RU2571365C2

RU2571365C2 - Electronic seal

Info

Publication number: RU2571365C2
Application number: RU2013124503/08A
Authority: RU
Original assignee: Шепеленко Виталий Борисович
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-12-20
Also published as: RU2013124503A

Abstract

FIELD: physics, signalling.

SUBSTANCE: invention relates to electronic engineering, particularly to alarm systems, and can be used in developing methods and equipment for controlling access to a facility. The electronic seal comprises a housing which consists of two electrodes separated by a dielectric insert, which form a capacitive sensitive element which is electrically connected to a power supply, an inductive communication interface coil and an electronic unit for measuring capacitance of the sensitive elements, processing and storing information, said components being located inside the housing and connected to each other, and a safety cap.

EFFECT: high noise-immunity, improved performance of the device and reducing temperature dependence owing to the exclusion of movable parts in the design of the sensitive element.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к системам тревожной сигнализации, и может быть использовано при разработке способов и средств контроля доступа к объекту.The invention relates to the field of electronic technology, in particular to alarm systems, and can be used in the development of methods and means of access control to an object.

Известно устройство, содержащее цилиндрический корпус, на внешней поверхности которого выполнена резьба для крепления данного устройства на контролируемый объект, внутри корпуса расположены электрически соединенные между собой источник питания, емкостный чувствительный элемент, обмотка и центральное процессорное устройство (ЦПУ). ЦПУ включает в себя микроконтроллер, кварцевый резонатор, интерфейс связи и схему измерения емкости чувствительного элемента, включающую в себя резистор (патент США №6791465, опубл. 18.04.2002, МПК F16B 41/00, G08B 21/00, F16B 31/02).A device is known that contains a cylindrical case, on the external surface of which a thread is made for attaching this device to a controlled object, a power source, a capacitive sensing element, a winding and a central processing unit (CPU) are electrically connected to each other. The CPU includes a microcontroller, a quartz resonator, a communication interface and a circuit for measuring the capacitance of a sensitive element, including a resistor (US patent No. 6791465, publ. 04/18/2002, IPC F16B 41/00, G08B 21/00, F16B 31/02) .

Недостатками данного устройства являются необходимость его сопряжения со считывающим устройством для передачи данных; возможность ложных срабатываний из-за температурной зависимости емкостного чувствительного элемента.The disadvantages of this device are the need to pair it with a reader for transmitting data; the possibility of false positives due to the temperature dependence of the capacitive sensitive element.

Известно устройство, представляющее собой цилиндрический корпус, в котором установлены элемент питания; неподвижный электрод, выполненный в виде диска из керамического материала; подвижный электрод; обмотка индукционного интерфейса, центральное процессорное устройство (ЦПУ), крышка, верхняя гайка, нижняя гайка и тарельчатые пружины. Подвижный электрод выполнен в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена проточка. В проточку установлены тарельчатые пружины, зафиксированные нижней гайкой. Со стороны внешнего торца подвижного электрода выполнено глухое резьбовое отверстие для крепления устройства на контролируемый объект. На одну из торцевых поверхностей неподвижного электрода/керамического диска нанесено покрытие - напыление серебра. В корпусе диск установлен таким образом, что к подвижному электроду он ориентирован стороной без покрытия. Подвижный и неподвижный электроды образуют емкостный чувствительный элемент (патент РФ №2401460, опубл. 10.10.2010, МПК G08B 21/00, F16B 31/02, F16B 41/00 - прототип).A device is known, which is a cylindrical body in which a battery is installed; a fixed electrode made in the form of a disk of ceramic material; movable electrode; induction interface winding, central processing unit (CPU), cover, upper nut, lower nut and disk springs. The movable electrode is made in the form of a cylinder, on the outer surface of which a groove is made. Belleville springs fixed in the groove are fixed with a lower nut. From the outer end of the movable electrode, a blind threaded hole is made for fastening the device to a controlled object. One of the end surfaces of the fixed electrode / ceramic disk is coated with silver sputtering. In the case, the disk is mounted in such a way that it is oriented towards the movable electrode by the bare side. The movable and fixed electrodes form a capacitive sensitive element (RF patent No. 2401460, publ. 10.10.2010, IPC G08B 21/00, F16B 31/02, F16B 41/00 - prototype).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При навинчивании устройства на резьбовую шпильку контролируемого объекта происходит сжатие тарельчатых пружин и увеличение воздушного зазора между подвижным электродом и керамическим диском/неподвижным электродом. При вывинчивании устройства под действием тарельчатых пружин происходит уменьшение воздушного зазора, что приводит к изменению емкости чувствительного элемента, регистрируемое ЦПУ как факт доступа к объекту. Информация о фактах доступа может передаваться дистанционно через индукционный интерфейс во внешнее считывающее устройство.When the device is screwed onto the threaded rod of the controlled object, the disk springs are compressed and the air gap between the movable electrode and the ceramic disk / fixed electrode increases. When the device is unscrewed under the influence of cup springs, the air gap decreases, which leads to a change in the capacitance of the sensing element, recorded by the CPU as a fact of access to the object. Information about access facts can be transmitted remotely via an induction interface to an external reader.

