ЦИФРОВОЙ ЗАМОК
DIGITAL LOCK

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в целом относится к замкам, а более конкретно, к цифровым замкам для дверей.
Уровень техники
Электромеханические замки пришли на смену традиционным механическим замкам. Электромеханические замки представляют собой запирающие устройства, приводимые в действие силами магнитного поля или электрическим током. Электромеханические замки иногда являются автономными устройствам с блоком электронного управления, смонтированным непосредственно на замке. Кроме того, в электромеханических замках используются магниты, электромагниты или моторы для приведения замка в действие либо путем подачи питания, либо путем обесточивания. Электромеханические замки выполняют так, чтобы они переключались между запертым состоянием и открытым состоянием. В общем, при запертом состоянии электромеханического замка имеет место постоянная подача электропитания в электромагнит, чтобы удерживать электромеханический замок в запертом состоянии. Кроме того, в силу использования моторов, для электромеханических замков характерно высокое потребление электроэнергии.
Однако, электромеханическим замкам присуща опасность неисправности электрических контактов в моторе, и опасность загрязнения подшипников передаточного механизма и мотора. Электромеханические замки менее надежны, поскольку защита таких замков от взлома часто может быть легко нарушена путем их перевода в открываемое состояние. Кроме того, электромеханические замки крупнее по размеру и их не очень просто вводить в эксплуатацию. Электромеханические замки отличаются высокой стоимостью изготовления и сборки. Электромеханические замки потребляют больше электроэнергии, поскольку они потребляют энергию, когда находятся в запертом состоянии.
Электромеханический замок, в котором используются силы магнитного поля, раскрыт в патентном документе ЕР 3118977 А1. Данный документ цитируется в настоящем описании в качестве ссылочного материала.
Электромеханический замок с пониженным потреблением электроэнергии раскрыт в патентном документе US 20170226784 А1. Данный документ также цитируется в настоящем описании в качестве ссылочного материала.
Микроструйные исполнительные механизмы с импульсным управлением и ультранизким потреблением энергии раскрыты в работе Sensors and Actuators (Датчики и приводы) А 263(2017) 8-22. Данный документ также цитируется в настоящем описании в качестве ссылочного материала.
Однако, недостатки замков известного уровня техники заключаются в том, что такие замки содержат много лишних деталей и потребляют много энергии в запертом состоянии.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в устранении и смягчении вышеупомянутых недостатков присущих рассмотренным выше устройствам известного уровня техники.
Задача настоящего изобретения заключается в уменьшении энергопотребления замка, когда последний находится в запертом состоянии.
Задача настоящего изобретения состоит в управлении работой цифрового замка при помощи магнитов. Цифровой замок содержит по меньшей мере два магнита. Магниты отвечают за запирание и/или открывание цифрового замка. Цифровой замок представляет собой замок с автономным питанием, независимым от электрической сети, получающее энергию от любого из следующих источников: устройства ближней беспроводной связи NFC (NFC, англ. Near-Field Communication), солнечной панели, источника питания и/или аккумуляторной батареи или от мускульной силы пользователя.
Согласно настоящему изобретению в одном его аспекте, цифровой замок содержит магнит из полутвердого магнитного сплава (ПТМС) внутри намагничивающей катушки и магнит из магнитотвердого сплава (МТС), предназначенный для открывания или запирания цифрового замка. Магнит ПТМС и магнит МТС расположены рядом друг с другом. Изменение полярности магнита ПТМС при его намагничивании используется для отталкивания или притяжения магнита МТС в целях открывания или запирания цифрового замка.
Согласно настоящему изобретению в другом его аспекте, цифровой замок содержит первую ось, вторую ось и интерфейс пользователя, прикрепленный к наружной поверхности корпуса замка, и соединенный с первой осью. Магнит ПТМС и магнит МТС находятся внутри первой оси. Цифровой замок также содержит датчик положения, выполненный с возможностью установки паза второй оси в рабочее положение, чтобы магнит МТС мог войти в указанный паз.
Согласно настоящему изобретению в другом его аспекте, цифровой замок содержит по меньшей мере один блокирующий штифт, который выполнен с возможностью выдвижения в паз корпуса замка. Блокирующие штифты могут выступать в корпус замка с различных угловых направлений.
Согласно настоящему изобретению в еще одном его аспекте, когда состоянием покоя замка является запертое состояние, цифровой замок выполняют с возможностью возврата в запертое состояние. Аналогично, когда состоянием покоя замка является открытое состояние, цифровой замок выполняют с возможностью возврата в открываемое состояние. В запертом состоянии магниту МТС обеспечивается положение внутри первой оси, при этом вторая ось не вращается, а интерфейс пользователя совершает свободное вращение. В открываемом состоянии магнит МТС выдвинут в паз второй оси.
Цифровой замок, содержащий по меньшей мере два магнита, отличается тем, что одним магнитом является магнит ПТМС, а другим магнитом - магнит МТС, при этом магнит МТС выполнен с возможностью перемещения, чтобы открывать или запирать цифровой замок.
К изобретению относится программный продукт, выполненный с возможностью управления работой цифрового замка, который содержит по меньшей мере два магнита,
- магнит ПТМС;
- магнит МТС; и
- обрабатывающий модуль, выполненный с возможностью управления цифровым замком, причем обрабатывающий модуль содержит:
модуль ввода, выполненный с возможностью приема сигнала от интерфейса пользователя;
модуль аутентификации, выполненный с возможностью подтверждения подлинности информации, полученной интерфейсом пользователя;
базу данных для хранения данных идентификации одного или более пользователей; и
модуль вывода, выполненный с возможностью управления источником энергии для питания намагничивающей катушки с целью изменения полярности магнита ПТМС в ответ на успешную идентификацию пользователя, и управления магнитом МТС для открывания или запирания цифрового замка.
Способ управления цифровым замком, включает этапы, на которых:
- предусматривают два магнита, отличающиеся тем, что одним магнитом является магнит ПТМС, а другим магнитом - магнит МТС, при этом магнит МТС выполняют с возможностью открывания или запирания цифрового замка.
Изобретение имеет ощутимые преимущества. Результатом изобретения является цифровой замок, который более дешев в изготовлении по сравнению с существующими электромеханическими замками. Соответствующий изобретению цифровой замок исключает использование дорогостоящих моторов и механических передач. Кроме того, цифровой замок меньше по размеру и его легче встраивать в различные системы запирания. Данный цифровой замок потребляет меньше энергии по сравнению с существующими механическими и электромеханическими замками, даже когда цифровой замок находится в запертом состоянии. Процесс изготовления цифрового замка малозатратный, поскольку число компонентов, составляющих цифровой замок, также уменьшено. Стоимость сборки цифрового замка также требует небольших затрат. Цифровой замок надежен, поскольку способен работать в различных диапазонах температур, и обладает коррозионной стойкостью. Поскольку цифровой замок способен возвращаться в запертое состояние, то цифровой замок, соответствующий настоящему изобретению, представляется безопасным.
Рассматриваемый в настоящем описании цифровой замок является технически совершенным и обладает следующими преимуществами: он безопасен, легко внедряем, имеет малый размер, рентабелен, надежен и отличается малым энергопотреблением.
Наилучшим образом характеризовать изобретение можно, как безмоторный цифровой замок с малым энергопотреблением. В основе работы данного цифрового замка лежит намагничивание магнита из полутвердого магнитного сплава. Изменение полярности магнита ПТМС осуществляется посредством катушки намагничивания, расположенной вокруг магнита ПТМС. Изменение полярности магнита ПТМС приводит к отталкиванию магнита МТС, и вводит магнит МТС в паз корпуса цифрового замка, тем самым открывая цифровой замок. В наилучшем режиме запертое состояние является состоянием покоя замка; при этом для открывания цифрового замка достаточно минимального количества энергии, которое может быть получено за счет введения цифрового ключа в цифровой замок или от устройства ближней бесконтактной связи (NFC), поскольку в запертом состоянии покоя цифровой замок не потребляет энергию. При попытке умышленного открытия цифрового замка внешним магнитным полем, нанесением внешнего удара или импульса будут приведены в действие блокирующие штифты. Кроме того, если к цифровому замку приложить излишнее усилие, то может произойти поломка осей цифрового замка, или же может быть предусмотрена муфта, которая ограничивает крутящий момент, передаваемый на штифты.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 в виде блок-схемы изображает вариант 10 осуществления цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 2 в виде блок-схемы изображает вариант 20 осуществления цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 3 в виде блок-схемы изображает вариант 30 осуществления цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению, в запертом состоянии.
Фиг. 4 в виде блок-схемы изображает вариант 40 осуществления цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению, в открываемом состоянии.
Фиг. 5А в виде блок-схемы изображает вариант 50 осуществления цифрового замка, содержащего блокирующие штифты, и соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 5В в виде блок-схемы изображает вариант 51 осуществления цифрового замка, содержащего блокирующие штифты и множество пазов в корпусе замка, и соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 6А, 6В и 6С в виде блок-схемы изображают вариант 60 осуществления цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению, при этом показан процесс совмещения магнита МТС с пазом.
Фиг. 7 в виде графиков представляет вариант 70, изображающий намагничивание и магнитные материалы, из которых состоит цифровой замок, соответствующий настоящему изобретению.
Фиг. 8А, 8В и 8С в виде блок-схем представляют вариант 80, изображающий различные способы работы цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 9 в виде блок-схемы алгоритма изображает вариант 90 осуществления способа для управления цифровым замком, соответствующим настоящему изобретению.
Фиг. 10 в виде блок-схемы алгоритма изображает вариант 91 осуществления способа для намагничивания цифрового замка, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 11 в виде скриншота изображает вариант 92 осуществления программного продукта, предназначенного для управления цифровым замком, соответствующим настоящему изобретению.
Фиг. 12 в виде скриншота изображает вариант 93 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 13 в виде скриншота изображает вариант 94 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 14 в виде скриншота изображает вариант 95 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 15 в виде скриншота изображает вариант 96 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 16 в виде скриншота изображает вариант 97 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 17 в виде блок-схемы изображает вариант 98 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 18 в виде блок-схемы изображает вариант 99 осуществления цифрового замка, содержащего блокирующие штифты, и соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 19 в виде блок-схемы изображает вариант 101 осуществления цифрового замка, демонстрируя намагничивание и энергопотребление в запертом состоянии и открываемом состоянии в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 20 в виде блок-схемы алгоритма изображает вариант 102 осуществления способа для управления цифровым замком, соответствующим настоящему изобретению.
Фиг. 21 в виде скриншота изображает вариант 103 осуществления программного продукта, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 22A-F представляют вариант 104 осуществления изобретения, изображая потребление энергии цифровым замком при различных вариантах реализации.
Фиг. 23А в виде блок-схемы изображает вариант 105 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью вращения.
Фиг. 23В в виде блок-схемы изображает вариант 106 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью вращения, в запертом состоянии.
Фиг. 23С в виде блок-схемы изображает вариант 107 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью вращения, в открываемом состоянии.
Фиг. 23D, 23Е, 23F в виде блок-схемы изображают вариант 108 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью вращения, демонстрируя запертое состояние, открываемое состояние и открытое состояние.
Фиг. 24А в виде блок-схемы изображает вариант 109 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения.
Фиг. 24В в виде блок-схемы изображает вариант 116 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения, в запертом состоянии.
Фиг. 24С в виде блок-схемы изображает вариант 111 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения, в открываемом состоянии.
Фиг. 24D в виде блок-схемы изображает вариант 112 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения, в открытом состоянии.
Фиг. 25А в виде блок-схемы изображает вариант 113 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения, в открываемом состоянии; показана также рабочая программа и интерфейс пользователя.
Фиг. 25В в виде блок-схемы изображает вариант 114 осуществления соответствующего настоящему изобретению цифрового замка с одной осью линейного перемещения, в открытом состоянии; показана также рабочая программа и интерфейс пользователя.
Фиг. 26А и 26В в виде блок-схемы демонстрируют вариант 115 осуществления магнита МТС цифрового замка, показывая запертое состояние и открываемое состояние в соответствии с настоящим изобретением.
Некоторые из вариантов осуществления цифрового замка описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Осуществление изобретения
В настоящем изобретении предложен цифровой замок, система и способ, также программный продукт для запирания и открывания дверей.
Цифровой замок содержит по меньшей мере два магнита. Один магнит выполнен из полутвердого магнитного сплава (в дальнейшем магнит ПТМС), а другой магнит из магнитотвердого сплава (в дальнейшем магнит МТС). Магнит МТС предназначен для запирания и открывания цифрового замка. Магнит ПТМС и магнит МТС расположены рядом друг с другом. Изменение полярности намагниченности магнита ПТМС используется для того, чтобы отталкивать или притягивать магнит МТС в целях открывания или запирания цифрового замка. Цифровой замок содержит по меньшей мере один запорный штифт, который может выступать в вырез в корпусе замка. Запорные штифты могут выступать в корпус замка под любыми различными углами. Запорные штифты должны быть приведены в действие, если цифровой замок умышленно вскрывают при помощи внешнего магнитного поля, удара снаружи или импульса.
