專利名稱：機(jī)電一體化智能鎖具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能鎖具，尤其涉及能夠接收用戶輸入驗(yàn)證身份權(quán)限，機(jī)械 電子一體化控制開啟鎖閉，難復(fù)制，難偽造，防盜用，并且可以事后復(fù)查開鎖事務(wù)的智能鎖 具。
背景技術(shù)：
目前，公知的智能鎖具主要有以下幾種一種是基于串行通信的智能鎖具，在電子鑰匙與匹配的鎖連接時(shí)，匙身上的觸點(diǎn) 與鎖身上的觸點(diǎn)接觸，身份信息通過串行線路傳遞給鎖內(nèi)的控制單元以決定是否開啟。這 種智能鎖具正常工作需要保持每個(gè)觸點(diǎn)的良好接觸以便數(shù)據(jù)正確傳遞，因此對(duì)于復(fù)雜工作 環(huán)境下觸點(diǎn)的磨損和環(huán)境的潮濕非常敏感。另一種是基于射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的智能鎖具。其射頻閱讀器位于鎖端，電子標(biāo) 簽位于匙端，當(dāng)鑰匙與鎖接近達(dá)到臨界距離，鎖端的射頻閱讀器發(fā)出射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)匙端的 電子標(biāo)簽回送調(diào)制信息，信息經(jīng)鎖端驗(yàn)證合法后控制開啟。這種電子鎖具主要有三個(gè)問題 其一位于匙端電子標(biāo)簽內(nèi)的調(diào)制信息易被非法閱讀器盜讀，從而達(dá)到復(fù)制或偽造鑰匙通過 鎖禁的目的，雖然已有方案通過加密元件來(lái)保護(hù)匙端調(diào)制信息，但大多成本昂貴；其二，由 于匙端并無(wú)使用者身份驗(yàn)證的機(jī)制，任何人使用有效匙端都可以打開鎖端，所以無(wú)法防止 對(duì)匙端的非法盜用；其三是由于射頻閱讀器和處理元件都位于鎖端，對(duì)于需要一匙多鎖的 工作環(huán)境就必須逐一更新各鎖端內(nèi)置驗(yàn)證信息，目前的解決方案一般采取各鎖端與上位機(jī) 常在相聯(lián)的通信布線，這提升了安裝成本，而且在特定工作環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)。以上兩種都是純電子式的智能鎖具，在中國(guó)專利ZL200620055788. 7中公開了一 種機(jī)電一體化的智能鑰匙，該鑰匙由內(nèi)置在手柄里的開鎖用射頻識(shí)別芯片和驅(qū)動(dòng)線圈以及 與手柄壓注連接的機(jī)械匙牙組成，當(dāng)智能鎖有電時(shí)使用內(nèi)置在手柄里的射頻識(shí)別芯片發(fā)送 身份信息，由鎖端驗(yàn)證開啟，當(dāng)智能鎖失電時(shí)，可直接使用機(jī)械匙牙開啟。這種鑰匙只是把 機(jī)械開鎖件與電子開鎖件物理聯(lián)合而非邏輯聯(lián)合，因而延續(xù)了普通機(jī)械鑰匙與射頻識(shí)別電 子鑰匙易被復(fù)制或偽造的問題。除此以外，現(xiàn)有智能鎖具不具備信息化能力，開鎖事務(wù)一般另外存儲(chǔ)在上位機(jī)中， 在特定工作場(chǎng)合無(wú)法安裝常在聯(lián)線的上位機(jī)，開鎖事務(wù)就不能記錄、復(fù)查。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有智能鎖具壽命低，易被復(fù)制偽造，不能防盜用，難以實(shí)現(xiàn)一匙多鎖， 非信息化等問題，本實(shí)用新型提供了一種新式的機(jī)電一體化智能鎖具，該鎖具工作穩(wěn)定，具 有10年以上使用壽命，可以方便的實(shí)現(xiàn)一匙多鎖，不易復(fù)制或偽造，可以有效防止盜用，還 能夠?qū)崟r(shí)保存開鎖事務(wù)信息以供事故復(fù)查和責(zé)任認(rèn)定。