電子組合鎖的製作方法
2023-05-23 06:45:21 1
專利名稱：電子組合鎖的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子組合鎖。更準確地說，本發明涉及這樣一種電子組合鎖，在這種鎖中，一組機械元件和由計算機實現的處理過程提供了範圍廣泛的特徵。
各種鎖的設計在技術上是已知的。常規的鎖在設計上是純機械式的。然而，隨著可靠的集成電路和微處理器的發展，更加尖端和可操作的鎖裝置已經成為可能的。但即使是現有的尖端電子鎖設計也未能提供許多合乎需要的特徵。
合乎需要的特徵包括自供電的能力，使得當電源或電池失效時仍能進行正確的操作。雖然某些自供電鎖在技術上是已知的，但其設計仍然會導致這樣的可能性自充電功能可能會干擾組合輸入功能。
另外，希望這些鎖能防止竄改和破壞。還希望能減少鎖中元件的數目，以便提高簡單性和促進可靠性。已知的鎖沒有充分地減少元件的數目，例如在用於固定組合撥號盤的部件中，或者在用於直接作用在插銷的聯動裝置上的機制中。通常，已知的鎖裝置所帶的齒輪都過於複雜並且容易失效。
還希望能避免發生這樣的情況用戶輸入了正確的組合碼，因此使插銷縮回，但由於某些原因使該鎖無人照看，因此，某個其他的非法人員可能打開該鎖。因此希望在合法的人員輸入正確的組合碼後離開時，能防止非法的人員打開該鎖。
同樣，尤其是對於只具備有限的電源存儲能力的自供電的鎖裝置來說，希望能保證即使沒有足夠的功率正確地操作該鎖，也應該有足夠的能源來防止任何人打開該鎖。然而，常規的鎖都忽視了這些特徵。
在自供電的鎖裝置中，尤其希望能使用非常省電的部件。在常規的鎖裝置中，最耗電的部件是自動檢測組合撥號盤的移動和轉動狀態的傳感器。常規的鎖裝置設計忽視了在這方面中減少不必要的電源消耗的特徵。
還希望能提供這樣一種組合功能鎖在某個人輸入了不正確的組合碼之後，將使得該用戶更難以把鎖打開。該特徵是基於這樣的前提非法人員(或快速撥號機)在不知道正確組合碼的情況下企圖打開該鎖時，將首先輸入幾個不正確的組合碼。然而，常規的鎖裝置設計並沒有實現這一合乎需要的特徵，該特徵是基於非法用戶打開該鎖的明顯企圖，應該使該用戶更難以打開該鎖。
所以，常規的鎖設計人員忽視了許多特徵和特徵的組合，這些特徵將提供一種多功能的、方便的、防止竄改的、可靠的和有效供電的電子組合鎖。本發明正是為了滿足這些需求引發的。
本發明提供了各種特徵，這些特徵克服了已知的鎖裝置(包括電子組合鎖)的極限性。
根據本發明的第一方面，提供了一種雙撥號盤裝置，包括通過轉動產生電力的第一撥號盤，以及轉動產生代表撥號位置的數字的第二撥號盤。做為一個附加的特徵，第二撥號盤可以被按壓，輸入所選擇的顯示數字做為組合輸入。
因此，本發明提供一個對組合鎖的控制裝置，該裝置包括識別組合碼、並且當電源被提供時，允許開鎖的裝置，為識別裝置存儲並提供電源的裝置，一個從鎖的外面可接觸到的第一控制結構，用戶可移動該控制結構以便為存儲裝置提供電源，以及一個從鎖的外面也能接觸到的第二控制結構，用戶可獨立於第一控制結構對其移動，以確定組合碼。
根據本發明的第二方面，提供保持第一和第二撥號盤的裝置，該裝置既能支撐撥號盤，又能固定撥號盤的部件，使得組合鎖可防止竄改。
因此，本發明提供一種裝置，至少能支承和保持一個組合鎖上能從外部接觸的可轉動撥號盤。該裝置包括支持結構、可轉動撥號盤和整體支承/保持部件，該部件附加在第一個支撐結構或撥號盤上，包括一個彈夾，插在第二個支持結構或撥號盤中的某個槽中，使得在不發生看得見的損壞時，該彈夾不可能從其和槽的接合中移動。
根據本發明的第三方面內容，一個電機驅動的凸輪直接作用在鎖控制杆上，因此，該鎖的插銷被鎖的撥號盤機械地拉動。
因此，本發明還在鎖中提供一了種裝置，包括一個電機、直接響應電機轉動的電機凸輪、可拉出和縮回鎖裡的插銷和一個鎖控制杆，該控制杆可有效地連接到插銷上，並直接和電機凸輪接觸，直接響應該電機凸輪，使之能移動進出「接合」位置，在該位置上，插銷可從鎖中拉出或縮回。
根據本發明第四方面的內容，在輸入正確的組合碼之後提供一個超時周期。如果插銷在超時期間沒有縮回，本發明就不讓其回，直到又一次輸入了一個正確的組合碼。
因此，本發明在鎖中進一步提供了一種裝置，包括能從鎖中拉出或縮回的插銷，輸入組合碼的裝置和一個控制器。控制器包括將輸入的組合碼和至少一個正確的組合碼進行比較並確定其是否匹配的裝置，在確定匹配之後形成時間窗口的裝置，以及使得插銷只能在時間窗口期間縮回的裝置。
本發明的第五方面提供了鎖中電源電壓的監控模式。例如，如果有足夠的電源操作鎖裝置，監控特徵防止對該鎖進行操作的企圖。最好是採用一種靈活的方式來實現這種監控，使用程序化的微控制器，例如帶有微處理器CPU的一種微控制器。
因此，本發明也提供了一種自供電的鎖裝置，包括能從鎖中拉出和縮回的插銷，以及響應正確組合碼的輸入、使插銷能縮回鎖中的裝置。使能裝置有一個「接合」位置，在該位置中，插銷能縮回鎖裡，還有一個「非接合」位置，在該位置上，插銷不能縮回鎖裡。該鎖還有用於存儲能量以操作鎖的某些部件的裝置、監控存儲裝置的能量水平的裝置、以及響應監控裝置，當被監控的能量水平低於某個給定的能量閾值時，防止使能裝置從其「非接合」位置移動到其「接合」位置的裝置。給定的能量閾值大於或等於在某個預定的時間周期之後將使能裝置由其「接合」位置移到「非接合」位置所需的能量數量。
根據本發明的第六方面內容，使用無源磁傳感器來自動檢測撥號盤的移動情況，並結合其它的電路，確定撥號盤移動的方向。
因此，本發明進一步提供了一種自供電的鎖裝置，包括一個能從鎖的外部接觸、使用戶能選擇某個輸入的組合碼的可移動撥號盤，產生和存儲能量的裝置，隨撥號盤的移動而移動的磁化元件，對應磁化元件放置的Wiegand傳感器，用於產生表示磁化元件移動狀態的信號，以及由存儲裝置中的能量供電的控制器，用於解釋Wiegand傳感器的信號並控制該鎖裝置的操作。
根據本發明第七方面的內容，在進行了給定數目的連續輸入之後，又出現了不正確的組合碼時，輸入「鎖定狀態」，在這種狀態下，鎖不能被打開，即使輸入了一個正確的組合碼。用「越權」(override)組合碼來結束鎖定狀態。
因此，本發明提供了能在下面方式下工作的組合鎖(1)正常方式，在這種方式下，至少一個第一組合碼允許該鎖被打開；(2)鎖定方式，在該方式中，至少一個第二組合碼允許該鎖被打開，其中，至少一個第一組合碼不同於至少一個第二組合碼。該鎖包括接收輸入組合碼的裝置，將輸入組合碼和至少一個第一組合碼進行比較的裝置，對不能匹配有效的第一組合碼的連續輸入的組合碼數目計數的裝置，以及這樣的裝置當計數裝置確定已經出現連續輸入不正確的組合碼的給定閾值數目時，響應計數裝置，將鎖的操作方式改為越權(override)方式。