На фиг. 1 в виде блок-схемы изображен вариант 10 осуществления цифрового замка 100. Цифровой замок 100 может представлять устройство с низким потреблением энергии, выполненное с возможностью запирания и открывания двери, для которого не требуются электрические компоненты, такие как моторы. Кроме того, цифровой замок 100 обеспечивает пользователю удобство запирания и открывания двери без ключа. В цифровом замке 100 могут быть использованы вспомогательные технологии, такие как доступ по отпечаткам пальцев, вход по карте, или кнопочная панель для запирания и открывания двери.
В изображенном варианте осуществления цифровой замок 100 содержит корпус 110, первую ось 120, выполненную с возможностью вращения, вторую ось 130, выполненную с возможностью вращения, и интерфейс 140 пользователя. Первая ось 120 и вторая ось 130 расположены в пределах корпуса 110. Согласно примеру, первая ось 120 и вторая ось 130 может представлять собой валик, выполненный с возможностью его вращения. Кроме того, интерфейс 140 пользователя соединен с первой осью 120 цифрового замка 100. Согласно одному варианту осуществления, интерфейс 140 пользователя прикреплен к наружной поверхности 150 корпуса 110. Согласно примеру, интерфейс 140 пользователя может представлять собой дверную ручку, дверную круглую рукоять или цифровой ключ. В изображенном варианте интерфейсом 140 пользователя может являться предмет, который используют для запирания или открывания цифрового замка 100. Интерфейс 140 пользователя может содержать устройство 210 идентификации.
Любые отличительные признаки варианта 10 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 2 в виде блок-схемы изображен вариант 20 осуществления цифрового замка 100, соответствующего настоящему изобретению. Цифровой замок 100 дополнительно содержит электронный модуль 200, соединенный с устройством 210 идентификации через шину 220 данных. Шина 220 данных выполнена с возможностью обмена данными между устройством 210 идентификации и электронным модулем 200 замка.
Устройство 210 идентификации выполнено с возможностью распознавания пользователя с помощью любого из следующего: брелок, отпечаток пальца, магнитная полоса и/или сигнал устройства ближней бесконтактной связи (NFC, англ. Near-Field Communication). Устройство 210 идентификации выполнено с возможностью распознавания пользователя и предоставления пользователю доступа для запирания или открывания цифрового замка 100 после подтверждения подлинности (аутентификации) пользователя по любому из вышеупомянутых способов аутентификации. Способ аутентификации пользователя по отпечатку пальца выполняется путем опознавания следов, которые оставляют гребешки кожи пользователя.
Когда отпечаток пальца пользователя с превышением порога совпадает с отпечатком, хранящимся в базе данных электронного модуля 200 замка, электронный модуль 200 через шину 220 данных подтверждает подлинность пользователя. Такое подтверждение подлинности пользователя приводит к запиранию или открыванию цифрового замка 100. К примеру, порог может быть определен, как 80% совпадение отпечатка пальца.
Способ аутентификации пользователя по магнитной полосе выполняется путем распознавания удостоверяющей информации, записанной на магнитной полосе. Когда удостоверяющая информация, записанная на магнитном материале и относящаяся к пользователю, практически совпадает с удостоверяющей информацией, хранящейся в базе данных электронного модуля 200 замка, электронный модуль 200 через шину 220 данных устанавливает подлинность пользователя, что приводит к запиранию или открыванию цифрового замка 100. К примеру, способ аутентификации пользователя по брелку для запирания и открывания цифрового замка 100 аналогичен способу аутентификации по магнитной полоске. Способ аутентификации пользователя по брелку выполняется путем распознавания удостоверяющей информации, хранящейся в брелке. Когда удостоверяющая информация, хранящаяся в брелке, принадлежащем пользователю, практически совпадает с удостоверяющей информацией, хранящейся в базе данных электронного модуля 200 замка, электронный модуль 200 через шину 220 данных устанавливает подлинность пользователя, что приводит к запиранию или открыванию цифрового замка 100.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, ключ, бирка, брелок или устройство NFC могут быть защищены от копирования посредством усовершенствованного стандарта шифрования УСШ (AES, англ. Advanced Encryption Standard) или подобного ему способа шифрования. Данный стандарт шифрования приводится в настоящем описании в качестве ссылочного материала.
Цифровой замок 100 содержит модуль 230 источника питания для электропитания цифрового замка посредством любого из следующих источников энергии: устройства NFC, солнечной панели, источника питания или аккумуляторной батареи. Согласно некоторым вариантам осуществления, цифровой замок может также получать энергию от введения ключа пользователем, или пользователь может иным образом совершать работу в системе, чтобы питать энергией цифровой замок. Кроме того, цифровой замок 100 содержит датчик 240 положения, предназначенный для позиционирования паза (не показан) второй оси 130. Датчик положения является необязательным элементом, поскольку некоторые конструкции могут быть реализованы без такого датчика. Датчик 240 положения соединен с электронным модулем 200 замка для установки паза второй оси 130 на нужное место, чтобы подвижный магнит вошел в паз. В изображенном варианте осуществления, когда паз второй оси 130 не совмещен с подвижным магнитом, цифровой замок 100 находится в запертом состоянии (как показано на фиг. 3). Электронный модуль 200 замка использует модуль 230 источника питания для питания намагничивающей катушки 250, которая намагничивает неподвижный магнит 260 (который также называется магнитом ПТМС, как показано на фиг. 3). Точнее, электронный модуль 200 замка электрически связан с намагничивающей катушкой 250 для намагничивания неподвижного магнита 260.
Любые отличительные признаки варианта 20 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 3 в виде блок-схемы изображен вариант 30 осуществления цифрового замка 100, соответствующего настоящему изобретению, в запертом состоянии 300. Цифровой замок 100 содержит магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС, выполненные с возможностью открывания или запирания цифрового замка 100. Магнит 310 ПТМС расположен по соседству с магнитом 320 МТС. Кроме того, магнит 310 ПТМС расположен внутри намагничивающей катушки 250. В изображенном варианте осуществления магнит 310 ПТМС изготовлен из сплава Алнико, а магнит 320 МТС изготовлен из SmCo. В частности, магнит 310 ПТМС изготовлен из сплава железа, в который кроме железа (Fe) входит алюминий (Al), никель (Ni) и кобальт (Со). К примеру, магнит 310 ПТМС может быть изготовлен из меди и титана. Магнит 320 МТС представляет собой постоянный магнит, изготовленный из соединения самария (Sm) и кобальта (Со).
Согласно некоторым вариантам осуществления, магнит 320 МТС может быть реализован внутри титановой оболочки. Например, магнит МТС из SmCo может быть помещен внутрь кожуха из титана. Указанный кожух или оболочка благоприятным образом увеличивает твердость и прочность магнита 320 МТС, чтобы уменьшить эффекты износа, возникающего со временем. Кожух или оболочку также предпочтительно выполнять из легкого материала, чтобы ограничить суммарный вес магнита 320 МТС. Согласно изобретению, для изготовления кожуха или оболочки могут быть использованы и другие материала, не только титан.
К примеру, магнит 320 МТС может представлять собой элемент, изготовленный из материала, который можно намагнитить, и который сможет создавать свое собственное постоянное магнитное поле в отличие от магнита 310 ПТМС, который нуждается в намагничивании (поляризации).
Магнит 310 ПТМС поляризуют, чтобы отталкивать или притягивать магнит 320 МТС с целью открывания или запирания цифрового замка 100 в ответ на изменение полярности магнита 310 ПТМС посредством намагничивающей катушки 250. В частности, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300, магнит 310 ПМТС поляризован так, что его северный полюс (N) обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 310 ПМТС и магнит 320 МТС притягиваются друг к другу. В результате такой конфигурации магнит 320 МТС не входит в паз 330 второй оси 130 цифрового замка 100. Следует понимать, что в каких-то вариантах осуществления, полярности магнита 310 ПМТС и магнита 320 МТС могут быть такими, что южный полюс (S) магнита 310 ПМТС обращен к северному полюсу (N) магнита 320 МТС, что вынуждает магнит 310 ПМТС и магнит 320 МТС притягиваться друг другу.
К примеру, говорят, что цифровой замок 100 работает между запертым состоянием 300 и открываемым состоянием (как показано на фиг. 4). Кроме того, когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть запертое состояние 300, цифровой замок 100 настраивают на возврат к запертому состоянию 300. К примеру, состояние покоя цифрового замка 100 можно определить, как состояние наименьшей энергии, к которому релаксирует система. Кроме того, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300, первая ось 120 и вторая ось 130 не соединены друг с другом. Когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300, магнит 320 МТС втянут внутрь первой оси 120. При таком состоянии вторая ось 130 не вращается, и не соединена с первой осью 120, а интерфейс 140 пользователя может совершать вращение. Однако, поскольку магнит 320 МТС не выступает и не заходит в паз 330 второй оси 130, пользователь не может открыть цифровой замок 100, так как вращение не передается, чтобы вращать обе оси, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300.
Любые отличительные признаки варианта 30 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 4 в виде блок-схемы изображен вариант 40 осуществления цифрового замка 100, соответствующего настоящему изобретению, в открываемом состоянии 400. Как было рассмотрено выше согласно фиг. 3, цифровой замок 100 содержит магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС, выполненные с возможностью открывания или запирания цифрового замка 100. Магнит 310 ПТМС расположен рядом с магнитом 320 МТС. Кроме того, магнит 310 ПТМС расположен внутри намагничивающей катушки 250. Магнит 310 ПТМС приобретает нужные свойства, чтобы отталкивать или притягивать магнит 320 МТС, когда происходит смена полярности магнита 310 ПТМС посредством намагничивающей катушки 250. В частности, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400 (чтобы можно было открыть цифровой замок 100), магнит 310 ПТМС поляризован так, что его южный полюс (S) обращен к южному плюсу (S) магнита 320 МТС. В силу магнитного взаимодействия магнит 320 МТС отталкивается от магнита 310 ПТМС. В результате этого магнит 320 МТС входит в паз 330 второй оси 130 цифрового замка 100. Следует понимать, что в каких-то вариантах осуществления, полярности магнита 310 ПТМС и магнита 320 МТС могут быть такими, что северный полюс (N) магнита 310 ПТМС обращен к северному полюсу (N) магнита 320 МТС, что вынуждает магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС отталкиваться друг от друга.
Когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть открываемое состояние 400, цифровой замок 100 настраивают на возврат к открываемому состоянию 400. Это полезно, например, если замок расположен на двери аварийного выхода, которую необходимо открывать.
Далее, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, первая ось 120 и вторая ось 130 соединены друг с другом. Когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, магнит 320 МТС выдвинут в паз 330 второй оси 130. В таком состоянии, когда магнит 320 МТС выступает и заходит в паз 330 второй оси 130, пользователь может открыть цифровой замок 100, поскольку последний находится в открываемом состоянии 400.
В соответствии с настоящим изобретением, магнит 320 МТС и магнит 310 ПТМС расположены внутри первой оси 120 цифрового замка 100. Внутри оси 120 магнит 310 ПТМС расположен ниже магнита 320 МТС. Изменение полярности магнита 310 ПТМС посредством намагничивающей катушки 250 приводит к отталкиванию магнита 320 МТС и его заходу в паз 330 второй оси 130. Благодаря такому перемещению цифровой замок 100 переходит в открываемое состояние 400, которое позволяет открывать цифровой замок 100. Следует понимать, что в каких-то вариантах осуществления магнит 310 ПТМС может быть расположен сверху магнита 320 МТС. Однако, изменение полярности магнита 310 ПТМС посредством намагничивающей катушки 250 может вынуждать магнит 310 ПТМС перемещаться и заходить в паз 330 второй оси 130. Благодаря такому заходу магнита 310 ПТМС в паз 330 второй оси 130, цифровой замок 100 может переходить в открываемое состояние 400, и пользователь получает возможность открывать цифровой замок 100.