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的方案是在鎖端內(nèi)置無(wú)源電子標(biāo)簽，其中記錄了鎖端標(biāo)識(shí)的調(diào)制信息，匙端內(nèi)置射頻閱讀器，不使用狀態(tài)下匙柱隱藏在匙身外殼內(nèi)的遮蔽位置，匙柱上的可動(dòng)磁性匙牙處在無(wú)效位置。使用時(shí)依靠卷帶彈簧的拉力從匙身外殼前置孔伸出，當(dāng)匙柱外伸到達(dá)工作位置 時(shí)，制動(dòng)擎卡勾將匙柱位置固定，此時(shí)把匙柱插入鎖孔，射頻閱讀器發(fā)出射頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電 子標(biāo)簽響應(yīng)，回饋調(diào)制信息給閱讀器接收。閱讀器從鎖端獲得調(diào)制信息后，位于匙端的處理元件對(duì)調(diào)制信息作解調(diào)運(yùn)算，然 后通過輸入元件接收用戶輸入，把輸入信息與解調(diào)后的鎖端信息做權(quán)限匹配驗(yàn)證。如果通 過，處理元件將電磁鐵輸入腳置高電平，電磁鐵復(fù)磁，與其同極性相對(duì)的可動(dòng)磁性匙牙受到 磁力作用，沿著匙柱軸向動(dòng)槽移動(dòng)，并抵達(dá)動(dòng)槽終點(diǎn)的有效位置。此時(shí)鎖芯栓套孔中的磁性銷柱與匙柱上的磁性匙牙位置逐一對(duì)應(yīng)，磁性銷柱在磁 力作用下脫離栓套孔，從而允許用戶轉(zhuǎn)動(dòng)鎖芯開鎖。當(dāng)需要鎖閉時(shí)，用戶按下制動(dòng)擎，使卡勾脫離匙柱的固定卡槽，匙柱在電機(jī)帶動(dòng)下 收回到匙身外殼內(nèi)的遮蔽位置，同時(shí)與制動(dòng)擎相聯(lián)的通用輸入輸出(GPIO)向處理元件發(fā) 送中斷信號(hào)，處理元件將電磁鐵輸入腳置低電平，電磁鐵去磁，在反制彈簧的作用下可動(dòng)磁 性匙牙退出有效位置。鎖端的磁性銷柱失去匙牙磁力作用，受銷柱彈簧作用返回栓套孔將 鎖芯與鎖身銷接，從而達(dá)到鎖閉目的。本實(shí)用新型使用工作在中頻的無(wú)源電子標(biāo)簽與射頻閱讀器配合取代傳統(tǒng)的串行 通信線路，避免了串行通信電子鎖具因觸點(diǎn)磨損和環(huán)境潮濕導(dǎo)致的工作不穩(wěn)和低壽命。在應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)方式上，本實(shí)用新型采取將電子標(biāo)簽置于鎖端，射頻閱讀器 置于匙端，即使鎖端的調(diào)制信息被非法閱讀器盜讀，盜讀者也無(wú)法據(jù)此復(fù)制或偽造匙端。除 此以外，由于在不使用狀態(tài)下匙柱處于遮蔽位置，可動(dòng)磁性匙牙處于無(wú)效位置，通過選擇搭 配匙柱上的匙牙個(gè)數(shù)及相應(yīng)的動(dòng)槽長(zhǎng)度、角度，安裝一部分固定匙牙與可動(dòng)匙牙混合搭配， 匙牙和銷柱間作用方式使用磁性相斥、磁性相吸混合搭配，保證了即使非法用戶獲得匙端， 也難于在有限時(shí)間內(nèi)復(fù)制工作狀態(tài)下的牙花樣式，從而有效的實(shí)現(xiàn)了防止復(fù)制或偽造的目 的。匙端在驗(yàn)證身份權(quán)限時(shí)，會(huì)使用輸入元件接受用戶輸入信息，并據(jù)此判斷是否使 能電磁鐵，當(dāng)非法用戶盜用匙端時(shí)，其不確知用戶輸入信息，所以無(wú)法通過驗(yàn)證，可動(dòng)磁性 匙牙處于無(wú)效位置，無(wú)法開啟鎖端。輸入元件選自鍵盤、虹膜識(shí)別、觸控等人機(jī)交互元件中 的任意一種或多種，以滿足不同情況下的成本限制與安全性要求。匙端置有處理元件，顯示元件。處理元件采用ARM低耗電微處理器，其中內(nèi)置存儲(chǔ) 單元。