根據本發明另一方面，用於鎖的不同部件的DC操作的電源存儲器是互相獨立的，使得對某個給定功能的可用電源功率是可監控的，因此，有選擇的可監控功率損耗可以控制鎖的操作。
根據本發明的另一個方面，數據被串行地從處理器中送到組合碼顯示器，以使最大限度地減少通過安全容器門的路徑數目。
根據本發明的另一方面內容，樞軸杆和超程彈簧配備開關，檢測插銷位置和被按動以選擇組合數碼的撥號盤的位置，最大限度地減少對開關盒的損壞。
對於那些熟悉這一技術的人來說，只要結合附圖閱讀下面的「實施本發明的最好方式」一節，就能了解本發明的其它目的、特徵和優點。
通過參考附圖閱讀下面的實施本發明的最好方式，就能更好地理解本發明，在這些附圖中，相同的參考數字自始至終表示相同的元件，在這些附圖中
圖1是根據本發明最佳實施方式撥號盤組件的部件分解透視圖。
圖2是根據本發明最佳實施方式鎖機構的部件分解透視圖。
圖3A是一個電路圖，說明用於產生電平、傳感電平和用在電子組合鎖的實施方式中的其它信號的電路的最佳實施方式。
圖3B簡單地說明了一個中央處理器(CPU)，該處理器從旋轉撥號盤接收旋轉信息以及有關電平的其它信息，並且控制顯示器和電機凸輪，因此以電子的方式控制電子組合鎖實施例的操作。
圖4表示最佳驅動凸輪218(圖2)，給出了其中的細節。
圖5是鎖控制杆213(圖2)的放大視圖，圖5A和5B表示在接合和非接合(鎖)位置中，電機凸輪205的相對方位。
圖6是一個流程圖，表示最佳電子組合鎖的單用戶操作。
圖7是對圖6的流程圖作補充說明的一個流程圖，表示當用戶已經輸入了給定的若干不正確的組合碼時輸入「鎖定」狀態的情況。
圖8簡單地說明了圖1中的各種元件，不要求相同的規格，以說明本發明的防竄改特徵。
在描述圖中所示的本發明最佳實施方式的過程中，為明了起見，使用了特定的術語。然而，本發明並不打算局限於所選擇的特定術語，而應該這樣理解每個特定的元件包括所有的技術等同物，它們以相同的方式操作、實現同樣的目的。例如，術語「較高的」、「較低的」、「上面」、「下面」、「順時針」、「逆時針」等等都用來說明附圖所示的最佳實施方式，但不能因此而被解釋為是對本規格說明書後面的權利要求書的限制。
圖1採用部件分解透視圖的方式說明了根據本發明的一個最佳撥號盤裝置。
撥號環107容納並支撐撥號盤裝置的元件。外層撥號盤101集中地位於與環的頂端，並由三個軸承(表示為元件105A、105B和105C)所支撐。軸承(在這裡統稱為元件105)固定在外層撥號盤101底部的一個環形槽(圖1中沒有表示)中。軸承105帶有固定夾片，這可以是簧片，圖1中能看到其中的一個，表示為元件155A。軸承105首先被固定在撥號環107中，外層撥號盤101迅速閉合到位。當外層撥號盤迅速閉合到位時，軸承固定在外層撥號盤底部的環形槽中，通過固定夾片155A的動作迅速閉合到位。圖8更詳細地說明了該裝置的細節。
因此，在外層撥號盤被迅速閉合到位之後，鎖機制不容易被破壞，因為撥號盤被其軸承所固定。撥號盤被安裝在軸承上之後，若某個人強行移動撥號盤，則軸承和撥號盤的損壞將會被看到，留下了企圖進入或故意破壞的證據。
本發明還提供了一個或多個發電機104A和104B，這些發電機被緊固在撥號環107上。發電機104A和104B帶有各自的圓形齒輪154A和154B。齒輪154A和154B邊緣上的齒和外層撥號盤101底部上的環形齒輪(圖中沒有表示)結合。
在操作過程中，當外層撥號盤101被轉動時，在其環形齒輪上的齒帶動齒輪154A和154B，使得各自的發電機104A和104B產生交流電(AC)。正如後面將更詳細介紹的那樣，發電機將電送到一組能量存儲裝置中，為那些需要電力才能工作的電子鎖部件提供電源。這些部件包括，例如中央處理器(以下稱為「CPU」)、液晶顯示器(以下稱為「LCD」)和有關的電路，將結合圖3A和3B加以描述。
撥號盤裝置還帶有一個內層撥號盤102。在裝配過程中，撥號盤軸承106被固定在撥號環107。當內層撥號盤102迅速閉合到位時，撥號盤軸承106也迅速閉合到內層撥號盤下邊的一個環形槽中(圖中沒有表示)。彈簧103可以是圓柱形的壓縮彈簧，促使內層撥號盤102離開撥號環。
和上述的軸承105固定外層撥號盤101的方式一樣，撥號盤軸承106也把內層撥號盤102固定在撥號盤裝置的位置上。因為撥號盤軸承106最好是用合金材料製造的，例如DELRINTM，因此，軸承和內層撥號盤裝置是防竄改的，假定某個人企圖強行移動內部撥號盤或破壞該設備的這個部件。該裝置的細節將在後面的圖8中介紹。
裝配之後，內層撥號盤102和外層撥號盤101為同軸排列，並且兩者都可旋轉地位於撥號環107的頂部。
在操作過程中，撥號盤101和102在其各自的軸承上可自由旋轉。正如後面將更詳細介紹的，旋轉外層撥號盤產生交流電源，然後經調整再對一組電容充電。電容存儲電力以便操作電子線路，並且轉動凸輪就能讓鎖裝置打開和重鎖。另一方面，旋轉內層撥號盤，就能使CPU在LCD顯示一個數碼，並且由用戶對著彈簧103的壓力按下，這樣就能選擇被顯示的某個特定數碼；內層撥號盤也用於機械式地縮回鎖的杆銷。
在圖1中，LCD顯示位於窗口108的後面，印刷線路板在位置110上。在隨著內層撥號盤旋轉的元件、印刷線路板和LCD顯示器之間，以及外層撥號盤和電容組之間都提供了適當的接口。元件的物理和電互連不是本發明的中心，很容易由熟悉這一技術的人加以實現，因此將不作進一步的討論。
現在參考圖2，這是最佳鎖機制的部件分解透視圖。鎖盒214支撐、容納並保護鎖機制的各種元件。
驅動凸輪218在整體上和內層撥號盤102(圖1)連接在一起，例如通過某種六角形棒109(如圖1所示)。因此，在典型的實施例中，撥號環107(圖1)的下邊物理上正對著鎖盒214(圖2)的下邊，因此提從了撥號裝置對鎖機制的一種直接連接。圖1和圖2的部件分解透視圖僅僅是為解釋方便，在裝配時，圖1和圖2應該在相反方向上旋轉90度才能看出其方位。
再參考圖2，驅動凸輪218可旋轉地位於軸承襯219的上端。彈簧220和凸輪彈簧固定軸襯221直接位於驅動凸輪218的上面。凸輪彈簧固定軸襯221由支架223固定在位，而支架223就直接裝在驅動凸輪上面。在驅動凸輪218和凸輪彈簧固定軸襯221之間捕抓凸輪彈簧220。支架223在鎖盒214中的安裝位置使得凸輪彈簧被壓並保持驅動凸輪對著硬板軸承襯219。