Любые отличительные признаки варианта 40 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 5А в виде блок-схемы изображен вариант 50 осуществления цифрового замка 100, содержащего блокирующие штифты 500, и соответствующего настоящему изобретению. Цифровой замок 100 содержит по меньшей мере один блокирующий штифт 500, рассчитанный на то, чтобы входить в паз 510 корпуса 110 замка по любой из следующих причин: когда накладывают внешнее магнитное поле, когда наносят внешний удар или прикладывают импульс, и/или, когда первую ось 120 вращают слишком быстро, чтобы предотвратить несанкционированное открывание цифрового замка 100. К примеру, блокирующими штифтами 500 могут служить штифты, предпочтительно выполненные из магнитного материала, например железа (Fe), такой конструкции, чтобы препятствовать несанкционированному открыванию цифрового замка 100. Точнее, блокирующие штифты 500 приводятся в действие, чтобы препятствовать вращению первой оси 120, и тем самым препятствовать несанкционированному открыванию цифрового замка 100. Согласно варианту осуществления изобретения, в запертом состоянии 300, если паз 330 второй оси 130 совмещен с магнитом 320 МТС, то по причине внешнего воздействия, например, магнитного поля или внешнего импульса, магнит 320 МТС может войти в паз 330 второй оси 130, что приведет к соединению первой оси 120 и второй оси 130 друг с другом. Далее, блокирующие штифты 500 обычно входят в паз, а по завершении ударного воздействия внешней силы на замок возвращаются обратно в первую ось 120 за счет магнитной силы, которую развивает магнит 511 МТС или механической силы, такой как сила пружины. То есть магнитная сила или сила пружины как вводит блокирующие штифты в паз, когда требуется блокирование, так и выводит из паза, когда блокирование больше не требуется.
Точнее, сила, создаваемая магнитом 511 МТС, или механическая сила может быть больше магнитной силы, создаваемой внешним источником магнитного поля и/или больше внешнего импульса, что вынудит блокирующие штифты 500 вернуться в первую ось 120. Кроме того, инерция и магнитная сила магнита 511 МТС, а также блокирующие штифты 500 рассчитаны так, что блокирующие штифты 500 приводятся в действие до перемещения магнита 320 МТС. Когда блокирующие штифты 500 из-за воздействия внешнего магнитного поля и/или внешнего импульса перемещаются в паз корпуса 110 замка, это создает препятствие несанкционированному открыванию цифрового замка 100.
Любые отличительные признаки варианта 50 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 5В схематически изображает вариант 51 осуществления цифрового замка 100, содержащий блокирующие штифты 500 и множество пазов 520 в корпусе 110 замка, и соответствующий настоящему изобретению. Как было описано ранее, чтобы воспрепятствовать несанкционированному открыванию цифрового замка 100, замок содержит по меньшей мере один блокирующий штифт 500, который выполнен с возможностью выдвижения в паз 510 корпуса 110 замка по любой из следующих причин: когда накладывают внешнее магнитное поле, когда наносят внешний удар или прикладывают импульс, и/или, когда первую ось 120 вращают слишком быстро. Во время несанкционированного открывания цифрового замка 100 блокирующий(-ие) штифт (-ы) 500 могут выступать в корпус 110 замка под различными углами. Кроме того, корпус 110 замка содержит множество пазов 520, расположенных в различных положениях на корпусе 110. Блокирующий штифт 500 может воспрепятствовать несанкционированному открыванию цифрового замка 100, когда указанный штифт совмещен с пазом 510, как показано на левой схеме фиг. 5В. Множество пазов 520 рассчитаны так, что при попытке несанкционированного открывания цифрового замка 100 блокирующим штифтам 500 обеспечена возможность входа в множество пазов 520 на всех углах / во всех положениях. И напротив, блокирующий штифт 500 может не помешать несанкционированному открыванию цифрового замка 100, когда указанный штифт не совмещен с вырезом 520, как показано на правой схеме фиг. 5В.
Любые отличительные признаки варианта 51 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 6А, 6В и 6С схематически изображают вариант 60 осуществления цифрового замка 100, соответствующий настоящему изобретению, демонстрируя процесс совмещения магнита 320 МТС с пазом 330. При работе замка магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС находятся внутри первой оси 120. Когда первая ось 120 не повернута, и датчик 240 положения не находится в положении срабатывания, паз 330 второй оси 130 не совмещен с магнитом 320 МТС так, чтобы данный магнит мог войти в указанный паз, что показано на фиг. 6А. При таком состоянии первая ось 120 и вторая ось 130 не соединены друг с другом. А на фиг. 6В и 6С, когда первую ось 120 повернули, датчик 240 положения занял положение срабатывания, и паз 330 второй оси 130 совместился с магнитом 320 МТС. Магнит 320 МТС готовят для вхождения в паз 330 второй оси 130 путем изменения полярности магнита 310 ПТМС. Благодаря такому изменению полярности магнита 310 ПТМС, и принудительному введению магнита 320 МТС в паз 330, говорят, что цифровой замок 100 перешел в открываемое состояние 400, которое позволяет открыть замок 100. При таком состоянии первая ось 120 и вторая ось 130 соединены друг с другом.
Кроме того, совмещение магнита 320 МТС с пазом 330 может быть выполнено за счет механического устройства в задачах, в которых интерфейс 140 пользователя и вторая ось 130 после открывания замка возвращаются в одно и то же самое положение. Одним примером этого является замок, приводимый в действие рычагом. В таких устройствах датчик 240 положения может не требоваться.
Любые отличительные признаки варианта 60 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 7 в виде графиков представляет вариант 70 осуществления, изображая намагничивание и магнитные материалы, которые входят в состав цифрового замка 100 в соответствии с настоящим изобретением. Как говорилось ранее, цифровой замок 100 содержит магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС, выполненные с возможностью запирания и открывания цифрового замка 100. Магнит 310 ПТМС изготовлен из сплава Алнико, а магнит 320 МТС изготовлен из SmCo. В частности, магнит 310 ПТМС изготовлен из сплава железа, в который кроме железа (Fe) входит алюминий (Al), никель (Ni) и кобальт (Со). К примеру, магнит 310 ПТМС может также быть изготовлен из меди и титана. Магнит 320 МТС представляет собой постоянный магнит, изготовленный из сплава самария (Sm) и кобальта (Со). Магнит 320 МТС может представлять собой элемент, изготовленный из материала, который намагничен и создает свое собственное постоянное магнитное поле, в отличие от магнита 310 ПТМС, который необходимо намагничивать.
Любые отличительные признаки варианта 70 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 8А, 8В и 8С в виде блок-схем изображают вариант 80 осуществления изобретения, демонстрируя различные способы работы цифрового замка 100 в соответствии с настоящим изобретением. Согласно фиг. 8А, цифровой замок 100 приводится в действие рычагом 810, который связан со считывателем 820 устройства идентификации (ID-считывателем). ID-считыватель 820 выполнен с возможностью распознавания пользователя с помощью любого из следующего: радиочастотная метка (RFID, англ. Radio Frequency Identification), сигнал устройства ближней бесконтактной связи (NFC), магнитная полоса, отпечаток пальца и т.п. ID-считыватель 820 способен опознавать пользователя и давать пользователю возможность доступа к запиранию и открыванию цифрового замка 100 после аутентификации пользователя путем подтверждения подлинности пользователя любым из вышеупомянутых способов аутентификации. Способ аутентификации пользователя по отпечатку пальца осуществляют путем подтверждения подлинности отпечатка, который оставляют гребешки кожи пользователя. Когда отпечаток пальца пользователя с превышением порога совпадает с отпечатком, который хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 830 приводится в действие рычагом 810, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. К примеру, порог может быть определен как 80% совпадение отпечатка пальца. Способ аутентификации пользователя по магнитной полосе осуществляют путем подтверждения подлинности по информации, записанной в магнитной полосе. Когда информация опознавания, записанная в магнитном материале, принадлежащем пользователю, практически совпадает с информацией опознавания, которая хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 830 приводится в действие рычагом 810, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. Согласно одному варианту осуществления, если замок получает энергию от пользователя, то электропитание вырабатывается за счет движения рычага.
К примеру, способ аутентификации пользователя по RFID-метке для запирания или открывания цифрового замка 100 подобен способу идентификации по магнитной полосе. Способ аутентификации пользователя по RFID-метке осуществляют путем подтверждения подлинности по информации, записанной в RFID-метке. Когда информация опознавания, записанная в RFID-метке, принадлежащей пользователю, практически совпадает с информацией опознавания, которая хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 830 приводится в действие рычагом 810, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. Далее, способ аутентификации пользователя по сигналу устройства ближней бесконтактной связи (NFC) осуществляют путем проверки подлинности данных пользователя. Когда данные пользователя совпадают с порогом данных пользователя, который хранится в базе данных электронного блока 200 замка, защелка 830 приводится в действие рычагом 810, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. К примеру, данными пользователя может служить цифровой маркер, ID пользователя или любая иная информация, относящаяся к пользователю. Рычаг 810 совершает угловое перемещение, как показано на фиг. 8А.
Согласно фиг. 8В, цифровой замок 100 приводится в действие круглой рукоятью 840, которая содержит считыватель идентификатора пользователя (не показан). Считыватель идентификатора пользователя выполнен с возможностью опознавания пользователя с помощью любого из следующего: RFID-метка, сигнал устройства NFC, магнитная полоса, отпечаток пальца и т.п. Считыватель идентификатора способен опознавать пользователя и предоставлять пользователю доступ для запирания или открывания цифрового замка 100 после аутентификации пользователя путем подтверждения подлинности пользователя любым из вышеупомянутых способов аутентификации. Способ аутентификации пользователя по отпечатку пальца осуществляют путем подтверждения подлинности отпечатка, который оставляют гребешки кожи пользователя. Когда отпечаток пальца пользователя с превышением порога совпадает с отпечатком, который хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 850 приводится в действие круглой рукоятью 840, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. К примеру, порог может быть определен как 80% совпадение отпечатка пальца. Способ аутентификации пользователя по магнитной полосе осуществляют путем подтверждения подлинности по информации, записанной в магнитной полосе. Когда информация опознавания, записанная в магнитном материале, принадлежащем пользователю, практически совпадает с информацией опознавания, которая хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 850 приводится в действие круглой рукоятью 840, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. В некоторых вариантах осуществления замок реализуют в виде навесного замка, который запирают и открывают посредством цифрового замка 100.
К примеру, способ аутентификации пользователя по RFID-метке для запирания или открывания цифрового замка 100 подобен способу идентификации по магнитной полосе. Способ аутентификации пользователя по RFID-метке осуществляют путем подтверждения подлинности по информации, записанной в RFID-метке. Когда информация опознавания, записанная в RFID-метке, принадлежащей пользователю, практически совпадает с информацией опознавания, которая хранится в базе данных электронного блока 200 замка, защелка 850 приводится в действие круглой ручкой 840, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. Далее, способ аутентификации пользователя по сигналу устройства NFC осуществляют путем проверки подлинности данных пользователя. Когда данные пользователя совпадают с порогом данных пользователя, который хранится в базе данных электронного блока 200 замка, защелка 850 приводится в действие круглой ручкой 840, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. К примеру, данными пользователя может служить цифровой маркер, ID пользователя или любая иная информация, относящаяся к пользователю. Круглая ручка 840 совершает круговое перемещение, как показано на фиг. 8В. Если замок получает энергию питания от пользователя, то электропитание вырабатывается за счет вращения круглой ручки 840 пользователем.
Согласно фиг. 8С, цифровой замок 100 приводится в действие электронным цифровым ключом 860. Способ аутентификации пользователя по электронному цифровому ключу осуществляют путем подтверждения подлинности по информации, принадлежащей электронному цифровому ключу 860. Когда информация электронного цифрового ключа 860, вставленного пользователем, совпадает с информацией идентификации электронного цифрового ключа 860, которая хранится в базе данных электронного модуля 200 замка, защелка 870 приводится в действие посредством электронного цифрового ключа 860, тем самым разрешая пользователю запирать или открывать цифровой замок 100. Цифровой замок 100 и цифровой ключ 860 могут подчиняться стандарту AES, как говорилось выше. Цифровой замок 100 и цифровой ключ 860 работают посредством электромагнитного контакта или бесконтактно через эфир.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, энергию, вырабатываемую пользователем, чтобы перемещать цифровой ключ 860 в цифровом замке, собирают, чтобы питать цифровой замок 100 или цифровой ключ 860.
Любые отличительные признаки варианта 80 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 9 в виде блок-схемы изображает вариант 90 осуществления способа для управления цифровым замком 100, соответствующим настоящему изобретению. Данный способ может быть реализован в системе подобной или идентичной, например, вариантам 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и 80 изображенным на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, как рассмотрено в других разделах описания.
На этапе 900 в цифровом замке 100 предусматривают по меньшей мере два магнита. Один магнит - это магнит 310 ПТМС, а другой магнит - это магнит 320 МТС. Магнит 320 МТС выполняют с возможностью открывания или запирания цифрового замка 100. Как было описано согласно фиг. 1, цифровой замок 100 содержит первую ось 120, вторую ось 130 и интерфейс 140 пользователя, прикрепленный к наружной поверхности 150 корпуса 110 замка. Интерфейс 140 пользователя соединен с первой осью 120. Магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС расположены внутри первой оси 120.