Недостатком данного устройства является необходимость силового сопряжения устройства с контролируемым объектом, наличие подвижных элементов в конструкции.The disadvantage of this device is the need for power pairing of the device with a controlled object, the presence of movable elements in the structure.

Задача, на достижение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании универсального устройства, сохраняющего информацию о процедуре опечатывания и информацию о попытках доступа к контролируемому объекту, исключающего возможность несанкционированной замены электронного пломбировочного устройства на идентичное.The task to which the claimed invention is directed is to create a universal device that saves information about the sealing procedure and information about attempts to access a controlled object, eliminating the possibility of unauthorized replacement of an electronic sealing device with an identical one.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей и области применения устройства, регистрирующего факт доступа.The technical result achieved by the claimed invention is to expand the functionality and scope of the device that records the fact of access.

Технический результат достигается тем, что емкостный чувствительный элемент электронной пломбы состоит из двух электродов, преимущественно цилиндрической формы, являющимися частями корпуса электронной пломбы, разделенных диэлектрической вставкой, электрически соединен с расположенными внутри корпуса и соединенными между собой источником питания, обмоткой индукционного интерфейса связи и электронным блоком измерения емкости чувствительного элемента, обработки и хранения информации, при этом на корпус установлен защитный колпачок из диэлектрического материала для защиты емкостного чувствительного элемента от воздействия случайных помех, выполненный таким образом, что исключается удаление электронной пломбы с контролируемого объекта без снятия защитного колпачка. На внутренней поверхности защитного колпачка выполнены конструктивные элементы, входящие в зацепление с ответными конструктивными элементами на наружной поверхности корпуса и обеспечивающие фиксацию защитного колпачка от осевого перемещения после его установки на корпус электронной пломбы, причем указанные конструктивные элементы выполнены таким образом, что исключается удаление электронной пломбы с контролируемого объекта при снятии защитного колпачка. Толщина защитного колпачка выбрана из условия обеспечения требуемого уровня защиты емкостного чувствительного элемента от воздействия случайных помех.The technical result is achieved by the fact that the capacitive sensitive element of the electronic seal consists of two electrodes, mainly cylindrical, which are parts of the electronic seal housing, separated by a dielectric insert, electrically connected to a power source located inside the housing and interconnected, an induction communication interface coil and an electronic unit measuring the capacitance of the sensitive element, processing and storage of information, while a protective cap is installed on the housing from dielectric material to protect the capacitive sensitive element from the effects of random interference, made in such a way that eliminates the removal of the electronic seal from the controlled object without removing the protective cap. On the inner surface of the protective cap, structural elements are made that mesh with the reciprocal structural elements on the outer surface of the housing and provide a fixation of the protective cap against axial movement after it is installed on the housing of the electronic seal, and these structural elements are designed in such a way that eliminates the removal of the electronic seal from controlled object when removing the protective cap. The thickness of the protective cap is selected from the condition of ensuring the required level of protection of the capacitive sensitive element from the effects of random interference.

В варианте исполнения электронной пломбы, вовнутрь защитного колпачка, со стороны заходного торца, установлена кольцевая металлическая вставка, при этом высота вставки выполнена таким образом, что при фиксации защитного колпачка на корпусе пломбы в рабочем положении исключается перекрытие электроизолирующей вставки между электродами указанной металлической вставкой.In the embodiment of the electronic seal, an annular metal insert is installed inside the protective cap on the inlet end side, while the height of the insert is made in such a way that when the protective cap is fixed on the seal body in the working position, overlapping of the insulating insert between the electrodes of the indicated metal insert is eliminated.

