащий блок набора кода, блок приема кода, блок сравнения, блок памяти, исполнительный блок, блок управления, счетчик числа попыток подбора кода, включающий счетчик и дополнительный счетчик, дешифратор, селектор, N дополнительных блоков памяти и блок индикации. Группа выходов блока набора кода соединена с группой входов блока приема кода, группа выходов которого соединена с группой входов блока сравнения. Первый выход блока сравнения соединен с первым входом исполнительного блока. Дополнительный выход блока набора кода подключен к первому входу блока приема кода и входу блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока приема кода. Второй выход блока управления соединен со вторым входом исполнительного блока, а третий выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения. Выход счетчика подключен к входу дополнительного счетчика, выходы которого подключены к входам блока индикации и через дешифратор подключены к первой группе входов селектора, ко второй группе входов которого подключен блок памяти, а к N группам дополнительных входов подключены N дополнительных блоков памяти. К выходам селектора подключена группа дополнительных входов блока сравнения.

Недостатком аналога является относительно высокая вероятность его открывания с первой попытки.

Если количество разрешенных ошибочных наборов кода равно L, а количество разрядов кода равно т, то количество возможных значений кода в каждом из блоков памяти равно М=2т. При этом вероятность открывания замка с первой попытки равна 1/М, а максимальное количество необходимых попыток подбора кода для открывания замка равно n(М-L)+L, где n - суммарное количество блоков памяти (эталонных значений кода).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является электронный замок (см. патент РФ №2187612 от 08.05.2001, МКИ Е 05 В 49/00, "Электронный кодовый замок", Д.Б. Николаев, В.Н. Фомченко, Г.И. Шишкин, опубл. 20.08.2002, Бюл. №23), содержащий первый и второй блоки приема кода, первый и второй блоки сравнения, счетчик числа попыток подбора кода, первый преобразователь кодов, запоминающее устройство, содержащее блок памяти и второй преобразователь кодов, исполнительный блок и входную шину, подключенную к первому блоку приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов первого блока сравнения, первый выход которого соединен с входом счетчика числа попыток подбора кода, второй выход - с входом исполнительного блока, второй блок приема кода подключен к входной шине, а группа его выходов соединена с первой группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен с входом первого блока приема кода, а вторая группа входов - с группой входов первого преобразователя кодов и с группой выходов второго преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика числа попыток подбора кода, а вторая группа входов - с группой выходов блока памяти, причем группа выходов первого преобразователя кодов соединена со второй группой входов первого блока сравнения.

Недостатками прототипа являются:

1) относительно высокая вероятность несанкционированного открывания замка путем подбора кода, которая определяется жесткой взаимной привязкой эталонных значений кодов доступа и открывания, формируемых двумя преобразователями из одного кода, заданного в блоке памяти, а следовательно, малым количеством их сочетаний, обеспечивающих открывание замка, которое равно количеству эталонных значений каждого из кодов (половине суммарного количества эталонных значений кодов);

2) сложность схемной реализации из-за необходимости использования двух блоков приема многоразрядного кода, двух блоков сравнения и преобразователей кода.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание электронного замка, обеспечивающего меньшую вероятность несанкционированного открывания и упрощение схемной реализации.

Достигаемым техническим результатом является упрощение схемной реализации электронного замка и уменьшение вероятности несанкционированного открывания электронного замка за определенный промежуток времени при заданном количестве эталонных значений кодов за счет увеличения количества сочетаний эталонных значений кодов путем использования каждого из эталонных значений как в качестве эталонного значения кода доступа, так и в качестве эталонного значения кода открывания.

Для достижения технического результата в электронном замке, содержащем блок приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с группой выходов запоминающего устройства, входную шину, подключенную к блоку приема кода, счетчик числа попыток подбора кода и исполнительный блок, новым является то, что дополнительно введены сумматор, мажоритарный элемент, элемент «исключающее ИЛИ», элемент совпадения и триггер, счетный вход которого соединен с первым входом элемента совпадения и с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с первым входом мажоритарного элемента, выход которого соединен со своим вторым входом, входом сброса триггера и счетным входом счетчика числа попыток подбора кода, группа выходов которого соединена с группой входов А сумматора, группа выходов которого соединена с группой входов запоминающего устройства, вход В сумматора соединен с выходом элемента «исключающее ИЛИ», первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика числа попыток подбора кода, а второй вход соединен с третьим входом мажоритарного элемента, выходом триггера и вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен с входом исполнительного блока.

Новая совокупность существенных признаков позволяет уменьшить вероятность несанкционированного открывания электронного замка за определенный промежуток времени при заданном количестве эталонных значений кодов за счет увеличения количества сочетаний эталонных значений кодов путем использования каждого из эталонных значений как в качестве эталонного значения кода доступа, так и в качестве эталонного значения кода открывания. Одновременно достигается упрощение схемы электронного замка за счет использования общего канала приема и сравнения кодов доступа и открывания.

На фиг. 1 приведена схема электронного замка.

На фиг. 2 приведена схема блока приема кода.

На фиг. 3 приведена схема блока сравнения.

