ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РАБОТЫ ЭТОГО УСТРОЙСТВА
ELECTROMECHANICAL LOCKING DEVICE AND METHOD OF THIS DEVICE OPERATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электромеханическому запорному устройству и способу работы электромеханического запорного устройства.
Уровень техники
На замену традиционным механическим запорным устройствам приходят различные виды электромеханических запорных устройств. Одна из проблем, связанных с такой заменой, заключается в том, что электромеханическое запорное устройство обычно требует наличия внешнего источника электроэнергии или батареи, находящейся внутри запорного устройства или внутри ключа. При наличии батареи снаружи запорного устройства или внешнего источника электропитания с трансформатором напряжения и электрическими проводами может потребоваться подводка к запорному устройству электрических проводов.
Для решения этой проблемы в настоящее время появляются электромеханические запорные устройства с собственным источником электрической энергии, например такие, как запорные устройства, раскрытые в документах ЕР 0877135 и US 5896026.
Однако такие устройства требуют дополнительного усовершенствования, в частности, для того, чтобы сделать электромеханические запорные устройства с собственным источником электрической энергии более удобными для пользователя, в особенности в отношении выработки электрической энергии из механической энергии при сохранении способа использования, аналогичного способу использования механического запорного устройства.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является предложение усовершенствованного электромеханического запорного устройства и усовершенствованного способа работы электромеханического запорного устройства.
В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается электромеханическое запорное устройство, содержащее механизм передачи энергии для приема механической энергии, произведенной пользователем запорного устройства; генератор для выработки электрической энергии из механической энергии; питаемую электрической энергией электронную схему, которая может устанавливать связь с ключом для считывания данных с ключа и подачи команды открытия при условии, что данные совпадают с заранее заданным критерием; питаемый электрической энергией исполнительный механизм для приема команды открытия и приведения запорного устройства в механически открытое состояние. Запорное устройство дополнительно содержит пороговое устройство для управления механизмом передачи энергии таким образом, чтобы механическое напряжение увеличивалось до тех пор, пока не будет превышен заранее заданный порог усилия, после чего механическое напряжение преобразуется в воздействие, производящее механическую энергию, принимаемую механизмом передачи энергии.
В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается электромеханическое запорное устройство, содержащее принимающие средства для приема механической энергии, произведенной пользователем запорного устройства; средства для выработки электрической энергии из механической энергии; питаемые электрической энергией средства, способные устанавливать связь с ключом для считывания данных с ключа и подачи команды открытия при условии, что данные совпадают с заранее заданным критерием; питаемые электрической энергией средства для приема команды открытия и приведения запорного устройства в механически открытое состояние. Запорное устройство дополнительно содержит средства для управления принимающими средствами таким образом, что механическое напряжение увеличивается до тех пор, пока не будет превышен заранее заданный порог усилия, после чего механическое напряжение преобразуется в воздействие, производящее механическую энергию, принимаемую принимающими средствами.
В соответствии со следующим аспектом изобретения предлагается способ работы электромеханического запорного устройства, включающий прием механической энергии, произведенной пользователем запорного устройства; выработку электрической энергии из механической энергии; считывание данных с ключа с помощью электрической энергии; и приведение запорного устройства в механически открытое состояние с помощью электрической энергии при условии, что данные совпадают с заранее заданным критерием. Способ дополнительно включает в себя управление приемом механической энергии таким образом, что механическое напряжение увеличивается до тех пор, пока не будет превышен заранее заданный порог усилия, после чего механическое напряжение преобразуется в воздействие, воспринимаемое как механическая энергия.
Настоящее изобретение предоставляет несколько преимуществ. Сложный механизм для генерации электрической энергии может быть установлен в ограниченном пространстве. То же самое относится к электронной схеме и исполнительному механизму. Появляется возможность заменить существующий цилиндр для механического ключа новым цилиндром для электромеханического ключа без внесения каких-либо изменений в окружающее запорное устройство пространство. В некоторых случаях оказывается возможным осуществить указанное изменение и при этом оставить корпус запорного устройства на своем месте. Изобретение позволяет также обеспечить то, что при выполнении действий, схожих с действиями, выполняемыми при управлении обычным механическим запорным устройством, может быть выработано достаточное количество электрической энергии.
