АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАМОК ДЛЯ ДОМАШНЕЙ И ОФИСНОЙ МЕБЕЛИ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к комплексу средств для ограничения доступа к внутренним полостям домашней и офисной мебели (ящики, шкафы), в частности к электромеханическим замкам, и может быть использована в запорных устройствах офисных зданий и жилых помещений.
Из уровня техники известен замок двери, содержащий корпус, снабженный полостью, выполненной с возможностью возвратно-поступательного движения в ней ригеля и средство фиксации ригеля в запертом положении. Ригель выполнен в виде детали отдельной от корпуса, при этом, если один из упомянутых элементов жестко закреплен на подвижном элементе двери, то второй жестко закреплен на ее неподвижном элементе, причем ригель выполнен в виде пластины с фигурным вырезом переменной ширины, который на участке взаимодействия ригеля с запорным элементом, выполнен округлым, с диаметром большим ширины прямолинейного участка фигурного выреза, начинающегося от торца ригеля, при этом средство фиксации ригеля в запертом положении выполнено в виде гайки, внешняя поверхность которой выполнена цилиндрической с диаметром равным диаметру круглого выреза на ригеле, причем гайка установлена с возможностью вращательно-поступательного движения вдоль снабженного резьбой вала, перпендикулярного поверхности ригеля, жестко закрепленного в створе прямолинейного участка фигурного выреза и выполненного диаметром соответствующим его ширине, причем гайка снабжена зубчатым венцом жестко закрепленного на ней и установленного в зацеплении с шестерней закрепленной на валу электродвигателя, предпочтительно управляемого через контроллер. Кроме того, торец гайки выполнен с конической фаской (RU 57782, 27.10.2006).
Известно запирающее устройство для скользящей панели автомобиля, содержащее задвижку, взаимодействующую с дополнительным элементом захвата, расположенным на неподвижной структуре. Задвижка перемещается вдоль оси захвата для того, чтобы переместиться от открытого положения, в котором скользящую панель двигают, к запертому положению, в котором задвижка взаимодействует с элементом захвата для того, чтобы предотвратить скольжение панели, и наоборот. Задвижка объединена с зубчатыми брусками, перемещаемыми с помощью зубчатого колеса (ЕР 1916364, 30.04.2008).
Известен радиоуправляемый замок, представляющий собой электронно-механическую систему, не имеющую внешних признаков ее установки. Управление замком - дистанционное беспроводное с помощью ключа-брелока, с возможностью механического открытия-закрытия изнутри вертушкой. Электронный блок управления содержит радиоприемное устройство с микропроцессорной обработкой сигнала с защитой от сканирования, устройство заряда аккумуляторной батареи и аккумулятор. Предусмотрена возможность самостоятельного программирования до 12 ключей-брелоков и запрет доступа для утерянных ключей-брелоков. Электронный блок подключается к сети переменного тока 220 В с помощью стандартной вилки. Автономная работа системы при отключении не менее 15 суток. При открывании замка предусмотрена возможность включения на 1 минуту внешних электроприборов (сигнализация, свет, видео наблюдение и т.п.) (RU 73376, 20.05.2008).
Наиболее близким аналогом к предложенной полезной модели является замок для дверей, преимущественно для дверей бронированных автомобилей, содержащий расположенный с возможностью перемещения внутри корпуса или на опорной пластине запорной палец. Этот палец может под действием электродвигателя входить в отверстие запорной пластины и выводиться из него. Запорный палец взаимодействует с элементом силовой передачи, например с зубчатой рейкой, через которую запорный палец приводом приводится в положение запирания или отпирания, с зубчатой рейкой, запорным пальцем или элементами привода взаимодействуют коммутирующие элементы, выключающие привод после каждого движения запорного пальца в положение запирания или отпирания (RU 2105856, 27.02.1998).
