RU2760222C1 - Electromagnetic locking device - Google Patents
Electromagnetic locking device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760222C1 RU2760222C1 RU2021106885A RU2021106885A RU2760222C1 RU 2760222 C1 RU2760222 C1 RU 2760222C1 RU 2021106885 A RU2021106885 A RU 2021106885A RU 2021106885 A RU2021106885 A RU 2021106885A RU 2760222 C1 RU2760222 C1 RU 2760222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnet
- lock
- electromagnetic
- locking device
- bolt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
- E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
- E05B47/02—Movement of the bolt by electromagnetic means; Adaptation of locks, latches, or parts thereof, for movement of the bolt by electromagnetic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
Abstract
Description
Электромагнитное запирающее устройство относится к области охранной техники, в частности к дистанционно-управляемым запирающим устройствам, замкам, действующим с использованием электромагнитных средств, и может быть использовано для дистанционного запирания/открывания дверей различного назначения, в том числе дверей холодильников и сейфов.An electromagnetic locking device belongs to the field of security technology, in particular to remote-controlled locking devices, locks operating using electromagnetic means, and can be used to remotely lock / open doors for various purposes, including refrigerator doors and safes.
Электромагнитные запирающие дистанционно-управляемые запорные устройства используются в качестве «устройств исполнительных» по классификации ГОСТ Р 51241-98 в системах контроля и управления доступом в помещениях различного назначения. Основное назначение этих замков – ограничение прохода и обеспечение максимальной безопасности при использовании в общественных и жилых помещениях, на стендах, витринах, в холодильных установках, находящихся под особым контролем пользователя. Широкому распространению запирающих устройств подобного типа способствует их высокая надежность. Они прочно удерживают дверь в закрытом положении, не боятся агрессивных сред и работают при температуре от –20 до +40°С, что важно для их наружного применения.Electromagnetic locking remote-controlled locking devices are used as "executive devices" according to the GOST R 51241-98 classification in access control systems in rooms for various purposes. The main purpose of these locks is to restrict passage and ensure maximum safety when used in public and residential premises, on stands, display cases, in refrigeration units under the special control of the user. The widespread use of locking devices of this type is facilitated by their high reliability. They firmly hold the door in a closed position, are not afraid of aggressive environments and operate at temperatures from –20 to + 40 ° C, which is important for their outdoor use.
Используемые в настоящем описании некоторые термины имеют следующее толкование:Some of the terms used in this description have the following meanings:
- автономный источник питания – гальванический элемент или аккумулятор, размещаемый в корпусе запирающего устройства или в непосредственной близости от него;- autonomous power source - a galvanic cell or battery located in the body of the locking device or in the immediate vicinity of it;
- безотказность – свойство объекта, в данном случае запирающего устройства, непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки (согласно ГОСТ 27.002-89);-reliability- property of an object, in this case a locking device, to continuously maintain an operable state for some time or operating time (according to GOST 27.002-89);
- с возможностью скольжения – подвижное соединение деталей, выполненное по посадкам скольжения или движения (С, С1, Д, Д1), когда обеспечено свободное перемещение деталей при их точном центрировании;- with the possibility of sliding - a movable connection of parts made according to sliding or movement landings (C, C 1 , D, D 1 ), when the free movement of parts is ensured with their exact centering;
- закладная деталь – металлические элементы, устанавливаемые (закладываемые) в конструкции для соединения между собой элементов конструкции; - embedded part - metal elements installed (embedded) in the structure to connect the structural elements to each other;
- калиброванное отверстие – отверстие с подобранными для целей настоящего изобретения размерами;- calibrated hole - hole with dimensions selected for the purposes of the present invention;
- катушка (электромагнита) – в данном описании термины «катушка» и «обмотка» понимаются как синонимы;- coil (electromagnet) - in this description, the terms "coil" and "winding" are understood as synonyms;
- магнитный шунт – деталь из магнитного материала, служащая для концентрирования, ослабления или изменения конфигурации магнитного потока.- magnetic shunt - a part of a magnetic material used to concentrate, weaken or change the configuration of the magnetic flux.
- магнитный материал: магнитомягкий, то есть не способный сохранять остаточный магнетизм, материал, обладающий ферромагнитными свойствами. - magnetic material: soft magnetic, that is, not capable of retaining residual magnetism, a material with ferromagnetic properties.
Известен электромагнитный замок, включающий ригель, взаимодействующий с расположенным в имеющем форму стакана корпусе замка ловителем, выполненным в виде цилиндрической втулки, соосно с которым размещен выполненный с возможностью продольного перемещения фиксатор, а также установленные в корпусе замка электромагнит с сердечником и шариковый стопорный механизм (RU 2298623, Е05В 47/02, 20.01.2004).An electromagnetic lock is known, including a crossbar interacting with a safety device in the form of a cylindrical sleeve located in a glass-shaped lock body, coaxially with which a latch capable of longitudinal movement is placed, as well as an electromagnet with a core and a ball locking mechanism installed in the lock body (RU 2298623, E05B 47/02, 20.01.2004).