Краткое описание чертежей
Далее приводится описание вариантов осуществления изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1, 2 и 3 показаны различные варианты осуществления поворотного (приводимого в действие поворотом) электромеханического запорного устройства;
на фиг.4А, 4В, 4С, 4Е и 4F показаны различные варианты осуществления порогового устройства;
на фиг.5, 6 и 7 показаны различные варианты осуществления нажимного (приводимого в действие нажимом) электромеханического запорного устройства;
на фиг.8 показан технический эффект, получаемый при использовании порогового устройства;
на фиг.9А показан вариант осуществления поворотного запорного устройства;
фиг.9В изображает кривые электрического напряжения;
на фиг.10 представлена структурная схема, иллюстрирующая способ функционирования электромеханического запорного устройства;
на фиг.11 и 12 показаны дополнительные варианты осуществления электромеханического запорного устройства, а фиг.13А, 13В, 13С и 14А, 14В, 14С иллюстрируют режим работы данных вариантов осуществления.
Осуществление изобретения
на фиг.1, 2 и 3 показаны различные поворотные электромеханические запорные устройства. Запорное устройство содержит механизм 102 передачи энергии для приема механической энергии, производимой пользователем запорного устройства.
На фиг.1, механизм 102 передачи энергии содержит механизм для приема механической энергии при повороте пользователем ключа 112 в запорном устройстве. Фиг.2 - поворотная ручка (ручка-кнопка) 200 для приема механической энергии при повороте пользователем поворотной ручки 200. Фиг.3 - нажимная ручка 300 для приема механической энергии при нажимании пользователем нажимной ручки 300. В качестве механизма 102 передачи энергии могут быть использованы также другие подходящие поворотные механизмы.
Запорное устройство дополнительно содержит генератор 104 для выработки электрической энергии из механической энергии. Генератор 104 может быть генератором на постоянных магнитах. Выходная мощность генератора 104 зависит от скорости поворота, сопротивления контактов и напряжения на зажимах электронной схемы, а также от параметров генератора 104. Параметры генератора задаются при выборе генератора 104. Генератор 104 может быть реализован, например, в виде двигателя Faulhaber 0816006S, работающего в режиме генератора.
Механизм 102 передачи энергии может содержать главный вал 106 запорного устройства, который вращается во время приема механической энергии.
Один из возможных вариантов реализации механизма 102 передачи энергии показан на фиг.1. Вокруг главного вала 106 запорного устройства присоединяется зубчатое колесо 130. Генератор 104 может содержать вал 134 генератора, а запорное устройство может дополнительно содержать шестерню 132 между главным валом 106 запорного устройства и валом 134 генератора. Когда пользователь запорного устройства в процессе открывания поворачивает ключ 112 в запорном устройстве, главный вал 106 поворачивается, и вместе с ним поворачивается также зубчатое колесо 130. Затем зубчатое колесо 130 поворачивает шестерню 132, которая вращает вал 134 генератора. По существу, генератор 104 вращается пользователем запорного устройства.
Как показано стрелками на фиг.1, для генерации электрической энергии с помощью генератора 104 ключ 112 может поворачиваться как по часовой стрелке, так и в направлении против часовой стрелки. На фиг.2 поворачивание ключа заменяется поворачиванием поворотной ручки 200, а на фиг.3 - поворачиванием нажимной ручки 300.
Запорное устройство дополнительно содержит электронную схему 108, питаемую электрической энергией, вырабатываемой генератором 104. Электронная схема 108 связана с ключом 112 с целью считывания данных с ключа 112. Электронная схема 108 выполнена с возможностью устанавливать подлинность ключа 112: если данные, считанные с ключа 112, совпадают с заранее заданным критерием, то подается команда открытия, в противном случае запорное устройство остается закрытым. Электронная схема 108 может быть выполнена в виде одной или нескольких интегральных микросхем, таких как специализированные интегральные микросхемы ASIC. Возможны также другие варианты осуществления, такие как схема, построенная на отдельных логических компонентах, или процессор с программным обеспечением. Может быть также реализована комбинация данных различных вариантов осуществления. При выборе варианта реализации специалист в данной области техники будет учитывать требования, установленные, например, в отношении потребляемой мощности устройства, производственных затрат и объема производства.