На фиг. 4 приведена схема счетчика числа попыток подбора кода.

Электронный замок (фиг. 1) содержит блок приема кода 2, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения 3, вторая группа входов которого соединена с группой выходов запоминающего устройства 9, входную шину 1, подключенную к блоку приема кода 2, счетчик числа попыток подбора кода 6 и исполнительный блок 11, сумматор 8, мажоритарный элемент 5, элемент «исключающее ИЛИ» 7, элемент совпадения 10 и триггер 4, счетный вход которого соединен с первым входом элемента совпадения 10 и с первым выходом блока сравнения 3, второй выход которого соединен с первым входом мажоритарного элемента 5, выход которого соединен со своим вторым входом, входом сброса триггера 5 и счетным входом счетчика числа попыток подбора кода 6, группа выходов которого соединена с группой входов А сумматора 8, группа выходов которого соединена с группой входов запоминающего устройства 9, вход В сумматора 8 соединен с выходом элемента «исключающее ИЛИ» 7, первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика числа попыток подбора кода 6, а второй вход соединен с третьим входом мажоритарного элемента 5, выходом триггера 4 и вторым входом элемента совпадения 10, выход которого соединен с входом исполнительного блока 11.

Блок приема кода 2 (фиг. 2) содержит регистр сдвига 12, триггер Шмитта 13, диод 14, первый 15 и второй 16 резисторы, конденсатор 17. Информационная входная линия 18 соединена с D-входом регистра 12, тактовая входная линия 19 соединена с C-входом регистра 12, с первым выводом резистора 15 и с анодом диода 14, катод которого соединен со вторым выводом резистора 15 и первым выводом резистора 16, второй вывод которого соединен со входом триггера Шмитта 13 и через конденсатор 17 с общей шиной. Выход триггера Шмитта 13 соединен с R-входом регистра 12, выход старшего разряда которого является тактовой выходной шиной 20, а выходы остальных разрядов - информационной выходной шиной 21, которые образуют группу выходов блока приема кода, а информационная входная линия 18 и тактовая входная линия 19 образуют входную шину 1 электронного замка.

В качестве регистра сдвига может быть использована микросхема 564ИР2, а в качестве триггера Шмитта - микросхема 564ТЛ1.

Блок 3 сравнения (фиг. 3) содержит цифровой компаратор 22, элемент 23 «ИЛИ-НЕ» и инвертор 24. Информационная шина 25 первой группы входов подключена к входам В цифрового компаратора 22, а тактовая шина 26 к его входу A=B и через инвертор 24 - к первому входу элемента 23 «ИЛИ - НЕ», выход 29 которого является вторым выходом блока 3, а второй вход соединен с выходом цифрового компаратора 22 и с выходом 28, который является первым выходом блока 3, вторая группа 27 входов которого подключена к входам А цифрового компаратора 22.

В качестве цифрового компаратора может быть использована микросхема 564ИП2, в качестве элемента «ИЛИ-НЕ» и инвертора - микросхема 564ЛЕ5.

Счетчик числа попыток 6 подбора кода содержит последовательно соединенные первый 30 и второй 31 счетчики. C-вход счетчика 30 является счетным входом 32 счетчика числа попыток подбора кода. Выходы счетчика 31 являются группой 33 выходов счетчика числа попыток подбора кода 6. Модуль счета счетчика 30 выбирается равным количеству L разрешенных ошибок в наборе кода. Количество разрядов счетчика 31 определяется выбранным количеством эталонных значений кода в запоминающем устройстве 9.

Счетчик числа попыток подбора кода 6 может быть выполнен на микросхемах 564ИЕ10, мажоритарный элемент 5 - на микросхеме 564ЛП13, элемент 7 «исключающее ИЛИ» - на микросхеме 564ЛП2, запоминающее устройство 8 - на микросхеме 1623РТ1, элемент совпадения 10 - на микросхеме 564ЛА9, сумматор 8 - на микросхеме 564ИМ1, триггер 4 - на микросхеме 564ТВ1, исполнительный блок 9 представляет собой электронный механизм, управляемый составным транзистором.

Электронный замок работает следующим образом.

Допустим, что в начальном состоянии триггер 4 и счетчик 6 находятся в исходном нулевом состоянии. При этом на входах и выходах сумматора 8 присутствуют уровни логического "0", а на выходе запоминающего устройства 9 установлено первое эталонное значение кода. На информационной 18 и тактовой 19 линиях входной шины 1 присутствует уровень логического "0", конденсатор 17 разряжен, на выходе триггера 13 Шмитта и на R-входе регистра 12 - уровень логической "1", удерживающей регистр 12 в исходном состоянии логического "0". На тактовой 20 и информационной 21 выходных шинах блока 2 приема кода и на соответствующих входных шинах 26 и 25 первой группы входов блока 3 сравнения присутствует уровень логического "0", на первом 28 и втором 29 выходах блока 3 сравнения, а также на первом и третьем входах мажоритарного элемента 5 - уровень логического "0". Следовательно, мажоритарный элемент находится в состоянии логического "0".