Недостатком данного устройства является повышенное потребление электроэнергии, обусловленное тем, что при запирании замка на катушку электромагнита подается напряжение и замок находится в состоянии, подключенном к сети, до момента его открывания. The disadvantage of this device is the increased consumption of electricity, due to the fact that when the lock is locked, voltage is applied to the coil of the electromagnet and the lock is in a state connected to the network until it is opened.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электромагнитный замок (RU 2376434, E05B 47/02 (2006.01), 20.12.2009), включающий подвижной ригель с головкой на конце, взаимодействующей с шариковым стопорным механизмом, электромагнит с катушкой, сердечником и цилиндрическим корпусом, внутри которого размещён соосный с ригелем ловитель, выполненный в виде цилиндрической втулки, фиксатор, выполненный из магнитного материала в виде стакана, на контактирующем со стенками корпуса дне которого установлен постоянный магнит, а боковые стенки имеют отверстия для шариков, размещённый с возможностью скольжения в ловителе соосно с ним и ригелем. Головка ригеля, притянутая постоянным магнитом при смещении ригеля в сторону от электромагнита, увлекает за собой фиксатор, который продвигаясь в ловителе, лишает шарики стопорного механизма возможности раздаваться в стороны, освобождая ригель: замок заперт. The closest to the proposed technical solution is an electromagnetic lock (RU 2376434, E05B 47/02 (2006.01), 20.12.2009), including a movable bolt with a head at the end interacting with a ball locking mechanism, an electromagnet with a coil, a core and a cylindrical body inside of which there is a safety device coaxial with the crossbar, made in the form of a cylindrical sleeve, a lock made of a magnetic material in the form of a glass, on the bottom of which a permanent magnet is in contact with the walls of the case, and the side walls have holes for balls, placed with the possibility of sliding in the safety device coaxially with him and the crossbar. The bolt head, attracted by a permanent magnet when the bolt is displaced away from the electromagnet, carries with it the retainer, which, advancing in the catcher, deprives the balls of the locking mechanism of the opportunity to be heard to the sides, freeing the bolt: the lock is locked.
Для отпирания замка на катушку электромагнита подают напряжение постоянного тока. Направление тока в катушке устанавливают таким, чтобы возникающее магнитное поле было одного направления с полем постоянного магнита. Притянутый к сердечнику электромагнита фиксатор вместе с шариками стопорного механизма удерживается электромагнитом, освобождая головку ригеля. Благодаря дополнению поля электромагнита, совмещенного с полем постоянного магнита, фиксатор остается притянутым к сердечнику, не позволяя ригелю перемещать фиксатор, замок отпирается.To unlock the lock, a DC voltage is applied to the solenoid coil. The direction of the current in the coil is set so that the resulting magnetic field is in the same direction as the field of the permanent magnet. The retainer pulled to the core of the electromagnet together with the balls of the locking mechanism is held by the electromagnet, releasing the bolt head. Due to the addition of the field of the electromagnet, combined with the field of the permanent magnet, the retainer remains attracted to the core, preventing the bolt from moving the retainer, the lock is unlocked.
Недостатком известного замка является большое потребление электроэнергии на возбуждение магнитного поля в электромагните, поскольку поле электромагнита плохо проникает через дно стакана фиксатора. Кроме того, из-за существования остаточного магнетизма освобождение головки ригеля от постоянного магнита происходит не сразу. Приходится поддерживать ток в электромагните некоторое время, что также снижает экономичность замка. При использовании для питания замка автономных источников питания они быстро разряжаются, и потому безотказность такого замка невелика.The disadvantage of the known lock is the high consumption of electricity to excite the magnetic field in the electromagnet, since the field of the electromagnet does not penetrate well through the bottom of the holder glass. In addition, due to the existence of residual magnetism, the release of the bolt head from the permanent magnet does not occur immediately. It is necessary to maintain the current in the electromagnet for some time, which also reduces the efficiency of the lock. When using autonomous power supplies to power the lock, they are quickly discharged, and therefore the reliability of such a lock is low.
При попытке усовершенствовать замок введением в него устройства дистанционного управления, потребляющего ток в режиме ожидания, безотказность замка, определяемая сроком службы источников питания, становится совсем неприемлемо малой.When trying to improve the lock by introducing a remote control device that consumes current in standby mode, the reliability of the lock, determined by the service life of the power supplies, becomes completely unacceptably low.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности использования автономных маломощных источников питания при реализации дистанционного управления запирающим устройством. Техническим результатом является снижение потребляемой устройством энергии, позволяющее использовать для его питания маломощные автономные источники при высокой продолжительности безотказной работы.The objective of the present invention is to provide the possibility of using autonomous low-power power supplies when implementing remote control of the locking device. The technical result is to reduce the energy consumed by the device, which makes it possible to use low-power autonomous sources for its power supply with a high duration of trouble-free operation.
