Устройство контроля доступа

Полезная модель относится к автоматизированным устройствам контроля доступа в многоквартирных домах, предназначенным для повышения уровня взаимодействия человека с системой контроля доступа посредством смартфона, а также общественной безопасности в многоквартирных домах и прилегающих к ним территориях.
Устройство является элементом программно-аппаратной комбинации расширения функциональных возможностей систем контроля доступа.
Из уровня техники известны устройства контроля доступа, имеющие процессор и аппаратную часть, при этом имеющие недостаток в виде низкой эффективности работы из-за неоптимальной схемы работы, а также отсутствие возможности использовать смартфон в роли идентификатора.
Задачей, на которую направлена полезная модель, является оптимизация схемы управления устройством контроля доступа с предоставлением такого доступа с помощью смартфона.
При выполнении указанной задачи достигается технический результат полезной модели, заключающийся в повышении эффективности работы устройства контроля доступа.
Технический результат достигается устройством контроля доступа, содержащим размещенные на материнской плате процессорный блок, соединенный с блоком поддержки питания, блоком считывания NFC тегов, при этом, согласно полезной модели, процессорный блок является микропроцессорным модулем ESP32, выполненным со встроенным блоком Bluetooth и возможностью взаимодействия с блоком считывания NFC тегов, который содержит процессор и антенну, также установленные на плате, а блок поддержки питания содержит синхронный понижающий DC-DC преобразователь, при этом устройство содержит конденсаторы, выполненные с возможностью фильтрации и сглаживания питающих напряжений, и соединенные с диодом, который соединен с линейным стабилизатором напряжения, подключенным к коммутационному выходному реле, имеющему две пары перекидных контактов, при этом устройство содержит разъем J5, выполненный с возможностью внутрисхемного программирования ESP32, а также резисторы R6 и R7, выполненные с возможностью подтяжки цепей программирования.
Устройство может быть выполнено на двусторонней печатной плате размером 53 мм на 50 мм, расположение деталей одностороннее.
Пример осуществления полезной модели показан на фиг. 1-3.
Устройство подключается к входным группам систем контроля доступа. Используется простейший интерфейс управления - сухие контакты реле.
Устройство имеет блок считывания NFC тегов, формируемых смартфонами или совместимыми изделиями на базе ОС Андроид; блютус блок, встроенный в ESP32, как сервер для получения данных по каналам данной технологии от смартфонов или совместимых устройств на базе ОС Андроид и IOS.
Кроме того, имеется веб интерфейс для сериализации параметров Устройства, уточненной подстройки параметров работы и получения логов работы.
После получения данных со смартфона по NFC или Bluetooth каналам, Устройство анализирует данные, принимает решение о замыкании контактов реле, для активации доступа и записывает информацию о событии во внутреннюю память.
Центральным процессором Устройства (CPU1) является микропроцессорный модуль ESP32, например, производства компании Expressif.
Параметры микропроцессорного модуля:
- Встроенный процессор : Xtensa Dual-Core 32-bit LX6, 160 MHz или 240 MHz (до 600 DMIPS)
- Встроенная память: 520 Kбайт SRAM, 448 Kбайт ROM
- Встроенная память программ: 8 Мбайт FLASH
- Аппаратные интерфейсы:
- 12-bit SAR ADC до 18 каналов
- 2 × 8-bit DAC
- 10 × touch сенсоров
- Температурный сенсор
- 4 × SPI (один задействован)
- 2 × I²S
- 2 × I²C
- 3 × UART (один задействован для отладки и первичной загрузки программы)
- 1 host (SD/eMMC/SDIO)
- 1 slave (SDIO/SPI)
- Ethernet MAC с поддержкой DMA и IEEE 1588 (задействован)
- CAN 2.0
- IR (TX/RX)
- Motor PWM
- LED PWM до 16 каналов
- Hall sensor
- Ultra low power analog pre-amplifier
- Питающее напряжение от 2,9 вольт до 3,7 вольт
- Ток потребления
- WIFI средний 260 mA, максимальный до 0,5 А
- Bluetooth средний 260 mA, максимальный до 0,5 А
- Встроенная комбинированная WIFI / Bluetooth антенна
- Размеры: 19.4 × 26 мм
Модуль поддержки NFC интерфейса (M1).
Параметры NFC модуля:
Основной процессор NXP PN532
Рабочая частота 13,56 МГц
Протоколы:
ISO 14443 Type A  - NXP Mifare 1k, 4k, Ultralight, Desfire
ISO 14443 Type B
ISO/IEC 14443-4-совместимые чипы
FeliCa
Jewel
TopaZ
Логика: КМОП, 3.3 В
Напряжение питания: 3.3-5 В
Максимальный потребляемый ток: 150 мА
Потребляемый ток в режиме ожидания: 100 мА
Потребляемый ток в режиме считывания: 120 мА
Потребляемый ток в режиме записи: 120 мА
Потребляемый ток в режиме накачки до 1 А
Антенна: встроенная, на плате
Размеры: 42.7 × 40.4 мм
Блок поддержки питания может быть спроектирован на базе MP2307DN (U1), высокотехнологичный, синхронный понижающий (STEP-DOWN) DC-DC преобразователь с высоким КПД.