Конструкция данного замка не предназначена для крепления на мебель, а именно: ящики, шкафы, для которой замок не был изначально предусмотрен, либо мебель требует специальной доработки, которые вносят существенные непоправимые изменения в материалы мебели.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании автономного электромеханического замка для домашней и офисной мебели с дистанционным управлением, который исключало бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в следующем:
- Конструкция корпуса и крепления замка спроектирована специально для крепления на внутреннюю поверхность мебели без внесения изменений в конструкцию самой мебели (проделывание отверстий, за исключением отверстий образующихся от крепления винтов-саморезов, врезание механизма замка и т.д.);
- Конструкция замка и запирающих элементов спроектирована как ломающаяся при заданном усилии (достаточно усилия примерно 20 килограмм приложенных к ручке мебели. Также возможны модификации замка, рассчитанные на большие или меньшие усилия - 10, 30, 40, 50 и т.д. кг). В этом случае требования к механической надежности замка, в понимании уровня защиты, отсутствуют. Это позволяет использовать недорогие материалы (пластик) и простые механизмы запирания;
- Наличие встроенного источника питания, достаточного для автономного функционирования замка без подключения внешних источников питания на протяжении долгого промежутка времени (более года);
- Использование фотоэлемента для автоматического закрывания замка при закрытии ящика, дверцы;
- Наличие механизма блокировки закрытия замка при падении напряжения внутреннего элемента питания ниже уровня, гарантирующего последующее открывание замка на протяжении 6 мес. в режиме ожидания; Возможна модификация замка с автоматическим открыванием замка при падении напряжения элемента питания ниже заданного уровня, обеспечивающего гарантированную работу устройства.
- Наличие внутренней энергонезависимой памяти в составе микроконтроллера, которая позволяет обучать замок работе с заданным количеством пультов дистанционного управления (до 10).
Указанный технический результат в автономном электромеханическом замке для домашней и офисной мебели с дистанционным управлением, состоящем из запирающего устройства с выдвижным штырем, упора-ограничителя, пульта дистанционного управления замком и приемника радиосигнала от пульта дистанционного управления, при этом запирающее устройство содержит электромотор и систему передачи момента от электромотора к штырю, достигается тем, что содержит фотоэлемент, микроконтроллер с энергонезависимой памятью для хранения допустимых пультов дистанционного управления, переключатели для программирования и элементы питания.
Энергозависимая память для хранения допустимых пультов дистанционного управления является флэш-памятью.
Выдвижной штырь выполнен с возможностью разрушения при заданном усилии.
Пульт дистанционного управления замком содержит микроконтроллер, передатчик радиосигнала и кнопки «открыть» и «закрыть».
Дополнительно содержит механизм блокировки закрытия замка при падении напряжения, реализованный, например, через встроенный АЦП микроконтроллера или отдельный АЦП, приемный блок команд, выполненный в виде колебательного контура и компаратора, блок микропереключателей, светодиод блока микропереключателей для установки режима работы замка, и исполнительного механизма, представляющего собой микромотор.
Система передачи момента от электромотора к штырю содержит ведущую шестерню, ведомую шестерню и шестерню, сблокированную с ведомой шестерней. В случае использования электромотора, создающего необходимый момент силы (более 15 грамм на сантиметр), возможна конструкция замка без использования редуктора, передавая усилие электромотора напрямую через ведущую шестерню на выдвижной штырь.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 общий вид автономного электромеханического замка для домашней и офисной мебели с дистанционным управлением; на фиг.2 - принципиальная схема автономного электромеханического замка для домашней и офисной мебели с дистанционным управлением; на фиг.3 - схема передачи момента с электромотора на выдвижной штырь в варианте с использованием редуктора.
Автономный электромеханический замок для домашней и офисной мебели с дистанционным управлением (далее замок) предназначен для крепления на внутренней поверхности мебели (саморезы, клей), не меняя внешнего вида мебели и, таким образом, внося минимальные изменения контролируемой полости.
