報警電子鎖的製作方法

2023-05-20 02:43:31

專利名稱：報警電子鎖的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種報警電子鎖，屬安全防範領域。
背景技術：
當今鎖具大部分都是彈子鎖，這些鎖雖然價格便宜但安全性能低、抗破壞能力差。 近年也出現了一些基於微電子技術的電子鎖，如指紋密碼鎖、鍵盤密碼鎖、遙控密 碼鎖等，這些鎖的安全性能不錯，但也存在一些不足指紋密碼鎖的指紋傳感器抗劃傷能 力差，不適合安裝在室外等公共場所；鍵盤密碼鎖的鍵盤常被人砸壞甚至被人灌膠水導致 按鍵失靈；遙控密碼鎖的開鎖密碼固定不變，容易被人輕易通過空中攔截獲取開鎖密碼。 更不足的是這些鎖的報警功能簡單誤報率高，它們幾乎全部採用振動傳感器來觸發報警， 極易受到正常敲門、車輛經過、汽車鳴、打雷甚至放鞭炮等產生的輕微振動而誤報警，經 常性誤報警將導致用戶對報警功能失去信任；再者現有鎖具的安裝方式只提供一種安裝方 式臥式安裝或側面立式安裝二者之一，對安裝環境要求較高，不適合部分安裝空間或者 安裝環境。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種報警準確無誤、安全可靠、安裝方便的報警電子鎖。 本實用新型採取的技術方案是報警電子鎖主要由機械部分和電子部分組成，其中機 械部分主要包括變速機構、彈性部件、插銷、鎖殼等；電子部分主要包括單片機、EEPROM 存儲器(也可用單片機內的EEPROM或RAM替代)、通信單元、馬達及驅動電路、輕觸按 鈕、電源單元、220V接線端子、喇叭、麥克風、插銷行程傳感器、插銷擺動傳感器、手持 遙控器等。
單片機是報警電子鎖的"心臟"，主要負責開鎖/加鎖密碼接收與處理、插銷行程傳 感器和插銷擺動傳感器輸出的報警信號檢測、通信單元控制、定時開鎖控制、定時加鎖控 制、馬達轉動及停轉控制、語音通話控制、報警驅動及控制、插銷行程控制、處理用戶設 置、定時校時檢測與提示、設備自檢等。
本實用新型的通信單元可以採用紅外通信、有線通信、無線通信，或其他通信方式； 通信單元主要用於接收開鎖/加鎖密碼、發送報警信號、進行語音通信等，也可用於接收 各種初始化配置數據等。
根據通信單元的配置差異，可採用識別來電電話號碼方式、紅外線或無線手持遙控器 方式等遙控開鎖和加鎖；若採用手持遙控器遙控開鎖/加鎖，由於每次發送的開鎖密碼都 是動態變化的互不相同的，使本實用新型具有非常高的安全性和可靠性。
為了保證停電後報警電子鎖能正常工作，本實用新型內置可充電電池作後備電源。正 常情況下220V交流電源經電源轉換電路(AC/DC)後變成5V左右的直流電壓，經自動充 電電路給電池充電，且當電池輸出電壓低於保護電壓時，電池保護電路切斷電池電源輸出。
AC/DC電路、充電電路、電池保護電路，以及可充電電池等一起構成電子鎖的電源單元， 設計成一個模塊電路。
單片機、各種通信單元，喇叭、各種傳感器、以及馬達等所有電路全部由電池供電。
單片機通過檢測5V充電電源是否存在、插銷行程運行時間是否過長、電池是否欠壓 等來完成自檢，自檢異常時單片機控制喇叭發送不同的自檢故障提示音，也可通過通信單 元發送自檢故障信息到用戶或者報警中心的電腦或電話；校時時間到、開鎖成功、加鎖成 功、開鎖失敗、加鎖失敗等單片機也將控制喇叭發送不同的提示音。這裡所講的不同的提 示音包括提示音頻率不同或響度不同，也可以是提示音時間長度不同或者幾者組合。
