ES2577327T3 - Conjunto electrónico de cerradura y llave - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo de cerradura (10), que comprende: una llave (200) que comprende una bobina de energía de llave (220) y una bobina de datos de llave (222); y una cerradura electrónicamente accionable (100) que comprende una bobina de energía de cerradura (156) y una bobina de datos de cerradura (154), estando dicha bobina de energía de llave (220) y dicha bobina de energía de cerradura (156) inductivamente acopladas cuando dicha llave (200) encaja en dicha cerradura (100), estando dicha bobina de datos de llave (222) y dicha bobina de datos de cerradura (154) inductivamente acopladas cuando dicha llave (200) encaja en dicha cerradura (100), siendo al menos una porción de un campo magnético de datos, creado al acoplar inductivamente dicha bobina de datos de cerradura (154) y dicha bobina de datos de llave (222), sustancialmente ortogonal a un campo magnético de energía creado al acoplar inductivamente dicha bobina de energía de cerradura (156) y dicha bobina de energía de llave (220), siendo coaxiales dicha bobina de energía de cerradura (156) y dicha bobina de energía de llave (220) y estando alineadas para permitir el acoplamiento inductivo y la transferencia de energía entre dicha llave (200) y dicha cerradura (100) cuando dicha llave (200) encaja en dicha cerradura (100), estando alineadas dicha bobina de datos de llave (222) y dicha bobina de datos de cerradura (154) y siendo sustancialmente coaxiales para permitir el acoplamiento inductivo y la transferencia de datos entre dicha llave (200) y dicha cerradura (100) cuando dicha llave (200) encaja en dicha cerradura (100), y siendo dicha bobina de datos de llave (222) y dicha bobina de datos de cerradura (154) sustancialmente paralelas entre sí cuando dicha llave (200) encaja en dicha cerradura (100).

Description

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taladrar el cartucho 106. Además, o como alternativa, también pueden usarse otras disposiciones adecuadas para evitar el taladrado, u otra intervención fraudulenta destructiva, sobre la cerradura 100.
Una ventaja de usar los pasadores 140 y la bola 142 de ataque es que la totalidad del cilindro 104 de la cerradura no
5 tiene que estar fabricada con un material duro. Dado que el cilindro 104 de la cerradura incluye muchos elementos hechos por conformación de material (por ejemplo, fundición o forjado) o por arranque de material (por ejemplo, mecanizado), sería muy difícil fabricar un cilindro 104 enteramente de un material duro tal como cerámica o carburo. Usando unos pasadores 140 y una bola 142 de ataque independientes, fabricados con un material muy duro que sea difícil de taladrar, el cilindro 104 de la cerradura puede ser fabricado fácilmente con un material tal como acero inoxidable, que tiene unas propiedades que permiten una fabricación más sencilla. De este modo puede hacerse un cilindro de cerradura que sea relativamente fácil de fabricar pero que a la vez incluya propiedades de resistencia al taladrado.
Continuando la referencia a las FIGS. 3 y 4, la cerradura 100 incluye una porción 108 de coincidencia situada cerca
15 de la porción frontal de la cerradura 100. La porción 108 de coincidencia incluye preferiblemente una porción 144 de coincidencia mecánica y una porción 146 de coincidencia de datos y energía. La porción 144 de coincidencia mecánica incluye una extensión 148, cilíndrica y ahusada, que se extiende en dirección frontal desde el cilindro 104 de la cerradura y está configurada para ser recibida dentro de una porción de la llave 200 cuando la cerradura 100 y la llave 200 se encajen entre sí. En la base de la extensión 148 hay dos rebajes 150 configurados para coincidir con dos extensiones, o protuberancias, de la llave 200, que se describen con mayor detalle a continuación. Los rebajes 150 están configurados para permitir que la llave encaje positivamente en el cilindro 104 de tal modo que pueda transmitirse un par desde la llave 200 al cilindro 104 al girar la llave 200.
La porción 146 de coincidencia de datos y energía incluye una copa 152 de coincidencia, una bobina de datos 154 y 
25 una bobina de energía 156. La copa 152 está configurada para recibir una porción de la llave 200 cuando la cerradura 100 y la llave 200 estén mutuamente encajadas. La copa 152 reside, al menos parcialmente, en un rebaje axial 158 que está situado en una porción frontal del cilindro 104 de la cerradura y aloja adicionalmente la bola 142 de ataque. La copa está rodeada, al menos parcialmente, por la bobina de energía 156, que está configurada para recibir inductivamente energía desde la llave 200. La copa 152 incluye preferiblemente unas ranuras axiales 161 configuradas para permitir que se transmita energía a través de la copa 152.