На этапе 910 магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС располагают рядом друг с другом. В изображенном варианте осуществления, как показано на фиг. 3, 4 и 5, магнит 320 МТС расположен выше магнита 310 ПТМС.
На этапе 920 магнит 310 ПТМС располагают внутри намагничивающей катушки 250. Когда требуется, намагничивающая катушка 250 вызывает изменение полярности магнита 310 ПТМС.
На этапе 930 посредством намагничивающей катушки 250 производят смену полярности магнита 310 ПТМС, чтобы притягивать или отталкивать магнит 320 МТС с целью открывания или запирания цифрового замка 100.
На этапе 940 обеспечивают положение магниту 320 МТС внутри первой оси при запертом состоянии замка. При таком состоянии первая ось 120 и вторая ось 130 не соединены друг с другом. Таким образом, вторая ось 130 не вращается за счет движения первой оси 120. Кроме того, благодаря соединению между первой осью 120 и интерфейсом 140 пользователя, когда первая ось 120 вращается, интерфейс 140 пользователя также вращается в направлении аналогичном направлению вращения первой оси 120. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть запертое состояние 300, цифровой замок 100 настраивают на возврат в запертое состояние.
На этапе 950 магнит 320 МТС выдвигают в паз 330 второй оси 130 при открываемом состоянии 400 замка. Датчик 240 положения предусматривают для выставления паза 330 второй оси 130 в положение, чтобы магнит 320 МТС мог войти в паз 330. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть открываемое состояние 400, цифровой замок выполняют так, чтобы он возвращался в открываемое состояние 400. Кроме того, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, первая ось 120 и вторая ось 130 соединены друг с другом. При таком состоянии, когда магнит 320 МТС выдвинут в паз 330 второй оси 130, пользователь может открыть цифровой замок 100, поскольку замок находится в открываемом состоянии 400.
Выдвижение магнита 320 МТС обычно со временем приводит к износу компонентов. Чтобы увеличить долговечность системы, согласно некоторым вариантам осуществления, магнит 320 МТС может быть помещен внутрь титановой оболочки. Например, магнит МТС из SmCo может быть помещен внутрь титанового кожуха. Данный кожух или оболочка предпочтительно увеличивает механическую твердость и прочность магнита 320 МТС, чтобы уменьшить эффекты износа магнита со временем. Такой кожух или оболочку в предпочтительном варианте также выполняют из легкого материала, чтобы ограничить суммарный вес магнита 320 МТС. Для изготовления кожуха или оболочки, согласно изобретению, могут быть использованы и другие материалы, не только титан.
На этапе 960 блокирующий штифт 500 выдвигается в паз 510 корпуса 110 замка по любой из следующих причин: когда накладывают внешнее магнитное поле, когда наносят внешний удар или прикладывают импульс, и/или когда первую ось 120 вращают слишком быстро, чтобы предотвратить несанкционированное открывание цифрового замка 100.
Кроме того, цифровой замок 100 выполнен с возможностью автономного питания посредством любого из следующих способов: от устройства NFC, от солнечной панели, за счет мускульной силы пользователя, от источника питания и/или аккумуляторной батареи. Как было описано согласно фиг. 2, цифровой замок 100 содержит электронный модуль 200, соединенный с устройством 210 идентификации через шину 220 данных. Шина 220 данных выполнена с возможностью передачи данных между устройством 210 идентификации и электронным модулем 200 замка. Устройство 210 идентификации выполнено с возможностью опознавания пользователя с помощью любого из следующего: брелок, отпечаток пальца, магнитная полоса и/или сигнал устройства NFC, в качестве которого может выступать смартфон.
Любые отличительные признаки варианта 90 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 10 в виде блок-схемы изображен вариант 91 осуществления способа для намагничивания в цифровом замке, соответствующем настоящему изобретению. Способ может быть реализован в системе идентичной или подобной вариантам 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и 80, изображенным на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, как рассмотрено в других разделах описания.
На этапе 1000 на цифровой замок 100 подают питание. В частности, на цифровой замок подают питание от любого из следующих источников: устройства NFC, солнечной панели, источника питания и/или аккумуляторной батареи, как было рассмотрено в предыдущих вариантах осуществления.
Устройство 210 идентификации выполняют с возможностью опознавания пользователя с помощью любого из следующего: брелок, отпечаток пальца, магнитная полоса, и/или сигнал устройства NFC (по сигналу смартфона).
На этапе 1010 устройство 210 идентификации проверяет права доступа для данных идентификации, относящихся к пользователю.
На этапе 1020, если права доступа пользователя подтверждены, то тогда на этапе 1030 выполняют проверку превышения запасом энергии (power storage) порогового уровня для запертого состояния 300. С другой стороны, если права доступа для данных идентификации, относящихся к пользователю, не подтверждены, то на этапе 1040 выполняют намагничивание для обеспечения запертого состояния 300.
На этапе 1030, по окончании проверки превышения запасом энергии порогового уровня для запертого состояния 300, если запас энергии для запертого состояния превышает пороговый уровень, то затем на этапе 1060 производят проверку положения паза 330 второй оси 130. Если запас энергии для запертого состояния 300 меньше порогового уровня, то тогда на этапе 1040 выполняют намагничивание для обеспечения запертого состояния 300. По окончании намагничивания для обеспечения запертого состояния 300 на этапе 1040, на этапе 1050 процесс намагничивания цифрового замка 100 завершается.
На этапе 1060 по окончании проверки положения паза 330 второй оси 130, если паз 330 второй оси 130 находится в нужном положении, то на этапе 1070 выполняют намагничивание для обеспечения открываемого состояния 400. Если паз 330 второй оси 130 не находится в нужном положении, то снова на этапе 1030 выполняют проверку превышения запасом энергии порогового уровня для запертого состояния 300.
Любые отличительные признаки варианта 91 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 11 в виде скриншота (мгновенной копии экрана) изображен вариант 92 осуществления программного продукта 1100, выполненного с возможностью управления цифровым замком 100 в соответствии с настоящим изобретением. Программный продукт 1100 управляет цифровым замком 100, содержащим по меньшей мере два магнита. Один магнит это магнит 310 ПТМС а другой магнит это магнит 320 МТС, выполненный с возможностью открывания или запирания цифрового замка 100. Программный продукт 1100 содержит экранный интерфейс 1110 для отображения состояния цифрового замка 100 Точнее, запертое состояние 300 и открываемое состояние 400 отображаются на экранном интерфейсе 1110. Кроме того, программный продукт содержит сканер 1120 отпечатка пальца, считыватель 1130 сигнала NFC, считыватель 1140 магнитной полосы и/или кнопочную панель 1150. Для краткости реализация проверки и аутентификация пользователя с использованием сканера 1120 отпечатка пальца, считывателя 1130 сигнала NFC, считывателя 1140 магнитной полосы и/или кнопочной панели 1150 будет описана со ссылками на вышеупомянутые фигуры. Например, хотя изображена кнопочная панель 1150, следует понимать, что кнопочная панель 1150 может быть заменена сенсорной панелью в экранном интерфейсе 1110 программного продукта 1100. Согласно другому примеру, хотя изображен считыватель 1120 отпечатка пальца, считыватель 1120 может быть заменен на иридосканер в программном продукте 1100.
Любые отличительные признаки варианта 92 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 12 в виде скриншота изображает вариант 93 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. Данный программный продукт может соответствовать стандарту AES. Рассматриваемый в настоящем изобретении программный продукт 1100 охватывает программные инструкции, обрабатывающую аппаратную часть, необходимые операционные системы, драйверы устройств, электронные схемы, первую ось 120, вторую ось 130, магнит 310 ПТМС, магнит 320 МТС и/или блокирующий штифт 500 для работы цифрового замка 100. Программный продукт 1100 будет подробно рассмотрен ниже.
Программный продукт 1100 содержит обрабатывающий модуль 1200. Обрабатывающий модуль 1200 включает в себя модуль 1210 ввода, выполненный с возможностью приема входного сигнала, характеризующего данные идентификации, относящиеся к пользователю. Способ ввода данных идентификации пользователя может быть реализован посредством любого из следующих устройств: кнопочной панели 1150, сканера 1200 отпечатка пальца, считывателя 1140 магнитной полосы и/или считывателя 1130 сигнала NFC. Обрабатывающий модуль 1200 дополнительно содержит модуль аутентификации 1220, связанный с модулем 1210 ввода. Модуль 1220 аутентификации выполнен с возможностью определения подлинности входного сигнала, получаемого интерфейсом 140 пользователя, при этом модуль 1220 отвечает за предоставление доступа пользователю для запирания или открывания цифрового замка 100. Также модуль 1220 аутентификации связан с базой 1230 данных программного продукта 1100. База 1230 данных выполнена с возможностью хранения данных идентификации одного или более пользователей. Модуль 1220 аутентификации устанавливает подлинность данных идентификации, вводимых пользователем, сравнивая их сданными идентификации, которые уже хранятся в базе данных программного продукта 1100. Подтвержденные данные идентификации из модуля 1220 аутентификации передаются в модуль 1240 вывода программного продукта 1100. Модуль 1240 вывода связан с цифровым замком 100. Модуль вывода 1240 выполнен с возможностью управления источником питания для питания намагничивающей катушки 250 в целях изменения полярности магнита 310 ПТМС в ответ на успешное опознавание пользователя, и управления магнитом 320 МТС для открывания или запирания цифрового замка 100. Таким образом, данные идентификации, передаваемые модулем 1220 аутентификации в модуль 1240 вывода, обуславливают разрешение пользователю запирать или открывать цифровой замок 100.
Как говорилось выше, программный продукт 1100 осуществляет управление цифровым замком 100, содержащим магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС. Магнит 310 ПТМС расположен внутри намагничивающей катушки 250, при этом магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС расположены рядом друг с другом, и внутри первой оси 120. Цифровой замок 100 представляет собой автономное устройство, получающее электроэнергию посредством одного из следующего: поле NFC, солнечная панель, источник питания и/или аккумуляторная батарея. Кроме того, цифровой замок 100 содержит первую ось 120, вторую ось 130 и интерфейс 140 пользователя. Интерфейс 140 пользователя прикреплен к наружной поверхности 150 корпуса 110 замка. Интерфейс 140 пользователя дополнительно соединен с первой осью 120. Цифровой замок 100 содержит электронный модуль 200, который соединен с устройством 210 идентификации через шину 220 обмена данными. Устройство 210 идентификации выполнено с возможностью опознавания пользователя с помощью любого из следующего: электронная ключ, бирка, брелок, отпечаток пальца, магнитная полоса, сигнал устройства NFC.
Любые отличительные признаки варианта 93 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 13 в виде скриншота изображает вариант 94 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В представленном варианте 94 осуществления программного продукта показан процесс ввода данных идентификации, относящихся к пользователю. Скриншот отображает дату и время. В представленном варианте скриншот отображает опции для ввода идентификатора и пароля пользователя. Хотя на фиг. 13 для пользователя отображены опции для ввода идентификатора и пароля, следует понимать, что для пользователя может отображаться ввод данных идентификации с помощью любого из следующего: идентификатор пользователя и пароль, сигнал сканера 1120 отпечатка пальца, сигнал считывателя 1130 NFC, электронный ключ, сигнал считывателя 1140 магнитной полосы и/или сигналу кнопочной панели 1150.
Любые отличительные признаки варианта 94 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 14 в виде скриншота изображает вариант 95 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В представленном варианте 95 осуществления программного продукта показан процесс проверки подлинности данных идентификации, относящихся к пользователю. Процесс проверки подлинности после ввода пользователем своего идентификатора и пароля отображается для пользователя так, как показывает скриншот. Данные идентификации, вводимые пользователем, принимаются модулем 1220 аутентификации, который сравнивает введенные данные идентификации с данными пользователя, хранящимися в базе 1230 данных. В ходе данного процесса цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 является запертое состояние 300, замок 100 настроен на возврат в запертое состояние 300. В запертом состоянии 300 предусмотрено нахождение магнита 320 МТС внутри первой оси 120, при этом вторая ось не поворачивается, а интерфейс 140 пользователя совершает вращение.