Замок 1 может быть использован на любом типе мебели, которая конструктивно допускает установку пары замок 1 и упора-ограничителя (не показан). Замок 1 может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, что особенно удобно для установки на двухстворчатых шкафах. Также возможна установка на двери шкафа-купе, в этом случае используется специальная модификация выдвижного штыря 2 (запорного штыря, собачки) замка 1, с учетом особого направления усилия при открывании двери. Принцип действия замка основан на выдвижении штыря 2 (возвратно-поступательное движение), который будучи в выдвинутом состоянии блокирует открытие шкафа, ящика мебели, упираясь в упор-ограничитель. При открывании замка 1 штырь 2 убирается внутрь корпуса 3, таким образом, не мешает открытию дверцы шкафа, ящика. Управление замком производится с пульта дистанционного управления 4.
Учитывая невысокую прочность типичных охраняемых полостей (деревянная мебель), сам замок 1 также проектируется с минимальными требованиями к силовой защите от взлома. Более того, физические свойства штыря 2 подобраны таким образом, чтобы усилие более 40 кг/см (а также модификаций, рассчитанных на большее или меньшее усилие) на штырь 2 в направлении перпендикулярно плоскости замка приводило к поломке штыря 2, освобождая мебель. Возможна модификация замка 1, когда при аналогичном усилии ломается упор-ограничитель. В любом случае, усилие приводит к поломке элементов замка 1, а не мебели. Такое свойство замка 1 дает возможность использовать при производстве недорогие технологии и материалы с большими допусками, так как поломка замка 1 не создаст пользователю проблем с доступом (замок 1 можно легко сломать взрослому человеку). В последствии, сломанный замок 1 легко заменить.
Типичная область применения замка - офисная мебель, дома с детьми, дома, где часто бывают чужие для семьи люди (обслуживающий персонал). Комфорт данной системе защиты придает та особенность, что замок 1 может быть самостоятельно запрограммирован под свой пульт дистанционного управления 4 замком 1. Другими словами, в семье достаточно одного пульта дистанционного управления 4, чтобы управлять всеми замками.
Идентификация пульта дистанционного управления 4 замком осуществляется через распознавание пересылаемого пультом управления кода, допускающего до 1 млн. комбинаций.
Замок 1 состоит из блока управления 5: приемного блока команд, управляющего микроконтроллера с энергонезависимой памятью; элементов питания (3 батарейки напряжением 1.5 В), фотоэлемента, светодиода блока микропереключателей для установки режима работы замка 1, приемник радиосигнала от пульта 4 дистанционного управления и запирающего устройства (исполнительного механизма), представляющего собой электромотор 6 (микромотор), систему 7 передачи момента от электромотора 6 к штырю 2, содержащую ведущую шестерню 8, ведомую шестерню 9 и шестерню 10, сблокированную с ведомой шестерней 9, и штырь 2. Возможна модификация замка 1 с использованием редуктора для связи мотора и штыря 2, который повышает момент силы приложенной к штырю 2 (модификация в варианте использования микромотора с малой силой). Также возможна модификация замка 1 с использованием червячной передачи от электромотора 6 к штырю 2. Все радиодетали соединены через обвязку с микроконтроллером. Приемный блок команд выполнен в виде колебательного контура и компаратора.
Получив команду и код пульта на приемный блок команд, микроконтроллер сравнивает код пульта дистанционного управления с кодами, хранящимися в памяти, и в случае опознания пульта как «свой» выполняет полученную команду (открыть, закрыть), подавая напряжение нужной полярности на микромотор на промежуток времени достаточный для полного выдвижения, убирания штыря/собачки. Время зависит от марки микромотора, но не превышает 1 с.
В целях защиты от подбора кода, после трех неверно переданных кодов в течение одной минуты замок переходит в режим защиты от подбора кода. В этом режиме после каждого неверно переданного кода замок не выполняет команды в течение 5 минут.
Таким образом, среднее время подбора кода для замка составляет не менее 4 лет, что является достаточным для данного класса устройств. При увеличении количества одновременно используемых пультов секретность падает пропорционально количеству пультов.
В целях повышения секретности возможна модификация замка с использованием плавающего кода, что делает практически невозможным подбор кода за обозримое время, однако такая модификация имеет большую стоимость и потребляет больше энергии.
В целях экономии энергии микроконтроллер замка 1 автоматически выключается через 1 мин после выполнения команды. Во время работы микроконтроллера горит светодиод.
