機電鎖的制作方法
【專利摘要】提供了一種機電鎖。該鎖包括：電子電路裝置(120)，其用于為通信設備(106)提供無線接口(112)以對該通信設備(106)進行認證并且在認證成功的情況下發(fā)出打開命令；致動器裝置(124)，其用于接收打開命令以將該鎖設置為機械可打開狀態(tài)，該電子電路裝置(120)被配置成從通信設備(106)無線地接收用于電子電路裝置和致動器裝置的操作功率。
【專利說明】機電鎖
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機電鎖，并且特別地涉及NFC供電式機電鎖。
【背景技術】
[0002]各種類型的機電鎖定系統(tǒng)正在取代傳統(tǒng)機械鎖定系統(tǒng)和有線訪問控制系統(tǒng)。無線機電鎖需要電功率的外部電源、鎖內(nèi)部的電池、鑰匙內(nèi)部的電池或者用于在鎖內(nèi)生成電功率以使鎖由用戶供電的裝置。機電鎖定系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)機械鎖定系統(tǒng)提供了許多益處。機電鎖定系統(tǒng)提供了鑰匙、安全令牌以及鎖的更好的安全靈活的訪問管理。無線機電鎖定系統(tǒng)相比于有線訪問控制系統(tǒng)提供了易于安裝且成本有效的解決方案。
[0003]另外，多數(shù)機電鎖和/或鑰匙以及令牌是可編程的。有可能對鎖進行編程以接受不同的鑰匙并且拒絕其他的鑰匙。
[0004]典型的機電鎖需要電功率的外部電源、鎖內(nèi)部的電池、鑰匙內(nèi)部的電池或用于在鎖內(nèi)生成電功率以使鎖由用戶供電的裝置。需要進一步改進以使得機電鎖盡可能少地消耗電功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種機電鎖，包括:電子電路裝置，其用于為通信設備提供無線接口以對該通信設備進行認證并且在認證成功的情況下發(fā)出打開命令；致動器裝置，其用于接收所述打開命令以將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)，該電子電路裝置被配置成從所述通信設備無線地接收用于所述電子電路裝置和所述致動器裝置的操作功率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于操作機電鎖的方法，包括:從所述通信設備無線地接收操作功率以為所述通信設備提供無線接口 ；利用該無線接口對所述通信設備進行認證，在認證成功的情況下發(fā)出打開命令；以及響應于該打開命令將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種編碼計算機程序指令的計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序指令用于執(zhí)行實現(xiàn)以下步驟的計算機進程:控制對無線地接收自所述通信設備的操作功率的存儲，以及應用接收到的操作功率以為所述通信設備提供無線接口 ；利用該無線接口對所述通信設備進行認證；以及在認證成功的情況下發(fā)出打開命令以將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]參考附圖，以下僅作為示例來描述本發(fā)明的實施例，其中:
[0009]圖1A示出了電子認證系統(tǒng)的實施例；
[0010]圖1B示出了 NFC供電式電子鎖定系統(tǒng)的實施例；
[0011]圖2示出了鎖的電子電路的實施例；以及
[0012]圖3A和3B是說明實施例的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0013]以下實施例是示例性的。盡管本說明書可能在若干位置中提及“一”、“一個”或“一些”實施例，然而這未必意味著每個這樣的提及都參照相同的實施例，或者該特征僅適用于單個實施例。也可以組合不同實施例的單個特征以提供其他實施例。
[0014]在本發(fā)明的實施例中，電子鑰匙被用于無線地打開機電無線無電池鎖。該鑰匙可以由人作為他的無線通信設備的一部分來攜帶。圖1A示出了電子鎖定系統(tǒng)的實施例。用戶105即將打開門115。用戶具有通信設備106。
[0015]通信設備106是指便攜式計算設備。這樣的計算設備包括無線移動通信設備，例如移動電話、智能電話、平板電腦、個人數(shù)字助理(PDA)或個人計算機。通信設備106可以具有至無線網(wǎng)絡102的無線網(wǎng)絡信道104連接。根據(jù)GSM (全球移動通信系統(tǒng))、WCDMA (寬帶碼分多址)、WLAN(無線局域網(wǎng))或任何其他合適的標準/非標準無線通信手段，可以實現(xiàn)無線連接信道104和無線網(wǎng)絡102。