Любые отличительные признаки варианта 95 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 15 в виде скриншота изображает вариант 96 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В представленном варианте 96 осуществления программного продукта изображен скриншот, подтверждающий подлинность пользователя. Подлинность пользователя для открывания цифрового замка 100 подтверждается, когда введенные пользователем идентификатор и пароль совпадают с идентификатором и паролем, хранящимися в базе 1230 данных. Информация подтверждения затем передается в модуль 1240 вывода, который посылает в цифровой замок 100 сигнал перейти в открываемое состояние 400. Дополнительно пользователю выдается уведомление о подтверждении подлинности. Указанное уведомление может быть сделано в любой из следующих форм: в звуковой форме, в форме видео, в форме мультимедиа и/или в текстовой форме. Согласно примеру, текстовое уведомление может быть передано на телефон. Программный продукт 1100 выполнен с возможностью смены полярности магнита 310 ПТМС, чтобы отталкивать или притягивать магнит 320 МТС для открывания цифрового замка 100. Точнее, датчик 240 положения предусмотрен для установки паза 330 второй оси 130 в положение, чтобы магнит 320 МТС мог войти в паз 330. В открываемом состоянии 400 магнит 320 МТС выступает в паз 330 второй оси 130. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 является открываемое состояние 400, цифровой замок 100 настраивают на возврат в открываемое состояние 400.
Согласно некоторым вариантам осуществления, в базе 1230 данных или иной запоминающей среде сохраняют временные отметки актов открывания замка и актов запирания замка.
Любые отличительные признаки варианта 96 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 16 в виде скриншота изображает вариант 97 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В представленном варианте 97 осуществления программного продукта изображен скриншот, изображающий ситуацию несанкционированного открытия цифрового замка 100. В частности, к несанкционированным манипуляциям с цифровым замком относятся любые из следующих: помещение во внешнее магнитное поле, нанесение внешнего удара или импульса, или слишком быстрое вращение первой оси 120. Когда с цифровым замком 100 производят несанкционированные манипуляции, приходит в действие блокирующий штифт 500 (или штифты 500). Блокирующий штифт 500 выполнен с возможностью выдвижения и захода во множество пазов 520 корпуса 110 замка. Если обнаруживается, что пользователь пытается неумело манипулировать замком 100, то в базу 1230 данных будет записан идентификатор пользователя и временная метка.
Любые отличительные признаки варианта 97 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 98, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 17 в виде блок-схемы изображает вариант 98 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В изображенном варианте 98 цифровой замок 100 поддерживает связь с сетью 1700, облачным сервером 1710 и терминалом 1720 пользователя. Цифровой замок 100 и терминал 1720 пользователя сообщаются с облачным сервером 1710 через сеть 1700. Сеть 1700, используемая для связи в настоящем изобретении представляет собой беспроводной или проводной интернет или телефонную сеть, которой в типичном случае является сеть сотовой связи, такая как универсальная система мобильной связи (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System), глобальная сотовая система цифровой радиосвязи (GSM, Global System for Mobile Telecommunication), система пакетной передачи данных (GPRS, General Packet Radio Service), система множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, Code Division Multiple Access), сеть 3G, сеть 4G, сеть Wi-Fi и/или сеть широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access).
Терминал 1720 пользователя поддерживает связь с сетью 1700 и облачным сервером 1710. Терминал 1720 пользователя может быть выполнен в виде оконечного компьютера мобильной связи, в типичном случае в виде смартфона и/или планшета, который используется для приема данных идентификации, относящихся к пользователю. Терминалом 1720 пользователя в типичном случае является мобильный смартфон, например, смартфон с операционной системой iOS, Android или Windows Phone. Однако, также возможно, что терминалом 1720 пользователя является мобильная станция, телефон или компьютер, например, компьютер PC, компьютер Apple Macintosh, персональный цифровой ассистент (PDA, англ. Personal Digital Assistant) или UMTS, GSM, протокол для приложений беспроводной связи (WAP, англ. Wireless Application Protocol), мобильная станция Teldesic, Inmarsat, Iridium, GPRS, CDMA, GPS, мобильная станция глобальной системы определения координат (GPS, англ. Global Positioning System), 3G, 4G, Bluetooth, мобильная станция беспроводной локальной сети (WLAN, англ. Wireless Local Area Network), Wi-Fi и/или WCDMA. Иногда, в некоторых вариантах осуществления терминалом 1720 пользователя является устройство, которое содержит операционную систему, к примеру, любую из следующих: Microsoft Windows, Windows NT, Windows СЕ, Windows Pocket PC, Windows Mobile, GEOS, Palm OS, Meego, MAC OS, iOS, Linux, BlackBerry OS, Google Android и/или Symbian, и/или любую другую операционную систему для компьютера или смартфона.
Терминал 1720 пользователя оснащен приложением (не показано), чтобы дать возможность пользователю вводить данные идентификации, относящиеся к пользователю, для подтверждения их подлинности облачным сервером 1710, чтобы разрешить запирание и/или открывание цифрового замка 100. В предпочтительном случае пользователь загружает указанное приложение из сети Интернет или из различных магазинов Арр Store, которые доступны в Google, Apple, Facebook и/или Microsoft. Например, согласно некоторым вариантам осуществления, пользователь iPhone с приложением Facebook на телефоне загрузит приложение, которое совместимо с требованиями разработчиков, а также Apple и Facebook. Аналогично, для других различных мобильных телефонов может быть создано специализированное приложение.
К примеру, облачный сервер 1710 может заключать в себе множество серверов. Согласно одному примеру реализации, облачный сервер 1710 может являться сервером баз данных любого типа, файловым сервером, веб-сервером, сервером приложений и т.п., выполненным с возможностью хранения данных идентификации, относящихся к пользователю. Согласно другому примеру реализации, облачный сервер 1710 может содержать множество баз данных для хранения файлов данных. Базами данных могут быть, например, база данных языка структурированных запросов (база данных SQL-типа), база данных- NoSQL типа, такая как SQL Server Microsoft, серверы Oracle, база данных MySQL, и т.п. Облачный сервер 1710 может быть развернут в среде, управляемой провайдером сервиса облачного хранения, при этом базы данных могут быть выполнены, как облачные базы данных, реализованные в облачной среде.
Облачный сервер 1710, который может включать в себя устройство ввода/вывода, обычно содержит монитор (дисплей), клавиатуру, мышь и/или сенсорный экран. Однако, в типичном случае одновременно в пользовании находятся более одного компьютерного сервера, поэтому в состав некоторых компьютеров может входить только сам компьютер, без дисплея и клавиатуры. Компьютеры такого типа обычно объединяют в серверные фермы, которые используют для реализации облачной сети, которую использует облачный сервер 1710, соответствующий настоящему изобретению. Облачный сервер 1710 может быть приобретен как отдельное техническое решение у известных поставщиков, таких как Microsoft и Amazon, а также HP (Hewlett-Packard). Облачный сервер 1710 обычно работает с операционной системой Unix, Microsoft, iOS, Linux или любой иной известной операционной системой, и в типичном случае содержит микропроцессор, память и средства хранения данных, такие как быстрый твердотельный накопитель SSD или жесткие диски. Чтобы улучшить быстроту реагирования облачной архитектуры, данные предпочтительно хранить целиком или частично на SSD-накопителях, т.е. в быстрой памяти. Данный компонент либо выбирают/конфигурируют у существующего облачного провайдера, такого как Microsoft или Amazon, либо существующий облачный провайдер, такой как Microsoft или Amazon, настраивают на хранение всех данных у оператора облачного хранения на SSD-накопителях, такого как Pure Storage, EMC, Nimble storage и т.п.
В процессе работы пользователь вводит свои данные идентификации в терминал 1720. К примеру, данные идентификации могут представлять собой отпечаток пальца, пароль и/или личные подробные сведения, связанные с пользователем. Ввод данных идентификации пользователя, может осуществляться через одно из следующих устройств: кнопочную панель 1150, сканер 1120 отпечатка пальца, и/или считыватель 1130 сигнала NFC. Данные идентификации, вводимые пользователем, передаются в облачный сервер 1710 через сеть 1700. Облачный сервер 1710 подтверждает подлинность введенных данных идентификации путем их сравнения с данными идентификации, хранящимися в базе данных облачного сервера 1710. Уведомление, связанное с проверкой подлинности данных, передается через сеть 1700 и отображается в приложении на терминале 1720 пользователя. К примеру, уведомление может представлять собой сигнал, указывающий на успешную или неуспешную проверку подлинности. Согласно некоторым вариантам осуществления, уведомление может быть одного из следующих видов: звуковое сообщение, видео сообщение, мультимедийное сообщение или текстовое сообщение. Если имеет место несовпадение данных идентификации, то цифровой замок 100 не открывается посредством приложения. Если данные идентификации, введенные пользователем, совпадают с данными идентификации, хранящимися в базе данных облачного сервера 1710, то цифровой замок 100 открывается посредством приложения, установленного в терминале 1720 пользователя. Согласно некоторым вариантам, для питания цифрового замка используется энергия из терминала 1720 пользователя.
Любые отличительные признаки варианта 98 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 99, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 18 в виде блок-схемы изображает вариант 99 осуществления цифрового замка 100, содержащего блокирующие штифты 500, и соответствующего настоящему изобретению. Магнитные материалы делятся на две основные группы, а именно - магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Способ различения магнитомягких материалов и магнитотвердых материалов основан на величине коэрцитивной силы. К примеру, магнитную индукцию материала можно уменьшить до нуля, если приложить обратное магнитное поле определенной напряженности, при этом такую напряженность называют коэрцитивной силой. Кроме того, коэрцитивная сила представляет собой магнитную характеристику, которая сильно зависит от структуры, и которую можно изменять, подвергая магнитный материал различной тепловой и механической обработке. Магнитотвердые и магнитомягкие материалы можно использовать, чтобы проводить различие между ферромагнетиками на основе коэрцитивной силы. В международном стандарте IEC 404-1 предложена величина 1 кА/м в качестве граничного значения коэрцитивной силы магнитотвердых и магнитомягких материалов. Согласно одному примеру, магнитомягкими материалами считаются материалы, обладающие коэрцитивной силой менее 1 кА/м. Согласно другому примеру, магнитотвердыми материалами считаются материалы, обладающие коэрцитивной силой более 1 кА/м. Кроме того, между магнитомягкими и магнитотвердыми материалами имеется группа магнитных материалов, которые называют полутвердыми магнитными материалами, причем коэрцитивная сила полутвердых магнитных материалов составляет 1-100 кА/м. В типичном случае у магнита 310 ПТМС коэрцитивная сила будет лежать в указанном интервале, а коэрцитивная сила магнита 320 МТС будет выше 100 кА/м.
r
с
max
max
max
Все магнитные материалы характеризуются различными формами петли гистерезиса. Наиболее важными величинами являются следующие: остаточная индукция (B), коэрцитивная сила (Н) и максимальное произведение (ВН) (энергетическое произведение), которое определяет область наибольшего применения магнита. Максимальное произведение (ВН) это мера максимальной величины полезной работы, которую постоянный магнит способен совершить вне своего тела. Предпочтительными для настоящего изобретения являются магниты небольшие по размеру и массе, и обладающие высоким значением максимального произведения (ВН).
Как говорилось выше, цифровой замок содержит по меньшей мере один блокирующий штифт 500, выполненный с возможностью выдвижения и захода в паз 510 корпуса 110 замка в случае любого из следующих обстоятельств: когда накладывают внешнее магнитное поле, когда наносят внешний удар или прикладывают импульс, и/или, когда первую ось 120 вращают слишком быстро, чтобы предотвратить несанкционированное открывание цифрового замка 100. Цифровой замок 100 содержит магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС, предназначенные для открывания и запирания цифрового замка 100. Магнит 310 ПТМС расположен рядом с магнитом 320 МТС, и помещен внутрь намагничивающей катушки 250.
Кроме того, для смены полярности магнита 310 ПТМС, обладающего коэрцитивной силой 58 кА/м, требуется грубо в десять раз меньшая энергия, чем для магнита 320 МТС, коэрцитивная сила которого составляет 695 кА/м. См фиг. 7, где представлена коэрцитивная сила различных материалов. Намагниченность магнита 310 ПТМС не обладает достаточным уровнем, чтобы изменить остаточную намагниченность магнита 320 МТС. Источником, который обуславливает влияние на намагниченность магнита 310 ПТМС, может быть первичное поле, создаваемое намагничивающей катушкой 250. К примеру, когда цифровой замок 100 переводят в открываемое состояние 400, длительность пика энергии намагничивания составляет менее 1 мс. Для успешного намагничивания магнита 310 ПТМС требуется, чтобы магнит 320 МТС мог свободно переместиться в паз 330 при открываемом состоянии 400 замка 100. В противном случае магнитное поле магнита 320 МТС может повлиять на магнитное поле магнита 310 ПТМС, и цифровой замок 100 может не открыться. Свободное перемещение магнита 320 МТС обеспечивается датчиком 240 положения или механическим устройством. Кроме того, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, поле магнита 320 МТС, которое направлено встречно полю магнита 310 ПТМС, пытается вернуть поле магнита 310 ПТМС обратно к запертому состоянию, однако, зазор между магнитами уменьшает напряженность поля и коэрцитивная сила магнита 310 ПТМС способна сопротивляться действию поля магнита 320 МТС. Точнее магнит 320 МТС всегда стремится вернуть цифровой замок 100 обратно к безопасному, запертому состоянию 300. Согласно другому примеру, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300, или в открываемом состоянии 400, длительность пика энергии намагничивания составляет менее 1 мс. Успешное намагничивание магнита 310 ПТМС может происходить в любое время. Магнит 320 МТС может или не может свободно перемещаться назад. Магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС цифрового замка 100 лежат на одной прямой, при этом цифровой замок 100 находится в состоянии покоя. Очень высокая коэрцитивная сила магнита 320 МТС удерживает магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС вместе, обеспечивая тем самым запертое состояние 300 цифрового замка.
