Магнитострикционный кодовый преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к технике охраны объектов от доступа посторонних лиц. Техническим результатом изобретения является повышение секретности и надежности. Магнитострикционный кодовый преобразователь содержит волновой генератор (1), состоящий из прямолинейного магнитострикционного волновода (2), кодового механизма (3) с m поляризующими магнитами (4) и штоками (5) приводов, усилителя записи (6), акустического демпфера (7) и сигнального электроакустического преобразователя (8), а также формирователь импульсов (9), управляемый генератор кодов (10), запоминающее устройство (11), усилитель импульсов (12), счетчик импульсов (13), входную и выходные шины (14) и (15), (16). Базовым сигналообразующим узлом выступает волновой генератор на магнитострикционной линии задержки, позволяя однозначно расположить импульсные сигналы кодового набора на временной оси и произвести их кодирование относительно цифровой кодовой шкалы управляемого генератора кодов. В устройстве введены ограничения по времени набора кодовой комбинации и числа импульсов в наборе. 2 ил.

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к технике охраны различных объектов от доступа посторонних лиц, а именно к электромеханическим устройствам охранной сигнализации, использующим эффекты магнитострикции.

Известен электромеханический замок [1], который содержит кодовое устройство, состоящее из плоского постоянного магнита, механического ключа, и схему управления в виде блока приема радиоизлучений, схемы декодирования и отпирающего реле. На ключе размещены кодовые ферромагнитные пластины.

Известно другое устройство для отпирания дверей [2], содержащее кодовый механический ключ с набором индуктивных элементов, коммутирующий элемент, схему управления с кодовым набором индуктивных и коммутирующих элементов, резонансный усилитель и исполнительный механизм.

Отмеченные кодовые устройства имеют сложное и нетехнологическое исполнение, недостаточную надежность и секретность к дешифрованию кодовой комбинации. Это объясняется удаленным расположением кодовых приемников магнитного поля от источников поля ключа, наличия контактных групп и резонансных цепей, параметры которых существенно меняются в процессе эксплуатации устройств. Степень секретности ограничивается на уровне геометрических параметров и резонансной частоты ключей, что является недостаточным. Принцип работы устройств и конструкция кодового механизма предполагает существенный износ фрикционных элементов и неудобства в процессе эксплуатации. Все это в некоторой степени ограничивает область использования данных кодовых устройств.

В качестве прототипа заявляемого кодового преобразователя выбран магнитострикционный кодовый замок [3], который содержит генератор импульсов, сигнальный индуктивный электроакустический преобразователь с магнитом, усилитель, частотный компаратор, исполнительный механизм и кодовый ключ в виде прямолинейного стержня из магнитострикционного материала с демпфирующим элементом на конце. Устройство приводится в действие при замыкании электронной цепи генератора импульсов кодовым магнитострикционным ключом, образующего волноводный передающий тракт. В таком положении ключа сформированный в волноводе пакет импульсов заданной ультразвуковой частоты проходит через цепь усиления и преобразования на вход частотного компаратора, где сравнивается с кодовой комбинацией. При совпадении частотных сигналов кодового набора на выходе компаратора формируется разрешающий сигнал на срабатывание исполнительного механизма и доступ к охранному объекту разрешен.

Уровень секретности к дешифрации кодового набора здесь определяется магнитомеханическими, магнитострикционными параметрами механического ключа и кодовой частотой генератора импульсов, что является недостаточным. Наличие коммутационных элементов электрической цепи и организация мобильного акустического тракта формирования кодовых сигналов в целом снижает надежность устройства из-за наличия переходного сопротивления и образования дополнительных акустических помех в волноводном тракте магнитострикционного ключа, которая здесь имеет тенденцию снижаться с ростом срока эксплуатации устройства. Это ограничивает область использования устройства.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении секретности и надежности устройства за счет использования нового физического эффекта, позволившего по-иному реализовать процесс формирования кодовых информационных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный кодовый преобразователь, содержащий волновой генератор, состоящий из прямолинейного волновода из магнитострикционного материала, подключенный одним концом к усилителю записи, а на другом закреплены сигнальный электроакустический преобразователь, соединенный с усилителем импульсов, и акустический демпфер, поляризующий магнит и генератор, дополнительно введены кодовый механизм из m автономных поляризующих магнитов со штоками приводов позиционного набора, установленный на рабочем участке волновода волнового генератора между усилителем записи и электроакустическим преобразователем, формирователь импульсов, подключенный к шине управления, один его выход соединен с входом усилителя записи, другой - с входами обнуления генератора кодов, запоминающего устройства и счетчика импульсов, а третий - с управляющими входами усилителя импульсов и генератора кодов, соединенного с информационными входами запоминающего устройства, его входы синхронизации соединены с выходом усилителя импульсов и счетным входом счетчика импульсов.

Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 приведена блок-схема магнитострикционного кодового преобразователя; на фиг.2 показаны основные временные диаграммы работы преобразователя.

Магнитострикционный кодовый преобразователь (фиг.1) содержит волновой генератор 1, состоящий из прямолинейного волновода 2 из магнитострикционного материала, кодового механизма 3 с m поляризующими магнитами 4, закрепленными на автономные штоки 5 приводов, усилителя 6 записи, акустического демпфера 7 и сигнального электроакустического преобразователя (ЭАП) 8, а также формирователь 9 импульсов, управляемый генератор 10 кодов, запоминающее устройство 11, усилитель 12 и счетчик 13 импульсов, входную шину 14 управления, выходные шины 15 и 16 кодовых набора и контроля.

Усилитель 6 записи гальванически связан с волноводом 2, на противоположном конце которого размещены сигнальный ЭАП 8 и акустический демпфер 7. Между ними на волноводе 2 закреплен кодовый механизм 3. Вывод сигнального ЭАП 8 через усилитель 12 импульсов подключен к счетному входу счетчика 13 импульсов и входам синхронизации запоминающего устройства 11. Его информационные входы соединены с разрядными выходами генератора 10 кодов, управляющий вход которого объединен с одноименным входом усилителя 12 импульсов и подключен к одному из выходов формирователя 9 импульсов. Другой его выход соединен с входом усилителя 6 записи волнового генератора 1, третий - с входами обнуления генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов. Управляющий вход формирователя 9 импульсов подключен к входной шине 14 управления, а разрядные выходы запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов - к выходным шинам 15 и 16 кодового набора и кодового контроля соответственно.

Магнитострикционный кодовый преобразователь работает следующим образом.

Первоначально (исходное состояние) кодовый преобразователь (фиг.1) находится в заблокированном состоянии (и может быть отключен от источника питания), не реагирует на воздействия на кодовый механизм 3 волнового генератора 1. На выходных разрядных шинах 15 и 16 кодового набора и контроля отсутствует цифровая информация (фиг.2, а, ж).

В период времени набора комбинации легальной дешифрации кода доступа на входную шину 14 управления подается сигнал «Управление» (к этому моменту преобразователь должен быть подключен к источнику питания, если было отключено, и определяется конкретными условиями его функционирования на объекте). По этому сигналу запускается формирователь 9 импульсов, который управляет работой волнового генератора 1 через усилитель 6 записи, генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11, усилителя 12 и счетчика 13 импульсов. Время действия управляющего сигнала по шине 14 обычно выбирается из учета необходимого времени удержания Туд исполнительного механизма (на фиг.1 не показано) охраняемого объекта (фиг.2, а, б).

Так, на первом выходе формирователя 9 импульсов формируется сигнал удержания исполнительного механизма, снимая блокирующий сигнал «Сброс» (фиг.2, б, ж) по цепям обнуления генератора 10 кодов, запоминающего устройства 11 и счетчика 13 импульсов. На его втором выходе вырабатывается импульсный сигнал длительности τu (фиг.2, в), необходимый для возбуждения через его усилитель 6 записи ультразвуковых сигналов (эф. Видемана) в волноводе 2 волнового генератора 1 в соответствии с набранными позициями кодовой комбинации механизма 3 преобразователя (фиг.2, в, д). Причем такие сигналы формируются в среде волновода 2 только там, где позиционные поляризующие магниты 4 через штоки 5 привода механизма 3 подведены на минимальное расстояние к его поверхности (фиг.1, фиг.2, д).

