機電一體化電腦鑰匙、智能閉鎖裝置及其工作方法與流程
2023-09-14 23:01:40 1
本發明涉及變電站、發電廠等使用的智能閉鎖設備技術領域，特別是涉及一種機電一體化電腦鑰匙、智能閉鎖裝置及其工作方法。
背景技術：
隨著電力系統智能化的發展，智能鎖具管理系統(即一把電腦鑰匙在授權後可以打開所有的鎖具的技術方案)逐漸在變電站內推廣應用，該系統中使用的電腦鑰匙，例如：申請號：201120500488.6、名稱：一種解鎖鑰匙、公開號：CN202401835提供的一種解鎖鑰匙，同時可以實現對鎖具開閉鎖的管理，有效地提高了開鎖的效率和使用場所的安全性。包括：鑰匙殼體、解鎖機構和控制單元；所述解鎖機構位於鑰匙頂部且具有伸出到鑰匙殼體外邊的開鎖部位，解鎖機構包含有解鎖頭及解鎖控制裝置；解鎖頭的頂部設置有六個非等高的圓形臺階面；解鎖機構包含有支架，解鎖頭固定在支架的頂端；支架的下段位於鑰匙殼體內部，上段伸出到鑰匙殼體外邊；解鎖控制裝置設置在支架內的空腔中；控制單元位於鑰匙殼體內部，與解鎖控制裝置電氣連接。該類解鎖鑰匙可以實現授權開鎖，其工作原理是：電腦鑰匙內具有讀碼頭，通過控制單元板上的MCU識別後，控制解鎖頭的轉動，從而實現對鎖具的解鎖，而該系統使用的鎖具則為完全的機械構造，該種鎖具的電腦鑰匙存在容易被複製，導致鎖具存在誤開的可能。由於變電站內處於封閉式管理，因此，該種管理方式能夠滿足變電站的使用。但對於配網系統這種開放式管理的場合，該種系統存在鑰匙複製後隨意開鎖的可能，因此給配網系統帶來安全隱患，影響設備的安全運行。因此，需要一種新的電腦鑰匙，可對外提供電源和通訊信號，通過電源和信號控制實現鎖具的開閉鎖，如果電源不對或信號不對，則鎖具無法打開，從而保證配網系統設備的安全運行。同時，該電腦鑰匙還要兼顧現有機械鎖具的操作，避免多種鑰匙共存，增加操作人員的工作負擔。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於提供一種機電一體化電腦鑰匙，可以同時對外提供電源和通訊信號，該電腦鑰匙既可以解鎖現有機械鎖芯鎖具，又可以對需要電源的電子鎖芯鎖具進行解鎖，從而實現電腦鑰匙的智能化和通用性。
本發明所要解決的第二個技術問題在於提供一種智能閉鎖裝置，其電腦鑰匙可以同時對外提供電源和通訊信號，既可以解鎖現有機械鎖芯鎖具，又可以對需要電源的電子鎖芯鎖具進行解鎖，從而實現電腦鑰匙的智能化和通用性。
本發明所要解決的第三個技術問題在於提供一種智能閉鎖裝置的工作方法，採用同一把電腦鑰匙不僅可實現機械鎖芯鎖具的解鎖，還可以實現電子鎖芯鎖具的解鎖。
本發明是通過以下技術方案來實現的：
機電一體化電腦鑰匙，包括有：殼體、電源、讀碼頭、解鎖頭和控制單元，所述電源和控制單元位於殼體內腔中，所述讀碼頭位於殼體內，且安裝在殼體頂端；所述電源和控制單元電氣連接，所述讀碼頭和控制單元電氣連接；所述解鎖頭安裝在殼體頂部，並所述解鎖頭的頂端伸出殼體外部；其中，所述機電一體化電腦鑰匙還包括有：用於傳輸電源和通訊信號的通電導體；所述解鎖頭中部設置有通孔，所述通電導體的底端與控制單元電氣連接，所述通電導體伸進解鎖頭中部設置的通孔中，所述通電導體的頂端平齊或低於所述通孔的頂端。