La bobina de datos 154 está situada hacia el borde superior de la copa 152 y, preferiblemente, queda justo por detrás del labio delantero de la copa 152. La bobina de datos 154 es generalmente de forma toroidal y está configurada para cooperar con una bobina de datos de llave 200, según se describe con mayor detalle a
35 continuación. Dos cables 160 se extienden desde la copa 152, a través de un paso 162, y penetran en el cartucho de cerradura 106. Los cables transmiten preferiblemente datos y energía desde la porción 146 de coincidencia de datos y energía hasta el solenoide 126 y la placa 134 de circuito.
La bobina de energía 156 está preferiblemente alineada con el eje longitudinal de la cerradura 100 de manera que un eje longitudinal, que pasa a través de la bobina de energía 156, sea sustancialmente paralelo (o coaxial) a un eje longitudinal de la cerradura 100. La bobina de datos 154 está preferiblemente dispuesta para que quede generalmente en un plano ortogonal a un eje longitudinal de la cerradura. Esta disposición ayuda a reducir la interferencia magnética entre la transmisión de energía entre la cerradura 100 y la llave 200 y la transmisión de datos entre la cerradura 100 y la llave 200.
45 Según se describió anteriormente, el cilindro 104 de la cerradura está configurado para soportar una lengüeta de cierre que interactúa con un tope para impedir la apertura de un cajón o puerta de un armario, o evitar el movimiento relativo de otras estructuras que estén aseguradas por el sistema de cerradura 10 y llave. El cilindro 104 de la cerradura incluye una porción 164 de lengüeta de cierre adaptada para soportar una lengüeta de cierre de una manera rotacionalmente fija con respecto al cilindro 104 de la cerradura. La porción 164 de lengüeta de cierre incluye una porción aplanada 166 y una porción roscada 168. La porción aplanada 166 está configurada para recibir una lengüeta de cierre (no representada) que puede deslizarse sobre la porción 164 de lengüeta de cierre y coincidir con la porción aplanada 166. Una o más superficies planas, o “planos” de la porción aplanada 166 están configuradas para permitir la transmisión de un par desde el cilindro 104 a la lengüeta de cierre (no representada).
55 La porción roscada 168 está configurada para recibir una tuerca (no representada) que está configurada para asegurar la lengüeta de cierre (no representada) al cilindro 104.
Las FIGS. 57 ilustran una realización preferida de la llave 200 configurada para el uso con la cerradura 100 preferida del conjunto de cerradura 10 y llave electrónicas. La llave 200 está configurada para coincidir con la cerradura 100 para permitir la comunicación de energía y datos entre la llave 200 y la cerradura 100. En la disposición ilustrada, la llave 200 está adicionalmente configurada para encajar mecánicamente en la cerradura 100 para mover la cerradura 100 desde una posición bloqueada hasta una posición desbloqueada o viceversa.
La llave 200 incluye una sección 204 de cuerpo principal, alargada, que tiene una forma generalmente rectangular
65 en sección transversal. La llave 200 incluye también una sección 202 de morro, de dimensiones externas menores que la sección 204 de cuerpo. Una sección extrema 206 cierra una porción extrema de la sección 204 de cuerpo
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mostrada) y puede estar cubierta por el revestimiento 454, según se muestra. No obstante, en ciertas realizaciones, la segunda bobina 408 de datos tiene diferentes características que la primera bobina 406 de datos, tales como diferente número de espiras 424 o diferente anchura 416. Además, una primera y una segunda bobinas 406, 408 de datos que tengan diferente anchura pueden solaparse de diversas maneras.
5 Cuando se transmite una corriente a través de la primera bobina 406 de datos o de la segunda bobina 408 de datos, la primera bobina 406 de datos y la segunda bobina 408 de datos se acoplan inductivamente, de manera similar al acoplamiento inductivo de la bobina 402 de energía y la bobina interior 418 de energía. Por lo tanto pueden comunicarse datos en forma de señales de tensión o de corriente entre la primera bobina 406 de datos y la segunda bobina 408 de datos. En ciertas realizaciones, los datos pueden ser comunicados en ambas direcciones. Esto es, cualquiera de la primera o la segunda bobinas 406, 408 de datos puede iniciar comunicaciones. Además, durante una sesión de comunicación, la primera y la segunda bobinas 406, 408 de datos pueden alternarse transmitiendo y recibiendo datos.
15 El campo magnético 410 de datos se ha representado incluyendo unas líneas 442 de campo, siendo una porción de las mismas ortogonal o sustancialmente ortogonal a las bobinas 406, 408 de datos a lo largo de su anchura 416. Al igual que las líneas 434, 436 de campo del campo magnético 404 de energía, las líneas 442 del campo magnético 410 de datos son un modelo de campos magnéticos reales que pueden ser variables en el tiempo. La naturaleza ortogonal de estas líneas 442 de campo, en ciertas realizaciones, ayuda a minimizar la interferencia entre la transferencia de energía y de datos.