[0016]在實施例中，所述通信設備配備有SM/ΠCC卡。SM (用戶識別模塊)和WCC (通用集成電路卡)是用在GSM和UMTS網(wǎng)絡中的移動終端中的智能卡。該智能卡包括處理器、I/O電路和通常為幾百個千字節(jié)或更大的存儲器。所述存儲器和智能卡可以用于例如確保各種個人數(shù)據(jù)的完整性和安全性。所述存儲器可以存儲應用和用于數(shù)據(jù)的存儲空間。
[0017]通信設備106配備有近距離無線通信單元，其被配置成在檢測到這樣的單元時與其他各個近距離單元進行通信。
[0018]在實施例中，利用近場通信(NFC)技術來實現(xiàn)近距離無線通信。NFC是通常要求4cm或更小一組近距離無線技術。NFC工作在IS0/IEC18000-3空中接口 13.56MHz并且工作在從106kbit/s至424kbit/s的速率范圍。NFC總是涉及發(fā)起方和目標；發(fā)起方主動生成能夠為無源目標供電的射頻(RF)場。這使得NFC目標能夠采取形式非常簡單的因素，例如不需要電池的標簽、貼紙、鑰匙扣或卡。以上，ISO代表國際標準化組織且IEC代表國際電工委員會。
[0019]在無源通信模式中，發(fā)起方設備提供載波場并且目標設備通過調(diào)制現(xiàn)有場進行應答。在該模式中，目標設備可以從發(fā)起方提供的電磁場中汲取其操作功率，這使得目標設備能夠作為應答器。在本發(fā)明的實施例中，通信設備106用作發(fā)起方。
[0020]門115包括機電鎖116。該鎖包括鎖接口 108、鎖天線112和鎖定機構114。鎖定機構的示例是鎖緊螺栓。例如，鎖接口可以是門把手或手柄。鎖天線112連接至該鎖的電子電路(在圖1A中未示出)。該電路包括近距離通信設備。該設備可以是NFC收發(fā)器。在實施例中，鎖的NFC收發(fā)器為目標設備。
[0021]當用戶105接近他希望打開的門時，他使通信設備106靠近鎖天線112。通過該通信設備的近距離傳輸110來對鎖的電子電路供電并且發(fā)起事務。在認證過程中，通信設備從鎖的電子電路中讀取認證質詢。通信設備106計算響應并且將該響應發(fā)送至鎖的電子電路。接下來，鎖執(zhí)行認證。在認證中，鎖認證該響應。在實施例中，對照質詢來認證該響應。如果認證成功，則將鎖設置成可打開狀態(tài)。利用從通信設備的近距離傳輸接收的功率來執(zhí)行以上所有操作。
[0022]上述質詢-響應認證方法僅是認證過程的示例；還能夠使用其他的認證過程。通常，可以在鎖和通信設備之間對稱地或不對稱地劃分認證任務。當使通信設備與鎖無線接觸時，鎖和設備進行認證過程。例如，鎖可以認證通信設備，通信設備可以認證鎖或雙方相互認證。
[0023]接下來，用戶操作鎖的用戶接口 108。該操作可以包括轉動門把手或手柄。該操作激活鎖并且為鎖提供用于操作鎖機構的操作功率。
[0024]在實施例中，通信設備106利用認證服務100通過無線網(wǎng)絡信道104執(zhí)行認證過程。
[0025]在實施例中，認證服務可以記錄與鎖系統(tǒng)中的鎖相關的動作的審計跟蹤。因此，后續(xù)可以查看每次開鎖嘗試。另外，認證服務可以利用時間受限的訪問權限管理。在實施例中，鎖可以將每個動作存儲在審計跟蹤中。可以利用一個或更多個計算機、服務器或計算裝備以及相關聯(lián)的軟件來實現(xiàn)認證服務。
[0026]在實施例中，也能夠利用SM/nCC卡相關的認證技術來對移動通信設備SM/UICC卡本地執(zhí)行認證過程，而無需服務器。
[0027]可以結合本發(fā)明的實施例使用任何合適的認證技術。認證技術的選擇取決于鎖106的期望安全級別和在鎖位置的無線網(wǎng)絡連接的可用性。
[0028]在實施例中，利用質詢-響應認證。在這里作為示例來對其進行簡要描述。質詢可以包括鎖系統(tǒng)id、鎖id、訪問數(shù)據(jù)和檢查值。鎖系統(tǒng)id標識了鎖所屬的鎖系統(tǒng)。鎖id標識了鎖系統(tǒng)中的鎖。鎖系統(tǒng)中的每個鎖都可以包括唯一標識。訪問數(shù)據(jù)可以是隨機數(shù)字數(shù)據(jù)。檢查值是確認質詢完整性的循環(huán)冗余檢查值。
[0029]在實施例中，計算響應的認證服務或通信設備可以基于該響應來確定認證是否將成功。通信設備106可以通知用戶認證是否將成功。