Согласно некоторому варианту осуществления, источником, обуславливающим влияние на намагниченность магнита 310 ПТМС, может являться вторичное поле. Магнит 320 МТС обладает высоким энергетическим произведением, которое обеспечивает постоянное магнитное поле, направленное в сторону магнита 310 ПТМС, и тем самым стремится удержать или перевести магнит 310 ПТМС в запертое состояние 300.
Любые отличительные признаки варианта 99 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 101, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 19 в виде блок-схемы демонстрирует вариант 101 осуществления цифрового замка 100, изображая намагничивание и энергопотребление в запертом состоянии 300 и в открываемом состоянии 400 в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку цифровой замок 100, соответствующий настоящему изобретению, обходит требование подвода питания по проводам, потребление энергии и мощность, потребляемая автономными микросистемами, использующими цифровой замок 100, очень ограниченны. Потребление энергии цифровым замком 100 сильно зависит от объема магнита 310 ПТМС. А именно, чем меньше размер магнита 310 ПТМС, тем меньше мощность, потребляемая цифровым замком 100. Напряженность намагничивающего поля зависит от характеристик намагничивающей катушки 250, таких как число витков, диаметр провода и сопротивление, а также электрический ток (I) через катушку. Сравнительно высокое значение электрического тока обеспечивается за счет достаточного напряжения (U). Основной фактор, определяющий низкое потребление энергии цифровым замком 100 это очень короткое время (t) энергопотребления. Энергия, которую потребляет цифровой замок 100, это функция напряжения (U), электрического тока (I) и времени (t) потребления энергии. Память механического состояния цифрового замка 100 обеспечивается остаточной индукцией магнита 310 ПТМС и магнита 320 МТС, а также коэрцитивной силой магнита 310 ПТМС и магнита 320 МТС, и тем самым обеспечивает нулевое потребление энергии цифровым замком 100. К примеру, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300, потребление энергии цифровым замком 100 равно нулю. При переводе цифрового замка 100 в открываемое состояние 400 создается импульс намагничивания длительностью менее 0,1 мс. Согласно другому примеру, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, потребление энергии цифровым замком 100 равно нулю. При переводе цифрового замка 100 в запертое состояние 300 создается импульс намагничивания длительностью менее 0,1 мс. Суммарное потребление энергии запирающим механизмом цифрового замка 100 может составлять 10 мВ*А на цикл открывания цифрового замка 100. Продолжительность существования открываемого состояния 400 на фиг. 19 дана для примера, и является неограниченной. Продолжительность как запертого, так и открываемого состояния зависит от эксплуатации цифрового замка 100.
Любые отличительные признаки варианта 101 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 102, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 20 в виде блок-схемы демонстрирует вариант 102 осуществления способа для работы с цифровым замком 100, соответствующего настоящему изобретению. Способ может быть реализован в системе идентичной или аналогичной вариантам 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и 80, представленным на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, например, какие рассматривались в других разделах описания.
На этапе 2000 в цифровом замке 100 предусматривают по меньшей мере два магнита. Один магнит - это магнит 310 ПТМС, а другой магнит - это магнит 320 МТС. Магнит 320 МТС выполняют с возможностью открывания или запирания цифрового замка 100. Согласно примеру, магнит 320 МТС предусматривают с коэрцитивной силой более 500 кА/м. Согласно другому примеру, магнит 310 ПТМС предусматривают с коэрцитивной силой 50-100 кА/м. Цифровой замок работает хорошо, когда коэрцитивная сила магнита МТС в 10 раз выше коэрцитивной силы магнита ПТМС. Однако, в некоторых вариантах достаточно, чтобы коэрцитивная сила магнита 320 МТС была в 5 раз выше коэрцитивной силы магнита 310 ПТМС. Магнит 310 ПТМС выполнен из сплава Алнико, а магнит 320 МТС выполнен из SmCo. В частности, магнит 310 ПТМС выполняют из сплавов железа, в которые помимо железа (Fe) входит алюминий (Al), никель (Ni) и кобальт (Со). К примеру, магнит 310 ПТМС может также быть выполнен из меди и титана. Магнит 320 МТС представляет собой постоянный магнит, изготовленный из соединения самария (SM) и кобальта (Со). К примеру, магнит 320 МТС может представлять собой элемент, изготовленный из материала, который можно намагнитить, и который может создавать свое собственное постоянное магнитное поле в отличие от магнита 310 ПТМС, который нуждается в намагничивании.
На этапе 2010 магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС располагают рядом друг с другом.
На этапе 2020 магнит 310 ПТМС располагают внутри намагничивающей катушки 250. Источником, который обуславливает намагничивание магнита 310 ПТМС, может служить первичное поле, создаваемое намагничивающей катушкой 250. Согласно примеру, когда цифровой замок 100 настраивают на переход в открываемое состояние 400, то пик энергии намагничивания имеет длительность менее 1 мс. Успешное намагничивание магнита 310 ПТМС требует, чтобы магнит 320 МТС при открываемом состоянии 400 замка мог свободно переместиться в паз 330. В противном случае магнитное поле магнита 320 МТС может повлиять на магнитное поле магнита 310 ПТМС, и цифровой замок 100 может не открыться. Свободное движение магнита 320 МТС обеспечивается датчиком 240 положения или механическим устройством. Кроме того, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, поле магнита 320 МТС, которое действует встречно полю магнита 310 ПТМС, стремится вернуть поле магнита 310 ПТМС обратно к запертому состоянию 300, но зазор между магнитами уменьшает напряженность поля и коэрцитивная сила магнита 310 МТС может противостоять полю магнита 320 МТС. Точнее, магнит 320 МТС всегда стремится перевести цифровой замок 100 обратно в надежное, запертое состояние 300.
Согласно другому примеру, когда цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300 или в открываемом состоянии, пик энергии намагничивания имеет длительность менее 1 мс. Успешное намагничивание магнита 310 ПТМС может происходить в любое время. Магнит 320 МТС может или не может свободно перемещаться обратно. Цифровой замок 100 находится в состоянии покоя, при этом магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС расположены на одной линии. Очень большая коэрцитивная сила магнита 320 МТС удерживает магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС вместе, обеспечивая тем самым, что цифровой замок 100 находится в запертом состоянии 300. В некоторых вариантах осуществления, источником, который обуславливает намагничивание магнита 310 ПТМС, может служить вторичное поле. Магнит 320 МТС обладает высоким энергетическим произведением, которое обеспечивает постоянное магнитное поле, направленное в сторону магнита 310 ПТМС, и тем самым стремится удержать магнит 310 ПТМС в запертом состоянии 300 или перевести магнит 310 ПТМС в запертое состояние 300.
На этапе 2030 производят смену полярности магнита 310 ПТМС для отталкивания или притяжения магнита 320 МТС с целью открывания или запирания цифрового замка 100.
На этапе 2040 обеспечивают положение магниту 320 МТС внутри первой оси при запертом состоянии 300 замка. При таком состоянии первая ось 120 и вторая ось 130 не соединены друг с другом. Таким образом, вторая ось 130 не вращается за счет движения первой оси 120. Кроме того, благодаря соединению между первой осью 120 и интерфейсом 140 пользователя, когда первая ось 120 вращается, интерфейс 140 пользователя также совершает вращение в направлении аналогичном направлению вращения первой оси 120. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть запертое состояние 300, цифровой замок 100 настраивают на возврат в запертое состояние 300.
На этапе 2050 магнит 320 МТС выдвигают в паз 330 второй оси 130 при открываемом состоянии 400 замка. Датчик 240 положения предусматривают для выставления паза 330 второй оси 130 в положение, чтобы магнит 320 МТС мог войти в паз 330. Когда состоянием покоя цифрового замка 100 должно быть открываемое состояние 400, цифровой замок выполняют так, чтобы он возвращался в открываемое состояние 400. Кроме того, когда цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400, магнит 320 МТС выдвинут и введен в паз 330 второй оси 130. При таком состоянии, когда магнит 320 МТС введен в паз 330 второй оси 130, пользователь может открыть цифровой замок 100, поскольку замок находится в открываемом состоянии 400. Паз 330 обеспечивает легкое открывание цифрового замка 100, поскольку магнит 320 МТС введен в паз 330. Паз 330 также препятствует несанкционированному открыванию цифрового замка 100, когда первую ось 120 вращают слишком быстро.
На этапе 2060, чтобы предотвратить несанкционированное открывание цифрового замка 100, блокирующий штифт 500 выдвигают в паз 510 корпуса 110 замка по любой из следующих причин: когда накладывают внешнее магнитное поле и/или, когда наносят внешний удар или прикладывают импульс.
Любые отличительные признаки варианта 102 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 103,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Фиг. 21 в виде блок-схемы изображает вариант 103 осуществления программного продукта 1100, соответствующего настоящему изобретению. В представленном варианте 103 изображена блок-схема работы пользователя с цифровым замком 100. Магнит 320 МТС выполнен с возможностью открывания и запирания цифрового замка 100. К примеру, используется магнит 320 МТС с коэрцитивной силой более 500 кА/м. Магнит 320 МТС представляет собой постоянный магнит на основе соединения самария (Sm) с кобальтом (Со). Например, магнит 320 МТС может представлять собой элемент, выполненный из материала, который может быть намагничен, и который способен создавать свое собственное постоянное магнитное поле в отличие от магнита 310 ПТМС, который нуждается в намагничивании. Параметры, которые отвечают за открывание цифрового замка 100, записаны и сохранены в облачном сервере 1710. После нажатия пользователя на иконку 2100, которая приводит в действие цифровой замок, компьютер посылает магниту 320 МТС цифрового замка 100 инструкцию войти в паз 330. Таким образом создается сцепление для открывания цифрового замка 100. В таком случае цифровой замок 100 находится в открываемом состоянии 400.
Любые отличительные признаки варианта 103 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102,104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, магнит 320 МТС и/или магнит 310 ПТМС могут быть изготовлены из материала SENSORVAC (FeNiAlTi).
Согласно настоящему изобретению, исходным состоянием цифрового замка может быть либо открываемое состояние, либо запертое состояние. Исходное состояние может быть задано путем изменения расстояния между магнитом 320 МТС и магнитом 310 ПТМС внутри замка. Замок может постоянно находиться в открываемом состоянии, или может быть настроен на автоматический возврат в запертое состояние без потребления электроэнергии, что создавало бы экономию энергии.
Фиг. 22 демонстрирует различные варианты энергетического бюджета, соответствующего изобретению цифрового замка при различных конфигурациях в варианте осуществления 104. Различные конфигурации замка показаны серией фигур 22A-F, где сила тяжести в каждой индивидуальной фигуре действует в направлении сверху-вниз, т.е. в направлении сверху-вниз относительно страницы.
Фиг. 22А, 22В, 22С демонстрируют энергию открывающего импульса, т.е. энергетический бюджет, используемый, когда замок переводят из запертого состояния в открытое состояние.
На фиг. 22А показана конфигурация для угла 0° относительно направления силы тяжести. Данная конфигурация требует максимальной энергии, поскольку производится подъем магнита 320 МТС и удержание в верхнем положении. Потенциальная энергия магнита МТС в поднятом состоянии увеличивает энергию импульса, которая требуется для открывания цифрового замка.
На фиг. 22В показана конфигурация для угла 90° относительно направления силы тяжести, что также эквивалентно углу 270°. Трение между магнитом 320 МТС и стенками паза 330 увеличивает расход энергии необходимый для открывания цифрового замка при такой конфигурации.
На фиг. 22С показана конфигурация для угла 180° относительно направления силы тяжести. Это случай минимальной энергии. Потенциальная энергия магнита 320 МТС уменьшает энергию импульса, которая требуется для открывания цифрового замка, поскольку магнит 320 МТС падает в паз 330.
Если замок настраивают так, чтобы его состоянием покоя или исходным состоянием было запертое состояние, то энергетический бюджет должен превосходить требования конфигурации, приведенной на фиг. 22А, для цифрового замка, который должен быть открываемым при всех конфигурациях фиг. 22А-С. В прототипе для получения открывающего импульса использовались три конденсатора емкостью по 47 мкФ.