En diversas realizaciones, al menos una porción del campo magnético 410 de datos es ortogonal o sustancialmente ortogonal al campo magnético 404 de energía en ciertas áreas de ortogonalidad. Estas áreas de ortogonalidad incluyen porciones de una interfaz 412 entre la primera bobina 406 de datos y la segunda bobina 408 de datos. En
25 ciertas realizaciones, esta interfaz 412 es una región anular o circunferencial entre la primera bobina 406 de datos y la segunda bobina 408 de datos. En esta interfaz, al menos una porción del campo magnético 410 de datos es sustancialmente paralela a la primera bobina 406 de datos y la segunda bobina 408 de datos. Puesto que el campo magnético 410 de datos es sustancialmente paralelo a las bobinas 406, 408 de datos, el campo magnético 410 de datos es por lo tanto sustancialmente ortogonal al campo magnético 404 de energía en porciones de la interfaz 412.
De acuerdo con las relaciones entre campos magnéticos conocidas en la física, los campos magnéticos que sean ortogonales entre sí tienen muy poco efecto el uno sobre el otro. Así pues, el campo magnético 404 de energía tiene muy poco efecto sobre el campo magnético 410 de datos en la interfaz 412. Consecuentemente, las bobinas 406, 408 de datos pueden comunicarse entre sí con una mínima interferencia del campo magnético 404 de energía
35 potencialmente más fuerte. Además, los datos transmitidos entre las bobinas 406, 408 de datos no interfieren, o interfieren mínimamente, con el campo magnético 404 de energía. Así pues, pueden enviarse datos a través de las bobinas 406, 408 de datos simultáneamente al envío de energía entre la bobina 402 de energía y la bobina interior 418 de energía.
La FIG. 10 representa un circuito 510 de la llave y un circuito 530 de la cerradura de acuerdo con ciertas realizaciones de la presente invención. En la realización representada, se muestra el circuito 510 de la llave en la proximidad del circuito 530 de la cerradura. Las localizaciones relativas del circuito 510 de la llave y el circuito 530 de la cerradura muestran que, en ciertas implementaciones, los compontes del circuito 510 de la llave tienen una interfaz con los componentes del circuito 530 de la cerradura. Es más, en ciertas realizaciones, el circuito 510 de la
45 llave puede estar contenido en un conjunto de llave tal como cualquiera de las llaves anteriormente descritas. De igual modo, el circuito 530 de la cerradura puede estar contenido en un conjunto de cerradura tal como cualquiera de las cerraduras anteriormente descritas.
El circuito 510 de la llave incluye un procesador 502. El procesador 502 puede ser un microprocesador, una unidad de proceso central (CPU), un microcontrolador u otro tipo de procesador. En ciertas implementaciones, el microprocesador 502 implementa un código de programa. Mediante la implementación de un código de programa, el procesador 502 envía ciertas señales al circuito 530 de la cerradura y recibe señales del circuito 530 de la cerradura. Tales señales pueden incluir señales de energía, señales de datos y similares.
55 Un dispositivo 526 de memoria está en comunicación con el procesador 502. En ciertas realizaciones, el dispositivo 526 de memoria es una memoria flash, un disco duro de almacenamiento, una EEPROM u otra forma de almacenamiento. En ciertas realizaciones el dispositivo 526 de memoria almacena un código de programa que usará el procesador 502. Además, el dispositivo 526 de memoria puede almacenar datos recibidos del procesador 502.
Los datos almacenados en el dispositivo 526 de memoria pueden incluir datos de encriptación. En una realización, los datos de encriptación incluyen una o más claves de encriptación que, al ser comunicadas al circuito 530 de cerradura, efectúan la apertura de la cerradura. Pueden usarse varios esquemas diferentes de encriptación, como apreciarán los expertos en la técnica.
65 Los datos almacenados en el dispositivo 526 de memoria también pueden incluir datos de auditoría. En algunas implementaciones los datos de auditoría son datos recibidos desde el circuito 530 de la cerradura, o generados por
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El circuito 750 de conversión de energía incluye unos diodos 720, un condensador 790 y un regulador LDO 760. Los diodos 720 del circuito 750 de conversión de energía forman un circuito rectificador. La configuración representada de los diodos 720 constituye un rectificador de puente, o rectificador de onda completa. Cuando los diodos 720 reciben una señal de tensión de CA desde la bobina 734 de energía, los diodos 720 del rectificador de puente
5 rectifican a onda completa la señal de tensión de CA. Esta señal rectificada a onda completa de ciertas realizaciones aún contiene una señal de tensión variable con respecto al tiempo, pero la señal de tensión tiene una única polaridad (por ejemplo, toda la señal de tensión es positiva). Esta señal rectificada a onda completa es proporcionada como tensión Vcc 784 a un solenoide 752.