單片機通過檢測插銷擺動傳感器輸出信號的狀態是否發生變化來判斷是否需要報警； 本實用新型中創造性的設計了一個或一個以上的彈力直接或間接作用於插銷側面彈性部 件，使插銷與插銷擺動傳感器之間有合適間距(或者兩者緊貼在一起並使插銷緊壓插銷擺 動傳感器)，選擇彈力適中的彈性部件並使彈性部件的彈力大於外界正常振動的力量，這 時外界的振動將不會使插銷擺動傳感器輸出信號狀態發生變化，即各種正常振動不會觸 發報警，只有當外界力量大於彈性部件的彈力時插銷才會觸發插銷擺動傳感器輸出信號的 狀態發生變化並最終觸發報警。
單片機還可通過檢測插銷行程傳感器輸出信號狀態是否發生變化來決定是否需要執 行報警程序。
單片機進行聲音報警時，單片機還可通過有線通信單元或無線通信單元撥打110、用 戶手機、用戶座機或報警中心的電話號碼，及時通知用戶或值班人員處理即將發生的盜竊。
本實用新型採用遙控方式開鎖和加鎖並且鎖體安裝在室內，所以本實用新型具有非常 高的可靠性，能夠有效避免認為破壞鎖體。
本實用新型殼體的底板及側壁都有安裝孔，可將鎖殼底板或側壁緊貼安裝面進行安 裝，更適合千變萬化的安裝場所，鎖殼可安裝在門框、牆壁、門板等上面。
本實用新型的有益效果是
1、 能夠有效杜絕外界的各種正常振動引起的誤報警，同時又做到有警必報。
2、 鎖體安裝在室內，不需要機械鑰匙手動開啟，有效防止電子鎖被人為破壞。
3、 採用動態密碼或來電號碼識別自動開鎖技術，有效防止犯罪份子非法開鎖。
4、 可設定自動加鎖和自動開鎖，既能提高安全性又給用戶使用帶來極大方便。
5、 可撥打110、用戶手機、用戶座機或聯網報警，及時處理發生的盜竊事件。
以下結合附圖
及實施例對本實用新型做進一步說明。 圖l是本實施例的俯視圖(去上蓋後)。 圖2是本實施例的右視圖。
具體實施方式
圖l是本實施例的俯視圖(去上蓋後)，其中鎖殼(1)的底板(11)及側壁上都 有安裝孔(10)，鎖殼內部裝有電路板(5)、喇叭(8)、馬達(9)、固定在馬達軸
(24)上的馬達齒(25)、由馬達齒傳動的初級雙聯齒(23)、由初級雙聯齒傳動的末級 負載雙聯齒(21)、雙聯齒軸(22)、由末級雙聯齒傳動的插銷(7)、彈性部件(20); 在電路板上安裝有單片機(3)、麥克風(2)、紅外通信單元(12)、有線通信單元(13)、 無線通信單元(14)、電源單元(15) 、 220V接線端子(16)、輕觸按鈕(17)，插銷行 程傳感器(6)，插銷擺動傳感器(18)。喇叭和馬達通過導線連接到電路板，兩張電路 板通過排線(4)連接。其中插銷擺動傳感器通過觸動探頭(19)來檢測插銷擺動，插銷 行程傳感器通過永久磁鐵的磁力變化來檢測插銷上下滑動(軸向移動)。
本實施例中設計的插銷擺動傳感器和插銷行程傳感器電路輸出常態(即未受任何外力 作用)時輸出信號為高電平。
本實施例中的通信單元可以是紅外通信單元、有線通信單元，以及無線通信單元， 它們可設計成獨立的模塊也可將多個通信單元設計在一個模塊中。
圖2是本實施例的右視圖，從鎖殼右側面可看到鎖殼側壁上的安裝孔(10)、輕觸按 鈕的按鈕帽、鎖殼蓋(26)、插銷(7)等，本實施例中插銷滑動方向垂直於鎖殼底板。
本實用新型鎖殼的底板和側壁上都有安裝孔，在安裝時既可將鎖殼底板緊貼安裝面 (如牆壁、門框、門板等)進行安裝，也可將鎖殼側壁緊貼安裝面進行安裝。