На фиг.1 ключ 112 содержит электронную схему 114, содержащую данные, считываемые электронной схемой 108. На фиг.2 и 3 другие поворотные устройства, поворотная ручка 200 и нажимная ручка 300 заменяют ключ 112 традиционно используемой формы. Следовательно, электронная схема 114 может быть встроена в ключ 112 любого желаемого вида. Единственное требование заключается в том, чтобы считывающее устройство 202 запорного устройства, связанное с электронной схемой 108, было способно считывать данные с электронной схемы 114. Считывающее устройство 202 может быть выполнено с возможностью считывания электронной схемы 114 с помощью любой подходящей беспроводной или проводной технологии при условии, что для использования данной технологии может быть выработано достаточное количество (электрической) энергии. Такие технологии включают в себя технологии передачи данных, основанные на электрических и/или магнитных принципах, но не ограничиваются только ими. Проводные технологии могут включать в себя, например, технологию iButton (www.ibutton.com), традиционную технологию с использованием магнитной полосы или технологию смарт-карт. Беспроводные технологии могут включать, например, технологию радиочастотной идентификации или технологию мобильной телефонии. Электронная схема 114 может содержать так называемый транспондер, радиочастотную метку или любой другой тип запоминающего устройства, способного сохранять необходимые данные.
Запорное устройство может быть программируемым, поскольку данные, содержащиеся в электронной схеме 114, а также заранее заданный критерий, содержащийся в электронной схеме 108, могут быть изменены с помощью подходящего программирующего устройства.
Запорное устройство дополнительно содержит исполнительный механизм 116, также питаемый электрической энергией, вырабатываемой генератором 104. Исполнительный механизм выполнен с возможностью принимать команду открытия от электронной схемы 108 и приводить запорное устройство в механически открытое состояние. Исполнительный механизм 116 может приводиться в закрытое положение механическим способом, однако при объяснении настоящих вариантов осуществления нет необходимости обсуждать этот вопрос подробно.
Запорное устройство может дополнительно содержать муфту (не показана), связанную с исполнительный механизмом 116. Муфта может иметь тип вкл./выкл. Исполнительный механизм 116 может разрешать/запрещать работу муфты. С муфтой или без нее исполнительный механизм 116 может взаимодействовать с затворным механизмом 118 запорного устройства. На фиг.1, 2 и 3 показано, как затворный механизм запорного устройства может переводиться в открытое и закрытое положение в соответствии с направлением стрелок. Затворный механизм 118 запорного устройства может быть выполнен и расположен таким образом, чтобы он открывался с помощью механической энергии, создаваемой пользователем, т.е. последующего поворота главного вала 106 запорного устройства при условии, что исполнительный механизм 116 был переведен в открытое положение. Затворный механизм 118 запорного устройства не может быть открыт, если исполнительный механизм 116 удерживается в закрытом (установленном по умолчанию) положении.
На фиг.1, 2 и 3 представлено электромеханическое программируемое запорное устройство, питаемое от собственного источника энергии, в котором энергия для электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116 вырабатывается из механической работы, производимой пользователем. Такое запорное устройство не нуждается в батарее или в каком-либо другом внешнем источнике питания. Электронная схема 108 запорного устройства запускается при достижении определенного уровня напряжения, данные ключа 112 считываются, устанавливается подлинность ключа 112, и исполнительный механизм 116 активируется, если ключ 112 имеет доступ к запорному устройству.
Запорное устройство дополнительно содержит пороговое устройство 100 для управления механизмом 102 передачи энергии таким образом, что механическое напряжение увеличивается до тех пор, пока не будет превышен заранее заданный порог усилия, после чего механическое напряжение преобразуется в воздействие, производящее механическую энергию, принимаемую механизмом 102 передачи энергии.
По существу, пороговое устройство 100 выполнено с возможностью управлять мышечным напряжением пользователя запорного устройства. При изучении фиг.1, 2 и 3 можно заметить, что когда пользователь пытается повернуть ключ 112, поворотную ручку 200 или нажимную ручку 300, мышечное напряжение пользователя увеличивается до тех пор, пока не будет превышен заранее заданный порог усилия, после чего мышечное напряжение пользователя преобразуется в мышечное воздействие пользователя. Ключ 112, поворотная ручка 200 или нажимная ручка 300 на стадии напряжения не перемещаются или перемещаются лишь незначительно, и только после перехода к стадии воздействия они перемещаются, принимая механическую энергию от пользователя. Ниже будет описано, со ссылкой на фиг.7, как управление мышечным воздействием пользователя при помощи порогового устройства 100 может быть заменено управлением пружиной или другим накопителем механической энергии при помощи порогового устройства 100.