在其中一個實施例中，所述機電一體化電腦鑰匙包括有用於控制所述解鎖頭進行解閉鎖轉動的解鎖頭控制部件，所述解鎖頭控制部件與解鎖頭連接，所述解鎖頭控制部件與控制單元電氣連接。
進一步地，所述解鎖頭為圓柱狀零件；所述解鎖頭控制部件包括閉鎖頭、固定塊和螺線管；所述閉鎖頭為圓環柱狀零件，內圓套在解鎖頭下段的外部；所述固定塊安裝在解鎖頭底端，並位於殼體內腔的頂部，解鎖頭通過固定塊與閉鎖頭連接；所述螺線管固定在固定塊內或直接固定在殼體內腔中；所述閉鎖頭設置有螺線管鐵芯配合部，當螺線管鐵芯插入閉鎖頭的螺線管鐵芯配合部內時，所述解鎖頭和閉鎖頭緊固連接為一體；當螺線管鐵芯退出閉鎖頭的螺線管鐵芯配合部內時，所述解鎖頭能夠相對閉鎖頭進行旋轉運動。
進一步地，所述機電一體化電腦鑰匙包括有：絕緣套和連接板，所述絕緣套套設在通電導體頂部外面；所述通電導體底部焊接在連接板上，所述連接板通過連接線與控制單元電氣連接。
智能閉鎖裝置，包括有上述的機電一體化電腦鑰匙和智能鎖具，所述智能鎖具為一種智能電子鎖具或一種智能機械鎖具。
進一步地，所述智能電子鎖具包括有鎖芯外殼、鎖芯控制單元和電子鎖芯，電子鎖芯和鎖芯控制單元位於鎖芯外殼內；所述電子鎖芯的底部包括有電極，所述電子鎖芯的內部包括有鎖芯螺線管。
智能閉鎖裝置的工作方法，採用上述的智能閉鎖裝置，所述智能鎖具為一種智能電子鎖具：當所述機電一體化電腦鑰匙插入電子鎖芯時，通電導體與電子鎖芯內的電極接觸，從而給鎖芯控制單元供電，鎖芯控制單元上的MCU將鎖芯內置的識別碼值通過通電導體自動發送到所述機電一體化電腦鑰匙內，所述機電一體化電腦鑰匙的控制單元上的MCU識別碼值並確認後，發送解鎖指令到鎖芯控制單元上，鎖芯控制單元收到解鎖指令後，接通鎖芯螺線管的電源，鎖芯螺線管內的鐵芯通電收縮，所述智能鎖具進行解鎖。
智能閉鎖裝置的工作方法，採用上述的智能閉鎖裝置，所述智能鎖具為一種智能機械鎖具：當電腦鑰匙插入智能機械鎖具的機械鎖芯進行操作時，首先所述機電一體化電腦鑰匙的讀碼頭讀取智能機械鎖具的識別碼，傳輸給機電一體化電腦鑰匙的控制單元上的MCU識別並確認後，電腦鑰匙內的螺線管的鐵芯收縮，解除對閉鎖頭的閉鎖，此時轉動電腦鑰匙，閉鎖頭卡在機械鎖芯外殼上，所述機電一體化電腦鑰匙轉動時解鎖頭帶動機械鎖芯轉動，對所述智能鎖具進行解鎖操作。
本發明的有益效果如下：
本發明公開了一種機電一體化電腦鑰匙、智能閉鎖裝置及其工作方法，該機電一體化電腦鑰匙，包括有：殼體、電源、讀碼頭、解鎖頭和控制單元，電源和控制單元位於殼體內腔中，讀碼頭位於殼體內，且安裝在殼體頂端；電源和控制單元電氣連接，讀碼頭和控制單元電氣連接；解鎖頭安裝在殼體頂部， 並所述解鎖頭的頂端伸出殼體外部；所述機電一體化電腦鑰匙還包括有：用於傳輸電源和通訊信號的通電導體，通電導體的底端與控制單元電氣連接；通過鑰匙孔中間的通電導體，實現了電源的供給及工作信號的傳輸，為鎖具的電子化提供了可靠保障。與現有電力行業使用智能鎖具管理系統相比，該機電一體化電腦鑰匙既可以解鎖現有機械構造的鎖具，又可以對需要電源的電子鎖芯進行解鎖，實現了一把鑰匙通開所有鎖具的目的，使智能鎖具管理系統適應面更廣，減少電力系統電腦鑰匙的數量。本發明申請促進電子鎖具的發展及應用，而該類電子鎖具的應用又可以提高電力配網系統設備的安全運行，因此，具有明顯的技術進步和明顯的經濟效益和社會效益。