220V市電通過接線端子連接到電源單元(15)，市電經AC/DC交流/直流變換後變為 5V左右的直流電源，直流電源一路連接到單片機的輸入埠，用於單片機檢測5V電源工 作狀況，另一路經電池充電IC和保護IC後給電池充電並監測電池電壓；電池的輸出電壓 經電池保護IC後直接提供給各電子元件和模塊使用，這部分電路設計為獨立的電源模塊， 統稱為"電源單元"。
單片機是本實用新型的控制核心，它通過串口、並口或I/0口等連接到紅外通信單 元、有線通信單元、無線通信單元、輕觸按鈕、插銪行程傳感器、插銷擺動傳感器、馬達 驅動控制端、5V直流電壓輸出端等。單片機採用査詢或中斷方式處理輸入和輸出的數據。
單片機通過檢測5V充電電源是否存在、插銷行程運行時間是否過長、電池是否欠壓 等來完成自檢，自檢異常時單片機控制喇叭發送不同的自檢故障提示音，也可通過通信單 元發送自檢故障信息到用戶或者報警中心的電腦或電話；校時時間到、開鎖成功、加鎖成 功、開鎖失敗、加鎖失敗等單片機也將控制喇叭發送不同的提示音。這裡所講的不同的提 示音包括提示音頻率不同或響度不同，也可以是提示音時間長度不同或者幾者組合。
紅外通信單元用於接收手持紅外遙控器發射的紅外開鎖/加鎖密碼或配置報警電子鎖 運行的參數等。
有線通信單元通過有線電話網絡與用戶電話、報警中心電話、電腦等進行語音或數據 通信；報警電子鎖需連接到一條電話線上同時報警電子鎖還需要綁定一個電話號碼，用戶 可用手機、座機等撥打報警電子鎖綁定的電話號碼，報警電子鎖內的單片機比較接收到的 來電號碼或摘機後用戶輸入的遙控開鎖/加鎖密碼等是否與單片機預先保存的內容完全相 同，只有兩者完全相同單片機才會執行對應的開鎖或加鎖程序，用戶還可通過電話遠程發
送指令開啟鎖內的麥克風和喇叭來監聽保護現場的聲音以及和保護現場進行聲音對話；單 片機也可通過有線通信單元主動呼叫報警中心或用戶的座機、手機、電腦等，並及時將被 保護現場的聲音或異常情況發送給報警中心或用戶(即遠程通信和遠程報警)。 無線通信單元可以是各種通信標準的手機、小靈通、大靈通等通信產品或相應的通信 模塊(利用現代商業無線電話網絡技術)，採用無線通信單元可實現與有線通信單元相同 的遙控開鎖/加鎖、報警、監聽等全部功能。
無線通信單元也可採用商業無線電話網絡以外的其他短距離無線通信方式的通信單 元或模塊，如採用315MHz、 433朋z或者其他頻段的短距離無線通信方式的各種通信單元 或通信模塊(調製方式可採用ASK、 OOK、FSK、GFSK、調頻、調幅)，或者採用UWB、Bluetooth、 HomeRF、 ZigBee、 Wi-Fi、 Wibree等技術的通信單元或通信模塊；無線通信單元採用短距 離無線通信技術時，採用配套的手持遙控器來遙控開鎖、加鎖或報警等，手持遙控器採用 與短距離無線通信模塊相同的通信技術和方式進行通信。
基於紅外通信或短距離無線通信技術的遙控開鎖、加鎖、報警方式，配套的手持遙控 器發送的開鎖、加鎖密碼等部分內容加密傳輸，加密/解密方式可採用各種標準加密/解密 算法，也可自行定義或組合使用各種加密/解密算法。比如採用DES、査表、循環移位、異 或等方式來加密/解密，或者組合使用各種加密/解密算法；不需要加密發送的內容引導 碼、同步碼、廠家代碼、遙控器編碼，需要加密發送的內容包含廠家代碼、遙控器編碼、 開鎖代碼或加鎖代碼、受控報警電子鎖編號、開鎖次數計數值(開鎖一次計數值自動加一)、 多字節隨機數、CRC效驗值等。初次使用時預先將手持遙控器中的廠家代碼、遙控器編碼、 受控報警電子鎖編號、開鎖次數計數值等發送到單片機內部或外部的存儲器中。由於引入 多字節隨機數以及開鎖次數計數值每次開鎖後都會變化，加密後通過遙控器發送的密碼都 會產生巨大變化，前後兩次密碼是完全不相同的且從表面上看不出任何規律，即遙控器每 次發送的開鎖密碼都是變化的。