В варианте исполнения, электрод, сопрягаемый с контролируемым объектом, выполнен в виде тела вращения с профилированной концевой частью для соединения с ответной профилированной частью контролируемого объекта.In an embodiment, the electrode mating with the controlled object is made in the form of a body of revolution with a profiled end part for connection with the counter profiled part of the controlled object.

В варианте исполнения, на концевой части электрода, сопрягаемого с контролируемым объектом, выполнена наружная или внутренняя резьба для стыковки с контролируемым объектом.In an embodiment, on the end part of the electrode, mating with the controlled object, an external or internal thread is made for docking with the controlled object.

В варианте исполнения, защитный колпачок выполнен с резьбой для соединения с контролируемым объектом.In an embodiment, the protective cap is threaded for connection with a controlled object.

Применение новой конструктивной схемы емкостного чувствительного элемента, а именно выполнение электродов в качестве корпусных элементов и выполнение одного из электродов в виде крепежного средства, позволяет уменьшить габариты электронной пломбы, исключить подвижные элементы в конструкции и, в конечном итоге, упростить ее конструкцию и снизить стоимость ее изготовления.The use of a new design scheme of a capacitive sensitive element, namely, the implementation of the electrodes as housing elements and the execution of one of the electrodes in the form of fixing means, allows to reduce the dimensions of the electronic seal, to exclude movable elements in the structure and, ultimately, to simplify its design and reduce its cost manufacture.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема поперечного сечения варианта исполнения электронной пломбы с наружным резьбовым стыковочным элементом, на фиг.2 показан вариант исполнения пломбы с внутренним резьбовым стыковочным элементом, на фиг.3 показана схема поперечного сечения варианта исполнения электронной пломбы.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a cross-sectional diagram of an embodiment of an electronic seal with an external threaded docking element, Fig. 2 shows an embodiment of a seal with an internal threaded docking element, Fig. 3 shows a cross-sectional diagram of an embodiment of an electronic seal .

Электронная пломба содержит корпус, состоящий из первого электрода 1, второго электрода 2 и промежуточной вставки 3 из электроизолирующего материала, образующих емкостный чувствительный элемент. На первом электроде 1 выполнены конструктивные элементы для крепления пломбы на контролируемом объекте. Внутри корпуса установлен источник питания 4, индуктор 5 и электронный блок 6. На корпус электронной пломбы установлен защитный колпачок 7. В варианте исполнения, вовнутрь защитного колпачка 7, со стороны заходного торца, установлена кольцевая металлическая вставка 8.The electronic seal contains a housing consisting of a first electrode 1, a second electrode 2 and an intermediate insert 3 of electrically insulating material forming a capacitive sensitive element. At the first electrode 1, structural elements are made for fastening the seal to the controlled object. A power supply 4, an inductor 5, and an electronic unit 6 are installed inside the housing. A protective cap 7 is installed on the electronic seal housing. In an embodiment, an annular metal insert 8 is installed inside the protective cap 7, from the input end side.

Электронная пломба работает следующим образом.Electronic seal works as follows.

Электронная пломба закрепляется на контролируемом объекте, при этом на корпус электронной пломбы устанавливается защитный колпачок 7.The electronic seal is fixed on the controlled object, while the protective cap 7 is installed on the body of the electronic seal.

В случае удаления защитного колпачка 7 резко возрастает чувствительность емкостного элемента, состоящего из электрода 1, электрода 2 и промежуточной вставки 3. При внесении в зону чувствительности емкостного элемента предмета с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости среды, изменяется входная емкость чувствительного элемента, происходит формирование импульса, инициирующего запись о факте доступа с указанием даты и времени доступа во внутреннюю память электронного блока 6. Наличие индукционного интерфейса связи обеспечивает возможность передачи данных дистанционно во внешнее считывающее устройство.If the protective cap 7 is removed, the sensitivity of the capacitive element consisting of electrode 1, electrode 2, and intermediate insert 3 sharply increases. When an object with a dielectric constant different from the dielectric constant is introduced into the sensitivity zone of the capacitive element, the input capacitance of the sensitive element changes, and the formation of the sensitive element pulse initiating a record of the fact of access indicating the date and time of access to the internal memory of the electronic unit 6. The presence of induction inter Yeisa connection provides data to remotely to an external reading device.