[0030]在實施例中，可以在生成針對質詢的響應時使用通信設備的用戶的個人識別碼(PIN)或指紋數(shù)據(jù)。通信設備可以包括指紋數(shù)據(jù)讀取器，其被配置成讀取指紋并且基于該指紋生成數(shù)字表示。
[0031]質詢可以包括PIN查詢或指紋查詢。通信設備的用戶可以輸入PIN或者使用通信設備的指紋數(shù)據(jù)讀取器。通信設備被配置成作為對質詢的響應而發(fā)送PIN或者指紋的數(shù)字表示。鎖可以被配置成存儲允許打開該鎖的一組PIN或者指紋。鎖的電子電路將響應與所存儲的值進行比較，并且如果發(fā)現(xiàn)匹配，則認為認證成功。
[0032]圖1B示出了機電鎖116和通信設備106的更詳細示例，通信設備包括近距離通信單元140。在實施例中，近距離通信單元140是為用作發(fā)起方的主動型NFC收發(fā)器。通信設備106可以包括用于實現(xiàn)至無線網(wǎng)絡的無線網(wǎng)絡信道連接的無線收發(fā)器107，該無線網(wǎng)絡例如是GSM網(wǎng)絡、WCDMA網(wǎng)絡或WLAN網(wǎng)絡或者任何其他合適的標準/非標準無線通信網(wǎng)絡。
[0033]鎖116包括電子電路120以及如上所述的鎖天線112、鎖接口 108和鎖定機構114。電子電路120可以實現(xiàn)為一個或更多個集成電路，例如專用集成電路ASIC。其他實施例也是可行的，例如由分離的邏輯部件、或存儲器單元和具有軟件的一個或更多個處理器所建立的電路。這些不同的實施例的混合也是可行的。當選擇實現(xiàn)方法時，本領域技術人員將考慮根據(jù)例如設備功耗、生產(chǎn)成本及生產(chǎn)量而設置的需求。電子電路120可以被配置成執(zhí)行用于執(zhí)行計算機進程的計算機程序指令。鎖116還包括可以將鎖定機構114設置成可打開狀態(tài)或閉合狀態(tài)的電操作致動器124。此外，鎖可以包括被配置成機械地控制致動器返回鎖定狀態(tài)的裝置118。
[0034]圖2示出了鎖的電子電路120?，F(xiàn)在更詳細地研究該電路和打開操作。同樣，圖3A和3B的流程圖說明了該打開操作。
[0035]利用RF接口 200、功率控制單元202、處理單元或微控制器204、功率存儲裝置206,208以及打開模擬開關210和閉合模擬開關212來實現(xiàn)鎖電子電路120。微處理器204控制電路120的工作。
[0036]RF接口 200被配置成提供鎖和通信設備之間的無線接口。電路被配置成從通信設備無線地接收110用于所有操作的操作功率。微處理器204通過保持RF接口 200在通信設備之間激活來測量并管理對功率存儲裝置的充電，直到達到充足的充電電平為止。在實施例中，RF接口是NFC收發(fā)器。
[0037]處理單元204可以是微控制器、處理器或者包括用于存儲計算機程序指令的存儲器的電路。
[0038]處理單元204被配置成結合通信設備來處理認證過程。在成功認證之后并且當達到充足的功率電平時，致動器124被配置成將鎖設置成機械可打開狀態(tài)。激活控制開關210并且將功率存儲裝置206的電能提供給致動器124，在預定的延遲之后，通過經(jīng)由閉合開關212將功率存儲裝置208中的電力提供給致動器124，來將致動器復位到鎖定狀態(tài)。在實施例中，致動器124可以包括電動機，該電動機在可打開狀態(tài)的情況下被順時針驅動并且當復位時被逆時針驅動。當致動器124已經(jīng)將鎖設置為機械可打開狀態(tài)時，可以通過例如操作用戶接口 108來移動鎖定機構114。也可以使用其他合適的操作機構。
[0039]功率存儲裝置被配置成存儲電功率。可以利用電容器或現(xiàn)有技術中已知的任何其他合適的技術來實現(xiàn)該功率存儲裝置。功率存儲裝置的數(shù)量不限于兩個，而是它是設計特征。打開模擬開關210和閉合模擬開關212被配置成將存儲在功率存儲裝置206、208中的操作功率連接至致動器124。
[0040]包括處理單元204的電子電路120被配置成操作無線地接收自通信設備(106)的功率。另外，電路被配置成接收和存儲用于致動器裝置的操作功率。
[0041]圖3A至3B是說明了本發(fā)明的實施例的流程圖。這里假定門115的機電鎖116默認處于鎖定狀態(tài)，并且該機電鎖116保持在鎖定狀態(tài)直到被設置為可打開狀態(tài)為止。
[0042]在該示例中，可以假定該鎖天線112可以嵌入門把手108中。
[0043]打開序列在圖3A的步驟300處開始。