單片機將接收到的加密數據按設定的方式解密，並判斷解密後的廠家代碼、遙控器編 碼、受控報警電子鎖編號等內容是否和單片機預先保存的內容完全相同，若內容完全相同 則繼續判斷開鎖次數計數值是否大於報警電子鎖內保存的開鎖次數計數值，若大於保存的 開鎖次數計數值則認為密碼正確，單片機最終根據解密後包含有開鎖代碼或加鎖代碼來執 行相應的開鎖或加鎖程序，之後單片機將接收到的開鎖次數計數值加一後覆蓋原來保存的 開鎖次數計數值；只要上述內容中有任意一項出錯則單片機認為密碼錯誤並立即結束本次 密碼處理。由於單片機判斷每次開鎖次數計數值都必須大於上次開鎖次數計數值才會認為 密碼有效，所以即使多次重發使用過的密碼也會認為是無效密碼而不執行相應的操作。
本實用新型有多個連接到單片機輸入口的輕觸按鈕，用戶可通過輕觸按鈕設置將實時 時鐘、定時開鎖時間、定時加鎖時間、定時校時時間、報警中心號碼、用戶電話號碼、短 信報警接入碼、數據報警(如GPRS)接入碼、開鎖和加鎖來電識別電話號碼、手動開鎖 密碼、開鎖方式、報警方式、遙控器配對等信息保存在單片機內部或外部存儲器中。
單片機內置或外掛了一個實時時鐘電路，單片機運行過程中循環檢測實時時鐘是否已 經計時到設定的定時校時時間，如果校時時間到達則單片機控制喇叭發送校時提示音。
喇叭用於聲音報警和發送報警中心或用戶發出的語音信號，麥克風用於將保護現場的 聲音信息通過通信單元(有線電話網絡或無線電話網絡)傳送給報警中心或用戶，單片機 可控制麥克風將拾取到的聲音通過有線通信單元或無線通信單元傳送給用戶或報警中心。
變速機構將馬達的高轉速低扭矩變為低轉速高扭矩，最後通過末級齒輪或其他機械結 構驅動插銷伸出或縮入；改變變速機構和插銷的安裝方式，插銷可從鎖殼任意角度伸、縮; 單片機通過控制馬達轉動方向來控制插銷伸、縮方向；插銷伸、縮距離通過調整插銷行程 傳感器與插銷上磁鐵的相對位置獲得，也可通過計數變速機構轉動部件的轉動角度獲得。
本實施例中馬達和變速機構可設計成一個封閉的變速箱，馬達齒、雙聯齒等組成的變 速機構也可採用蝸輪、蝸杆、傘齒等，或採用其他能夠實現變速的機械結構來替換實施例 中的變速傳動機構，當然還可採用各種混合變速方式。
本實施例中插銷的大小和形狀可根據實際情況設計成任意形狀，可以是圓柱形、方形， 也可以是各種異形結構。插銷可通過齒條傳動、皮帶傳動，還可通過其他機械傳動方式來 傳動；插銷可以直接或間接做為鎖舌或門閂，也可以直接或間接充當"鎖舌閂"的作用。
本實用新型設計中的巧妙之處在於設計了一個或一個以上的插銷擺動傳感器以及一 個或一個以上彈性部件。彈性部件的彈力擠壓插銷緊貼到鎖殼壁，使插銷與插銷擺動傳感 器的觸動探頭之間有較大間距，並且由於彈性部件的彈力較大，通常情況下外界敲門、打 雷、車輛經過等引起插銷輕微振動也會被彈性部件的彈力減弱(選擇合適的彈力可做到外 界輕微振動的力量遠小於彈性部件的彈力)，插銷不會擠壓到插銷擺動傳感器的觸動探頭， 此時插銷擺動傳感器輸出信號為高電平。