В варианте исполнения защитного колпачка 7 с внутренним кольцом 8 из металлического материала формирование импульса, инициирующего запись о факте доступа, происходит уже в момент удаления защитного колпачка 7.In the embodiment of the protective cap 7 with the inner ring 8 of metal material, the formation of a pulse initiating a record of the fact of access occurs already at the time of removal of the protective cap 7.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить эксплуатационные характеристики, снизить стоимость изготовления и расширить область применения электронной пломбы.Using the proposed technical solution will improve operational characteristics, reduce manufacturing costs and expand the scope of the electronic seal.

Claims

1. Электронная пломба, характеризующаяся тем, что она содержит корпус, состоящий из двух электродов, преимущественно цилиндрической формы, разделенных диэлектрической вставкой, образующих емкостной чувствительный элемент, соединенный с расположенными внутри корпуса и соединенными между собой источником питания, обмоткой индукционного интерфейса связи и электронным блоком измерения емкости чувствительного элемента, обработки и хранения информации, защитного колпачка из диэлектрического материала, устанавливаемого на корпус и выполненного таким образом, что исключается удаление электронной пломбы с контролируемого объекта без снятия защитного колпачка, причем на внутренней поверхности защитного колпачка выполнены конструктивные элементы, входящие в зацепление с ответными конструктивными элементами на наружной поверхности корпуса и обеспечивающие фиксацию защитного колпачка от осевого перемещения после его установки на корпус электронной пломбы, причем указанные конструктивные элементы выполнены таким образом, что исключается удаление пломбы с контролируемого объекта при снятии защитного колпачка.1. An electronic seal, characterized in that it contains a housing consisting of two electrodes, mainly cylindrical, separated by a dielectric insert, forming a capacitive sensitive element connected to a power source located inside the housing and interconnected, an induction communication interface coil and an electronic unit measuring the capacitance of the sensitive element, processing and storage of information, a protective cap of dielectric material mounted on the housing and so that it eliminates the removal of the electronic seal from the controlled object without removing the protective cap, moreover, on the inner surface of the protective cap, structural elements are made that mesh with the reciprocal structural elements on the outer surface of the housing and ensure that the protective cap is secured from axial movement after it is mounted on the case of the electronic seal, and these structural elements are made in such a way that eliminates the removal of the seal with a controlled of the object when removing the protective cap.

2. Электронная пломба по п.1, отличающаяся тем, что вовнутрь защитного колпачка, со стороны его заходного торца, установлена кольцевая металлическая вставка, расположенная таким образом, что при установке защитного колпачка на корпус пломбы в рабочее положение, упомянутая вставка гарантированно не перекрывает диэлектрическую вставку между электродами, при этом высота кольцевой вставки по оси выбрана из условия превышения высоты диэлектрической вставки между электродами.2. The electronic seal according to claim 1, characterized in that an annular metal insert is installed inside the protective cap, from the side of its inlet end, so that when the protective cap is installed on the seal body in the working position, the said insert is not guaranteed to overlap the dielectric the insert between the electrodes, the height of the annular insert on the axis selected from the condition that the height of the dielectric insert between the electrodes is exceeded.

3. Электронная пломба по любому из п.п.1, 2, отличающаяся тем, что один из электродов выполнен с профилированной концевой частью для соединения с ответной профилированной частью контролируемого объекта.3. An electronic seal according to any one of claims 1, 2, characterized in that one of the electrodes is made with a profiled end part for connection with the counter profiled part of the controlled object.

4. Электронная пломба по любому из п.п.1, 2, отличающаяся тем, что на концевой части электрода, сопрягаемого с контролируемым объектом, выполнена наружная или внутренняя резьба для стыковки с контролируемым объектом.4. An electronic seal according to any one of claims 1, 2, characterized in that at the end of the electrode mating with the controlled object, an external or internal thread is made for docking with the controlled object.

5. Электронная пломба по любому из п.п.1, 2, отличающаяся тем, что защитный колпачок выполнен с резьбой для соединения с контролируемым объектом. 5. An electronic seal according to any one of claims 1, 2, characterized in that the protective cap is threaded for connection with a controlled object.