每次開鎖事務(wù)的操作信息包括鎖端調(diào)制信息以及相應(yīng)的用戶匙端輸入，都采用數(shù)據(jù) 庫(kù)的形式存儲(chǔ)在處理元件內(nèi)，當(dāng)用戶按動(dòng)預(yù)設(shè)查詢按鍵，處理元件依據(jù)請(qǐng)求的日期時(shí)間范 圍，把相應(yīng)記錄輸出到顯示元件，以便用戶作事故復(fù)查和責(zé)任認(rèn)定。顯示元件選自單色液晶 顯示屏、彩色液晶顯示屏中的任意一種，除用來(lái)顯示事務(wù)記錄外，還可在開鎖過程中顯示提 示信息和驗(yàn)證結(jié)果。匙端置有信息交換元件。信息交換元件選自通用串行總線(USB)、紅外(IR)接口、 藍(lán)牙(Bluetooth)接口中的任意一種或多種，上位機(jī)通過信息交換元件可更新匙端存儲(chǔ)的 解調(diào)信息或下載事務(wù)記錄，當(dāng)工作需要一匙多鎖時(shí)，把各鎖對(duì)應(yīng)的解調(diào)信息更新到匙端即 達(dá)成。因?yàn)槌锥吮銛y，所以更新方便。[0019]匙端置有發(fā)光元件。當(dāng)用戶按動(dòng)特定功能鍵，發(fā)光元件可啟動(dòng)照明，便于用戶在黑 暗環(huán)境下更好的對(duì)準(zhǔn)鎖孔。綜上所述，通過鎖端電子標(biāo)簽、磁性銷柱，匙端射頻閱讀器，可動(dòng)匙柱、可動(dòng)磁性匙 牙、電磁鐵、制動(dòng)擎、處理元件、輸入元件、顯示元件、信息交換元件等組件，憑借機(jī)械電子部 件在邏輯與物理上一體化工作的方式，本實(shí)用新型以較低的成本解決了現(xiàn)有智能鎖具存在 的一些不足，具有廣泛的實(shí)用范圍和良好的市場(chǎng)前景。
圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例的模擬機(jī)械構(gòu)造圖，其中可見1.鎖身，2.鎖 芯，3.銷柱彈簧，4.磁性銷柱，5.栓套孔，6.可動(dòng)匙柱，7.可動(dòng)磁性匙牙，8.電子標(biāo)簽，9.射 頻閱讀器，10.制動(dòng)擎，11.卷帶彈簧，12.反制彈簧，13.電磁鐵，14.匙柱回收卡槽，15.匙 柱伸出卡槽，16.電機(jī)，17.匙身外殼。圖2是圖1所述較佳實(shí)施例的正面立體剖視效果圖，其中可見18.顯示元件， 19.輸入元件，20.信息交換元件，21.主控電路板。圖3是圖1所述較佳實(shí)施例的反面立體剖視效果圖，其中可見6.可動(dòng)匙柱， 7.可動(dòng)磁性匙牙，10.制動(dòng)擎，13.電磁鐵，14.匙柱回收卡槽，15.匙柱伸出卡槽，16.電機(jī)， 22.電池盒，23.發(fā)光元件圖4是圖1所述較佳實(shí)施例的邏輯方框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所述的一個(gè)較優(yōu)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1中鎖端，磁性銷柱4在銷柱彈簧3的作用下處于鎖芯2的栓套孔5內(nèi)將鎖芯 2與鎖身1銷接，此時(shí)鎖芯2不能轉(zhuǎn)動(dòng)，鎖端處于鎖閉狀態(tài)，電子標(biāo)簽8處于無(wú)源狀態(tài)，不發(fā)送射頻信息。在不使用狀態(tài)下，匙端可動(dòng)匙柱6處在匙身外殼17內(nèi)部，被外殼遮蔽，可動(dòng)磁性匙 牙7在反制彈簧12的作用下處于無(wú)效位置，匙柱不可見，因?yàn)槌籽浪趧?dòng)槽位于匙柱芯內(nèi) 部，所以匙牙及匙牙動(dòng)槽同樣不可見，此時(shí)匙端不能工作。制動(dòng)擎10的卡勾位于匙柱回收 卡槽14中，防止卷帶彈簧11拉力將匙柱拉出。圖2中主控電路板21上包含了處理元件，處理元件采用了低功耗的AT91SAM7S64 微處理器，輸入元件19采用16鍵數(shù)字符號(hào)鍵盤，顯示元件18采用128x64分辨率1. 56時(shí) 有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏，信息交換元件20采用微型通用接口總線(Mini-USB)。