當加鎖成功後插銷"卡住"鎖舌或門板等使其不 能移動，此時如果有足夠大的力量(比如強行撬門、撬鎖等)使插銷發生擺動並最終擠壓 插銷擺動傳感器，此時插銷擺動傳感器輸出信號為低電平(單片機根據插銷擺動傳感器輸 出信號狀態由高電平變成低電平來啟動報警程序進行報警)。本實施例中靠近鎖殼底板和 鎖殼上蓋的位置都有插銷擺動傳感器和彈性部件(圖l為俯視圖，所以在投影方向上只能 看見一個插銷擺動傳感器和一個彈性部件)，所以不管插銷往鎖殼底板頂端安裝孔方向擺 動還是底端安裝孔方向擺動，當擺動達到一定幅度時都將觸發其中一個插銷擺動傳感器輸 出信號狀態發生變化(高電平變低電平)，並最終觸發單片機執行報警程序；當然還可在 本實施例安裝方位的垂直方向(安裝馬達的鎖殼壁)安裝一個或多個插銷擺動傳感器和彈 性部件，這樣更能提高報警電子鎖的報警準確度。
本實施例中彈性部件還可安裝在插銷的另一側面，即插銷未受到較大外力作用時豎 直方向的兩個插銷擺動傳感器的觸動探頭在彈性部件彈力作用下被插銷壓下，上、下兩個 插銷傳感器輸出信號的狀態都為低電平，當足夠大的外力(比如撬門)使插銷發生較大幅 度擺動時，插銷對其中一個插銷擺動傳感器觸動探頭的擠壓逐漸減小並最終減小到零，這 時插銷擺動傳感器輸出信號由低電平變為高電平。彈性部件的彈力直接或間接作用於插銷 側面，彈性部件的彈力垂直或傾斜作用於插銷側面，彈性部件可以是鏍旋彈簧、彈簧墊、 彈簧片、彈簧棒等，還可以是其他形狀或結構的具有彈性的機械部件。
插銷行程傳感器主要用於控制插銷伸出或縮入鎖殼的距離，當到達設定位置時插銷行 程傳感器輸出信號變成低電平，單片機根據信號狀態的變化來停止馬達轉動。加鎖後如果 有人企圖強行通過讓插銷縮入鎖殼來開鎖，將導致插銷行程傳感器輸出信號由低電平變成 高電平，單片機可根據這個電平變化來啟動報警程序進行報警。
單片機只需要檢測插銷擺動傳感器和插銷行程傳感器輸出信號的狀態變化來識別插 銷的非正常擺動或滑動，並由此啟動報警程序進行報警。本實施例中的插銷擺動傳感器和插銷行程傳感器可採用開關型或者線性霍爾傳感器、 幹簧管開關、輕觸開關、限位開關、光電開關等，並可選擇常開型或常閉型傳感器，根據 機械設計和電路設計不同，插銷擺動或上下滑動到一定幅度時傳感器輸出信號可能是高電 平變低電平，也可能是低電平變高電平。只有加鎖成功後單片機才檢測插銷擺動傳感器和 插銷行程傳感器輸出信號的狀態變化，且單片機檢測到傳感器輸出信號的狀態變化後(為 了提高可靠性，單片機可採用連續多次檢測並確認)，單片機才啟動報警程序進行報警。
加鎖程序主要流程單片機接收到正確的加鎖密碼或定時加鎖時間到，單片機控制馬 達轉動，馬達通過多級變速齒輪減速後傳動插銷滑動並伸出鎖殼底板並插入鎖舌開孔、門 板凹槽、門板開孔或門框孔等(具體採用哪種方式由門的安裝方式和原有鎖體的結構來決 定，如平開門、上下升降門、側滑門等插銷的安裝方式不一樣)，插銷滑動過程中單片 機連續檢測插銷行程傳感器輸出信號是否變為加鎖成功狀態，當單片機檢測到加鎖成功信 號後則控制馬達停止轉動並控制喇叭發送加鎖成功提示音，若在設定的加鎖時間內沒有檢 測到加鎖成功信號則單片機控制喇叭發送加鎖失敗提示音，單片機還可通過電話網絡將加 鎖狀態信息發送給報警中心或用戶等。
開鎖程序主要流程單片機接收到正確的開鎖密碼、來電開鎖電話號碼或定時開鎖時 間到，單片機控制馬達反向轉動，馬達通過多級變速齒輪減速後傳動插銷滑入鎖殼內，插 銷滑動過程中單片機連續檢測插銷行程傳感器輸出信號是否變為開鎖成功的狀態，若單片 機檢測到開鎖成功則控制馬達停止轉動並控制喇叭發送開鎖成功提示音，若在設定的開鎖 時間內沒有檢測到插銷行程傳感器輸出開鎖成功信號則單片機控制喇叭發送開鎖失敗提 示音，單片機還可通過電話網絡將開鎖狀態信息發送給報警中心或用戶等。