Для достижения указанного технического результата электромагнитное запирающее устройство содержит корпус устройства, электромагнитный замок, соосные корпус замка, подвижный ригель, взаимодействующий с шариковым стопорным механизмом, включающим ловитель и фиксатор, выполненный с возможностью скольжения в корпусе замка, электромагнит с обмоткой и сердечником, в фиксаторе со стороны, обращённой к электромагниту, установлены последовательно в порядке от электромагнита к ригелю: магнитный шунт, постоянный магнит и диск из немагнитного материала, при этом устройство содержит электронную плату, выполненную с возможностью соединения с источником автономного питания и связи с устройством дистанционного управления и подачи напряжения на обмотку электромагнита электромагнитного замка. To achieve the specified technical result, the electromagnetic locking device comprises a device body, an electromagnetic lock, a coaxial lock body, a movable bolt interacting with a ball locking mechanism including a safety catch and a lock made to slide in the lock body, an electromagnet with a winding and a core, in a lock with the side facing the electromagnet are installed in series in order from the electromagnet to the bolt: a magnetic shunt, a permanent magnet and a disc made of non-magnetic material, while the device contains an electronic board capable of being connected to an autonomous power supply and communication with a remote control device and voltage supply on the winding of the electromagnet of the electromagnetic lock.
Кроме того, магнитный шунт выполнен в виде диска, имеющего центральное отверстие, из магнитомягкого ферромагнитного материала. In addition, the magnetic shunt is made in the form of a disk with a central hole made of soft magnetic ferromagnetic material.
Кроме того, фиксатор выполнен в виде втулки, ступенчатой по наружной поверхности, с возможностью скольжения части с большим диаметром внутри корпуса электромагнита, а части с меньшим диаметром – внутри ловителя, причём конец ригеля, обращённый к электромагниту, выполнен утолщённым с возможностью скольжения в фиксаторе, а головка ригеля образована кольцевой проточкой в утолщённой части. In addition, the latch is made in the form of a sleeve, stepped along the outer surface, with the ability to slide the part with a large diameter inside the body of the electromagnet, and the part with a smaller diameter inside the safety device, and the end of the crossbar facing the electromagnet is made thickened with the ability to slide in the latch, and the bolt head is formed by an annular groove in the thickened part.
Кроме того, головка ригеля может быть выполнена как цилиндрической, так и шаровой формы. Расстояние от кольцевого выступа соответствует глубине ловителя, так что кольцевой выступ входит в фиксатор.In addition, the bolt head can be made both cylindrical and spherical. The distance from the collar corresponds to the depth of the catcher so that the collar fits into the retainer.
Кроме того, сердечник электромагнита содержит два кольцевых выступа, один из которых расположен на конце, контактирующем с магнитным шунтом в донной части фиксатора, второй – в средней части сердечника, а обмотка электромагнита расположена между ними.In addition, the electromagnet core contains two annular protrusions, one of which is located at the end in contact with the magnetic shunt in the bottom part of the latch, the second - in the middle part of the core, and the electromagnet winding is located between them.
Кроме того, электромагнитное запирающее устройство содержит закладную деталь из магнитного материала, соединяющую его корпус с корпусом электромагнитного замка. In addition, the electromagnetic locking device contains an embedded part made of magnetic material that connects its body to the body of the electromagnetic lock.
Кроме того, электронная плата управления выполнена с возможностью приёма кодированного радиосигнала, содержит микроконтроллер с радиочастотным приемо-передатчиком, связанный с блоком управления питания контроллера, антенной, элементом включения/выключения и с элементом соединения с обмоткой электромагнита.In addition, the electronic control board is configured to receive an encoded radio signal, contains a microcontroller with a radio frequency transceiver connected to the controller power supply control unit, an antenna, an on / off element and a connection element with the electromagnet winding.
Благодаря введению в фиксатор диска из немагнитного материала исключается «залипание» конца ригеля к постоянному магниту при отпирании замка, требующее увеличения времени нахождения электромагнита под напряжением. Это уменьшает расход электроэнергии и, повышая тем самым ресурс автономного источника питания, увеличивает безотказность заявленного устройства даже при оснащении его дополнительно потребляющим энергию устройством дистанционного управления.Thanks to the insertion into the retainer a disc made of non-magnetic material prevents the end of the bolt from sticking to the permanent magnet when the lock is unlocked, which requires an increase in the time the electromagnet remains energized. This reduces power consumption and, thereby increasing the resource of the autonomous power source, increases the reliability of the claimed device, even when equipped with an additional energy-consuming remote control device.
Благодаря введению в фиксатор магнитного шунта с центральным отверстием и расположению его между постоянным магнитом и сердечником электромагнита появляется возможность регулирования магнитного потока электромагнита, часть которого нейтрализует поле постоянного магнита, а часть служит для смещения фиксатора в положение, освобождающее ригель. Это снижает энергопотребление электромагнита, повышая тем самым безотказность устройства и обуславливая возможность использования маломощных внешних источников питания, реализуя дистанционное управление устройством. Due to the introduction of a magnetic shunt with a central hole into the latch and its location between the permanent magnet and the electromagnet core, it becomes possible to regulate the magnetic flux of the electromagnet, part of which neutralizes the field of the permanent magnet, and part serves to move the latch to a position that releases the bolt. This reduces the power consumption of the electromagnet, thereby increasing the reliability of the device and making it possible to use low-power external power sources, realizing the remote control of the device.
