Электротепловое кодовое устройство

(5)5 Е 05 В 47/О ГОСУДАРСТВЕННЫИ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.В, Журавлев ьство СС /00, 1976(57) Изобретение отнопредназначенным дляпосторонних лиц, а им КОДОВОЕ УСТится к устройствам, граничения доступа нно, к кодовым замИзобретение относится к устройству кодовых замков повышенной секретности и может быть использовано для запирания дверей транспортных средств, в т, ч, вагонов, контейнеров, специальных помещений и сейфов, в устройствах включения особо сложных или опасных машин, механизмов.Известны электромеханические кодовые замки для транспортных средств, включающие немагнитный ключ с элементами кодирования и установленные в корпусе замка считывающие элементы, например катушки соленоидов.Известны замки, использующие другие принципы работы: с приемниками радиоизлучения, с оптоэлектронными приемниками, установленными в замочной скважине.Перечисленные замки отличаются невысокой степенью секретности или излишней сложностью и низкой надежностью, что препятствует их широкому использованию, особенно в дверях транспортных средств,.Ы 2 1712567 А 1 кам. Цель изобретения - повышение секретности кодового устройства путем использования теплового взаимодействия ключа с замком в комбинированном режиме охлаждения и нагрева. Ключ снабжен термоэлектрической батареей, взаимодействующей при вставке ключа в гнездо корпуса 1 с управляемыми контактами 4, снабженными термочувствительными биметаллическими пластинами 3. Под воздействием тепла и холода, генерируемых термобатареей, группы пластин 3 прогиЬаются и замыкают цепь питания электромеханического запорного устройства, открывая замок, 4 ил. что связано со спецификой эксплуатации последних.Известно использование термоэлектрических батарей в качестве элементов теплового управления в различных областях техники. В некоторых устройствах термобатарея используется для одновременного охлаждения одного объекта, размещенного с одной ("холодной") стороны термобатареи, и нагрева другого объекта, размещенного с противоположной стороны. Изменением полярности питающего термобатарею ток постоянного тока производят тепловое реверсирование: переключение из режима "охлаждение" в режим "нагрев" и наоборот.В качестве прототипа заявляемого устройства выбран кодовый замок для контейнера, Замок содержит магнитоуправляемые контакты, последовательно включенные в цепь электромеханического запорного устройства, и магнитный ключ, выполненный в виде блока электроизолированных друг от друга магнитов, количество которых соответствует числу и расположению управляемых контактов группы "разрешение". Имеется и вторая группа контактов - "запрета", причем контакты одной группы нормально разомкнуты, другой - нормально замкнуты, При вставке ключа в замок от его магнитов срабатывают контакты группы "разрешение", цепь катушки соленоида замыкается и втягивает сердечник с защелкой, открывая тем самым замок.Так как магниты являются общедоступным товаром, то секретность замка определяется только числом кодов и является невысокой. Кроме того, для магнитных контактов характерен эффект "залипания", что снижает надежность замка.Недостатком известного устройства является то, что замок открыт только при вставленном ключе, что в ряде случаев неудобно.Целью предлагаемого изобретения является повышение секретности замка путем использования теплового взаимодействия ключа с замком в комбинированном режиме нагрева и охлаждения.Цель достигается тем, что в предлагаемом замке элементы кодирования ключа выполнены в виде термоэлектрической батареи, полупроводниковые пары которой со стороны, обращенной к управляемым контактам, теплоизолированы друг от друга и имеют различную полярность электрического включения, а управляемые контакты снабжены термовыключателями в виде теплоизолированных от корпуса биметаллических пластин, установленных с возможностью теплового контакта с соответствующими коммутационными пластинами термобатареи ключа; при этом цепь питания электромагнитного запорного устройства снабжена разъемом, ответная замыкающая часть которого размещена на ключе; а соотношение полупроводниковых пар, работающих в режиме "охлаждение" и в режиме "нагрев", составляет 1;2,На фиг, 1 схематически представлена кодовая часть замка в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б с показом коммутации термобатареи на нерабочей грани; на фиг. 4 - электрическая принципиальная схема.