通過套在其共同旋轉軸上的六角形導杆109，驅動凸輪218整個隨個著內層撥號盤102(圖1)旋轉。體現在CPU中的方法(後面介紹)結合內層撥號盤對驅動凸輪的轉動，實際上控制了鎖機制的操作。
在「鎖」位置時，插銷215從鎖盒214中的槽214S中伸出，但當在其「非鎖」位置時，插銷縮回鎖盒214。插銷215帶有制動球216和制動彈簧217，產生向上推動插銷的力。在被鎖位置上，這種向上推動的作用結合插銷底部上有角度的錐口孔(看不見)的邊的角度，將向上的力轉換為插銷運動方向上的縱向力。有角度的錐口孔上的這種力使插銷停在其完全伸展的位置上。
插銷215的位置實際上由鎖控制杆213的縱向位置和角方位所控制。鎖控制杆繞著由孔213H所定義的旋轉軸轉動。控制杆螺絲224通過孔213H固定在左端附近的插銷215中的螺絲孔中。控制杆螺絲224保證控制杆213和插銷215能一起縱向移動。
鎖控制杆213在逆時針方向上(如圖2所示)由控制杆彈簧212推動，將控制杆213的直接鍵部件213K推向驅動凸輪218。雖然圖2中沒有表示，驅動凸輪218中有槽218SL(圖4所示)，當驅動凸輪位於適當的位置時，該槽能將鍵咬住，如下面所述。
鎖控制杆213帶著槽213SL，該槽接收滑鏈211的第一端。滑鏈211對著槽213SL的一端伸出小鍵211K，該鍵可咬合驅動凸輪218上的帶子218T。另外，壓縮彈簧225咬住滑鏈211，使之保持在離開電機凸輪205的「靜止」位置上。咬合託架204的223支撐和定位鎖裝置中的其它各種元件。
磁轉子202帶有一個軸，該軸與驅動凸輪218的軸並行。磁轉子杆209沿著磁轉子202的軸定位，在其較低端有一個齒輪咬合裝置，和位於驅動凸輪218頂上的齒輪218G咬合。磁轉子杆209穿過託架223中的孔，這樣就能在託架上轉動。
提供第一和第二傳感器開關203A和203B。
第一傳感器開關203A位於咬合託架223上的位置223A。當內層撥號盤被推動時，開關203A進行檢測。更具體地說，開關203A直接檢測驅動凸輪218的向上運動狀況(如圖2所示)，驅動凸輪整體地連接內層撥號盤102。開關203A將表示按下內層撥號盤的信號提供給CPU，如圖313所示。
同理，第二傳感器開關203B在託架204的位置204B上。當插銷215縮回鎖盒的非鎖位置時，傳感器開關203B進行檢測。開關203B也如圖3B所示的那樣，將信號提供給CPU。
開關203A和203B通過樞軸杆和開關彈簧(為簡明起見，圖中沒有表示)固定在各自的託架223和204上。每個樞軸杆固定在各自託架204和223中兩個小孔的右孔中(如圖2所示)。開關彈簧，最好為「U」型，固定在兩個孔中的左孔中(如圖2所示)。開關彈簧將樞軸杆保持在位，並且在接收到超過移動距離的條件後將開關推回其原始位置。這種安裝裝置在開關達到其最大移動限度時，允許開關繞著樞軸旋轉。這樣就能防止開關的損壞。
插銷電機201帶有一個輪軸，該輪軸穿過咬合託架204。從插銷電機輪軸中伸出來的是電機凸輪205。在CPU(圖3B)的控制下，插銷電機使電機凸輪205在鎖控制杆213的空洞213C中咬合或鬆開鎖控制杆213。凸輪就在該空洞中，在滑鏈211端點的外面。
由於電機凸輪205的最大部分向上並向右轉動(如圖2所示)，造成鎖控制杆213順時針轉入其鬆開(鎖位)位置，離開驅動凸輪218。反之，當電機凸輪205旋轉離開該位置到其「咬合位置(見圖5A)時，鎖控制杆213在控制杆彈簧212(圖2)的推動下，允許其轉向驅動凸輪218。
為補充說明起見，圖2中還給出了一個重鎖器207，由重鎖鉚釘208可旋轉地固定在咬合託架204上。重鎖彈簧206順時針方向推動重鎖器元件207(如圖2所示)。重鎖器元件207實際作用獨立於圖2中大多數其他元件。
若某個人彈行將某個物體塞入鎖裝置時，鎖盒214的蓋子(圖中沒有表示)變形，使得鎖器順時針轉動(如圖2所示)。當重鎖器順時針旋轉時，重鎖器的突出部分207N被插入插銷。215中的空洞215C，並進入鎖盒214裡的槽中(圖中沒有表示)。當突出部分207N轉入鎖盒214中的槽時，插銷215不能縮回鎖盒中，因為空洞215C中的突出部分阻止了插銷的縮回。
圖3A和3B(統稱為圖3)圖示了各種元件。這些元件表示圖1和圖2中各種物理元件被電子元件連接的方式，以及如流程6和圖7中所示的功能(下面介紹)。
參考圖3A，該圖表示把所產生的電轉換為操作鎖裝置的DC電源的電路。圖3A中所示的發電機104A和104B(圖1)連接各自的一對全波整流器(「FWR」)304A，304B和304C、304D。FWR的304A和304B的負端接地，而其正端則連接在一起，有效地形成總和結點305A，結點305A的總和反饋到FWRs340C和304D的負端。FWRs304C和304D的正端連接在一起，有效地形成了總和結點305B。
保險絲306位於總和結點305B和節點308之間的一個路徑上。節點308具有電壓V-RECT，這是經全波整流器對發電機的輸出進行整流後的DC電壓。V-RECT不是一個校準電壓。
節點308經各二極體D311、D321、D331和D341分別連接節點310、320、330和340。二極體D311、D321、D331和D341保證電流不能在節點310、320、330和340之間流通。
Zener二極體D312連接地和節點310，保證節點310、320、330和340中的任何一個都不會超出給定的一組數量，這組數量是根據21所用電子器件或電容的容差選擇的。在最佳實施例中，二極體D312為16優的Zener二極體。
電容(或最好為電容組)C322位於地和節點320之間。和C322並行的是電壓分流器，包括電阻R324和R325。R324和R325的中間節點標記為BOCT-VDD，有一個按下述方式監控的模擬電壓。節點320具有電壓V-LOCK，將該電壓提供給電源電機201(圖2，3B)以便移動電機凸輪205(圖2)，如下所述。
節點330和地之間用電容(或最好為電容組)C332公開。和C332並行的是包括電阻R334和R335的電壓分流器。R344和R345之間的中間節點有一個模擬電壓，標識為CMPNT-VDD，採用下述的方式監控。
各種元件從節點340上的V-DCSUPP中得到電源。例如，電壓不足檢測器350、電壓過高檢測器353和電壓校準器356都是從節點340中獲取電源的。為簡單起見，這些元件的供電情況圖3A中沒有明顯地加以說明。