附圖說明
圖1為本發明機電一體化電腦鑰匙的整體構造示意圖；
圖2為本發明機電一體化電腦鑰匙的正面剖視結構示意圖；
圖3為本發明機電一體化電腦鑰匙的側面剖視結構示意圖；
圖4為本發明機電一體化電腦鑰匙的解鎖頭構造示意圖；
圖5為本發明機電一體化電腦鑰匙的解鎖頭剖視結構示意圖；
圖6為本發明機電一體化電腦鑰匙的閉鎖頭構造示意圖；
圖7為本發明機電一體化電腦鑰匙的閉鎖頭剖視結構示意圖；
圖8為本發明機電一體化電腦鑰匙的固定塊構造示意圖；
圖9為本發明機電一體化電腦鑰匙的固定塊剖視結構示意圖；
圖10為與本發明機電一體化電腦鑰匙配套的智能電子鎖具的構造示意圖；
圖11為與本發明機電一體化電腦鑰匙配套的電子鎖芯閉鎖狀態的示意圖；
圖12為本發明機電一體化電腦鑰匙插入配套電子鎖芯時的構造示意圖；
圖13為與本發明機電一體化電腦鑰匙配套的電子鎖芯解鎖狀態構造示意圖。
以上各圖中，1-解鎖頭；2-閉鎖頭；3-固定塊；4-連接板；5-殼體；6-控制單元；7-電源；8-螺線管9-讀碼頭；10-通電導體；11-絕緣套；1a-上圓柱；1b-下圓柱；1c-凹槽；1d-凹槽臺階面；1e-通孔；1f-通孔；2a-圓環柱；2b-半圓槽； 2c-大圓面；2d-圓形通孔；3a-板狀主體；3b-凸臺；3c-圓形臺階通孔；3d-腰型孔；3e-側壁；3f-臺階面；3g-固定塊底面；400-鎖芯外殼；401-鎖芯；402-電極；403-鎖芯控制單元；404-鎖芯螺線管；405-閉鎖銷；406-彈簧。
具體實施方式
本發明為了解決現有技術的問題，提出了一種機電一體化電腦鑰匙，包括有：殼體、電源、讀碼頭、解鎖頭和控制單元，所述電源和控制單元位於殼體內腔中，所述讀碼頭位於殼體內，且安裝在殼體頂端；所述電源和控制單元電氣連接，所述讀碼頭和控制單元電氣連接；所述解鎖頭安裝在殼體頂部，並所述解鎖頭的頂端伸出殼體外部；其中，所述機電一體化電腦鑰匙還包括有：用於傳輸電源和通訊信號的通電導體；所述解鎖頭中部設置有通孔，所述通電導體的底端與控制單元電氣連接，所述通電導體伸進解鎖頭中部設置的通孔中，所述通電導體的頂端平齊或低於所述通孔的頂端。
在其中一個實施例中，所述機電一體化電腦鑰匙包括有用於控制所述解鎖頭進行解閉鎖轉動的解鎖頭控制部件，所述解鎖頭控制部件與解鎖頭連接，所述解鎖頭控制部件與控制單元電氣連接。
進一步地，所述解鎖頭為圓柱狀零件；所述解鎖頭控制部件包括閉鎖頭、固定塊和螺線管；所述閉鎖頭為圓環柱狀零件，內圓套在解鎖頭下段的外部；所述固定塊安裝在解鎖頭底端，並位於殼體內腔的頂部，解鎖頭通過固定塊與閉鎖頭連接；所述螺線管固定在固定塊內或直接固定在殼體內腔中；所述閉鎖頭設置有螺線管鐵芯配合部，當螺線管鐵芯插入閉鎖頭的螺線管鐵芯配合部內時，所述解鎖頭和閉鎖頭緊固連接為一體；當螺線管鐵芯退出閉鎖頭的螺線管鐵芯配合部內時，所述解鎖頭能夠相對閉鎖頭進行旋轉運動。