При поступлении первого тактового импульса на входную линию 19 блока 2 приема кода конденсатор 17 быстро зарежается через диод 14 и резистор 16, триггер 13 Шмитта переключается в состояние логического "0", разрешая запись информации с входной линии 18 в регистр 12 по заднему срезу тактовых импульсов. Первым на информационную линию 18 подается признак начала кода в виде сигнала логической "1", затем непосредственно код доступа, после записи которого в регистр 12 на тактовой выходной шине 20 формируется сигнал логической "1", сигнализирующий об окончании приема входного кода и поступающий на тактовую шину 26 блока 3 сравнения, на информационную шину 25 которого поступает принятый код доступа с шины 21.

При совпадении принятого кода доступа с первым эталонным значением на первом выходе 28 блока 3 сравнения формируется сигнал логической "1", на втором выходе 29 сохраняется уровень логического "0".

После окончания приема кода поступление тактовых импульсов на входную линию 19 прекращается. Конденсатор 17 медленно разрежается через резисторы 15 и 16. При достижении напряжением на конденсаторе 17 порога отпускания триггера 13 Шмитта на R-входе регистра 12 формируется сигнал логической "1", устанавливающий регистр 12 в исходное состояние логического "0" и вызывающий окончание положительного импульса на первом выходе 28 блока 3 сравнения и переключение триггера 4 в состояние логической "1". При этом на его выходе формируется уровень логической "1", разрешающий прохождение следующего сигнала логической "1" с первого выхода 28 блока 3 сравнения через элемент совпадения 10 и вызывающий появление на выходе элемента 7 "исключающее ИЛИ" уровня логической "1", установку на выходе сумматора 8 состояния "10" и вывод на выход запоминающего устройства 9 второго эталонного значения кода.

При поступлении на входную шину 1 кода открывания, соответствующего второму эталонному значению кода, импульс логической "1" с первого выхода 28 блока 3 сравнения проходит через элемент совпадения 10 на вход исполнительного блока 11 и вызывает его срабатывание. По заднему срезу импульса триггер 4 переключается в состояние логического "0". На выходе триггера 4 и на выходе элемента 7 "исключающее ИЛИ" устанавливается уровень логического "0". При этом на выход запоминающего устройства 9 выводится первое значение эталонного кода.

При поступлении на входную шину 1 электронного замка, находящегося в исходном состоянии, кода доступа, не соответствующего первому значению эталонного кода, на первом выходе 28 блока 3 сравнения сохраняется уровень логического "0", что исключает возможность переключения триггера 4. При этом во время действия положительного импульса на тактовой шине 26 на обоих входах элемента 23 ИЛИ-НЕ присутствует уровень логического "0", что вызывает формирование сигнала логической " 1" на втором выходе 29 блока 3 сравнения и на первом входе мажоритарного элемента 5. Однако вследствие присутствия уровня логического "0" на втором и третьем входах состояние логического "0" на выходе мажоритарного элемента 5 сохраняется. После разряда конденсатора 17 блока 2 приема кода замок возвращается в исходное состояние.

После поступления кода доступа, соответствующего первому значению эталонного кода, триггер 4 находится в состоянии логической "1". При этом на третьем входе мажоритарного элемента 5 присутствует уровень логической "1". Поэтому при поступлении на входную шину 1 кода открывания, не соответствующего второму значению эталонного кода, положительный импульс, формируемый на втором выходе 29 блока 3 сравнения, вызывает появление на выходе мажоритарного элемента 5 уровня логической "1" и установку триггера 4 в состояние логического "0" по входу сброса. После разряда конденсатора 17 блока 2 приема кода положительный импульс на первом входе мажоритарного элемента 5 заканчивается, вызывает появление на выходе мажоритарного элемента 5 уровня логического "0" и переключение первого счетчика 30 счетчика 6 числа попыток подбора кода. После поступления на входную шину 1 L указанных сочетаний кодов доступа и открывания счетчик 30 переполняется и вызывает переключение счетчика 31 в состояние "100". При этом на входе первого разряда слагаемого А сумматора 8 устанавливается уровень логической "1", вызывающий установку на выходе запоминающего устройства 9 второго значения эталонного кода. В этом случае для открывания замка необходимо подать код доступа, соответствующий второму значению эталонного кода, и код открывания, соответствующий третьему значению эталонного кода.

В процессе дальнейшего переключения счетчика 31 последовательность смены номеров эталонных значений кода доступа и кода открывания определяется таблицей. После переполнения счетчика 31 указанная последовательность смены эталонных значений кодов доступа и открывания повторяется.

Из таблицы видно, что в заявляемом устройстве количество различных сочетаний эталонных значений кодов доступа и открывания равно удвоенному количеству эталонных значений кодов и в четыре раза превышает количество указанных сочетаний, реализованное в прототипе, что позволяет соответственно уменьшить вероятность несанкционированного открывания электронного замка путем подбора кода за определенный промежуток времени. Одновременно достигается упрощение схемы за счет использования общего канала приема и сравнения кодов доступа и открывания.

На основе интегральных микросхем общего применения изготовлен лабораторный макет электронного замка, испытания которого подтвердили работоспособность и практическую ценность заявляемого устройства.