Cerradura electrónica de proximidad de bajo consumo con sistema de autodespierte que mide la variación de la capacitancia del entorno de una placa (3) que hace las veces de sensor de proximidad,

su entorno y tierra, generando un condensador ficticio cuya capacitancia varia por proximidad de un cuerpo, de forma que una vez detectada la proximidad del cuerpo, el sistema de autodespierte activa un sistema de comunicaciones sin contacto que emite una señal de comunicaciones, por ejemplo de radiofrecuencia, cuyo objetivo es mantener un intercambio de datos con una tarjeta, y en casode que haya una tarjeta en la proximidad y dicha tarjeta se corresponda con la cerradura, el sistema de comunicaciones genera unaorden al sistema de control de la cerradura y ejecuta las acciones pertinentes en función de la naturaleza de los datos intercambiados

Campo del Invento

La nueva cerradura de proximidad electrónica a la que se refiere este invento está orientada a aplicaciones de cerradura electrónica en las cuales la cerradura es un dispositivo autónomo electrónico, lo que significa que está alimentada por baterías y que no está conectada a una red eléctrica, o es un dispositivo en el que se requiere un bajo consumo de energía y la llave con la cual se hace funcionar esta cerradura es una llave de proximidad sin contacto, que puede ser una tarjeta, un mando a distancia o, en general, cualquier objeto que incorpore tecnologías para el intercambio de información entre dispositivos electrónicos sin ningún contacto físico entre ellos. Para ello la propia cerradura debe incorporar también la electrónica necesaria para que se pueda producir este intercambio de información sin contacto y un sistema de activación de bajo consumo de esta electrónica de comunicación para reducir el elevado consumo de energía que sería necesario para mantener la cerradura constantemente en comunicación. Al mismo tiempo, la solución a la que se refiere este invento se puede integrar en cualquier otro dispositivo controlado electrónicamente que, como la cerradura electrónica, sea autónomo desde el punto de vista electrónico o que sin serlo busque conseguir un consumo mínimo de energía y que funcione por proximidad de una llave de proximidad sin contacto, tal como cajas de seguridad, codificadores, lectores de tarjeta de pared, etc. Estos dispositivos suelen estar pensados para equipar, por ejemplo, habitaciones de hoteles, cruceros, edificios gubernamentales, edificios militares, universidades y en general cualquier instalación utilizada por una amplia variedad de usuarios con sus oportunos derechos de acceso.