電壓校準器356由V-DCSUPP中提供VDD，控制圖3B中所示電子元件的操作，例如觸發器、CPU、顯示器和移位寄存器。
圖示說明電壓不足檢測器350，其輸入端連接包括電阻R351和R352的電壓分流器的中間節點。R351和R352將節點340接地。當電壓不足檢測器350確定節點340上的電壓低於某個電平時，連接電壓校準器356停止輸入端的輸出端被激活。這樣，當節點340上的電壓低於對電子元件操作所需的某個臨界值時，校準器356被屏蔽且VDD＝0。
低通濾波器配置中的R-C組合將VDD接地。電阻R357和電容C358中間的節點為RESET-CPU信號，該信號在VDD最初被啟動後的某個給定時間內保持低電平。RESET-CPU信號用來重置中央處理器(CPU)380(圖3B)。在最佳實施例中，這一重置脈衝信號持續約20毫秒，以便對CPU初始化。
電壓過高檢測器353的輸入連接包括R354和R355的電壓分流器的中間節點。當確定節點340上的電壓在適當操作這些電子元件所需的某個閾值之上時，激活電壓過高檢測器353的輸出端。這個標識為V-SENSE的輸出提供給CPU380(圖3B)。
因此，圖3A的電路提供了圖3B中其它電子元件所用的各種信號。V-LOCK和V-UNLOCK以及VDD把電源提供給適當的部件。VOLT-VDD、UNBOLT-VDD和CMPNT-VDD為啟動時測量到的模擬電壓，保證有足夠的電源用於完整的操作。V-SENSE為數位訊號，把電壓VDD充足的二進位標識提供給電子元件。最後，RESET-CPU信號為簡訊號，為電子線路開始被發電和啟動時，用該信號開始重置CPU。
現在參看圖3B，該圖表示和該組合鎖的操作有關的其他各種元件。
圖示說明磁轉子202。在示範性的實施方式中，磁轉子202有三對南北極，按另一種方式排列，兩上Wiegand傳感器370A和370B按相互之間90°的位移排列，相對於磁轉子的旋轉軸。
Wiegand元件的性質和操作對於熟悉這一枝術的人來說可參考有關的文獻介紹，例如，傳感器工程公司Echlin Company，21555State Street，Hamden，Connecticut，36517的「Wiegand效應，到底是什麼？」。該文獻介紹了Wiegand傳感器的操作原理和一個具體的商業應用傳感器(編號110-00057-000)。
基本上說，當磁轉子202隨著用戶對內層撥號盤102的轉動而旋轉時，每個傳感器產生一對交替電極、短期可預見電壓脈衝，其振幅和持續時間實際上不取決於磁轉子的旋轉速度。這樣，內層撥號盤的操作就比純感應傳感更加可預知的，而且還保留了這樣的優點無需用電源來產生傳感器370A和370B輸出上的脈衝對。
第一脈衝形成元件371A響應Wiegand元件370A的相反電極脈衝對，並提供中斷請求信號IRQ給CPU380。在所介紹的實施例中，IRQ信號的降落邊中斷了CPU。因此，當磁轉子202轉動時，傳感器370A產生脈衝對，元件371A將其轉換為較寬的數字脈衝，其降落邊引起中斷。當磁轉子202的磁棒經過傳感器370A時，CPU380被中斷，因此CPU就能把一個新的數字顯示給用戶。
Wiegand傳感器370B提供一對脈衝給第二脈衝形成元件371B。作為響應，元件371B將數字脈衝對提供給S-R觸發器372的「設置」和「重置」(「S」和「R」)輸入端。
S-R觸發器372的輸出被送到D型觸發器375的數據輸入端。來自元件371A的IRQ信號的上外邊觸發D型觸發器的時鐘輸入。觸發器375的時鐘化輸出是送給CPU380的定向信號DRXN。
在操作過程中，進入S-R觸發器372的信號或者為後面直接跟著重置脈衝的設置脈衝，或者為後面直接跟著設置脈衝的重置脈衝。脈衝對的次序由磁轉子202的旋轉方向所確定。因此，在脈衝對的第二脈衝後的S-R觸發器372的輸出由磁轉子202的旋轉方向確定。
在遇到脈衝對後的一個周期內，IRQ信號的上升邊將S-R觸發器372輸出端的定向信號計時記錄進入D型觸發器375。因此，當用戶轉動磁轉子202時，D型觸發器375的輸出為常量的二進位信號，指示用戶正在轉動內層撥號盤的方向。
在操作過程中，Wiegand傳感器370A所產生的脈衝在來自元件371A的IRQ信號的降落邊上引起CPU380的中斷。在中斷服務中，通過IRQ信號的上升邊，CPU380對穩定地寄存在觸發器375中的DRXN採樣。這樣，CPU就能確定是否增加或減少在顯示器312上為用戶顯示的數字，下面將作介紹。
圖313還說明了圖3A中產生的各種信號和電平。例如，模擬電平、BOCT-VDD、UNBOLT-VDD和CMPNT-VDD被輸入到CPU中各自的模-數轉換器中。信號VDD和地為數位訊號的轉換提供參考電平。
另外，V-SENSE二進位信號由CPU直接採樣。
開關203A和203B圖示說明為各自的兩住置開關，可以連接VDD或接地。開關203A檢測內層撥號盤102(圖1)是否已經被按下，而開關203B則檢測插銷215(圖2)是否縮回。在相同的配置中可以使用更多的開關(圖中沒有表示)來實現其它的功能。例如，可能希望允許用戶請求修改組合，僅當插銷縮回時才能識別該請求。這種功能性容易被加入CPH的軟體中RESET-CPU信號在圖示中連接CPU的活動-低重置輸入。
另外，圖中還給出了一個適當的定時源，例如晶體振蕩器381。
CPU380還輸出兩對二進位信號，控制電子開關396、397、398和399的位置。開關396和397串連在V-UNLOCK和地之間。開關398和399串連在V-LOCK和地之間。電機201(圖2分別)連接在開關396和397之間、開關398和399之間的中間節點。
在操作過程中，當CPU確定電機將在某個方向上轉動電機凸輪205、使插銷解鎖時，則打開開關396和399，使電流由V-UNLOCK中經開關396、電機201和開關399到地。電機轉動電機凸輪進入圖5A所示的位置。
反之，當CPU確定電機應該轉動電機凸輪205、以防止戶縮回插銷時，則導致開關397和398關閉，因此，電流從V-LOCK經開關398、電機201和開關397到地。電機轉動電機凸輪進入圖5B所示的位置。
當然，當CPU確認電機不應該激活時，所有的開關396、397、398和399都開著，電機不消耗電源。