Микроконтроллер перед выполнением каждой команды считывает состояние блока микропереключателей, и заносит их в свою энергонезависимую память.
Блок микропереключателей (3 переключателя) управляет следующими режимами работы замка
- Режим программирования вкл-выкл;
- Режим автоматического закрывания замка при прекращении поступления света на фотоэлемент (когда дверь, ящик закрыты) вкл-выкл;
- Режим прекращения работы при падении напряжения в замке вкл-выкл;
При включенном режиме программирования замок не производит сравнивания кода пульта с кодами в своей энергонезависимой памяти, а просто выполняет команду и заносит полученный код в свою энергонезависимую память. При этом при обнаружении вновь установленного режима программирования замок стирает все ранее записанные коды передатчиков. Это делает невозможным операцию несанкционированного внесения нового дополнительно передатчика в память замка без оповещения владельцев других пультов.
При включенном режиме автоматического закрывания при прекращении поступления света микроконтроллер не выключается до тех пор, пока поступает свет на фотоэлемент. Через 1 мин после прекращения поступления света, микроконтроллер автоматически без команды с пульта выполняет команду закрытия замка и выключается.
При активированном режиме прекращения работы при падении напряжения, микроконтроллер не выполняет команды на закрытие замка до того момента, пока напряжение не поднимется выше 2.5 В, что означает замену элементов питания на новые.
Пульт дистанционного управления состоит из корпуса, кнопок элемента питания «открыть» и «закрыть», микроконтроллера, передающего блока - передатчика радиосигнала.
Возможна модификация с одной кнопкой, и с двумя кнопками. В случае модификации с одной кнопкой пульт последовательно выдает команды «открыть» и «закрыть» при каждом нажатии кнопки. При модификации с двумя кнопками пульт дает команду «открыть» при нажатии кнопки «открыть» и «закрыть» при нажатии кнопки «закрыть».
При нажатии кнопки включается микроконтроллер, микроконтроллер считывает из внутренней энергонезависимой памяти запрограммированный на заводе код и передает код и команду в эфир через передающий блок - передатчик.
Каждый пульт дистанционного управления имеет условно-уникальный код. Учитывая глубину кодирования 1 млн. комбинаций, практически исключается вероятность совпадения кодов двух случайно выбранных пультов.
При использовании модификации с системой передачи сигнала с плавающим кодом обеспечивается защита от изготовления дубликата пульта. Однако, учитывая сферу применения данных замков (защита от детей, случайных посетителей, домработниц, иногообслуживающего персонала), в большинстве случаев такая модификация является неоправданно излишней.
Связь между замком и пультом дистанционного управления ведется путем передачи высокочастотных электромагнитных импульсов, которые представляют собой двоичный код. Возможно также использование систем кодирования с большим уровнем состояний.
Колебательный контур передатчика создает переменное электромагнитное поле, возбуждая ток в колебательном контуре приемника, который детектируется компаратором приемника. Электромагнитный импульс формируется на заданной частоте, на которую настроен и передатчик и приемник радиосигнала замка.
Возможна модификация системы, связанная с использованием передачи сигнала посредством радиоволн. В этом случае в замке используется радиочастотный приемник (суперрегенеративный, супергетеродинный, или иной) который должен быть постоянно включен, что значительно повышает требования к емкости источников питания в виду более высокого потребления энергии электроникой замка.
Основные свойства замка:
- Не портит внешний вид мебели, устанавливается на внутреннюю поверхность;
- Работает от батареек, не требует внешнего питания;
- Ломающийся штырь. В случае поломки замка мебель можно открыть, приложив усилие и просто сломав замок (штырь запирающего устройства должен ломаться при приложении к нему заданной силы);
- Замок и упор-ограничитель являются съемными, легко монтируется к мебели и демонтируется (крепление на саморезах);
- Возможность работы замка с несколькими пультами дистанционного управления;
- Автоматически закрывается при попадании в темноту по истечении заданного промежутка времени;
- Предусмотрена система секретности передаваемого кода (для защиты от перехвата кода).