進一步地，所述機電一體化電腦鑰匙包括有：絕緣套和連接板，所述絕緣套套設在通電導體頂部外面；所述通電導體底部焊接在連接板上，所述連接板通過連接線與控制單元電氣連接。
智能閉鎖裝置，包括有上述的機電一體化電腦鑰匙和智能鎖具，所述智能鎖具為一種智能電子鎖具或一種智能機械鎖具。
進一步地，所述智能電子鎖具包括有鎖芯外殼、鎖芯控制單元和電子鎖芯，電子鎖芯和鎖芯控制單元位於鎖芯外殼內；所述電子鎖芯的底部包括有電極，所述電子鎖芯的內部包括有鎖芯螺線管。
智能閉鎖裝置的工作方法，採用上述的智能閉鎖裝置，所述智能鎖具為一種智能電子鎖具：當所述機電一體化電腦鑰匙插入電子鎖芯時，通電導體與電子鎖芯內的電極接觸，從而給鎖芯控制單元供電，鎖芯控制單元上的MCU將鎖芯內置的識別碼值通過通電導體自動發送到所述機電一體化電腦鑰匙內，所述機電一體化電腦鑰匙的控制單元上的MCU識別碼值並確認後，發送解鎖指令到鎖芯控制單元上，鎖芯控制單元收到解鎖指令後，接通鎖芯螺線管的電源，鎖芯螺線管內的鐵芯通電收縮，所述智能鎖具進行解鎖。
智能閉鎖裝置的工作方法，採用上述的智能閉鎖裝置，所述智能鎖具為一種智能機械鎖具：當電腦鑰匙插入智能機械鎖具的機械鎖芯進行操作時，首先所述機電一體化電腦鑰匙的讀碼頭讀取智能機械鎖具的識別碼，傳輸給機電一體化電腦鑰匙的控制單元上的MCU識別並確認後，電腦鑰匙內的螺線管的鐵芯收縮，解除對閉鎖頭的閉鎖，此時轉動電腦鑰匙，閉鎖頭卡在機械鎖芯外殼上，所述機電一體化電腦鑰匙轉動時解鎖頭帶動機械鎖芯轉動，對所述智能鎖具進行解鎖操作。
下面參考附圖並結合實施例對本發明進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，以下各實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
本發明提供一種機電一體化電腦鑰匙，如圖1、2、3所示，由解鎖頭1、閉鎖頭2、固定塊3、連接板4、殼體5、控制單元6、電源7、螺線管8、讀碼頭9、通電導體10、絕緣套11等組成。所述解鎖頭1為圓柱狀零件，位於電腦鑰匙頂端，中間有一個臺階通孔1e、1f；所述閉鎖頭2為圓環柱狀零件，內圓孔2d套在解鎖頭下端的圓柱1b上；固定塊3安裝在解鎖頭1末端，將閉鎖頭2固定在解鎖頭1上；所述絕緣套11套在通電導體10外面，通電導體10一端焊接在連接板4上後穿入解鎖頭1中間的通孔1e、1f中；所述連接板4通過連接線與控制單元6連接。所述控制單元6、電源7等均位於在殼體內部；所述讀碼頭 9位於殼體5內，且安裝在殼體5頂端；所述螺線管8固定在固定塊3內或固定在殼體5內，且螺線管8鐵芯插入閉鎖頭2內
如圖4、5所示，為本發明解鎖頭1的構造示意圖，解鎖頭1由上圓柱1a和下圓柱1b組成，中間有一個圓形臺階通孔1e、1f；下圓柱1b底部有兩個凹槽1c，凹槽1c底端形成一個凹槽臺階面1d。