CPU380控制顯示元件312。所介紹的顯示元件包括兩個LCD數字顯示器312和一個光標元件312A。CPU380採用熟悉這一技術的人認為最方便的方法、藉助數據和時鐘信號將數據送到和顯示器連在一塊的移位寄存器314中。二進位位被顯示元件中的邏輯線路解碼，因此就能為操作員提供可視的數字顯示。
在示範性的實施例中，該實施例絲毫不會限制權利要求說明書中定義的發明範圍，下面各種元件的具體實施方案可以選擇。元件C322和C332的總容量可以相同。然而，因為電容器組C342為所有的電子元件供電，其電容量應該約為C322和C332電容組容量的4倍。當然，電子元件的具體實施將決定電容器組的最佳設計。電壓過高檢測器和電壓不足檢測器350和353可以用ICL7665SIBA來實現。電壓調節器356可以採用ICL 7663SIBA，從約16伏的非校準輸入中為電子元件產生3.1伏的輸出。如果確實需要的話，還可以在VDD和地之間增加適當的旁路電容器。觸發器372和375可以作為單個4013集成電路組件的一部分。CPU380可以採用68HC805B6，該產品可由Motorola公司提供。Zener二極體D312的參考電壓可為16伏，對應電容器組C322、C332和C342中電容器的最大電容量。全波整流器304A-D可以採用傳統的設計方法，只需把時域總和元件305用線連接在全波整流器的輸出端之間。移位寄存器314可以採用任何合適的串入並出移位寄存器。當然，對這些元件以及它們所產生的電量的幅度和性質的變化和替換都是熟悉這一技術的人的能力所能承擔的。
簡單來說，圖1至圖5B電子組合鎖的功能如下。
在啟動時，CPU監控UNBOLT-VDD和V-SENSE(如果需要的話還包括BOLT-VDD)，確定何時適合開始某個操作過程。實際上，啟動後，CPU並沒有立即開始其主操作，直到它檢測到UNBOLT-VDD足夠大，而且V-SENSE被激活。在已經產生足夠的電源並存儲在電容器組330中之後，電子組會鎖就完全可以操作。類似的監控過程在BOLT-VDD上執行。
在特定的最佳實施例中，認當對外層撥號盤操作並且已經產生和存儲作了足夠的電源之後才能打開顯示器。在本實施例中，顯示器的激活提示用戶不需要再轉動外層撥號盤。
當內層撥號盤被轉動時，通過使用磁轉子202和Wiegand效應傳感器370A和370B對撥號盤位置解碼。CPU380識別由響應Wiegand元件所產生的脈衝中得到的信號，用位置指示器LCDs312指示增加或減少的數字值。
當內層撥號盤被按下時(假定表示用戶相信所顯示的數字為數字組合碼中的一位數字)，傳感器開關203A被關閉，然後通知CPU380。CPU380讀出開關203A狀態的變化情況並接受所顯示的數字為組合碼的一部分，並在內部存儲該數字。重複這一輸入連續的組合碼數字的處理過程。接著，由機械元件實現後面的動作。
然而，當正確的組合碼通過對內層撥號盤102的操作輸作入時，可以採用下面的方式將鎖置於其非鎖的位置。電子線路通過對內層撥號盤102的重複下按來識別組合數字的順序輸入。CPU380使電流作用於插銷電機201以便轉動電機凸輪205。在洞孔213C內，電機凸輪205在彈簧212的推動下，在鎖控制杆213上旋轉。當鎖控制杆213逆時針旋轉時，鍵213K咬合驅動凸輪中的槽口。因此，當用戶順時針轉動內層撥號盤102時(這將轉換為圖2所示的逆時針運動)，在鎖控制杆213將插銷215拉入鎖盒214時，插銷被縮回。
為了在解鎖後再鎖上，將導致以下的動作。圖1中的內層撥號盤逆時針轉動，對應圖2中的順時針運動。由於鍵213K(圖5)和驅動凸輪218(圖4)中的槽218SL咬合，插銷215移向其上鎖(伸展)位置。當進一步轉動內層撥號盤時，由於鍵213K的圓形，鍵213K被推出驅動凸輪的槽218SL。在鎖控制杆從驅動凸輪脫開後，驅動凸輪邊上的標誌218T(圖4)咬合連結鍵211K(圖2)。對內層撥號盤的連續轉動使得滑鏈211連續運動以咬合電機凸輪205並使之順時針轉動。當它順時針轉動時，電機凸輪205提升鎖控制杆213，使鍵213K不能再咬合驅動凸輪218中的槽218SL。因此，為了使內層撥號盤(以及驅動凸輪)再次將插銷移入鎖盒，必須再撥入正確的組合碼。
當插銷215在其鎖位置中延伸時，就不能移回鎖盒214中，這是由於鎖控制杆213的位置所造成的。由於電機凸輪205將鎖控制杆順時針轉動(如圖2和圖5B所示)進入某個位置，使之離開驅動凸輪218中的槽218SL，並且對著鎖盒中的停止表面214SS。如果直接將力作用到插銷215，企圖迫使其進入鎖盒214，則由於停止表面214SS的位置而阻止控制杆213和插銷215的移動。
熟悉這一技術的人都知道在輸入正確的組合碼之後，電機移動電機凸輪將會很快地把存儲在V-UNLOCK中的電荷用完。而V-UNLOCK和V-DCSUPP通常比允許用戶縮回插銷所需的時間要持續得長得多。當沒有足夠長的時間通過連續鎖開始之內時，為各種電子元件提供電源的電壓V-DCSUPP還有足夠高的電平使鎖能操作。然而，在這種情況下，V-UNLOCK中沒有足夠的電荷。為此，使用一個獨立的檢測信號來監控V-DCSUPP和V-UNLOCK的振幅，以保證正確的啟動操作。
這種監控特徵由「超時」特徵補充如下。
根據最佳實施例，在CPU使插銷電機201逆時針轉動鎖控制杆213以咬合驅動凸輪218之後，軟體中建立的「開始時間窗口」最好約為20秒。在這一窗口期間，通過轉動內層撥號盤必須縮回插銷。如果內層撥號盤不能採用打開該鎖所要求的方法正確轉動，窗口結束，電機將電機凸輪205轉到鎖控制杆213，並且必須再次撥入正確的組合碼來縮回插銷。
為了取得這種「超時」特徵，電互鎖開關203B檢測鎖插銷是否已經在鎖盒214中縮回了一段足夠的距離。如果鎖插銷215還沒有縮回，開關將不改變在時間窗口內的狀態。因此，CPU倒轉電機的方向並轉動電機凸輪205使之將鎖控制杆移動離開驅動凸輪。在這一位置上，鎖控制杆如圖2所示那樣順時針轉動，不能咬合驅動凸輪218，直到輸入了正確的組合碼。
圖4更詳細地介紹驅動凸輪218及其槽218SL和標誌218T。槽218SL用於咬合鎖控制杆2B上的鍵213K。標誌218T用於咬合滑鏈鍵211K。電子組合鎖中的這些元件的目的和功能如上所述。
圖5(和圖4沒有精確的比例關係)更詳細地介紹鎖控制杆的部件，包括如下槽213SL用於接收滑鏈211；鍵213K用於咬合驅動凸輪218；洞孔213C，插銷電機驅動凸輪205在其中操作；以及樞軸孔213H，鎖控制杆繞其轉動，該孔固定了控制杆螺絲224，該螺絲還穿入插銷215中對應的孔。