Благодаря выполнению магнитного шунта из магнитомягкого ферромагнитного материала повышается безотказность устройства, поскольку это исключает прилипание ригеля и шунта к сердечнику из-за остаточного магнетизма при выключенном электромагните. Due to the implementation of the magnetic shunt from a magnetically soft ferromagnetic material, the reliability of the device increases, since this eliminates the sticking of the bolt and the shunt to the core due to residual magnetism when the electromagnet is off.
Выполнение конца ригеля, обращённого к электромагниту, утолщённым с возможностью скольжения в фиксаторе и наличие образующей головку ригеля кольцевой проточки в этой утолщённой части позволяет, центрируя вход ригеля в устройство, предотвратить его случайное отпирание, устраняет угловые смещения ригеля относительно продольной оси, что снижает энергозатраты на отпирание замка, повышая тем самым безотказность устройства при использовании маломощных автономных источников питания даже при их дополнительном нагружении средствами дистанционного управления. The implementation of the end of the bolt facing the electromagnet, thickened with the possibility of sliding in the retainer and the presence of an annular groove forming the bolt head in this thickened part allows, by centering the bolt entry into the device, to prevent its accidental unlocking, eliminates the angular displacement of the bolt relative to the longitudinal axis, which reduces energy consumption by unlocking the lock, thereby increasing the reliability of the device when using low-power autonomous power sources, even when they are additionally loaded by means of remote control.
Благодаря выполнению фиксатора в виде втулки, ступенчатой по наружной поверхности, с возможностью скольжения части с большим диаметром внутри корпуса электромагнита, а части с меньшим диаметром – внутри ловителя, а также благодаря выполнению обращённого к электромагниту конца ригеля утолщённым предотвращается заедание ригеля и фиксатора в ловителе, что, способствуя быстрому освобождению ригеля, сокращает время нахождения электромагнита под напряжением и, следовательно, расход электроэнергии. Снижение потребляемой энергии обеспечивает достаточно продолжительный срок службы маломощных автономных источников питания даже при их дополнительном нагружении средствами дистанционного управления, повышая тем самым безотказность устройства. Due to the design of the retainer in the form of a sleeve, stepped along the outer surface, with the possibility of sliding the part with a large diameter inside the electromagnet body, and the part with a smaller diameter inside the safety catch, and also due to the thickened end of the bolt facing the electromagnet, the bolt and the retainer in the catcher are prevented from sticking, which, contributing to the quick release of the deadbolt, reduces the time the electromagnet is energized and, consequently, the power consumption. Reducing the consumed energy provides a sufficiently long service life of low-power autonomous power sources even with additional loading by means of remote control, thereby increasing the reliability of the device.
Кольцевое углубление в утолщённой части ригеля между головкой ригеля и кольцевым выступом, в которое входят шарики стопорного устройства, обеспечивает работоспособность шарикового стопорного механизма. An annular recess in the thickened part of the bolt between the bolt head and the annular protrusion, which contains the balls of the locking device, ensures the operability of the ball locking mechanism.
Выполнение сердечника электромагнита с двумя плоскими дисками, между которыми размещается катушка электромагнита, позволяет уменьшить потери магнитного потока из-за его рассеяния, что позволяет нейтрализовать поле постоянного магнита при меньшем потреблении энергии, повышая тем самым безотказность устройства.The design of the core of the electromagnet with two flat discs, between which the coil of the electromagnet is located, allows to reduce the loss of magnetic flux due to its dissipation, which makes it possible to neutralize the field of the permanent magnet with less energy consumption, thereby increasing the reliability of the device.
Введение в устройство закладной детали из магнитного материала, соединённой с корпусом электромагнита, снижая потребляемую энергию, увеличивает безотказность устройства с автономными источниками питания. Это достигается за счёт повышения тягового усилия электромагнита, позволяющего освободить ригель при меньшем токе через его обмотку. The introduction into the device of an embedded part made of a magnetic material connected to the electromagnet body, reducing the energy consumption, increases the reliability of the device with autonomous power sources. This is achieved by increasing the traction force of the electromagnet, which allows the bolt to be released with a lower current through its winding.
Благодаря введению в замковое устройство платы управления, выполненной с возможностью приёма кодированного радиосигнала, подачей и снятием напряжения на катушке электромагнита, появляется возможность дистанционного регулирования времени нахождения электромагнита под напряжением. Установкой минимально необходимого для отпирания замка времени удаётся снизить потребление энергии от автономных источников питания, повышая тем самым безотказность устройства. Кроме того, повышается удобство управления замковым устройством, поскольку его можно осуществлять, находясь на удалении. Due to the introduction of a control board into the lock device, made with the possibility of receiving a coded radio signal, supplying and removing voltage on the electromagnet coil, it becomes possible to remotely control the time that the electromagnet is energized. By setting the minimum time required to unlock the lock, it is possible to reduce the energy consumption from autonomous power sources, thereby increasing the reliability of the device. In addition, the convenience of operating the lock device is increased, since it can be operated from a distance.
Сущность заявленного технического решения пояснена чертежами:The essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings:
Фиг. 1 – общий вид электромагнитного запирающего устройства.FIG. 1 is a general view of an electromagnetic locking device.