Одновременно по третьему выходу формирователя 9 импульсов вырабатывается разрешающий сигнал длительностью Тразр (фиг.2, г), который снимает запрет на работу генератора 10 кодов и усилителя 12 импульсов. Время действия этого сигнала выбирается исходя из числа позиций m=10 кодового набора механизма 3, их расстояния lпоз между собой, частоты fо≥Vв/lпоз дискретизации генератора 10 кодов, скорости Vв ультразвуковой волны (фиг.2, д) в волноводе 2:

.

Ультразвуковые сигналы, возбужденные в волноводе 2 под опущенными (по фиг.1) до его поверхности поляризующими магнитами 4 кодового механизма 3, распространяются в его среде со скоростью Vв ультразвуковой волны нулевой моды и в следующие моменты времени считываются сигнальным ЭАП 8 (эф. Виллари). Усиливаются и преобразуются в прямоугольные видеоимпульсы требуемой длительности усилителем 12 (фиг.2, д, е) и с его выхода проходят на прямой счетный вход счетчика 13 импульсов и входы синхронизации запоминающего устройства 11. Счетчик 13 импульсов подсчитывает число импульсов за набор, формирует соответствующий код Nm и выставляет его на выходные шины 16 для текущего сравнения с заданным для числом импульсов в индивидуальном наборе (на фиг.1 не показано).

По импульсным сигналам набранной кодовой комбинации (фиг.2, д-ж) в запоминающее устройство 11 преобразователя осуществляется запись текущих кодов Nx.i генератора 10 кодов, которые последовательно записываются на его разрядные ступени (фиг.1). Далее эти коды Nx.1...Nx.m набора выставляются на выходные шины 15 и подлежат дальнейшей шифрации по заданной программе, например, в процессорном устройстве (на фиг.1 не показано).

В следующие моменты времени ультразвуковые сигналы, распространяясь по волноводу 2, достигают акустический демпфер 7 и рассеивают энергию, обеспечивая помехоустойчивость кодового преобразователя до значений не менее сигнал/помеха = 5/1...7/1.

Через время Тразр блокируется работа генератора 10 кодов и усилителя 12 импульсов. Работа счетчика 13 импульсов приостанавливается (фиг.2, г, ж), а по истечении времени Тудразр кодовый преобразователь автоматически переводится в исходное состояние с обнулением цифровой сигнальной информации по выходным шинам 15 и 16 (фиг.2, б, ж). Преобразователь подготовлен для очередного кодового набора по легальной его дешифрации.

Таким образом, предлагаемый кодовый преобразователь по сравнению с выбранным прототипом имеет более высокие секретность в дешифрации кодовой комбинации и надежность в работе. Это достигается за счет применения волнового генератора, позволяющего относительно простыми средствами осуществлять кодирование первичной информации кодового набора, давать возможность ее вторичной дешифрации (при необходимости), ограничивать время доступа к дешифрации кодового набора и его числового содержания. Повышение надежности преобразования достигается за счет уменьшения числа кинематических узлов и упрощения их конструкции, отсутствия коммутационных элементов, обеспечения высокого отношения сигнал/помеха в акустическом тракте волнового генератора и блокирования сигнальных цепей вне цикла преобразования.

Источники информации

1. А.с. №933917 (СССР), Е05В 47/00. БИ №21, 1982.

2. А.с. №777190 (СССР), Е05В 47/00. БИ №41, 1980.

3. Заявка на патент РФ №93054071/12, Е05В 47/00. Заявл. 02.12.93, прототип.

Магнитострикционный кодовый преобразователь, содержащий волновой генератор, состоящий из прямолинейного волновода из магнитострикционного материала, подключенный одним концом к усилителю записи, а на другом закреплены сигнальный электроакустический преобразователь, соединенный с усилителем импульсов, и акустический демпфер, поляризующий магнит и генератор, отличающийся тем, что в него введены кодовый механизм из m автономных поляризующих магнитов со штоками приводов позиционного набора, установленный на рабочем участке волновода волнового генератора между усилителем записи и электроакустическим преобразователем, формирователь импульсов, подключенный к шине управления, один его выход соединен с входом усилителя записи, другой - с входами обнуления генератора кодов, запоминающего устройства и счетчика импульсов, а третий - с управляющими входами усилителя импульсов и генератора кодов, соединенного с информационными входами запоминающего устройства, а входы синхронизации соединены с выходом усилителя импульсов и счетным входом счетчика импульсов.