Пороговое устройство 100 может быть выполнено с возможностью управлять механизмом 102 передачи энергии таким образом, чтобы количество принимаемой механической энергии, в форме электрической энергии, было бы достаточным для питания электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116. Заранее заданный порог усилия может быть рассчитан таким образом, чтобы создать напряжение, достаточное для того, чтобы произвести достаточное количество (электрической) энергии на стадии воздействия.
Пороговое устройство 100 может быть выполнено таким образом, чтобы одного рабочего цикла механизма 102 передачи энергии со стороны пользователя запорного устройства было достаточно для питания электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116. Под одним рабочим циклом понимается поворот ключа 112 на 45, 90 или 180 градусов или, например, один поворот нажимной ручки (в положение 302).
Пороговое устройство 100 может быть выполнено таким образом, чтобы обычного цикла работы запорного устройства, включая введение (вставку) ключа 112 в запорное устройство и/или поворот ключа 112 в запорном устройстве, было бы достаточно для питания электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116. Поворот ключа 112 показан на фиг.1, а процедура введения ключа 112 будет описана со ссылкой на фиг.5, 6 и 7.
Электронная схема 108 может быть выполнена с возможностью распознавать следующие состояния: запорное устройство находится в механически открытом состоянии; запорное устройство закрыто и данные не совпадают с заранее заданным критерием; запорное устройство закрыто, и не было достаточного количества электрической энергии для считывания данных с ключа и проверки совпадения данных с помощью электронной схемы или для приведения запорного устройства в механически открытое состояние с помощью исполнительного механизма.
Электронная схема 108 может быть выполнена с возможностью передавать сигнал для ключа 112, если команда открытия не выдается по причине несовпадения данных с заранее заданным критерием с тем, чтобы ключ 112 мог информировать пользователя о том, что данные не совпали с заранее заданным критерием. В качестве дополнительного усовершенствования электронная схема 108 может быть выполнена с возможностью подавать электрическую энергию для ключа 112. Преимущество в данном случае заключается в том, что ключ 112 может осуществлять информирование пользователя с помощью электрической энергии, полученной от электронной схемы 108. Ключ 112 может информировать пользователя, например, с помощью красного светодиода 140, как показано на фиг.1. Естественно, могут быть применены также другие способы информирования пользователя, такие как световые или звуковые сигналы. Устройство 204 для информирования пользователя может быть также связано с запорным устройством, как это проиллюстрировано на фиг.2.
На фиг.4А, 4В, 4С, 4D, 4Е и 4F представлены различные варианты осуществления порогового устройства 100.
На фиг.4А пороговое устройство 100 содержит шарик 402 (или ролик) и пружину 404 в корпусе 408 запорного устройства. Поворотный элемент 106 запорного устройства может содержать скобу 400 для шарика 402. Кроме того, возможен такой вариант осуществления, представленный на фиг.4В, при котором шарик 402 (или ролик) и пружина 404 располагаются в поворотном элементе 106 запорного устройства, а корпус 408 запорного устройства может содержать углубление 406, вмещающее часть шарика 402. Функция скобы 400 или углубления 406 заключается в дополнительном регулировании блокирующей силы шарика 402, помимо силы, развиваемой пружиной 404.
На фиг.4С пороговое устройство 100 содержит работающую на изгиб пружинистую пластину 416 в корпусе 408 запорного устройства. Поворотный элемент 106 запорного устройства может содержать два элемента 412, 414 по обеим сторонам работающей на изгиб пружинистой пластины 416. Кроме того, возможен такой вариант осуществления, представленный на фиг.4D, при котором работающая на изгиб пружинистая пластина 416 располагается в поворотном элементе 106, а корпус 408 запорного устройства может содержать элементы 412, 414. Функция элементов 412, 414 заключается в дополнительном регулировании блокирующей силы работающей на изгиб пружинистой пластины 416.
На фиг.4Е пороговое устройство 100 содержит магнит 422 в корпусе 408 запорного устройства. Поворотный элемент 106 запорного устройства может содержать элемент 420, изготовленный из магнитного металла. Кроме того, возможен такой вариант осуществления, представленный на фиг.4F, при котором магнит 422 располагается в поворотном элементе 106, а корпус 408 запорного устройства может содержать элемент 420.