Фиг. 2 – блок-схема электронной платы управления.FIG. 2 is a block diagram of the electronic control board.
Где:Where:
1 – фланец,1 - flange,
2 – фиксатор, выполненный ступенчатым,2 - the retainer, made stepwise,
3 – светодиод,3 - LED,
4 – электронная плата управления,4 - electronic control board,
5 – кнопка «сброс»,5 - "reset" button,
6 – контактная группа,6 - contact group,
7, 8 – элементы автономного электропитания типа АА,7, 8 - elements of autonomous power supply type AA,
9 – контактная группа,9 - contact group,
10 – крышка,10 - cover,
11 – сердечник,11 - core,
12 – корпус электромагнитного запирающего устройства,12 - the body of the electromagnetic locking device,
13 – закладная деталь,13 - embedded part,
14 – обмотка электромагнита,14 - electromagnet winding,
15 – цилиндрический корпус замка,15 - cylindrical lock body,
16 – шунт из магнитного материала с отверстием,16 - shunt made of magnetic material with a hole,
17 – шарики,17 - balls
18 – ловитель,18 - catcher,
19 – головка ригеля,19 - bolt head,
20 – ригель,20 - crossbar,
21 – утолщённый кольцевой участок ригеля, 21 - thickened circular section of the crossbar,
22 – постоянный магнит,22 - permanent magnet,
23 – шунт – диск из немагнитного материала,23 - shunt - a disc made of non-magnetic material,
24 – микроконтроллер с радиочастотным приемопередатчиком,24 - microcontroller with radio frequency transceiver,
25 – блок управления питания контроллера,25 - controller power supply control unit,
26 – контакты подключения питания платы,26 - contacts for connecting the board power supply,
27 – выходное устройство включения/выключения (ключ),27 - on / off output device (key),
28 – контакты подключения обмотки электромагнита,28 - contacts for connecting the winding of the electromagnet,
29 – антенна.29 - antenna.
Электромагнитное запирающее устройство содержит пластиковый корпус 12, в котором установлен электромагнитный замок с корпусом замка 15, закрепленный в пластиковом корпусе запирающего устройства 12 через закладную деталь 13 посредством сердечника 11 с гайкой. В корпусе 12 размещены электронная плата управления 4, полость для автономных элементов питания 7, 8, например типа АА, соединённых с контактной группой 6, 9. В корпусе электромагнитного запирающего устройства выполнены отверстия для доступа к кнопке «сброс» 5 и для видимости сигнального светодиода 3. Автономные элементы питания запираются крышкой 10.The electromagnetic locking device comprises a
Электромагнитный замок содержит подвижный ригель 20, закрепленный вне корпуса, корпус 15 замка, выполненный в виде стакана с расположенным в нем электромагнитом с обмоткой 14 и сердечником 11. Хвостовая часть сердечника 11 снабжена резьбой для скрепления замка с корпусом 12 с помощью резьбового соединения. Во внутреннюю полость корпуса замка 15 с открытого его конца частично входит выполненный в виде втулки ловитель 18, соединённый с корпусом замка 15 резьбовым или штифтовым соединением.The electromagnetic lock contains a
Внутри ловителя 18 и корпуса 15 размещён с возможностью продольного перемещения фиксатор 2, выполненный в виде втулки, ступенчатой по длине, состоящий из двух частей. Одна часть, меньшего диаметра, выполнена контактирующей со стенками корпуса замка 15, другая часть – контактирующей с ловителем 18. Удалённый от электромагнита конец фиксатора 2 имеет фаску и конические отверстия, в которых находятся запирающие шарики 17. Фиксатор 2 всегда находится в непосредственном контакте с сердечником 11, для чего дверь может быть снабжена доводчиком. Ригель 20 состоит из штока, с одного конца которого имеется резьба. Другой, обращённый к электромагниту, конец ригеля 20 имеет утолщённый участок 21, кольцевую наружную проточку и заканчивается головкой 19 шаровой или цилиндрической формы с фасками на краях.Inside the
Головка 19 ригеля 20 и утолщённый участок 21 ригеля входят с возможностью скольжения в фиксатор 2, причём утолщённая часть выполняет функцию направляющей для ригеля. The
С обращённого к электромагниту конца фиксатор 2 имеет внутреннюю проточку, в которую вложены диск 23 из немагнитного материала, например латуни. Постоянный магнит 22 имеет форму диска, и шунт 16 из магнитного материала выполнен в виде шайбы с калиброванным центральным отверстием. Диаметр отверстия в шунте 16 из магнитного материала, его толщина и толщина диска из немагнитного материала 23 подбираются для каждого из типоразмеров замка экспериментально, чтобы обеспечить усилие сцепления, достаточное для надёжной фиксации ригеля и в то же время требующее минимального расхода электроэнергии для расцепления замка. At the end facing the electromagnet, the
Сердечник электромагнита 11 выполнен в виде стержня с двумя утолщениями в виде плоских дисков, между которыми намотана обмотка 14 электромагнита. Диски, расположенные на сердечнике, способствуют фиксации намотки. Ближайший к ригелю диск, кроме того, формирует должным образом поле электромагнита. Намотка производится прямо на стержень через тонкую изолирующую плёнку. Такая бескаркасная намотка позволяет максимально приблизить обмотку к сердечнику, что, в свою очередь, позволяет нейтрализовать поле постоянного магнита при меньшей потребляемой мощности, повышая тем самым безотказность устройства.The core of the
Закладное устройство 13, выполненное из магнитного материала, помимо функции крепления электромагнита, способствует концентрации магнитного потока электромагнита в месте расположения постоянного магнита. Это снижает ток, требуемый для отпирания замка. The