圖5A和圖5B分別表示在非鎖(咬合)位置和鎖(鬆開)位置中鎖控制杆213和電機凸輪205的相對位置，正如上面所重複引用的那樣。
現在參考圖6，該圖是電子組合鎖的操作流程圖。為簡單起見，本說明書中的流程圖忽略了熟悉這一技術的人認為是存在和必需的不重要的記錄式的任務。例如，索引(計數)變量沒有明確地表示為初始化的或增量式的，因為對本發明的描述不要求對這種初始化的具體說明和描述，對於那些熟悉這一技術的人對本發明的使用也不要求這些。熟悉這一技術的人很容易就能正確地初始化和增加這些索引變量，而不需要過多的經驗。
圖6所介紹的方法在CPU380(圖3)中可用軟體或固件實現。最好把軟體或固件嵌入CPU中的只讀存儲器(ROM)中。採用熟悉這一技術的人都認可的方法和市面上能得到的CPU，通過適當的地址、數據和控制總線將ROM和處理器連接。因為CPU的內部結構的詳細實施對將要提出權利要求的本發明並不重要，而且也因為這種結構對於熟悉這種技術的人來說很容易就能實施或在市場上得到，因此這裡不做進一步的介紹。
參考圖6，用戶轉動外層撥號盤101(圖1)以便為電子元件提供電源。模塊600中表示的該過程利用圖3A所示的電路實現。
此後，正如模塊602所示，CPU讓顯示器元件顯示一個索引數，該數表示以前已經開鎖的次數。這一特徵的作用是把非法開鎖的信息通知用戶。例如，如果在星期五下午，某個銀行的職員開鎖時看到顯示的「47」，但在此後的星期一早晨打開鎖時看到顯示數字「49」(而不是他所期望的「48」)，他就會知道周末時已經有另一人開了鎖。
在這些預備步驟600和602之後，控制轉入一個循環，循環的第一個功能塊為模塊610。
在模塊610中，CPU監控內層撥號盤的移動。這是通過接收來自脈衝形成器371A和觸發器375(圖3B)的信號來實現的，如上所述。
根據所監視到的內層撥號盤的移動和位置，CPU改變顯示器312，為操作提供可視的反饋信息；他對內層撥號盤的轉動正在被識別。顯示器的這種更新變化反映在模塊612中。
決策模塊614使控制進入分支，根據內層撥號盤是否已經被操作員按下來決定。由傳感器開關203A(圖3)對此進行檢測。如果內層撥號盤還沒有被轉動，控制返回模塊610以便繼續監視內層撥號盤的位置和移動情況。然而，如果CPU檢測到撥號開關203A關閉，控制轉入模塊616。
在模塊616中，CPU識別目前輸出到顯示元件312的數字為操作員認為是組合碼的一部分的數字。CPU將該數字存儲在RAM中，以便和先前已經存在非易失性存儲器中的特定組合碼的程序化組合相比較。
然後控制進入判別模塊620。在判別模塊620中，CPU確定已經按下撥號盤的全部次數是否和組合碼中數字的數量相同。組合碼中一般用三位數字。
如果已經輸入的數字個數少於組合碼中數字的總數，則控制進入模塊622。在模塊622中，CPU讓顯示元件312立即顯示另一個數字，在最佳實施例中，該數字不同於操作員所造的數字。然後，控制回到模塊612，在該模塊中，CPU監視內層撥號盤的位置和移動情況。
更具體說，在模塊622中，CPU執行顯示不同數字的算法。基本上說，該最佳算法顯示非隨機偏移數，該數字完全不同於所選的數字，以便對那些窺視操作多的人隱蔽所選的數字。這種特徵也具有挫改自動撥號機的優點。
再參看圖6，如果判別模塊620確認已經輸入了三種選擇，控制轉入判別模塊624。在模塊624中，CPU將可預先組合碼中的數字和操作員已輸入的所選數字系列相比較。如果所選的數字系列不能和某個適當的組合碼相匹配，控制轉入模塊626。
在模塊626中，CPU將數字顯示變為空白並且讓顯示元件312A在某個給定的周期(例如20秒)內顯示一個箭頭，即使已經輸入的是正確的組合碼。然而，從這時開始，CPU認為鎖裝置正處於鎖648所指示的「鎖」狀態。20秒鐘之後，整個顯示器被置為空白且鎖裝置不能打開。
然而，如果判別模塊624確認所選數字系列區配某個組合碼，控制將轉到模塊628。這時，一個20秒的計時器被激活。20秒計時器定義20秒的時間窗口，用於如下所介紹的目的。
這時，已知輸入了一個正確的組合碼。所以，模塊630反映了CPU對電機的激活過程(圖3)。CPU380使電機201(圖2)轉動電機凸輪205(圖2和圖5A)，允許鎖控制杆213咬合驅動凸輪218。然後，控制轉到模塊632。
在模塊632中，CPU從顯示元件312中清除數字顯示，但對用戶顯示箭頭312A。箭頭指示用戶順時針轉動內層撥號盤以求機械式地打開鎖裝置。然後再把控制轉到判定模塊634。
在模塊634中，CPU確定插銷縮回檢測開關203B是否已經改變狀態，說明插銷215(圖2)的確已經縮回。如果插銷還沒有縮回，控制傳到判定模塊640。
在判定模塊640中，CPU判定始於模塊628的20秒時間周期是否已經到期。如果該時間周期還沒有用完，控制轉到模塊632，重複執行檢測插鎖縮回檢測開關狀態的循環過程。當插銷已經縮回鎖盒時，控制從判定模塊634轉入模塊635。
這時，反映該鎖已經被打開的次數的索引值增加。該索引值被保存供後面的模塊602使用。該數值最好有視在非易失性的存儲器中，例如駐留在CPU內部的電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)中，因此，該數值將在鎖被打開的機會之間的整個時間周期內被保留。
此後，在模塊636中，顯示器立即被全部置為空白顯示，而且CPU認為該鎖裝置將處於「非鎖」狀態，如模塊638所示的那樣。
返回到判定模塊640的討論，如果20秒的時間窗口已經到期，控制將從判定模塊640轉入模塊642。在模塊642中，電機凸輪被轉動以便轉動鎖控制杆213使之離開驅動凸輪218，如圖5B所示。這將防止鎖被打開，即使驅動凸輪218被轉動。為了打開該鎖裝置，必須再次輸入正確的組合碼。
在把鎖控制杆移動離開驅動凸輪之後，顯示被清為空白，如模塊644所示。CPU認為鎖裝置處於「鎖」狀態，如模塊648所示。
在最佳實施例中，如果在執行圖6的過程期間的任何時刻，在連續的步驟之間超出20秒的周期，CPU將清除顯示屏幕，而且整個處理過程必須從模塊600開始。圖6中沒有具體表現這種不測事件，目的是為了使圖6儘可能清楚。只需上面的介紹，尤其是和圖3A和3B有關的介紹，熟悉這種技術的人無需過多的經驗，就能很方便地實現這種特徵。所以，這裡將不進一步討論實現該特徵所需的具體軟體和固件。
現在參看圖7，該圖用流程圖的形式說明本發明的「鎖存」特徵。