Técnica Anterior

Dentro del campo de las cerraduras electrónicas, el concepto de funcionamiento de la cerradura de proximidad electrónica se ha desarrollado en diferentes técnicas anteriores, claramente diferenciadas, y en la mayoría de las ocasiones ha estado directamente relacionado con el uso de tarjetas como elemento de llave. Los primeros conceptos de cerradura de proximidad electrónica, tales como el descrito en la patente US4717816, entienden que el término proximidad cubre exclusivamente la lectura del elemento, es decir, que la cerradura no funciona por la proximidad de la tarjeta sino por la lectura de la tarjeta, en este caso codificada magnéticamente, lo que se realiza sin necesidad de contacto físico entre la tarjeta y el lector de la cerradura pero siendo siempre necesario que la tarjeta se inserte dentro de la ranura del lector o, en términos más generales, que la tarjeta se coloque de una forma precisa sobre el lector de la cerradura. En la patente referenciada se describe una cerradura electrónica que tiene un lector magnético con tres cabezales capaz de detectar un código escrito sobre una tarjeta por medio de tres bandas magnéticas. Aplicaciones posteriores de funcionamiento de las cerraduras de proximidad electrónica amplían este concepto de proximidad a su interpretación más general, lo que quiere decir que la tarjeta de llave o el elemento de llave que debe interactuar con la cerradura no tiene por qué insertarse forzosamente en una ranura de la cerradura o colocarse en una posición precisa sobre un cabezal de lectura como en el caso anterior, sino que puede funcionar por proximidad externa de la tarjeta de llave a la cerradura sin requisitos estrictos de posicionamiento con respecto a la cerradura. Este nuevo concepto de funcionamiento de la cerradura de proximidad electrónica está basado en la aplicación de tecnologías de intercambio de grandes volúmenes de información sin contacto entre un componente electrónico, tal como una cerradura, y una llave o tarjeta que tenga elementos de almacenamiento o de intercambio de información tales como las tarjetas con chips de proximidad. Estas tecnologías permiten un intercambio de información, por ejemplo por medio de radiofrecuencia, entre estos dos elementos por la simple proximidad entre ambos, y por lo tanto no requieren la inserción de la tarjeta en una ranura ni un posicionamiento especialmente preciso de la misma sobre un lector determinado, la proximidad es la única condición necesaria y suficiente y la distancia a la cual se puede realizar este tipo de comunicación depende, entre otros factores, de la potencia de transmisión del dispositivo electrónico que interactúa con las tarjetas de proximidad. Hasta la fecha se han creado diversos inventos que responden a la evolución anterior y que integran como una de sus partes diferenciadoras el denominado sistema automático de activación, cuyo propósito es reducir el consumo derivado de mantener el sistema de comunicaciones transmitiendo constantemente una señal. Una técnica inicial es la que se describe en la patente ES2112152(A1), en la cual se describe un tipo de sistema automático de activación mecánico. Este es una cerradura electrónica autónoma alimentada por baterías que tiene una unidad lectora para tarjetas con chip de proximidad por medio de ondas electromagnéticas que está en estado de letargo en un estado de consumo mínimo. En la presentación manual de la tarjeta con chip el usuario debe presionar sobre alguna de las superficies de la cerradura que está conectada a un conmutador, el cual gracias a esta presión conecta con la alimentación de la unidad lectora de la tarjeta con chip activándola y permitiendo en ese momento la lectura de la tarjeta sin ningún contacto entre la tarjeta y la cerradura. Posteriormente se han desarrollado inventos que no requieren ningún contacto para la activación del sistema de comunicación. Este es el caso de los inventos descritos en la patente EP1026617(A1), la cual consiste en una cerradura electrónica con sistemas automáticos de activación sin contacto que utilizan sistemas de detección por infrarrojos, barreras ópticas o que están compuestos por un transmisor-receptor de un rayo que se refleja sobre la tarjeta. Estos sistemas también consiguen un bajo consumo total de la cerradura electrónica al hacer que el sistema de comunicación transmita sólo en el caso en que es potencialmente necesario dado que el consumo del sistema de activación propuesto es menor que el consumo del sistema de comunicación.

Algunas soluciones comerciales, de las cuales no existen referencias escritas destacables, están basadas en sustituir la detección de presencia para la activación automática por una activación, programando el sistema de comunicación en función de la frecuencia de uso esperada de la cerradura de tal manera que, por ejemplo, si un usuario ha abierto hace poco una puerta, el tiempo entre un encendido del sistema de comunicación y el siguiente sea mayor que después de varias horas de inactividad de la cerradura en cuyo caso es de esperar la llegada de un posible usuario.Los avances más recientes en este campo se describen en la patente JP2001055852. Ésta es una cerradura de proximidad electrónica provista de un sistema automático de activación que tiene un circuito de oscilación con una determinada frecuencia y un circuito resonante que provoca una resonancia a un armónico un número determinado de veces mayor que la frecuencia de oscilación. Cuando un cuerpo se mueve cerca del electrodo de detección cambia el estado de resonancia debido a la capacidad electrostática que se genera entre el cuerpo que se ha acercado y el electrodo de detección, generando una tensión que indica esta proximidad y que activa el circuito de comunicación. De esta manera, el consumo global de la cerradura es muy bajo, y el funcionamiento de la cerradura no requiere contactos ni siquiera para un encendido automático. Este invento aprovecha específicamente un fenómeno físico por el cual la capacitancia ambiental cambia con la presencia de un cuerpo, lo que produce al mismo tiempo una variación de la resonancia, pero el elemento diferenciador es el cambio de la capacidad electrostática mencionado. En este sentido la patente US6362632 propone un sistema para medir la variación de la capacitancia ambiental cuando existe proximidad de un objeto. A pesar de ser una patente que no está relacionada directamente con una cerradura electrónica, el invento consiste en utilizar un circuito con dos conmutadores cuyo propósito es cargar un condensador de referencia con una capacitancia conocida y estable en el tiempo, por medio de cargas y descargas consecutivas de una placa que actúa al mismo tiempo como sensor o detector. El primer conmutador permite conectar el sensor a una tensión determinada y el segundo conmutador conecta la placa al condensador de referencia. Al venir de una situación inicial en la cual tanto el sensor como el condensador están descargados o con una carga... [Seguir leyendo]