Запирающее устройство содержит также электронную плату управления (контроллер) 4, служащую для управления рабочими режимами и выполненную с возможностью приема/передачи кодированного сигнала от блока дистанционного управления и последующей подачи напряжения на катушку электромагнитного замка 14. Электронная плата включает в себя электронною схему, содержащую микроконтроллер 24, в памяти которого находится шифр ключа и коды доступа, а также микросхему приемо-передатчика с антенной 29 для приёма и передачи сигнала от пульта дистанционного управления, кнопку сброса 5 и светодиод 3 индикации. Пульт дистанционного управления может быть выполнен в виде электронного брелока. The locking device also contains an electronic control board (controller) 4, which serves to control operating modes and is configured to receive / transmit a coded signal from the remote control unit and then supply voltage to the coil of the
Управление замком производится с помощью радиоканала, состоящего из передатчика сигнала управления, выполненного в виде брелока в отдельном корпусе с кнопками управления, и электронной платы управления 4. The lock is controlled using a radio channel consisting of a control signal transmitter, made in the form of a key fob in a separate housing with control buttons, and an
Электромагнитное устройство работает следующим образом. The electromagnetic device works as follows.
Электромагнитное запирающее устройство (кожух) 12 крепится, например, в дверной коробке. Напротив на двери крепится подпружиненный ригель 20. An electromagnetic locking device (casing) 12 is mounted, for example, in a door frame. A spring-loaded
При закрытой двери катушка 14 электромагнита обесточена. Конец ригеля 20 с головкой 19 попадает в отверстие ловителя 18 и при дальнейшем движении ригеля 20 он поступает в фиксатор 2.When the door is closed, the
Головка 19 ригеля 20, проходя мимо шариков 17, упирается в диск 23 из немагнитного материала и притягивается постоянным магнитом 22. Шарики 17, оказавшись напротив углубления между головкой ригеля 19 и выступом 21, входят в него (в углубление). При этом ригель 20 вместе с шариками и фиксатором 2, с которым он оказывается сцеплен магнитным полем постоянного магнита, под усилием доводчика немного продвигается в направлении от электромагнита, так что шарики оказываются напротив суженной части ловителя 18, не имея возможности раздвинуться и освободить ригель. Увлекаемый ригелем фиксатор 2 отодвигается от электромагнита и упирается в нижнюю кромку ловителя 18. Замок оказывается запертым. Утолщение 21 на конце ригеля позволяет отцентрировать ригель на входе в ловитель 18 и предотвратить его случайное отпирание, устраняет угловые смещения ригеля относительно продольной оси замка, что снижает потребление энергии на отпирание.The
Для открывания замка с внешнего пульта дистанционного управления подаётся шифрованный радиосигнал на отпирание с уникальным кодом на разрешённой радиочастоте, принимаемый электронной платой управления 4. При получении радиосигнала микроконтроллер платы 4 приёмника сравнивает принятый код с кодом, содержащимся в памяти микроконтроллера приёмника. Если коды совпадают, плата управления подаёт напряжение постоянного тока, например в 3 вольта, на обмотку 14 электромагнита. Направление тока в обмотке 14 устанавливается таким, чтобы создаваемое электромагнитом магнитное поле имело полярность, совпадающую с полярностью поля постоянного магнита 22. Возникающее магнитное поле электромагнита притягивает фиксатор 2, который смещается в ловителе 18 в направлении к электромагниту так, что шарики 17 оказываются в расширенной части ловителя 18, расходятся в стороны, расцепляя ригель 20 и фиксатор 2. Одновременно магнитное поле электромагнита, проникающее через отверстие магнитного шунта 16 к постоянному магниту 22, нейтрализует его, высвобождая тем самым ригель 20. To open the lock from an external remote control, an encrypted radio signal is sent for unlocking with a unique code at an authorized radio frequency, received by the
Диаметр отверстия в шунте 16 из магнитного материала для каждой конкретной конструкции замка подбирается экспериментально, так чтобы усилие притяжения фиксатора 2 к сердечнику 11 было достаточным для его смещения и в то же время чтобы проникающее через отверстие в шунте 16 из магнитного материала магнитное поле электромагнита могло нейтрализовать магнитное поле постоянного магнита 22. Это позволяет минимизировать потребление энергии. Подбором величины магнитных потоков регулируется сцепление ригеля, за счет чего снижается потребляемый ток до 20 мА вместо 100 мА, как у прототипа. The diameter of the hole in the
Усилие электромагнита 14, создаваемое магнитным потоком, проходящим по пути сердечник 11 – корпус замка 15 – фиксатор 2, становится больше по величине, за счет нулевого магнитного зазора между сердечником 11 и фиксатором 2, чем усилие постоянного магнита 22, при этом ригель 20 расцепляется с фиксатором 2. При движении ригеля 20 в обратном направлении шарики 17 перемещаются в поперечном направлении в полость, образованную между корпусом замка 15 и наружной поверхностью меньшей части фиксатора 2, что дает возможность ригелю 20 выйти из центрального отверстия фиксатора 2. The force of the