Замок включает в себя корпус 1 кодовой части замка с гнездом (скважиной) под ключ прямоугольного сечения, суживающимся с двух противоположных граней. На одной из наклонных поверхностей гнезда выполнен паз, в котором в теплоизоляторах 2 жестко укреплены биметаллические пластины 3 так, что их термоконтактные поверхности находятся заподлицо с поверхностью гнезда. С противоположной стороны пластин 3имеются управляемые контакты 4, На этойже поверхности гнезда в электроизоляторе5 установлен электрический разъем 6, В на 5 конечнике ключа 7 размещена термоэлектрическая батарея 8, состоящая изнескольких пар термоэлементов 9 р- и и-типа проводимости и коммутационных пластин 10 и 11 рабочей и нерабочей грани10 соответственно. Тепловой контакт пластин11 с корпусом 1 и пластин 10 с биметаллическими пластинами 3 осуществляется через диэлектрические теплопереходы 12. Награни ключа, обращенной к разъему 6 в со 15 ответствующем месте, имеется шина 13,контактирующая с ответными элементамиразъема. В рукоятке ключа может быть размещен источник питания термоэлектрической батареи (аккумулятор 14) с20 выключателем 16 либо разъем 15 для подключения ключа к внешнему источнику питания (не показан). Замок также содержитзапорное устройство 17 с электромагнитным приводом 18, включенным последова 25 тельно с контактами 4 и разъемом 6 в цепьпитания термобатареи от источника ИП 1(фиг, 4).В другом конструктивном варианте замок не имеет автономного источника пита 30 ния ИП 1, а с помощью разъема Х 1,установленного в ключе вместо шины 13,замок подключается к источнику питанияИП 2 (поз. 14 на фиг, 1) термобатареи 8, какпоказано на фиг. 4 пунктирными линиями,35 Устройство работает следующим образом,Для открытия замка ключ 7 плотновставляют в гнездо корпуса 1, сняв предварительно заглушку, которая может быть ус 40 тановлена в гнезде. За счет посадки "наконус" обеспечивается хороший тепловойконтакт пластин 11 через диэлектрическийтеплопереход 12 с корпусом 1 и пластин 10через индивидуальные теплопереходы 12 с45 биметаллическими пластинами 3, Одновременно шиной 13 замыкается контакт 7 цепипитания запорного устройства 17. Нажатием кнопки выключателя 16 включают термобатарею 8. Пары термоэлементов 9 (на фиг,50 2, 3 их условно показано шесть) имеют различную полярность подключения к источнику постоянного тока, в результате чего однагруппа пар работает на нагрев, другая - наохлаждение. Конкретно для изображенной55 на фиг. 2, 3 батареи: пластины 10 а, 10 с, 101и 10 д нагреваются, а 10 Ь и 10 е - охлаждаются. Соответственно на противоположнойграни термобатареи на пластинах 11 происходит выделение тепла на двух пластинах ипоглощение на четырех, Современные терОг = Оо+ ЧЧ,мо электрические ма.гериалы, представляющие собой тройные сплавы В 2 Тез + ЯЬ, и батареи на их основе имеют коэффициент добротности Е = (2 - 3)х 10 1/К. Это означа-зет, что при малых перепадах температур на спаях холодильный коэффициент термоба- тареи при этом на горячей стороне выделяетсяпримерно в 2 раза больше теплоты, чемпоглощается на холодной, а тепловой баланс термобатареи записывается в виде где Ог и 0 - выделяемая и поглощаемая тепловая мощность, Вт;И/ - потребляемая электрическая мощность, Вт.Соотношение пар, работающих в режиме охлаждения и режиме нагрева, составляет 1:2, то это означает, что выделяемая и поглощаемая на пластинах 11 теплота взаимно компенсирует друг друга и изменения температуры корпуса 1 на этой грани не происходит, а значит и не требуется установки на нерабочую грань термобатареи традиционного теплообменника. В то же время пластины 10 на рабочей стороне термобатареи теплоизолированы друг от друга, через них происходит разогрев биметаллических пластин 3 а, 3 с, 3 б, 3 1 и охлаждение пластин 3 Ь и 3 е, Указанные группы пластин могут не отличаться материалом, из которого они изготовлены, но в этом случае должны быть установлены различными сторонами к ключу, из-за чего одна группа пластин срабатывает при нагреве, другая - при охлаждении, Срабатывая, пластины прогибаются и