參考圖7，從圖6中拷貝判定模塊624、顯示模塊626和被鎖(LOCKED)狀態模塊648。在模塊626後面插入的是計數增量模塊700和判定模塊710。
在判定模塊710中，CPU確認輸入的連續的不正確組合碼的數目是否已經達到了某個數字，例如5。如果連續輸入的不正確組合碼少於5個，控制將採用圖6所述的相同方式進入塊648。
然而，如果用戶已經輸入5個連續的不正確組合碼，系統進入「鎖存」狀態。簡單地說，鎖存狀態將使任何人無法開鎖，即使具有圖6中所處理的「正確的」三位組合碼。為了在鎖存狀態中開鎖，用戶必須輸入「越權」組合碼。在最佳實施例中，越權組合碼為6位數字，可對比圖6中所處理的上述3位組合碼。
再參考圖7，進入鎖存狀態，控制轉入模塊720。
在模塊720中，「輸入數目」參數，用於在模塊620(圖6)中比較，從3位改為6位。更一般來說，模塊720表示「輸入數目」參數從「正常方式」組合碼中數字的個數變為在越權組合碼中數字的個數。
應該這樣理解，模塊720可以用各種方法來實現。例如，可以選擇越權組合碼為正常方式組合碼的數學變量。這種越權組合碼的選擇便於用戶記住越權組合碼，而減少了必須存在非易失性存儲器中各個組合碼的數目。
在模塊720之後，控制轉到圖6的頂部。系統響應作為圖6所述的方式，除了模塊620和624中的執行的比較過程用圖7的模塊720所代替之外。
當輸入正確的越權組合碼時，正如模塊624中所識別的那樣，系統退出鎖存模式並重新進入正常模式。控制轉入模塊740。模塊740實現的操作正好和模塊720的操作相反。具體來說，「輸入數」參數致回為了。在以後使用時，將處於正常模式，電源打開。
圖8說明圖1中的幾個元件。圖8中的元件，不一定按相同的規格說明，說明了最佳實施例的防竄改特徵。
參看圖8，說明內層撥號盤102的支承保持組件106。支承/保持組件裝在撥號環107中心的圓筒形部分中。
同樣，用多個支承/保持組件105來承受和固定外層撥號盤101。
更詳細地說，支承/保持組件106帶有三個內層接頭，相互之間為偏移120度，這裡只圖示其中的兩個接頭862和864。每個內部接頭帶有一個可彎曲的舌狀元件，其中的一個表示為元件866。當內層撥號盤102插入支承/保持組件106中時，舌片866向外退讓，讓內層撥號盤102的較低部分通過。當內層撥號盤102完全插入組件106時，接頭862和864猛然咬入碾磨槽820，該槽具有約為撥號盤102被插入部分的周長。這樣，在內層撥號盤102被插入其支承/保持組件106之後，就不能移動，這是由於862，864和槽820的鎖作用。
圖8中還介紹了三個外層接頭860中的一個，該接頭位於軸承/固定元件106的外部表面之上。接頭860具有自己的舌片，並且當被插入撥號環107的空圓筒形部分時也退讓。當支承/保持元件106完全插入撥號環107中時，接頭860固定在撥號環107的環形槽868之中。這樣，支承/保持元件106不留下移動的物理證據，就不能移出撥號環107。
元件860的三個接頭與元件862和864這種接頭偏移60度。因此，支承/保持元件106帶有兩種類型的6個退讓舌片，以替換的模式安排在圓周上。
外層撥號盤採用下面的方法固定。支承/保持組件105，圖1所示的是三個這樣的組件中的一個示例，帶有舌片856，其終端又有一個鉤形結構850。當外層撥號盤101下降到位時，舌片856退讓，直到鉤形結構850咬合外層撥號盤圓周上的一個環形槽810。外層撥號盤因此咬合到位，並且可以帶著環形槽810中多個支承/保持元件105的鉤形元件850自由轉動。
支承/保持組件105具有承受面852，支撐在外層撥號盤底面上的環形面814。另外，支承/保持結構105具有一個輕微凹陷的表面754，在槽810上面匹配外層撥號盤上的凸出圓周表面812。在這樣的配置中，例如元件105這樣的支承/保持組件能保證外層撥號盤旋轉時保持在位。
外層撥號盤有一個孔818，通過該孔，可固定內部撥號盤102的旋鈕部分。孔818邊上的底部有一個環形的表面816，鄰接內部撥號盤102頂面上對應的環形面822。表面822的徑向延伸大於孔818的，因此，如果不損壞或移動外層撥號盤101，就不能移去內層撥號盤102。
在裝配期間，元件105和106被固定在撥號環107上。然後將內部撥號盤102咬合到位。最後再讓外層撥號盤咬合到位。
利用這種裝置，如果不發生物理上的明顯損壞，既不能移去外層撥號盤101，也不能移去內部撥號盤102。具有複雜的選擇組合碼數字的功能的內部撥號盤受到進一步的保護，不僅受到接頭一槽裝置的保護，而且實際上也受到了外層撥號盤101的保護。
使用本發明能帶來各種優點。所列舉的優點尤其是在這裡所提到的當然不局限於附在後面的權利要求書所定義的本發明的範圍。
本發明的一個優點是具有通過撥內部撥號盤102讓用戶輸入組合碼數字的功能。在組合碼數字輸入之間，用戶可以在不同方向上撥號。取決於所選擇軟體的設計，在進入下一個組合數字之前，撥號盤可以被轉動任何給定的次數。軟體可以設計為在下一數字被識別為正確輸入之前，限定撥號的次數。例如，當撥號盤在一個方向上轉動，輸入的正確數字不止一個之後，軟體識別輸入的數字。
本發明的另一個優點是使用被動式磁傳感器來檢測內部撥號盤的位置和方向。被動式磁傳感器以Wiegand元件靠近磁轉子的形式，允許CPU計數撥號盤的轉數。這種裝置既簡單又很可靠，因為對位置的直接測量不需要任何電源，在任何時候，對操作員選擇數字的識別既不取決於CPU所顯示的數字，也不直接取決於磁轉子的任何被檢測位置，因此消除了假輸入。
此外，本發明的插銷是用機械元件直接縮回和伸展的，不要求電源或複雜和容易失敗的齒輪裝置，而這在現有的技術中一般都採用。
此外，本發明採用超時周期，例如20秒，控制上述的各種操作，提供附加的安全特徵。
另外，使用雙撥號盤，一個用來發電，另一個用來選擇並輸入組合碼的數字，這在現有的系統中還沒有。
當然，本發明的新穎性和非顯而易見性並不局限於在這裡所介紹的特徵。此外，可以對本發明上述實施例進行修改和變化，根據上述的原理，熟悉這種技術的人都能做到。例如，在不脫離本發明範圍的情況下，熟悉這一技術的人可採用不同的電器件、不同的配置方案，對所述處理作不同的實施處理。所以，應該理解在後面的權利要求書及其等同物中，本發明可以採用不同於上述方式的其它方式實施。
權利要求
1.一種組合鎖控制裝置，該裝置包括用於當提供電源時識別組合碼並允許開鎖的裝置；用於為識別裝置存儲和提供電源的裝置；在鎖裝置外面能接觸的第一控制結構，用戶可移動該結構為存儲裝置提供電源；以及在鎖裝置外面可接觸的第二控制結構，用戶可獨立於第一控制結構移動比確定組合碼。