如圖6、7所示，為本發明閉鎖頭2的構造示意圖，所述閉鎖頭2為圓環狀零件，圓環柱2a中間有一個圓形通孔2d，底部具有一個大圓面2c，大圓面2c兩側各有一個半圓槽2b，所述半圓槽即為螺線管鐵芯配合部。
如圖8、9所示，為本發明固定塊3的構造示意圖，所述固定塊3是一個板狀零件，具有板狀主體3a，固定塊底面3g是一個平面，正面開有一個腰型孔3d，腰型孔3d兩側各有一個側壁3e，兩側壁3e頂面上各有一個臺階面3f，所述固定塊3的正面一側設置有一個凸臺3b，凸臺3b上有一個圓形臺階通孔3c。
如圖2、3所示，解鎖頭1的下圓柱1b穿過閉鎖頭2內的通孔2d，固定塊3上的腰型孔3d卡在解鎖頭1下端的凹槽1c內，固定塊3上的臺階面3f頂在解鎖頭1的凹槽臺階面1d上，從而使解鎖頭1無法轉動，同時使解鎖頭1、閉鎖頭2、固定塊3安裝在一起。螺線管8裝入固定塊3上的圓形臺階通孔3c內，螺線管8的鐵芯插入閉鎖頭2的半圓槽2b內，阻止閉鎖頭2的轉動。所述通電導體10焊接到連接板4上，通電導體10外面套有絕緣套11，然後一起插入解鎖頭1中間的通孔1e、1f內，插入後的通電導體10頂端比解鎖頭1頂面矮；所述連接板4與控制單元6連接。
所述解鎖頭1、閉鎖頭2材質為不鏽鋼；
所述通電導體10為探針，所述通電導體10可以直接焊接到連接板4上，也可以通過軟銅線與連接板4連接。
所述絕緣套11可以是塑膠材質的零件，也可以是熱縮管。
所述通電導體可以傳輸電流，也可以傳輸指令信號。
所述固定塊可以是單獨的一個與解鎖頭連接的卡件，也可以是附帶安裝其他零件的卡件。
工作方式
如圖所示，當電子鎖芯處於閉鎖狀態時(如圖10、11)，螺線管鐵芯頂在閉鎖銷45的後方，阻擋閉鎖銷45移動，鎖芯無法轉動，因此鎖具無法解鎖。
如圖12所示，當該發明電腦鑰匙插入電子鎖芯時，通電導體10與鎖芯內的電極402接觸，從而可以給鎖芯中的控制單元43供電，鎖芯控制單元43上的MCU將鎖芯內置的識別碼值通過通電導體10自動發送到該發明電腦鑰匙內，電腦鑰匙內的控制單元6上的MCU識別碼值後並確認後，發送解鎖指令到鎖芯控制單元403上，鎖芯控制單元403收到解鎖指令後，接通鎖芯螺線管404的電源，鎖芯螺線管404內的鐵芯通電收縮，解除對閉鎖銷405的阻擋，當該電腦鑰匙轉動時，閉鎖銷405在鎖芯外殼400內壁的壓迫下收縮(如圖13)，閉鎖銷405壓縮彈簧406，直到鎖芯401轉動到鎖具的解鎖位置，電腦鑰匙迴轉復位後拔出，閉鎖銷405在彈簧406的作用下復位，鎖具重新閉鎖。
當電腦鑰匙插入機械鎖芯進行操作時，工作方式如專利CN 202401835所述，如圖2所示，首先本電腦鑰匙的讀碼頭9讀取鎖具的識別碼，將本電腦鑰匙控制單元6上的MCU識別並確認後，電腦鑰匙內的螺線管8的鐵芯收縮，解除對閉鎖頭2的閉鎖，此時轉動電腦鑰匙，由於閉鎖頭2卡在鎖芯外殼上，因此，電腦鑰匙轉動時可以帶動鎖芯轉動，對鎖具進行解鎖操作。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。