Управление запирающим устройством осуществляется следующим образом. При нажатии на кнопку брелока (пульта дистанционного управления) производится передача шифрованного радиосигнала с уникальным кодом на разрешенной радиочастоте. При получении радиосигнала от пульта дистанционного управления – электронного брелока – считывающим устройством микроконтроллера электронной платы управления 4 приёмника производится сравнение заложенного в них принятого кода с зашифрованной информацией контроллера о коде, содержащимся в памяти микроконтроллера. Если код совпадает, плата 4 подаёт питание на обмотку электромагнита замка 14 на заданное время (время может установить пользователь, используя сервисный режим) и дверь может быть открыта. Подбор шифра почти невозможен из-за огромного количества вероятных комбинаций. Через определенный промежуток времени (как правило, 5–7 сек.) замок автоматически закрывается, а пользователю, например продавцу, подается соответствующий световой и/или звуковой сигнал. The locking device is controlled as follows. When you press the key fob (remote control) button, an encrypted radio signal is transmitted with a unique code at an authorized radio frequency. When receiving a radio signal from the remote control - an electronic key fob - by the reader of the microcontroller of the
Для увеличения срока службы автономного источника питания в электронной плате управления 4 используются компоненты с низким энергопотреблением. Это экономит энергию. Функция оповещения пользователя об открытии и закрытии замка там, где сигнальный светодиод 3 невидим, например в холодильной установке, может быть реализована на внешнем устройстве. In order to extend the service life of the self-contained power supply, the
Кроме того, экономия электроэнергии достигается режимом брелока, который решает проблему зажатия кнопки или ее нажатия на длительное время. При нажатии на кнопку выдаётся несколько посылок с кодом, и брелок выключается до тех пор, пока кнопка не будет отпущена и нажата снова. За счет этого идет экономия потребления питания.In addition, energy saving is achieved by the key fob mode, which solves the problem of pressing a button or pressing it for a long time. When you press the button, several parcels with a code are issued, and the key fob turns off until the button is released and pressed again. Due to this, there is a saving in power consumption.
Для увеличения срока службы источника в брелоке была реализована функция с обратной связью. При нажатии кнопки брелока происходит передача посылки с кодом; если приемник получил сигнал и открылся, он передаёт сигнал брелоку об открытии замка, и в промежуток, пока замок не закроется, посылок не посылает.To increase the service life of the source, a feedback function was implemented in the key fob. When the key fob button is pressed, a parcel with a code is transmitted; if the receiver received a signal and opened, it sends a signal to the key fob to open the lock, and in the interval until the lock closes, it does not send any parcels.
Для удобства пользователя предусмотрена возможность входить в сервисный режим (режим для установки времени открытия замка, стирания и занесения данных брелоков) без открытия корпуса. Также существует возможность войти в сервисный режим, сняв питание с платы путем отключения элемента питания.For the convenience of the user, it is possible to enter the service mode (mode for setting the time for opening the lock, erasing and entering these key fobs) without opening the case. It is also possible to enter the service mode by removing power from the board by disconnecting the battery.
Вход в сервисный режим осуществляется следующим алгоритмом: после подачи питания на плату путем подключения элемента питания в течение 5–15 сек. (в зависимости от желания заказчика, предустановка) можно зайти в сервисный режим, используя любой совместимый брелок. В сервисный режим также можно войти, отключив, а затем включив питание платы управления. Для входа в сервисный режим следует после подачи питания на плату управления 4 (подключить элемент питания) в течение 5–15 сек. (в зависимости от желания заказчика, предустановка) зайти в сервисный режим, используя любой совместимый брелок. Entering the service mode is carried out by the following algorithm: after power is supplied to the board by connecting the battery for 5-15 seconds. (depending on the wishes of the customer, pre-installation), you can enter the service mode using any compatible key fob. The service mode can also be entered by turning off and then turning on the power supply of the control board. To enter the service mode, after powering on the control board 4 (connect the battery) for 5-15 seconds. (depending on the customer's desire, pre-installation) enter the service mode using any compatible key fob.
Кнопка используется для того, чтобы, не открывая корпуса устройства, перейти в сервисный режим (так же как при снятии питания с платы управления на короткое время). Индикация используется для индикации режимов при входе в сервисный режим (режим занесения брелоков, режим выбора времени открывания замка и т.п.; режимы могут быть добавлены по желанию заказчика). The button is used to switch to the service mode without opening the device case (as well as when removing power from the control board for a short time). The indication is used to indicate modes when entering the service mode (mode of entering key fobs, mode of choosing the time for opening the lock, etc .; modes can be added at the request of the customer).