1. Una cerradura electrónica accionada por la proximidad de un objeto de llave que contiene los medios adecuados para establecer y mantener un intercambio de información sin contacto con dicha cerradura, los medios apropiados para almacenar la información necesaria para dicho intercambio y la información a intercambiar, de tal manera que dicha cerradura es capaz de determinar las acciones posteriores de dicho intercambio de información en función de la naturaleza de la información intercambiada, por lo cual comprende un sistema automático de activación por detección de variaciones de la capacitancia cerca de la cerradura, el cual comprende:

una placa (3) de detección, que junto con su entorno genera un elemento (4) capacitivo cuya capacitancia varía en función de las condiciones ambientales y de la proximidad de un cuerpo u objeto; un elemento (5) capacitivo de referencia con una capacitancia estable en el tiempo o cuya variación en función de las condiciones ambientales es baja; un sistema electrónico (6) que permite al menos descargar el elemento (4) capacitivo de detección así como el elemento (5) capacitivo de referencia poniéndolos en un estado inicial y que después permite de forma alternativa desconectar entre sí el elemento (4) capacitivo de detección y el elemento (5) capacitivo de referencia, conectar el elemento (4) capacitivo de detección a una fuente de tensión inicial que carga dicho elemento capacitivo con una carga en función de su capacitancia en ese momento, desconectar el elemento

(4) capacitivo de detección de la fuente de la primera tensión predefinida, conectar entre sí el elemento (4) capacitivo de detección cargado y el elemento (5) capacitivo de referencia de tal manera que la carga del elemento (4) capacitivo de detección pase al elemento (5) capacitivo de referencia para descargar el elemento (4) capacitivo de detección, generando de esta manera un ciclo de carga y descarga; un sistema electrónico (6) que cuenta el número de ciclos de carga y descarga necesarios para que el elemento (5) capacitivo de referencia alcance una carga total que genere una segunda tensión de referencia y compara este número de ciclos con un número de ciclos de referencia; un sistema electrónico (6) que una vez que se detecta un cuerpo u objeto cerca de la placa (3) de detección activa un sistema de comunicación electrónico para reconocer si el cuerpo u objeto es un objeto de llave o, en su caso, iniciar y mantener el intercambio de información con él que lleve a realizar las acciones correspondientes a la naturaleza de la información intercambiada;

caracterizado porque la cerradura electrónica comprende además medios para el ajuste del número de ciclos de referencia después de cada proceso completo de carga y para la posterior carga del elemento (5) capacitivo por medio de los ciclos de carga y descarga del elemento (4) capacitivo de detección hasta que la carga almacenada en el elemento (5) capacitivo de referencia genere una segunda tensión de referencia de tal manera que el nuevo número de ciclos de referencia sea función del número de ciclos obtenido en el proceso de descarga completo del elemento (5) capacitivo y carga posterior de él una vez finalizado.