Могут применяться также другие технологии для реализации порогового устройства 100, способного управлять механизмом 102 передачи энергии. Такие технологии включают использование пластины и пружины, а также пружинистой пластины, но не ограничиваются только ими. В принципе, необходимо, чтобы пороговое устройство 100 обеспечивало передачу силы трения на механизм 102 передачи энергии. Подход другого рода к пороговому устройству 100 будет пояснен со ссылкой на фиг.7.
На фиг.8 показан технический эффект, получаемый при использовании порогового устройства 108. Заявитель изготовил опытный образец запорного устройства, с помощью которого были проведены некоторые эксперименты. Кривые изображают напряжение на выходе (ось 'у') генератора 104 в виде функции времени (ось 'х'). Таблица 1 показывает, как были получены различные кривые: при сильном и слабом пользователе, с использованием и без использования порогового устройства.
Кривая
Сила пользователя
Использование порогового устройства
800
Сильный
Нет
802
Сильный
Да
804
Слабый
Нет
806
Слабый
Да
Таблица 1: Пояснение к фиг.8
При сравнении кривых становится понятным действие порогового устройства 100; оно стандартизирует выходные параметры путем задания минимального уровня напряжения на некоторой величине таким образом, чтобы и слабый пользователь был способен произвести механическую энергию, достаточную для питания электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116.
На фиг.9А показан вариант осуществления поворотного электромеханического запорного устройства. При угле 900 запорное устройство находится в запертом состоянии. Когда пользователь начинает поворачивать ключ 112 или поворотную ручку 200, например, в направлении по часовой стрелке, пороговое устройство 100 запускает механизм 102 передачи энергии при угле 902. Между углами 902 и 904 генератор 104 вырабатывает электрическую энергию, достаточную для электронной схемы 108 и исполнительного механизма 116. Если данные, считанные с ключа 122, совпадают с заранее заданным критерием, то исполнительный механизм 116 приводит запорное устройство в механически открытое состояние при угле 904. Между углами 904 и 906 запорное устройство находится в механически открытом состоянии при условии, что исполнительный механизм 116 привел запорное устройство в механически открытое состояние до достижения угла 904. После прохождения угла 906 пользователь может механически управлять затвором (затворным механизмом) при условии, что запорное устройство было приведено в открытое состояние между углами 904 и 906. Муфта, связанная с исполнительным механизмом 116, может приводиться в действие, например, между углами 904 и 906. Также возможен режим работы с вращением против часовой стрелки, и тогда углы 908, 910 и 912 могут соответствовать углам 902, 904 и 906. Как показано на фиг.1, 2 и 3, запорное устройство может дополнительно содержать датчики положения 110, 120, которые могут детектировать достижение угла 904 и/или 910.
На фиг.5, 6 и 7 изображены различные варианты осуществления нажимного электромеханического запорного устройства. В данных вариантах осуществления механизм 102 передачи энергии содержит механизм для приема механической энергии при введении пользователем ключа 112 в запорное устройство. Помимо указанных, в качестве механизма 102 передачи энергии могут использоваться также другие подходящие механизмы введения ключа.
На фиг.5 механизм 102 передачи энергии реализован следующим образом: механизм 102 передачи энергии содержит цилиндрическое зубчатое колесо 502, которое может приводиться во вращение зубчатой дорожкой 500 ключа 112. Между цилиндрическим зубчатым колесом 504 и валом 506 генератора может находиться шестерня 504. Когда в процессе открывания пользователь запорного устройства вставляет ключ 112 в запорное устройство, зубчатая дорожка 500 вращает цилиндрическое зубчатое колесо 502, которое через шестерню 504 вращает вал 506 генератора.
Как можно видеть на фиг.5, пороговое устройство 100 может быть реализовано с помощью шарика (или ролика) и пружины. Когда выступающая часть 508 в ключе 112 в процессе введения встречается с пороговым устройством 100, между выступающей частью 508 и пороговым устройством 100 возникает сила трения. Данная сила трения может быть преодолена с помощью заранее заданного усилия, после чего пороговое устройство 100 пропускает ключ 112, а сила трения уменьшается, поскольку выступающая часть 508 к этому моменту уже прошла пороговое устройство 100, и контакт между шариком и боковой стороной ключа 112 незначителен или совсем отсутствует.
Во время введения ключа 112 контакт 510 в ключе входит в соединение со скользящим контактом 512, соединенным с электронной схемой 108. Датчик положения 514, соединенный с электронной схемой 108, может распознавать глубину введения.