2.權利要求1的裝置，其中第一控制結構和第二控制結構為同軸撥號盤。
3.權利要求2的裝置，其中第一和第二控制結構繞著實際上共用的旋轉軸旋轉。
4.權利要求3的裝置，其中第一控制結構為在其中心位置有一個空間的旋轉環撥號盤；第二控制結構是固定在第一結構中的空間裡的一個撥號盤；以及第一控制結構和第二控制結構是可分別獨立旋轉的。
5.權利要求1的裝置，其中，識別裝置帶有微處理器，微處理器包括用於接收來自第二控制結構的信號的裝置；以及用於響應來自第二控制結構的信號而控制顯示組合碼一部分的裝置。
6.權利要求1的裝置，其中該裝置進一步包括至少一個由第一控制結構的移動所控制的發電機；存儲裝置包括至少一個電容器，用於存放由至少一臺發電機產生的電流所產生的電荷；以及由存儲電荷供電的識別裝置。
7.支承和保持至少一個從外部可接觸的組合鎖上的可旋轉撥號盤的裝置，該裝置包括支撐結構；可旋轉撥號盤；以及整體的支承/保持組件，裝在第一個支撐結構或撥號盤上，該組件包括咬合在第二支撐結構或撥號盤中的夾子，使得在沒有明顯損壞槽子的情況下，該夾子不能從其咬合狀態中移開。
8.權利要求7的裝置，其中，組件的彈夾採用頁片彈簧的形式，使壓力離開對著槽的支承/保持組件，這樣就能保證支承/保持組件在槽中。
9.權利要求8的裝置，其中，槽具有一個隆起的部分，咬合彈夾，因此能保證彈夾留在槽中。
10.鎖中的一種裝置，包括電機；電機凸輪，直接響應電機的轉動；插銷，能伸出和縮回鎖中；以及鎖控制杆，有效地連接到插銷上，由電機凸輪直接接觸，並且直接響應電機凸輪以使移動進出「接合」位置，在該位置中的插銷可從鎖中伸出或縮回。
11.權利要求10的裝置，進一步包括外部可接觸的撥號盤以便用戶操作；以及驅動凸輪，直接響應撥號盤的運動，這樣，鎖控制杆可直接響應電機凸輪的運動而咬合或鬆開，因此，當鎖控制杆在咬合位置時，用戶可以機械式地縮回插銷。
12.鎖中的一種裝置，包括a)能夠從鎖中伸出或縮回鎖中的插銷；b)輸入組合碼的裝置；以及c)控制裝置包括1)將輸入組合碼和至少一個正確的組合碼進行比較並確定它們之間的一種匹配；2)在確定匹配之後形成時間窗口的裝置；以及3)使插銷僅能在時間窗口期間縮回的裝置。
13.權利要求12的裝置，其中的使能裝置包括相對於插銷縮回機制，在「咬合」和「鬆開」位置之間移動鎖控制杆的裝置。
14.權利要求13的裝置，其中的控制裝置包括一個微處理器，響應編碼的指令，監控時間窗口並激活電機，使鎖控制杆響應在其咬合和鬆開位置之間的移動。
15.權利要求14的裝置進一步包括電機凸輪，直接連接並整體隨電機的轉動而移動，電機凸輪直接咬合鎖控制杆，以便在其咬合和鬆開位置之間移動鎖控制杆。
16.一種自供電鎖裝置，包括a)能夠從鎖中伸出和縮回的插銷；b)響應輸入的正確組合碼，使插銷能縮回鎖中的裝置，使能裝置具有1)「咬合」位置，在該位置上，插銷可縮回鎖中；以及2)「鬆開」位置，在該位置上，插銷不能縮回鎖中；c)在鎖中存放能量，用於鎖的某些部件操作的裝置；d)監控存儲裝置能量水平的裝置；以及e)響應監控裝置的裝置，如果被監控的能量水平低於給定的能量閾值，防止使能裝置從其「鬆開」位置移動到其「咬合」位置；其中，給定能量閾值大於或等於在預定的時間周期之後，實際移動使能裝置從其「咬合」位置到「鬆開」位置所需的能量數量。
17.權利要求16的裝置，其中使能裝置包括鎖控制杆，有選擇地定位於插銷和縮回插銷的機制之間；鎖控制杆的咬合位置是這樣一個位置，在該位置中，縮回機制和插銷連接；並且鎖控制杆的鬆開位置使縮回機制和插銷不連接。
18.權利要求17的裝置，其中的縮回機構包括外部可接觸的撥號盤，當使能裝置在其咬合位置時，撥號盤連接使能裝置。
19.自供電鎖裝置，包括可移動撥號盤，用戶可從外部選擇輸入組合碼；產生和存儲能量的裝置；磁化元件，隨撥號盤的運動而移動；Wiegand傳感器裝置，基於Wiegand效應操作，相對磁化元件放置以便產生表示磁化元件移動的信號；以及控制裝置，由來自存儲裝置中的能量供電，用於解釋來自Wiegand傳感器的信號並控制鎖的操作。
20.權得要求19的鎖裝置，其中磁化元件是一個磁轉子，隨撥號盤的轉動而轉動，磁轉子至少有一對N-S極；並且Wiegand傳感器相對於磁轉子放置，以便從至少一個N-S極中檢測磁場。
21.權利要求20的鎖裝置，其中的控制裝置進一步包括解釋來自Wiegand傳感器的信號並由此確定撥號盤運動方向的裝置。
22.能在以下模式中工作的組合鎖(1)正常模式，在這種模式中，至少一個第一組合碼允許該鎖被打開，以及(2)鎖存模式，在這種模式中，至少一個第二組合碼允許該鎖被打開，其中，至少一個第一組合碼不同於至少一個第二組合碼，該鎖裝置包括接收輸入組合碼的裝置；將輸入組合碼和至少一個第一組合碼比較的裝置；對不匹配某個有效的第一組合碼的連續輸入不正確輸入組合碼的數量計數的裝置；當計數裝置確定已經遇到某個給定閾值數目的連續輸入不正確組合碼時，能響應計數裝置，將鎖的操作模式改為越權模式的裝置。
23.權利要求22的組合鎖，其中至少一個第一組合碼在長度上短於至少一個第二組合碼。
24.權利要求22的鎖裝置，其中比較、計數和改變裝置包括一個微處理器，執行指令代碼，將輸入組合碼和第一及第二組合碼進行比較；並且組合鎖進一步包括至少一個實質上非易失性存儲器設備，用於存儲組合碼。
全文摘要
自供電電子組合鎖的用戶轉動外層撥號盤(101)使發電機產生能量，存放在電容器組中。然後，用戶再轉動內層撥號盤(102)使微處理器順序顯示數字的組合碼，並按壓內層撥號盤(102)選擇某個被顯示的數字。微控制器通過接收來自放在和內層撥號盤整體轉動的磁化盤附近的Wiegand傳感器的信號確定內層撥號盤運動的方向和程度，並因此控制在LCD顯示器上的數字顯示。當微控制器確定已經輸入一個正確的組合碼時，激活電機(201)，電機驅動電機凸輪(205)，直接作用在鎖控制杆(213)上，因此該鎖控制杆被咬合整體連接內層撥號盤的驅動凸輪(218)，允許內層撥號盤縮回鎖的插銷。
文檔編號E05B49/00GK1136835SQ9419438
公開日1996年11月27日 申請日期1994年10月28日 優先權日1993年10月29日
發明者米切爾·R·克拉克, 格裡高利·C·雷恩哈特, 加利·R·穆夫裡, 約瑟夫·M·萊米尼奇, 戴維德·R·貝爾, 克裡斯汀·F·瑪斯卡洛 申請人:石金青葉公司