Плата управления 4, обеспечивающая дистанционное управление электромагнитным запирающим устройством, может быть реализована с помощью стандартных комплектующих, например с применением в качестве приемо-передатчика радиомодуля NRF24L01 и микроконтроллера ATMEGA16. В качестве источника энергии были использованы стандартные элементы питания типа AA. Пульт управление создан на основе стандартных комплектующих в пластиковом огнестойком ударопрочном корпусе.The
Испытания предложенного замкового устройства показали, что его безотказность определяется только сроком службы автономных источников питания, поскольку механические элементы служат во много раз дольше. Сравнительные испытания показали, что предложенное замковое устройство потребляет энергии, требуемой для отпирания замка, в 5 раз меньше (20 мА вместо 100 мА при том же напряжении), чем замковые устройства, где отпирание замка происходит за счёт притягивания фиксатора электромагнитом. Из-за этого продолжительность безотказной работы предложенного замкового устройства примерно в 5 раз превышает продолжительность безотказной работы замка-прототипа даже при наличии дополнительной потребляющей энергию электронной платы. При питании предложенного электромагнитного запирающего устройства от гальванических элементов типа АА продолжительность его безотказной работы составляет около одного года при ста открытиях замка в сутки. Tests of the proposed locking device have shown that its reliability is determined only by the service life of autonomous power supplies, since the mechanical elements serve many times longer. Comparative tests have shown that the proposed locking device consumes the energy required to unlock the lock is 5 times less (20 mA instead of 100 mA at the same voltage) than locking devices, where the lock is unlocked by attracting the lock with an electromagnet. Because of this, the uptime of the proposed lock device is about 5 times longer than the uptime of the prototype lock, even with an additional energy-consuming electronic board. When the proposed electromagnetic locking device is powered by galvanic cells of the AA type, the duration of its trouble-free operation is about one year with one hundred lock openings per day.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106885A RU2760222C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Electromagnetic locking device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106885A RU2760222C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Electromagnetic locking device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760222C1 true RU2760222C1 (en) | 2021-11-22 |
Family
ID=78719488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021106885A RU2760222C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Electromagnetic locking device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760222C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2268141A1 (en) * | 1974-04-18 | 1975-11-14 | Alkan R & Cie | |
DE19639545C1 (en) * | 1996-09-26 | 1997-12-18 | Ikon Praezisionstechnik | Electromagnetic locking device for cylinder lock |
US6125673A (en) * | 1998-04-29 | 2000-10-03 | Trimel Securities Pty Ltd. | Electronic cylinder lock and computer security system |
RU2004101350A (en) * | 2004-01-20 | 2005-06-27 | ООО "АТОС компонент" (RU) | ELECTROMAGNETIC LOCK (OPTIONS) |
RU161964U1 (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Электронные запирающие механизмы" | CASTLE |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106885A patent/RU2760222C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2268141A1 (en) * | 1974-04-18 | 1975-11-14 | Alkan R & Cie | |
DE19639545C1 (en) * | 1996-09-26 | 1997-12-18 | Ikon Praezisionstechnik | Electromagnetic locking device for cylinder lock |
US6125673A (en) * | 1998-04-29 | 2000-10-03 | Trimel Securities Pty Ltd. | Electronic cylinder lock and computer security system |
RU2004101350A (en) * | 2004-01-20 | 2005-06-27 | ООО "АТОС компонент" (RU) | ELECTROMAGNETIC LOCK (OPTIONS) |
RU161964U1 (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Электронные запирающие механизмы" | CASTLE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1543208B1 (en) | Door locking device | |
US4736970A (en) | Electrically controlled door lock | |
US4854143A (en) | Bolt assembly and method | |
US3894417A (en) | Electric lock | |
US5000018A (en) | Hardware, in particular for doors or the like | |
USRE40970E1 (en) | Wireless communication device attachment and detachment device and method | |
US4916927A (en) | Lock and method of securing and releasing a member | |
US7845201B2 (en) | Electronic access control device | |
US20060226948A1 (en) | Door lock with RFID key | |
US5261260A (en) | Remote-control door lock for a dog cage | |
US20050029345A1 (en) | Integrated lock, drop-box and delivery system and method | |
KR101193299B1 (en) | Magnetic lock means with auxiliary mechanical locking or resistance means | |
CA2632243C (en) | A device for controlling a door | |
RU2760222C1 (en) | Electromagnetic locking device | |
US9963921B1 (en) | Access control electro-permanent magnetic lock | |
RU2757432C1 (en) | Electromagnetic lock | |
GB2178476A (en) | Lock with controllable clutch | |
RU2757431C1 (en) | Electromagnetic locking device with actuator | |
RU2757435C1 (en) | Electromagnetic lock with actuator | |
CN209087009U (en) | A kind of universal lock set with GPS and control circuit function | |
WO2004067885A1 (en) | Mechanically operated electromagnetic lock | |
CN112240132A (en) | Bolt device, electric control lock and door | |
AU2003253246B2 (en) | Door cylinder lock | |
JP3080268U (en) | Electronically controlled door locking and unlocking device | |
AU2006317559B2 (en) | A device for controlling a door |