處 理元件經(jīng)由通用輸入輸出(GPIO)引腳與發(fā)光元件23，電磁鐵13，輸入元件19，制動(dòng)擎10相 連，經(jīng)由通用同步/異步串行收發(fā)器(USART)與射頻閱讀器9相連，經(jīng)由內(nèi)置靜態(tài)存儲(chǔ)控制 器(SMC)與顯示元件18相連，經(jīng)由內(nèi)置通用串行總線設(shè)備端口(UDP)與信息交換元件20 相連，使用圖3中電池盒22的鋰電池提供3. 6V直流供電。處理元件上電后工作在主循環(huán)， 采取輪詢的方式通過射頻閱讀器9持續(xù)發(fā)送13. 56MHz射頻信號(hào)。當(dāng)用戶按下制動(dòng)擎10，制動(dòng)擎卡勾脫離匙柱回收卡槽14，卷帶彈簧11拉力使可動(dòng) 匙柱6脫離遮蔽，伸出匙身外殼17前置孔，當(dāng)匙柱外伸到達(dá)工作位置時(shí)，制動(dòng)擎10卡勾落 入匙柱伸出卡槽15中，匙柱位置被固定。[0030]此時(shí)把匙柱插入鎖孔，鎖端電子標(biāo)簽8與匙端射頻閱讀器9接近到足以接收射頻 信號(hào)，以此作為驅(qū)動(dòng)電流將電子標(biāo)簽8內(nèi)存儲(chǔ)的調(diào)制信息回饋給射頻閱讀器9，射頻閱讀器 9接到調(diào)制信息后，經(jīng)由通用同步/異步串行收發(fā)器(USART)將信息發(fā)送到處理元件，處理 元件使用內(nèi)置存儲(chǔ)單元中記錄的解調(diào)信息將鎖端信息解碼，然后在顯示元件18上輸出提 示信息，請(qǐng)求用戶輸入密碼。當(dāng)用戶通過輸入元件19輸入密碼后，處理元件將密碼與解調(diào)信息對(duì)應(yīng)的密碼權(quán) 限表中權(quán)限作匹配，如果匹配通過，則經(jīng)由通用輸入輸出(GPIO)將電磁鐵13引腳置高電 平，電磁鐵13與可動(dòng)磁性匙牙7底座間同磁級(jí)性相對(duì)，在同性相斥原理下，可動(dòng)磁性匙牙7 沿匙柱內(nèi)的動(dòng)槽移動(dòng)到有效位置。此時(shí)可動(dòng)磁性匙牙7與磁性銷柱4位置恰好相對(duì)，在此實(shí)施例中只選擇了一組匙 牙/銷柱對(duì)，銷柱與匙牙間采用磁性相斥互作，根據(jù)設(shè)計(jì)，磁力大于銷柱彈簧3的彈力，磁性 銷柱4受合力作用向圖示左方移動(dòng)，從栓套孔5脫出。鎖芯2與鎖身1脫離銷接，此時(shí)用戶 可轉(zhuǎn)動(dòng)鎖芯開鎖。當(dāng)需要鎖閉時(shí)，用戶再次按下制動(dòng)擎10，卡勾脫離匙柱伸出卡槽15，處理元件經(jīng) 由通用輸入輸出(GPIO)中斷得到制動(dòng)擎10按下信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)將可動(dòng)匙柱6回收到匙身 外殼17內(nèi)遮蔽區(qū)。同時(shí)將電磁鐵13引腳置低電平，電磁鐵去磁，可動(dòng)磁性匙牙7在反制彈 簧12彈力作用下向圖示下方移動(dòng)，脫離有效位置。此時(shí)鎖端磁性銷柱4失去匙牙的磁力作 用，在銷柱彈簧3方向?yàn)閳D示右方彈力的作用下返回鎖芯2的栓套孔5內(nèi)，將鎖芯2與鎖身 1銷接。鎖端回復(fù)閉鎖狀態(tài)。當(dāng)黑暗環(huán)境下使用時(shí)，用戶按動(dòng)輸入件功能鍵，發(fā)光元件23產(chǎn)生不小于lOOlux的 照度，便于用戶將匙柱對(duì)準(zhǔn)鎖孔。在本實(shí)施例中發(fā)光元件采用發(fā)光二極管(LED)。本實(shí)施例只展示了一組匙牙/銷柱對(duì)，采用磁性互斥模式。