замыкают собой пары контактов 4 (К 1 К 6 на фиг.4). Когда все термовыключатели сработают, замыкается цепь питания ИП 1, электромагнит 18 открывает запорное устройство 17. Время срабатывания термовыключателей зависит от массы биметаллических и коммутационных пластин, температур их срабатывания и плотности теплового контакта и колеблется в пределах от 20 с до нескольких минут. В импульсном режиме работы при питании термобатареи током, в 1,5 - 3 раза превышающим оптимальный, быстродействие срабатывания повышается до 5 - 10 с. Через некоторое время после выключения или выемки ключа пластины 3 возвращаются в исходное состояние и замок готов к закрытию. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ускорить этот процесс возврата можно запитав термобатарею током обратной полярности, для чего в рукоятке ключа предусматривается соответствующий переключатель, Вариант питания электромагнитов 18 от аккумулятора 14 наиболее удобен для замков транспортных средств, особенно вагонов, где требуется предельная простота и надежность части замка, установленной на самом вагоне.П р и м е р. Термобатарея ключа изготавливается из монокристаллического полупроводникового вещества по технологии зонной плавки или методом Бриджмена, используемой при изготовлении серийных термобатарей ТЭМО, "Микрон", ХТЭП.2 и др, Ориентировочные параметры ветвей (т.е, пар 9) составляют: сечение 1,8 х 1,8 мм, высота 2 - 3 мм, ток - 1 - 3 А при напряжении питания 0,2 - 1 В. Для этих параметров минимальный размер ключа 1 хбсоставит 20 х 7 мм при глубине гнезда Ь 20 - 50 мм, В качестве электроизолирующего теплоперехода 12 используют керамику (глинозем), окись бериллия, оксидировку поверхности медных пластин 10 и 11. Несущей основой наконечника 7 ключа служит эпоксидный компаунд по аналогии с устройством термобатарей "Селен". В качестве термовыключателя используют прямую биметаллическую пластину марки ТБ 1523, закрепленную с двух концов.Повышенная секретность предлагаемого замка объясняется тем, что никакими другими известными источниками тепла и холода, в том числе и серийно выпускаемыми термобатареями (модулями), невозможно реализовать комбинированный режим охлаждения и нагрева на столь малом по площади участке, к тому же размещенном в труднодоступном для механического воздействия месте. Технологию изготовления предлагаемого ключа с термобатареей практически невозможно освоить в непроизводственных условиях, при этом свободного доступа к технологической документации и оборудованию на предприятиях как правило нет. Поэтому, даже зная код и принцип действия замка, но не имея ключа, злоумышленник или случайный человек не сможет открыть замок, Дополнительной степенью секретности является сочетание теплового и электрического действия ключа через разъем 6. Это обстоятельство, а также жесткость пластин 3 практически исключают возможность механического открытия замка, например с помощью отмычек. Перекодирование ключа производится путем перестановки пластин1712567 8 г 2 3 и перекоммутации пар в батарее 8. Количество кодов замка может быть дополнительно увеличено путем дифференциации пластин 3 по температурам срабатывания, для чего в соответствующих парах термобатареи изменяют сечение ветвей. Условие одновременности нагрева и охлаждения предохраняет замок от срабатывания при случайных тепловых воздействиях, например изменении температуры воздуха и пр. Формула изобретения Электротепловое кодовое устройство,содержащее замок и ключ, установленныена корпусе замка управляемые кодовые контакты, включенные последовательно в цепь управления запорным устройством, расположенные на поверхности ключа и соответствующие количеству и расположению 5 контактов замка, элементы кодирования,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения секретности устройства, кодовые контакты выполнены в виде биметаллических пластин, установленных с 10 возможностью теплового контакта с элементами кодирования ключа, выполненными в виде термоэлектрической батареи, полупроводниковые пары которой имеют различную полярность электрического 15 включения.1712567 дактор В.Трубченко Т Мор Корректор А,Осауленк аказ 518 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составител ехред М, Ю.Смирновгентал