На фиг.6 механизм 102 передачи энергии реализован следующим образом. Механизм 102 передачи энергии содержит стержень 602, который может перемещаться с помощью паза (канавки) 600 ключа 112. Между стержнем 602 и валом 610 генератора могут находиться две шестерни 606, 608. Когда в процессе открывания пользователь запорного устройства вставляет ключ 112 в запорное устройство, шпилька 604, закрепленная на стержне 602, перемещается по пазу 600, вследствие чего стержень 602 перемещается вверх или вниз. Нижняя часть стержня 602 выполнена в виде зубчатой дорожки. При перемещении вверх и вниз зубчатая дорожка стержня 602 вращает шестерню 606, которая через шестерню 608 вращает вал 610 генератора.
На фиг.7 механизм 102 передачи энергии реализован следующим образом. Механизм 102 передачи энергии содержит приводимую в действие пружиной 706 шпильку 714, которая может перемещаться с помощью направляющей 700, 702 ключа 112. Между шпилькой 714 и валом 712 генератора могут находиться также две шестерни 708, 710. Когда в процессе открывания пользователь запорного устройства вставляет ключ 112 в запорное устройство, шпилька 714 следует по направляющей 700, при этом шпилька 714 сначала перемещается вниз, одновременно сжимая пружину 706. Средняя часть шпильки 714 выполняется в виде зубчатой дорожки. При перемещении вниз зубчатая дорожка шпильки 714 поворачивает шестерню 708, которая через шестерню 710 вращает вал 712 генератора. После введения ключа 112 до точки, в которой направленный вниз паз 700 изменяется на вертикальный паз 716, шпилька 714 толкается вверх из-за расширения сжатой пружины 706, вследствие чего зубчатая дорожка шпильки 714 при перемещении вверх поворачивает шестерню 708, которая через шестерню 710 вращает вал 712 генератора. По мере продолжения введения ключа 112, пазы 702 и 718 вызывают повторение цикла работы, обусловленного пазами 700 и 716. Для обеспечения возможности удаления ключа 112 последний может содержать возвратный направляющий паз 704.
На фиг.11 изображен дополнительный вариант осуществления электромеханического запорного устройства, а фиг.13А, 13B, 13C иллюстрируют его работу. Крючок 1100 поворачивается при введении ключа 112 в запорное устройство. С крючком 1100 связан рычаг 1104. Как показано на фиг.13А, при отсутствии ключа 112 рычаг 1104 находится в исходном положении. Пружина 1108 связана с нагрузочным колесом 1106, которое при перемещении рычага 1104 поворачивает шестерню. Как показано на фиг.13B, нагрузочное колесо 1106 поворачивается, а пружина 1108 нагружается до тех пор, пока не будет достигнут определенный, заранее заданный порог, после чего пружина 1108 вращает нагрузочное колесо 1106 обратно в исходное положение, вырабатывая электрическую энергию с помощью генератора 104, как показано на фиг.13C. Датчик положения 1100 активируется, когда рычаг 1104 проходит мимо датчика положения 1100 или достигает его. В качестве альтернативы могут быть использованы проиллюстрированные ранее контакт 510 и датчик положения 514.
На фиг.12 показан еще один вариант осуществления электромеханического запорного устройства, а фиг.14А, 14B, 14C иллюстрируют его работу. При введении ключа 112 в запорное устройство скользящий механизм 1200 вталкивается внутрь профилем 1202. Рычаг 1204 связан со скользящим механизмом 1200 с помощью соединительного узла (шарнира) 1208. При перемещении скользящего механизма 1200 рычаг 1204 поворачивается вокруг шарнира 1210. Скользящий механизм 1200 выталкивается обратно пружиной 1108. Как показано на фиг.14А, при отсутствии ключа 112 рычаг 1204 находится в исходном положении. Пружина 1108 связана с нагрузочным колесом 1206, которое при перемещении рычага 1204 поворачивает шестерню. Как показано на фиг.14B, нагрузочное колесо 1206 поворачивается, и пружина 1108 нагружается до тех пор, пока не будет достигнут определенный, заранее заданный порог, после чего пружина 1108 вращает нагрузочное колесо 1206 обратно в исходное положение, вырабатывая электрическую энергию с помощью генератора 104, как это показано на фиг.14С. На фиг.12 также показано, что электронная схема 114 может размещаться ближе к концу ключа 112; такое расположение укорачивает длину соединения, требуемого между электронной схемой 114 и, например, контактом 510.