具體應(yīng)用例可根據(jù)各 自安全需求在匙柱上選擇搭配多個(gè)動(dòng)槽和磁性匙牙，同時(shí)在鎖芯上增加對(duì)應(yīng)的栓套孔和磁 性銷柱，設(shè)定動(dòng)槽的長(zhǎng)度和角度，使匙牙處于有效位置時(shí)能夠與磁性銷柱位置逐一對(duì)應(yīng)，部 分匙牙采用固定方式，與可動(dòng)匙牙混合搭配使用可更好的提升安全性。每個(gè)匙牙/銷柱對(duì) 的互作方式選擇磁性相斥，磁性相吸兩種中的一種，但各匙牙/銷柱對(duì)互作方式可自由混 合搭配，這樣就實(shí)現(xiàn)了理論上無(wú)限多種的牙花樣式。具體實(shí)現(xiàn)只受限于成本。以上所述僅為本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍，在不偏離本實(shí)用新型技術(shù)方案的構(gòu)思原理下，上述各元器件可用所屬技術(shù)領(lǐng)域人員了 解的相似或等同元件來(lái)替換，同樣可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型方案目的。
權(quán)利要求1.一種機(jī)電一體化智能鎖具，包括鎖端和匙端，其特征在于，所述射頻識(shí)別電路的電子 標(biāo)簽位于鎖端，射頻閱讀器和磁性匙牙位于匙端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙柱和磁性匙牙都是可 動(dòng)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，每一對(duì)匙牙和銷柱之間 作用方式選自磁性相斥，磁性相吸中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所訴的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙端具有處理元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙端具有信息交換元件， 信息交換元件選自通用串行總線、紅外接口、藍(lán)牙接口中的任意一種至多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙端具有輸入元件，輸入 件選自鍵盤、虹膜識(shí)別，觸控人機(jī)交互元件中的任意一種至多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙端具有顯示元件，顯示 元件選自單色液晶顯示屏、彩色液晶顯示屏中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電一體化智能鎖具，其特征在于，匙端具有發(fā)光元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種機(jī)電一體化智能鎖具，包括內(nèi)置電子標(biāo)簽8和磁性銷柱4的鎖端以及內(nèi)置射頻閱讀器9，可動(dòng)磁性匙牙7，電磁鐵13和輸入元件的匙端。開鎖時(shí)按下制動(dòng)擎10，卷帶彈簧11帶動(dòng)可動(dòng)匙柱6脫離遮蔽，當(dāng)匙柱插入鎖孔，射頻閱讀器9讀取電子標(biāo)簽8的調(diào)制信息，與輸入元件獲取的用戶輸入作驗(yàn)證，如權(quán)限滿足則電磁鐵13產(chǎn)生斥力推動(dòng)可動(dòng)磁性匙牙7到達(dá)動(dòng)槽頂端的有效位置，匙牙的磁力使磁性銷柱4從栓套孔5脫離，鎖端開啟。閉鎖時(shí)再次按下制動(dòng)擎10，電機(jī)帶動(dòng)可動(dòng)匙柱6返回遮蔽位置，電磁鐵去磁，可動(dòng)磁性匙牙7在反制彈簧12的作用下退出有效位置，銷柱彈簧3推動(dòng)磁性銷柱4返回栓套孔5將鎖芯2和鎖身1銷接，完成鎖閉。
文檔編號(hào)E05B67/06GK201826640SQ20102022826
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者鮑成休 申請(qǐng)人:上海圣兆信息技術(shù)有限公司