Фиг. 22D, 22Е и 22F демонстрируют энергию запирающего импульса, т.е. энергетический бюджет, когда замок переводят из открытого состояния в запертое состояние.
На фиг. 22D показана конфигурация для угла 0° относительно направления силы тяжести. Данная конфигурация требует минимальной энергии, поскольку магнит 320 МТС выпадает из паза в обратном направлении. Потенциальная энергия магнита 320 МТС уменьшает энергию импульса, которая требуется для запирания цифрового замка.
На фиг. 22Е показана конфигурация для угла 90° относительно направления силы тяжести, что также эквивалентно углу 270°. Трение между магнитом 320 МТС и стенками паза 330 увеличивает расход энергии необходимый для запирания цифрового замка при такой конфигурации.
На фиг. 22F показана конфигурация для угла 180° относительно направления силы тяжести. Это случай максимальной энергии. Потенциальная энергия магнита 320 МТС увеличивает энергию импульса, поскольку требуется производить подъем магнита 320 МТС из паза 330. Это задает требование к энергетическому бюджету, которое охватывает все конфигурации. В прототипе использовался конденсатор емкостью 47 мкФ для перехода в запертое состояние во всех положениях.
Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения энергия запирающего импульса может составлять 1/3 энергии открывающего импульса. В предпочтительном варианте осуществления изобретения дистанция перемещения между магнитом 310 ПТМС и магнитом 320 МТС оптимизирована так, что магнит 320 МТС почти изменяет полярность магнита 310 ПТМС. Тогда для магнита ПТМС требуется лишь слабый импульс намагничивания, и происходит изменение полярности, например, чтобы запереть замок, как показано на фиг. 22С.
Согласно одному варианту осуществления, дистанция между магнитом 320 МТС и магнитом 310 ПТМС задана такой величины, что требуется импульс намагничивания при обоих направлениях перемещения.
Согласно другому варианту, магнит 320 МТС возвращается из паза 330 в исходное, запертое состояние, которое в этом случае было бы состоянием покоя системы замка.
Значение также имеет и окружающий материал, и он должен быть оптимизирован для определенной дистанции перемещения, которая является расчетной для магнита 320 МТС.
Вариантом осуществления, который требует минимальной величины энергии магнитного импульса, является вариант, показанный на фиг. 22D, где магнит 320 МТС просто выпадает из паза 330.
Экспериментально установлено, что цифровой замок потребляет на 30% меньше энергии магнитного импульса, когда магнит 320 МТС перемещается для запирания цифрового замка, чем когда указанный магнит перемещается для открывания замка, и задвигается в паз 330.
Любые отличительные признаки варианта 104 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 23А в виде блок-схемы изображен вариант 105 осуществления цифрового замка 1001, соответствующего настоящему изобретению. Цифровой замок 1001 содержит корпус 110, только одну ось 2300, которая выполнена с возможностью вращения, и интерфейс 140 пользователя. Ось 2300 расположена в корпусе 110 замка. К примеру, ось 2300 может представлять собой вал, выполненный с возможностью вращения. Кроме того, интерфейс 140 пользователя соединен с осью 2300 цифрового замка 1001. Согласно одному варианту осуществления, интерфейс 140 пользователя прикреплен к наружной поверхности 150 корпуса 110 замка. К примеру, интерфейсом 140 пользователя может служить дверная ручка, круглая рукоять или цифровая клавиатура. В изображенном варианте осуществления запирание и открывание цифрового замка 1001 вызывается вращением интерфейса 140 пользователя. К примеру, если пользователь хочет запереть или открыть цифровой замок 1001, то пользователь может привести в действие интерфейс 140 (например, круглую рукоять), вращая последнюю. Точнее, интерфейс 140 пользователь может поворачивать в разные стороны, чтобы запирать или открывать цифровой замок 1001.
Цифровой замок 1001 с одной вращающейся осью может быть запитан от фотовольтаического элемента 2310 солнечной батареи для запирания и открывания двери, не требуя при этом электрических компонентов, таких как моторы. Фотовольтаический солнечный элемент 2310 может представлять собой электрическое устройство, которое преобразует энергию солнечного света в электричество за счет фотовольтаического эффекта, чтобы питать энергией цифровой замок 1001. Фотовольтаический солнечный элемент 2310 может также представлять собой полупроводниковое устройство, изготовленное из пластин полупроводникового материала - кремния (Si) высокой очистки, легированного особыми примесями, которые создают избыток либо электронов, либо дырок в структуре кристаллической решетки. К примеру, фотовольтаический элемент 2310 может быть расположен на наружной поверхности 150 корпуса 110 замка, чтобы воспринимать солнечный свет и питать энергией цифровой замок 1001. Согласно другому примеру, фотовольтаический элемент 2310 может быть расположен на внутренней поверхности корпуса 110 замка, чтобы питать энергией цифровой замок 1001. Согласно еще одному примеру, фотовольтаический элемент 2310 может быть расположен на любой части корпуса 110 замка, подходящей для приема солнечного света, чтобы питать энергией цифровой замок 1001. Кроме того, фотовольтаический элемент 2310 может быть расположен на наружной поверхности интерфейса 140 пользователя. При такой реализации размещения фотовольтаического солнечного элемента 2310 на интерфейсе 140 пользователя, указанный элемент 2310 может быть использован для приема солнечного света и питания цифрового замка 1001 с одной вращающейся осью для запирания или открывания двери.
Согласно примеру, на интерфейсе 140 пользователя может быть размещена 3-D камера 2330 для получения изображения пользователя. Согласно другому примеру, 3-D камера 2330 может быть расположена в любом удобном месте на двери для получения изображения пользователя. В вышеупомянутом примере 3-D камера 2330 может быть соединена с интерфейсом 140 пользователя. Указанная 3-D камера 2330 может представлять собой формирователь изображения, который позволяет воспринимать в изображениях глубину, чтобы воспроизводить три измерения, как бинокулярное зрение человека. К примеру, в 3-D камере 2330 могут использоваться два или более объективов для регистрации с множества точек обзора. Согласно другому примеру, в 3-D камере 2330 может использоваться один объектив, положение которого смещается.
3-D камера 2330 может использоваться для получения изображения пользователя, и передачи полученного изображения в устройство 210 идентификации. Поскольку устройство 210 идентификации является частью интерфейса 140 пользователя, а 3-D камера 2330 расположена на указанном интерфейсе, устройство 210 идентификации может осуществлять распознавание пользователя и предоставлять последнему доступ для запирания или открывания цифрового замка 1001. Доступ пользователю для запирания и открывания двери разрешается после аутентификации пользователя путем сравнения полученного изображения с изображением, записанным в базе данных электронного модуля 200 замка. Согласно примеру, полученным изображением может быть одно из следующих: лицо пользователя, ладонь, локоть, глаза, или любая другая характерная часть тела пользователя. К примеру, в качестве 3-D камеры 2330 может служить любая из следующих камер: Fujifilm FinePix Real 3D W3, Sony Alpha SLT-A55, Panasonic Lumix DMC-TZ20, Olympus TG-810 и/или Panasonic Lumix DMC-FX77.
Любые отличительные признаки варианта 105 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 23В в виде блок-схемы изображен вариант 106 осуществления цифрового замка 1001, соответствующего настоящему изобретению, в запертом состоянии 300. Как говорилось ранее, цифровой замок 1001 содержит магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС, предназначенный для открывания и запирания цифрового замка 1001. Магнит 310 ПТМС помещен внутрь корпуса 110 замка и находится внутри намагничивающей катушки 250, при этом магнит 320 МТС представляет собой постоянный магнит. Магнит 320 МТС может представлять собой элемент, выполненный из материала, который может быть намагничен, и который может создавать свое собственное постоянное магнитное поле в отличие от магнита 310 ПТМС, который нуждается в подмагничивании.
Магнит 310 ПТМС выполнен с возможностью отталкивания или притяжения магнита 320 МТС для открывания или запирания цифрового замка 1001 в ответ на изменение полярности магнита 310 ПТМС посредством намагничивающей катушки 250. В частности, когда цифровой замок 1001 находится в запертом состоянии 300, магниту 310 ПТМС задана такая полярность, что северный полюс (N) магнита 310 ПТМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС притягиваются друг к другу. В результате такой конфигурации магнит 320 МТС частично входит в паз 2340 оси 2300, и в паз 2320 корпуса 110 замка. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления полярность магнита 310 ПТМС и магнита 320 МТС может быть такой, что южный полюс (S) магнита 310 обращен к северному полюсу (N) магнита 320 МТС, что вызывает взаимное притяжение магнитов 310 ПТМС и 320 МТС друг другу.
Цифровой замок 100, оснащенный двумя осями, выполнен с возможностью работы между запертым состоянием 300 и открываемым состоянием 400 (как показано на фиг. 3 и 4). Когда цифровой замок 1001, оснащенный одной осью, находится в запертом состоянии 300, магниту 320 МТС задано такое положение, при котором он частично находится внутри оси 2300, и частично внутри корпуса 110 замка, внутри пазов 2320, 2340. При таком состоянии магнит 320 МТС блокирует вращение оси 2300. Кроме того, когда пользователь пытается открыть замок 1001 путем вращения интерфейса 140 при закрытом состоянии 300, через ось 2300 к магниту 320 МТС может быть приложена сила. Сила передается на магнит 320 МТС, благодаря соединению между осью 2300 и магнитом 320 МТС. Поскольку магнит 320 МТС изготовлен из сплава самария (Sm) и кобальта (Со), магнит 320 обладает прочностью и может противостоять силе, которая передается через ось 2300. Иногда используют титановую гильзу в качестве оболочки для магнита 320 МТС, чтобы создать для магнита 320 механически прочную наружную поверхность. В оси 2300 может быть предусмотрен ограничительный механизм, чтобы препятствовать передаче на магнит 320 МТС любых сил от интерфейса 140 пользователя. К примеру, ограничительным механизмом может служить любой механизм/компонент, предусмотренный для ограничения передачи силы на магнит 320 МТС через ось 2300.
Любые отличительные признаки варианта 106 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 23С в виде блок-схемы изображен вариант 107 осуществления цифрового замка 1001, оснащенного одной осью вращения, и соответствующего настоящему изобретению, в открываемом состоянии 400. Когда цифровой замок 1001 находится в открываемом состоянии 400, магниту 310 ПТМС придана такая полярность, при которой южный полюс (S) магнита 310 ПТМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 320 МТС отталкивается от магнита 310 ПТМС. В результате этого магнит 320 МТС входит в паз 2340 оси 2300. При таком состоянии магнит 320 МТС погружен в паз 2340 оси 2300, и пользователь может открыть замок 1001, оснащенный одной осью вращения. Когда пользователь вращает интерфейс 140, ось 2300 также вращается. Вращение оси 2300 возможно благодаря соединению оси 2300 с интерфейсом 140 пользователя. К примеру, для приведения оси 2300 в ее исходное положение, когда пользователь вращает интерфейс 140, может быть использована возвратная пружина. Согласно одному варианту осуществления изобретения, возвратная пружина может представлять собой торсионную пружину, расположенную в зазоре между осью 2300 и корпусом 110 цифрового замка 1001.
Замок с одной осью обычно проще замков, оснащенных несколькими осями.
Любые отличительные признаки варианта 107 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 108, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 23D, 23Е и 23F в виде блок-схем представлен вариант 108 осуществления соответствующего изобретению цифрового замка 1001, оснащенного одной осью вращения, показанного в запертом состоянии 300, открываемом состоянии 400 и открытом состоянии 2400. Когда цифровой замок 1001 находится в запертом состоянии 300, магниту 310 ПТМС придана такая полярность, при которой северный полюс (N) магнита 310 ПТМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 320 МТС и магнит 310 ПТМС притягиваются друг к другу. В результате магнит 320 МТС частично расположен в пазу 2340 оси 2300 и частично в пазу 2320 корпуса 110 замка, как показано на фиг. 23D, препятствуя вращению оси 2300. А в случае фиг. 23Е, когда цифровой замок 1001 находится в открываемом состоянии 400, магнит 320 МТС входит в паз 2340 оси 2300. При таком состоянии, когда магнит 320 МТС погружен в паз 2340 оси 2300, пользователь может открыть цифровой замок 1001, например, путем поворота интерфейса 140, и вращения оси 2300. Согласно фиг. 23F, в открытом состоянии 2400, когда пользователь поворачивает интерфейс 140 по часовой стрелке, магнит 320 МТС оказывается повернутым в определенное угловое положение. К примеру, указанное определенное угловое положение магнита 320 МТС составляет приблизительно 120°.