[0044]在步驟302中，通信設備106的用戶啟動通信設備。這可以包括接通通信設備的NFC收發(fā)器。通信設備被放置成使得鎖天線112在通信設備的NFC收發(fā)器的覆蓋區(qū)域內(nèi)。例如，用戶可以利用通信設備來觸碰鎖天線。這建立了鎖的無線接口 112和通信設備之間的連接。同樣地，激活認證操作和對功率存儲裝置206、208的充電。
[0045]在步驟303中，開始對功率存儲裝置的充電。利用無線地接收自通信設備的電能來對功率存儲裝置充電。
[0046]在步驟304中，執(zhí)行認證過程。如上所述，認證過程可以包括質詢-響應，但是也可以使用任何其他合適的認證方法。當執(zhí)行認證時可能正在對功率存儲裝置充電。
[0047]在步驟306中，檢查認證是否成功。如果不成功，則在步驟318中鎖和/或通信設備可以利用合適的指示來指出不成功的認證，所述指示例如是可視的或音頻的指示符或二者。在這種情況下，該過程在步驟310結束。
[0048]如果認證成功，則在步驟308中繼續(xù)對功率存儲裝置充電，該充電繼續(xù)直到在步驟312中處理單元確定已獲得所需的功率電平為止。在步驟316中，當認證已經(jīng)成功并且功率存儲裝置被充電至使得通信設備106能夠從把手108移除時，通信設備106和/或鎖116可以信號通知用戶。信號可以是音頻效果或可視效果或者二者。信號的示例是通信設備顯不器中的符號或者鎖116中的led光、從鎖116和從通信設備106給出的音頻信號。可以在許可訪問的情況下和在拒絕訪問的情況下給出不同的指示符。
[0049]在步驟314中，處理單元204向致動器裝置124發(fā)出打開命令以將鎖設置為機械可打開狀態(tài)。在實施例中，這是通過處理單元向開關210給出命令以將存儲在存儲裝置206中的功率連接到致動器124來實現(xiàn)的。
[0050]現(xiàn)在轉動門把手108操作鎖機構并且打開鎖。
[0051]圖3B是說明實施例的另一流程圖。當致動器已經(jīng)收到打開命令并且鎖已經(jīng)被設定為可打開狀態(tài)時，該實施例開始于步驟320。
[0052]在步驟322中，微處理器204以預定的延遲來設置延遲計數(shù)器。
[0053]在步驟324中，處理單元204檢查預定延遲是否已經(jīng)期滿。如果延遲已經(jīng)期滿，則在步驟326中微處理器204向致動器發(fā)出關閉命令。在實施例中，這是通過處理單元向開關212給出命令以將存儲在存儲裝置208中的功率連接到致動器124來實現(xiàn)的。 [0054]這關閉了鎖。以上方法確保了在將鎖116設置為可打開狀態(tài)之后未操作把手108的情況下，鎖116在預定時間之后被鎖定。
[0055]在實施例中，致動器124能夠在完成把手108操作時被機械地設置成鎖定狀態(tài)。這可以通過連接到門把手并且包括與致動器的機械連接的裝置118來實現(xiàn)。該裝置可以是與將門把手108連接至鎖定機構114的軸連接的機械構造并且包括至致動器的半固定連接。例如，當門把手逆時針返回初始位置時，該裝置迫使致動器將鎖設置為鎖定狀態(tài)。然而，當未操作門把手108時，該裝置118允許由處理單元204執(zhí)行的對致動器的電控制。
[0056]如在本申請中所使用的，術語“電路”或“電子電路”是指下面所有內(nèi)容:(a)僅硬件電路實現(xiàn)，例如僅以模擬電路和/或數(shù)字電路的實現(xiàn)，和(b)電路和軟件(和/或固件)的組合，例如(在適用情況下):(i )處理器的組合或者(? )部分處理器/軟件，這包括共同工作以使設備執(zhí)行各種功能的數(shù)字信號處理器、軟件和存儲器，以及(c)需要用于操作的軟件或固件的電路，例如微處理器或微處理器的一部分，即使該軟件或固件在物理上不存在。
[0057]“電路”的這個定義適用于在本申請中對這個術語的所有使用。作為另一個示例，如在本申請中所使用的，術語“電路”還將涵蓋僅處理器(或多個處理器)或處理器的一部分及其附帶軟件和/或固件的實現(xiàn)。例如，如果適用于特定元件，則術語“電路”還將涵蓋用于移動電話的基帶集成電路或應用處理器集成電路，或服務器、蜂窩網(wǎng)絡設備或另一個網(wǎng)絡設備中的類似集成電路。
[0058]在實施例中，本發(fā)明的特征被實現(xiàn)為軟件。實施例可以被實現(xiàn)為編碼計算機程序指令的計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序指令用于執(zhí)行實現(xiàn)用于操作機電鎖的上述步驟的計算機進程。[0059]對于本領域技術人員而言明顯的是，隨著技術進步，能夠以各種方式來實現(xiàn)該發(fā)明構思。本發(fā)明及其實施例不限于上述示例，而是可以在權利要求的范圍內(nèi)變化。
【權利要求】