Параметры преобразователя:
Входное напряжение от +5 до + 26 вольт
Максимальный ток 3 Ампера
Рабочий диапазон температур -40…+85°С
Выполнен в полной (не сокращенной) схеме в соответствии с технической документацией от производителя на данную микросхему. Выходное напряжение 3.3 вольта, задается резисторами R1+R5. Дроссель L1 рассчитан на ток не менее 3 Ампер. Диод D2 - шоттки, для улучшения параметров генерации (ускорение запуска, стабилизации параметров при больших токах нагрузки). Диод D3 - шоттки, используется в качестве фильтра при резких изменениях в токе нагрузке, стабилизирует работу преобразователя в экстремальных режимах.
Блок поддержки питания обеспечивает работу процессорного модуля ESP32 и модуля NFC. Конденсаторы С1, С2, С6, С7, С8 - фильтрующие и сглаживающие питающие напряжения.
Диод D1, защищает Устройство от ошибки подключения полярности питания.
U3 линейный стабилизатор напряжения обеспечивает +5 вольт питание коммутационного выходного реле RL1. Реле имеет две пары перекидных контактов рассчитанных на 2A/250VAC. Управление реле осуществляется через U2, сборку транзисторов Дарлингтона -  ULN2003.
Модуль M1, подключен к CPU1 по интерфейсу SPI.
J1 - выходная колодка для подключения питания и выходных контактов реле.
Разъем J5 предназначен для внутрисхемного программирования ESP32. Резисторы R6 и R7 обеспечивают подтяжку необходимых цепей программирования для правильного режима работы CPU1.
Устройство выполнено на двусторонней печатной плате размером 53 мм на 50 мм. Расположение деталей одностороннее.
Локальное программное обеспечение Устройства.
Встроенная программа устройства содержит следующие программные модули:
Модуль получения данных по NFC. Предназначен для приема информации через канал ближней связи NFC от смартфона или его аналога (далее «Клиентское устройство» или КУ).
Модуль получения данных по Bluetooth. Предназначен для приема информации через канал связи среднего радиуса действия от смартфона или его аналога (далее “Клиентское устройство” или КУ).
Модуль широкого вещания Bluetooth, оповещает окружающих потенциальных клиентов о доступных сервисах. Учувствует в процедуре опознания КУ свой-чужой.
Модуль контроля дальности нахождения Bluetooth клиентов, определяет условную дальность нахождения КУ.
Модуль ведения списка активных Bluetooth клиентов, контролирует активных пользователей, их поддержание и/или отключение.
Модуль управления реле, обрабатывает запросы на срабатывание реле от других модулей и управляет реле в соответствии с настройками.
Модуль поддержки точки доступа WIFI, обеспечивает подключение пользователей для администрирования.
Модуль поддержки сервера web администрирования устройства, контролирует авторизацию доступа к администрированию, позволяет проводить настройку параметров, тестировать сработку реле, замену ПО, скачивание логов работы.
Модуль организации хранения данных в энергонезависимой памяти и доступ к ним. Распределяет энергонезависимую память между данными тонкой настройки и логами, позволяет другим модулям получать доступ к этим данным и их изменению.
Модуль ведения базы данных пользователей с сопутствующими параметрами, позволяет другим модулям получить данные о предыдущих подключениях КУ с соответствующими параметрами.
Модуль замены прошивки устройства, контролирует целостность и валидность прошивки, её версии.
Модуль контроля текущей даты и времени. Поскольку Устройство не имеет часов реального времени, модуль восстанавливает текущие дату и время по накопленным данным от предыдущих подключений КУ.
Модуль дешифровки и контроля данных. Дешифрует полученные данные. Проверяет их корректность, принимает решение о валидности ключа.
Модуль получения прошивки и ее применения на устройстве.
Модуль ведения логов разрешений и запретов сработок реле.ъ
Модуль генерации и контроля авторизационного пароля.
Стартовый модуль, подготавливает оперативные данные устройства, проверяет работоспособность NFC, загружает из энергонезависимой памяти данные, записывает в лог факт запуска.
Предложенная конструктивная схема устройства контроля доступа позволяет исключить недостатки существующего уровня техники, позволяя достичь технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы устройства контроля доступа, поскольку отличительные признаки формулы полезной модели позволяют осуществить оптимальную схему программирования такого устройства.
Поиск по общедоступным источникам информации показал, что из уровня техники не известна вся совокупность существенных признаков устройства контроля доступа, в связи с чем полезная модель соответствует условию патентоспособности «новизна».
Устройство контроля доступа изготавливается из стандартных для этой области техники компонентов на общеизвестном оборудовании, то есть может быть использовано в промышленности, ввиду чего полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примерами осуществления предлагаемого устройства контроля доступа, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной модели в объеме прилагаемой формулы.