Любые отличительные признаки варианта 108 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 109, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 24А в виде блок-схемы представлен вариант 109 осуществления соответствующего изобретению цифрового замка 1002 с одной осью и поступательным перемещением указанной оси. Данный цифровой замок 1002 содержит корпус 110 замка, ось 2300, выполненную с возможностью поступательного перемещения, и интерфейс 140 пользователя. В изображенном варианте осуществления запирание открывание цифрового замка 1002 обусловлено линейным перемещением интерфейса 140 пользователя. К примеру, если пользователь хочет запереть или открыть цифровой замок 1002, пользователь может задать линейное перемещение интерфейсу 140, например, привести в действие рычаг или нажимную кнопку. Точнее, можно совершить линейное перемещение назад и вперед интерфейса 140 пользователя, чтобы запереть или открыть цифровой замок 1002.
Цифровой замок 1002 может быть запитан от фотовольтаического солнечного элемента 2310 для запирания или открывания двери, при этом не требуются электрические компоненты, такие как моторы. К примеру, фотовольтаический солнечный элемент 2310 может быть размещен на наружной поверхности 150, внутренней поверхности и/или на любой части корпуса 110 замка для приема света и питания цифрового замка 1002. Кроме того, фотовольтаический солнечный элемент 2310 может быть размещен на наружной поверхности интерфейса 140 пользователя. При такой реализации фотовольтаического солнечного элемента 2310 на интерфейсе 140 пользователя, указанный солнечный элемент может быть использован для приема света и питания корпуса 110 замка с целью запирания и/или открывания двери.
На интерфейсе 140 пользователя может быть расположена 3-D камера 2330. 3-D камера 2330 может использоваться для получения изображения пользователя, и передачи полученного изображения в устройство 210 идентификации. Поскольку устройство 210 идентификации является частью интерфейса 140 пользователя, а 3-D камера 2330 расположена на указанном интерфейсе, устройство 210 идентификации может осуществлять распознавание пользователя и предоставлять последнему доступ для запирания или открывания цифрового замка 1002. Доступ пользователю для запирания и открывания двери разрешается после аутентификации пользователя путем сравнения полученного изображения с изображением пользователя, записанным в базе данных электронного модуля 200 замка.
Любые отличительные признаки варианта 109 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 116, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 24В в виде блок-схемы представлен вариант 116 осуществления соответствующего изобретению цифрового замка 1002 в запертом состоянии 300. Когда цифровой замок 1002 находится в запертом состоянии 300, магниту 310 ПТМС обеспечена такая полярность, при которой северный полюс (N) магнита 310 ПТМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма, магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС притягиваются друг к другу. В силу этого, магнит 320 МТС частично занимает положение в пазу 2340 оси 2300, и частично - в пазу 2320 корпуса 110 замка.
Когда цифровой замок 1002 находится в запертом состоянии 300, магниту 320 МТС обеспечена такая полярность, при которой данный магнит частично находится внутри оси 2300, в пазу 2340. При таком состоянии магнит 320 МТС блокирует поступательное движение, т.е. не позволяет тянуть или толкать ось 2300 внутри корпуса 110 замка, поскольку часть магнита МТС также находится внутри паза 2320. Кроме того, когда пользователь при запертом состоянии 300 пытается открыть цифровой замок 1002, линейно перемещая интерфейс 140 пользователя, усилие через ось 2300 может быть приложено к магниту 320 МТС. Затем это усилие передается на магнит 320 МТС благодаря контакту между осью 2300 и магнитом 320 МТС. В оси 2300 может быть предусмотрен ограничительный механизм, чтобы препятствовать передаче на магнит 320 МТС любых сил от интерфейса 140 пользователя.
Любые отличительные признаки варианта 116 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 111, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 24С в виде блок-схемы представлен вариант 111 осуществления соответствующего изобретению цифрового замка 1002 в открываемом состоянии 400. Когда цифровой замок 1002 находится в открываемом состоянии 400, магниту 310 ПТМС обеспечена такая полярность, при которой южный полю (S) магнита 310 обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма, магнит 320 МТС отталкивается от магнита 310 ПТМС. В силу этого магнит 320 МТС входит в паз 2340 оси 2300. При таком состоянии, когда магнит 320 МТС целиком вошел в паз 2340 оси 2300, пользователь может открыть цифровой замок 1002, толкая ось, как указывает стрелка.
Любые отличительные признаки варианта 111 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 112, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 24D в виде блок-схемы представлен вариант 112 осуществления соответствующего изобретению цифрового замка 1002 с одной осью и поступательным перемещением указанной оси в открытом состоянии 2400. Когда пользователь линейно перемещает интерфейс 140, ось 2300 также перемещается вперед на открывание двери. Движение оси 2300 вперед возможно благодаря соединению между осью 2300 и интерфейсом пользователя. Согласно примеру, для возврата оси 2300 вместе с магнитом 320 МТС в исходное положение, когда пользователь совершает линейное перемещение интерфейса 140, может быть использована возвратная пружина. Согласно другому примеру, для возврата оси 2300 вместе с магнитом 320 МТС в исходное положение, когда пользователь совершает линейное перемещение интерфейса 140, может быть использована пружина сжатия. Возвратная пружина может быть расположена в зазоре между осью 2300 и корпусом 110 цифрового замка 1002.
Все три замка 100, 1001 и 1002 могут также быть реализованы без блокирующих штифтов 500 или их пазов 510, чтобы упростить некоторые варианты осуществления цифрового замка, когда нет опасения несанкционированного открытия.
Любые отличительные признаки варианта 112 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 113, 114 и/или 115.
На фиг. 25А в виде блок-схемы представлен вариант 113 осуществления цифрового замка 1002 с одной осью и поступательным перемещением указанной оси, в открываемом состоянии 400, а также соответствующее программное и аппаратное обеспечение, соответствующее настоящему изобретению. Для получения изображения пользователя и передачи полученного изображения в устройство 210 идентификации может быть использована 3-D камера 2330. Поскольку устройство 210 идентификации является частью интерфейса 140 пользователя, а 3-D камера 2330 расположена на указанном интерфейсе, устройство 210 идентификации может осуществлять распознавание пользователя и предоставлять последнему доступ для запирания или открывания цифрового замка 1002. Пользователь получает разрешение открыть цифровой замок 1002, когда изображение пользователя, полученное 3-D камерой 2330, совпадает с изображением пользователя, которое хранится в базе данных. Когда подлинность пользователя будет проверена, у магнита 310 ПТМС создается такая полярность, при которой южный полюс (S) магнита 310 ПТМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма, магнит 320 МТС отталкивается от магнита 310 ПТМС. В силу этого магнит 320 МТС входит в паз 2340 оси 2300. При таком состоянии, когда магнит 320 МТС целиком вошел в паз 2340 оси 2300, пользователь может открыть цифровой замок 1002.
Информация проверки подлинности передается в модуль 1240 вывода, который передает сигнал в цифровой замок 1002, чтобы совершить перемещение или остаться в открываемом состоянии 400. Кроме того, выдается уведомление пользователю о подтверждении подлинности. Уведомление может быть в одной из следующих форм: в виде звукового уведомления, видео уведомления, мультимедийного уведомления и/или текстового уведомления. К примеру, изображение, получаемое от пользователя, может быть одним из следующих: изображением лица, ладони, плеча, глаз или изображением любой другой характерной части тела пользователя. Согласно другому примеру, подлинность пользователя может быть подтверждена любым из следующих способов: электронным ключом, биркой, брелком, отпечатком пальца, магнитной полосой, сигналом устройства NFC(NFC).
Любые отличительные признаки варианта 113 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 114 и/или 115.
На фиг. 25В в виде блок-схемы представлен вариант 114 осуществления цифрового замка 1002 с одной осью и поступательным перемещением указанной оси, в открытом состоянии 2400, а также соответствующее программное и аппаратное обеспечение, соответствующее настоящему изобретению. В ответ на сигнал, принятый модулем 1240 вывода, ось 2300 перемещают вперед, чтобы открыть цифровой замок 1002, и перевести его в открытое состояние 2400. Перемещение оси 2300 в направлении «вперед» возможно в ответ на подтверждение подлинности пользователя. К примеру, для возврата оси 2300 вместе с магнитом 320 МТС в исходное положение после подтверждения подлинности пользователя может быть использована возвратная пружина.
Любые отличительные признаки варианта 114 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113 и/или 115.
На фиг. 26А и 26В схематично представлен соответствующий изобретению вариант 115 осуществления цифрового замка 100, 1001, 1002, при этом показано запертое состояние 300 и открываемое состояние 400. Согласно фиг. 26А и 26В, магнит 320 МТС значительно меньше магнита 310 ПТМС, при этом магнит 320 МТС может быть расположен внутри штифта 2600, который может быть выполнен из пластика или титана. Кроме того, когда цифровой замок 100, 1001, 1002 находится в запертом состоянии 300, магниту 310 ПТМС задана такая полярность, при которой северный полюс (N) магнита 310 ПРМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 310 ПТМС и магнит 320 МТС притягиваются друг к другу. В результате этого штифт 2600 вместе с магнитом 320 МТС частично заходит в паз 2340 оси 2300, и частично - в паз 2320 корпуса 110 замка. Согласно фиг. 26В, когда цифровой замок 100, 1001, 1002 находится в открываемом состоянии 400, магниту 310 ПТМС задана такая полярность, при которой южный полюс (S) магнита 310 ПРМС обращен к южному полюсу (S) магнита 320 МТС. В соответствии с законами магнетизма магнит 320 МТС отталкивается от магнита 310 ПТМС. В результате этого, штифт 2600 вместе с магнитом 320 МТС входит в паз 2340 оси 2300. При таком состоянии, когда штифт 2600 вместе с магнитом 320 МТС целиком погружен в паз 2340 оси 2300, пользователь может открыть цифровой замок 100, 1001, 1002.
В предпочтительных вариантах осуществления магнит 320 МТС выполнен гораздо более коротким по сравнению с фиксирующим штифтом 2600, что делает замок легко переключаемым, поскольку штифт не связан слишком сильно с корпусом замка, если корпус 110 замка изготовлен, к примеру, из железа. Это приводит к тому, что цифровому замку 100, 1001, 1002 будет требоваться меньшая энергия переключения между состояниями. И наоборот, более длинный магнит 320 МТС требует увеличенной магнитной энергии переключения, и предпочтителен в некоторых случаях, например, в случае блокирующих штифтов 500.
Любые отличительные признаки варианта 115 осуществления согласно настоящему изобретению можно легко комбинировать или менять местами с любым из других вариантов 10, 20, 30, 40, 50, 51, 60, 70, 80, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 116, 111, 112, 113 и/или 114.
Выше было рассмотрено изобретение и продемонстрированы его весомые преимущества. Результатом изобретения является цифровой замок, который является более дешевым в изготовлении, поскольку число компонентов, составляющих цифровой замок, также уменьшено. Данный цифровой замок потребляет меньше энергии по сравнению с существующими механическими и электромеханическими замками, даже когда цифровой замок находится в запертом состоянии. Цифровой замок надежен, поскольку способен работать в различных диапазонах температур, и обладает коррозионной стойкостью. Кроме того, цифровой замок является замком с автономным питанием; его также может питать пользователь, устройство NFC, солнечная панель и/или аккумуляторная батарея, что обеспечивает больший срок службы цифровых замков.
Цифровой замок может быть приспособлен к использованию любых биометрических способов идентификации. Использование датчика положения является необязательным, поскольку соответствующий изобретению замок может быть также реализован и без датчика положения. В целях иллюстрации чертежи выполнены не в масштабе.
Изобретение выше было рассмотрено со ссылками на варианты его осуществления. Однако, понятно, что изобретение не ограничивается только указанными вариантами осуществления, но заключает в себе все возможные варианты, попадающие в рамки идеи и объема изобретения, которые установлены прилагаемой формулой изобретения.
ЛИТЕРАТУРА
ЕР 3118977 А1 Электромеханический замок, использующий силы магнитного поля (англ. Electromechanical Lock Utilizing Magnetic Field Forces), публ. 18.01.2017, Piirainen, Mika и др.
US 20170226784 A1 Электромагнитный замок с уменьшенным энергопотреблением (англ. Reduced Power Consumption Electromagnetic Lock), публ. 10.08.2017, Brett L. Davis, и др.
Микроструйные исполнительные механизмы с импульсным управлением и сверхнизким энергопотреблением (англ. Pulse Controlled Microfluidic Actuators with Ultra-Low Energy Consumption), публ. 25.05.2017, Dulsha K. Abeywardana и др.
CN 203271335 U, Energy-saving Indoor Elecromagnetic Lock (Экономичный электромагнитный замок для внутренних помещений), Lin Ruibie, 2013.
https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard_process