1.一種機電鎖,包括: 電子電路裝置(120)，其用于 為通信設備(106)提供無線接口(112)，以 對所述通信設備(106)進行認證，并且 在所述認證成功的情況下發(fā)出打開命令； 致動器裝置(124)，其用于接收所述打開命令以將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)， 所述電子電路裝置(120)被配置成從所述通信設備(106)無線地接收用于所述電子電路裝置和所述致動器裝置的操作功率。
2.根據(jù)權利要求1所述的機電鎖，其中，所述電子電路裝置(120)被配置成在沒有在所述打開命令之后的預定時間內(nèi)接收到用戶輸入的情況下向所述致動器裝置發(fā)送關閉命令； 并且其中，所述致動器裝置被配置成接收所述關閉命令以將所述鎖設置為機械鎖定狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求2所述的機電鎖，還包括一個或更多個存儲裝置，其用于存儲用于向所述致動器裝置發(fā)送打開命令和閉合命令的操作功率以及存儲用于所述致動器所需的操作功率。
4.根據(jù)權利要求 2所述的機電鎖，還包括用于存儲用于發(fā)送打開命令的操作功率的存儲裝置和用于存儲用于向所述致動器裝置發(fā)送關閉命令的操作功率的存儲裝置。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的機電鎖，還包括: 用戶接口裝置，其被配置成接收來自用戶的輸入，以及 耦合裝置，其用于在將所述致動器裝置設置成可打開狀態(tài)的情況下將所述用戶輸入耦合至鎖機構(114)。
6.根據(jù)權利要求5所述的機電鎖，還包括用于當完成基于用戶輸入的打開操作時機械地控制所述致動器裝置以將所述鎖從可打開狀態(tài)返回至鎖定狀態(tài)的裝置(118)。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的機電鎖，其中，所述電子電路裝置(120)被配置成當所述鎖為可打開時和當訪問被拒絕時向用戶進行指示。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的機電鎖，其中，所述電子電路裝置(120)被配置成當所述鎖為可打開時且當訪問被拒絕時向所述通信設備(106)發(fā)送指示。
9.一種用于操作機電鎖的方法，包括: 從通信設備(106)無線地接收操作功率以 為所述通信設備(106)提供無線接口(112)； 利用所述無線接口對所述通信設備(106)進行認證， 在所述認證成功的情況下發(fā)出打開命令；以及 響應于所述打開命令將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括: 在沒有在所述打開命令之后的預定時間內(nèi)接收到用戶輸入的情況下發(fā)送關閉命令；以及 響應于所述打開命令將所述鎖設置為機械鎖定狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，還包括:在一個或更多個存儲裝置中存儲用于向裝置發(fā)送打開命令和關閉命令的操作功率以及所述致動器所需的操作功率。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的方法，還包括:當完成基于用戶輸入的打開操作時機械地控制所述鎖從可打開狀態(tài)返回至鎖定狀態(tài)。
13.根據(jù)權利要求9至12中任一項所述的方法，還包括:當所述鎖為可打開時且當訪問被拒絕時對用戶進行指示。
14.根據(jù)權利要求9至13中任一項所述的方法，還包括:當所述鎖為可打開時且當訪問被拒絕時向所述通信設備(106)發(fā)送指示。
15.—種編碼計算機程序指令的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序指令用于執(zhí)行實現(xiàn)以下步驟的計算機進程: 控制對無線地接收自通信設備(106)的操作功率的存儲，以及應用所接收的操作功率 以 為所述通信設備(106)提供無線接口(112)； 利用所述無線接口對所述通信設備(106)進行認證，并且 在所述認證成功的情況下發(fā)出打開命令以將所述鎖設置為機械可打開狀態(tài)。
【文檔編號】G07C9/00GK104011776SQ201280063079
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權日:2011年11月11日
【發(fā)明者】米卡·普卡里 申請人:伊洛克公司