報警程序主要包含報警電子鎖加鎖成功後，單片機檢測到插銷擺動傳感器或插銷行 程傳感器輸出信號狀態發生後，單片機將判斷是否允許喇叭報警、是否在設定的報警時間 範圍內、是否允許電話報警、是否允許語音報警、是否允許數據方式報警，當滿足設定的 報警條件時，單片機以設定的報警方式進行報警，如允許喇叭報警則單片機立即控制喇 叭發送報警音，若通信單元採用有線電話或者無線電話網絡技術，且允許電話報警則還會 通過電話網絡來發送語音或者數據報警信號到用戶手機、用戶座機、iio，或報警中心等。
以上介紹的僅是基於本發明的一個較佳實施例，並不能以此來限定本發明的範圍，任
何對本發明的裝置做本技術領域內熟知的部件的替換、組合、分離，以及對本發明實施的 步驟作本技術領域內熟知的同等改變或替換均不超出本發明所揭露以及所保護的範圍。
權利要求1.一種報警電子鎖，包括鎖殼、馬達、變速機構、插銷、單片機、輕觸按鈕、喇叭、通 信單元、電源單元，其特徵是還包括一個或一個以上的插銷擺動傳感器。
2. 根據權利要求1所述的報警電子鎖，其特徵是單片機檢測到插銷擺動傳感器輸出信 號的狀態發生變化後，單片機控制喇叭發送報警音。
3. 根據權利要求2所述的報警電子鎖，其特徵是還包括插銷行程傳感器，單片機檢測 到插銷行程傳感器輸出信號的狀態發生變化後，單片機控制喇叭發送報警音。
4. 根據權利要求3所述的報警電子鎖，其特徵是鎖殼的底板和側壁都有安裝孔。
5. 根據權利要求4所述的報警電子鎖，其特徵是還包括一個或一個以上的彈性部件， 所述彈性部件的彈力直接或間接作用於插銷側面。
6. 根據權利要求5所述的報警電子鎖，其特徵是單片機檢測到校時時間到達時，單片 機控制喇叭發送校時提示音；單片機檢測到定時開鎖時間到或定時加鎖時間到，單片 機控制馬達執行對應的開鎖程序或加鎖程序。
7. 根據權利要求5所述的報警電子鎖，其特徵是所述通信單元採用有線電話網絡或無 線電話網絡來傳輸語音或數據。
8. 根據權利要求5所述的報警電子鎖，其特徵是還包括手持遙控器，所述手持遙控器 與通信單元之間採用紅外通信技術或短距離無線通信技術進行通信。
9. 根據權利要求7所述的報警電子鎖，其特徵是還包括麥克風，所述麥克風可將拾取 到的聲音信號通過通信單元傳送給用戶或報警中心。
專利摘要一種報警電子鎖，包括鎖殼、馬達、變速機構、插銷、插銷行程傳感器、插銷擺動傳感器、彈性部件、喇叭、麥克風、單片機、通信單元、電源單元、手持遙控器等，在單片機控制下馬達傳動插銷「卡住」鎖舌或門板等使其不能移動；單片機通過檢測插銷擺動傳感器和插銷行程傳感器輸出信號的狀態變化來觸發報警；單片機採用識別來電號碼或手持遙控器加密開鎖密碼或上鎖密碼來遙控開鎖或上鎖；手持遙控器每次發送的開鎖密碼都是變化的且開鎖密碼使用都是一次性的；單片機還可定時自動開鎖/上鎖及定時發送校時提示音，通信單元採用有線電話網絡或無線電話網絡可實現遠程報警和遠程語音監控。
文檔編號E05B45/00GK201193428SQ20082006166
公開日2009年2月11日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者楊守平 申請人:楊守平