В целом, способ работы электромеханического запорного устройства может быть описан следующим образом: прием механической энергии, производимой пользователем запорного устройства; управление процессом приема механической энергии таким образом, чтобы механическое напряжение увеличивалось до тех пор, пока не будет превышен определенный, заранее заданный порог усилия, после чего механическое напряжение преобразуется в воздействие, принимаемое в виде механической энергии; выработка электрической энергии из механической энергии; считывание данных с ключа с помощью электрической энергии; приведение запорного устройства в механически открытое состояние с помощью электрической энергии при условии, что данные совпадают с заранее заданным критерием.
Рассмотрим вариант осуществления данного способа со ссылкой на фиг.10. На шаге 1000 ключ вставляют в запорное устройство. На шаге 1002 пороговое устройство воздействует на мышцы пользователя в направлении, противоположном направлению вращения запорного устройства. На шаге 1004 превышается заранее заданный порог усилия. На шаге 1006 вращается главный вал генератора, вследствие чего вырабатывается электрическая энергия. На шаге 1008 выполняется проверка: превышает ли напряжение выработанной электрической энергии пусковой уровень электроники. Если нет, то электрической энергии недостаточно для питания электронной схемы, и операцию 1006 необходимо повторить. Если да, то электроника запускается на шаге 1010. На шаге 1012 ключ считывается и устанавливается его подлинность. На шаге 1014 выполняется проверка, в порядке ли права доступа ключа. Если нет, то на шаге 1020 осуществляется еще одна проверка: достигнут ли угол активации. Если нет, то генератор вращается дальше на шаге 1022; если да, то на шаге 1030 сигнал доступа не выдается, и на ключе загорается красный светодиод для информирования пользователя о том, что запорное устройство нельзя открыть с помощью данного ключа. Если проверка на шаге 1014 привела к положительному ответу, т.е. права доступа в порядке, то на шаге 1016 выполняется еще одна проверка: достигнут ли угол активации. Если нет, то на шаге 1018 генератор вращается дальше; если да, то на шаге 1024 выполняется еще одна проверка: превышает ли напряжение выработанной электрической энергии на данной стадии заданный уровень для исполнительного механизма.
Если да, то исполнительный механизм активируется, и пользователь может перевести запорное устройство в открытое состояние и управлять затворным механизмом (путем дальнейшего вращения ключа) на шаге 1026; если нет, то исполнительный механизм не активируется, и на шаге 1028 механизм запорного устройства остается закрытым. Следует отметить, что операция 1028, в принципе, означает, что запорное устройство может открываться ключом: для питания исполнительного механизма было просто недостаточно электрической энергии. Следовательно, пользователь может попробовать сделать новый поворот ключа, и, если вырабатывается достаточное количество электрической энергии, то операция 1026 может быть осуществлена.
На фиг.9 В показаны графики электрической энергии. Графики изображают напряжение на выходе (ось 'у') генератора 104 в виде функции времени (ось 'х'). Кривая 920 достигает достаточного уровня напряжения до угла поворота а для того, чтобы исполнительный механизм имел достаточно энергии для приведения запорного устройства в механически открытое состояние. Напряжение достигает заданного уровня, требуемого для исполнительного механизма, в течение периода времени Δt. В течение данного периода времени выполняется также сопоставление считанных данных с заранее заданным критерием. До данного периода времени накапливается количество энергии, достаточное для запуска электроники и считывания данных с ключа.
Если предположить, что угол а соответствует углу 904 на фиг.9А и углу активации на фиг.10, кривые 922 и 924 можно интерпретировать следующим образом: кривая 922 накапливает энергию, достаточную для считывания данных с ключа, однако недостаточную для питания исполнительного механизма; кривая 924 накапливает энергию, недостаточную даже для считывания данных с ключа. При использовании порогового устройства 100 вариант угла 920 становится преобладающим.
Несмотря на то, что изобретение было описано выше со ссылкой на пример, соответствующий прилагаемым чертежам, понятно, что изобретение этим не ограничивается и может быть изменено несколькими способами в объеме прилагаемой формулы изобретения. В частности, следует отметить, что конструкция и задание размеров механических деталей, таких как различные шестерни, зубчатые колеса, шпильки, направляющие, зубчатые дорожки и т.п., даны только в качестве примера. Количество деталей и их размер могут варьироваться, например, в зависимости от типа запорного устройства и типа генератора.