10 El condensador 790 convierte la señal rectificada a onda completa en una forma de CC y proporciona la señal de CC al regulador LDO 760. El regulador LDO 760 estabiliza la señal a una tensión Vdd 772, que es proporcionada a diversos componentes del circuito 700 de cerradura, incluyendo el procesador 746. Consecuentemente, el circuito 750 de conversión de energía proporciona una tensión Vcc 784 variable o de CA al solenoide 752 y una tensión Vdd 772 de CC a diversos componentes del circuito.
15 El solenoide 752 recibe la tensión Vcc 784 desde el convertidor 750 de energía. El solenoide 752 de una realización es una bobina que contiene una o más espiras. El solenoide 752, al recibir la tensión Vcc 784 desde el convertidor 750 de energía, genera un campo magnético para accionar un mecanismo de apertura de una cerradura, de una manera similar a lo anteriormente descrito.
20 Un transistor 754 está en comunicación con el solenoide 752. El transistor 754 también está en comunicación con el procesador 746 a través de un conductor 780. Además, el transistor 754 está en comunicación con la tierra 778. En ciertas realizaciones, el transistor 754 actúa como un interruptor para permitir o impedir que el solenoide 752 reciba corriente, haciendo así que el solenoide 752 cierre o abra el dispositivo de cerradura. En una realización, el
25 procesador 746 envía una señal a través del conductor 780 al transistor 754, que envía corriente a través del transistor 754 y crea así un camino de conducción desde el solenoide 752 hasta la tierra 778. Con el transistor 754 en este estado, el solenoide 752 puede recibir corriente desde Vcc 784 y así efectuar la apertura. Sin embargo, en otros momentos, el procesador 746 no enviará una señal 780 al transistor 754, por ejemplo si el procesador 746 no recibió un código de apertura correcto. En tal caso, el procesador 746 hace que el transistor 754 permanezca
30 abierto, impidiendo así que circule corriente a través del solenoide.
Las FIGS. 13A y 13B representan otra implementación específica de un circuito de llave, definido por el número de referencia 800, que es sustancialmente similar en cuanto a estructura y función al circuito 600 de llave descrito en las FIGS. 11A y 11B anteriores. En ciertas realizaciones, ciertos elementos del circuito 600 de llave, tales como los
35 componentes 860, 872 y 874 del circuito (mostrados en la FIG. 13B), pueden emplearse también en un correspondiente circuito de cerradura (no representado).
En la realización representada, los componentes 860, 872 y 874 del circuito, en conjunto con un procesador, proporcionan la circuitería para un esquema de codificación por modulación de pulsos. Durante la transmisión de
40 datos desde el circuito 800 de llave, unos interruptores 860 a transistor son selectivamente conmutados a conexión y desconexión para pulsar una señal de datos hacia una bobina de datos. Cuando el circuito 800 de llave está recibiendo datos, el comparador 872 recibe la señal de tensión de datos desde la bobina de datos.
El comparador 872 se usa para convertir la señal de tensión de datos en una señal digital de dos bits que se envía al
45 procesador por la línea 880 de entrada de datos. Además, el comparador 872 (o un amplificador operacional usado como comparador) puede ser usado para amplificar la señal de tensión de datos hasta un nivel adecuado para su manipulación por un procesador.
Un resistor 874 de realimentación proporciona una realimentación positiva al comparador 872, para que el
50 comparador 872 atenúe las señales de tensión pequeñas y amplifique las señales de tensión grandes. Atenuando y amplificando las señales de tensión pequeñas y grandes respectivamente, el comparador 872 y el resistor 874 de realimentación reducen los efectos oscilatorios de ruido en el comparador 872. De este modo se reducen los errores de detección de bits erróneos. En realizaciones alternativas, puede emplearse un circuito disparador de Schmitt integrado en lugar del comparador 872 y el resistor 874.
55 Aunque se han representado diversas realizaciones de circuitos de llave y cerradura, los expertos en la técnica apreciarán que los diversos e ilustrativos bloques lógicos, módulos, circuitos y etapas de algoritmos, descritos con relación a las realizaciones dadas a conocer en el presente documento, pueden ser implementados como hardware electrónico, software informático, o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de
60 hardware y software, se han descrito en lo que antecede diversos componentes ilustrativos, bloques, módulos, circuitos y etapas, generalmente en términos de su funcionalidad. Que esta funcionalidad sea implementada como hardware o software depende de la aplicación particular y de las restricciones de diseño impuestas sobre el sistema general. Artesanos expertos pueden implementar la funcionalidad descrita de diversas maneras para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deberán interpretarse como causantes de una desviación del
65 alcance de la presente invención.
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