CN101023452A

CN101023452A - 驱动控制

Info

Publication number: CN101023452A
Application number: CNA2005800273332A
Authority: CN
Inventors: 格里高里·道格拉斯·霍勒
Original assignee: INSTR Ltd
Current assignee: INSTR Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-08-22
Also published as: WO2006016149A1; EP1779334A1; GB0417789D0; RU2007108768A; US20070176738A1

Abstract

一种驱动控制系统和方法利用钥匙与驱动器的无线耦合来实现诸如锁或传感器等装置的有效驱动。在一个例子中，为了可靠地控制闭合元件(未示出)诸如容器口的操作，系统包含通常如(10)所示的钥匙以及驱动器，后者在本例中包含一个通常如(12)所示的锁驱动器。在本实施方式中，钥匙(10)包括初级线圈P、谐振滤波器(14)、功率放大器(16)、滤波器(18)、调制器(20)和解调器(22)、加密单元(24)和解密单元(26)、可充电电源组(28)、存储设备(30)、功率电路(32)、GPS(全球卫星定位)设备(34)、控制器(36)、液晶显示屏(38)和接口设备(40)。锁驱动器(12)包括次级线圈S、组合式谐振滤波器和调制器(42)、存储设备(44)、锁定设备(46)、控制器(48)、传感器(50)、解调器(52)和功率电路(54)。在使用中，锁驱动器(12)被设置为集成在、安装在或附着在闭合元件如容器口上。钥匙(10)可以为可移动式，也可以固定在或者集成在钥匙站(未示出)上。当钥匙(10)被送至与锁驱动器(12)足够接近的位置(取决于特定电路和可用功率)时，钥匙(10)的初级线圈P和锁驱动器(12)的次级线圈S，两者通过谐振滤波器14(位于钥匙上)和42(位于锁上)实现谐振，发生感性耦合，而如果钥匙被授权，它可以用于启动驱动锁，从而可以打开容器，其能量由驱动器从钥匙处通过两者之间的无线耦合获得。

Description

驱动控制

本发明涉及驱动控制，并特别涉及能够可靠控制可锁定物件的存取的锁-钥匙系统的驱动控制，但并不专用于此类控制。

用于控制访问诸如进入某个空间或者容器内部的锁和钥匙装置，在近年来已经发展到包含电子识别技术的水平。在该技术中，钥匙配有一个以电或磁方式存储的标识码，而锁则设计为在两者靠近时对其进行读取和识别。只有在使用已验证钥匙即具有受权标识码的钥匙时，锁被设置为允许由锁定状态驱动到解锁状态，反之亦然。通常，读取设备包含在锁定装置中或者由可以与锁定装置配合操作的可锁定闭合元件自带，例如盖或门。读取器需要能量以检测和处理钥匙的标识码，例如在使用磁条型钥匙卡情况下，当钥匙被刷过或压靠在读取器上时，或者在钥匙采用电池供电的发射器的情况下，当钥匙向锁定装置发送无线电或红外信号时。

此类现有装置的一种缺陷是由读取器继而也是锁定装置需要自身的电源引起的。两种锁定装置中任何一种都必须连接至主电源，这意味着其以及因而与其相关物件就不能为完全可移动式，否则其必须具有电池，而电池会不可避免地在一定时间内放电并需要更换。

在上述此类已知系统中多数有另一种功能局限是，当锁和钥匙装置进行交互作用时，其交互作用非常简单，通常由单一事件构成，即锁定装置读取存储在卡上的标识码，并相应地允许或拒绝驱动锁定装置。

上述系统的一个例外情况是用于宾馆房间门，其电路网络连接了所有锁定装置，并且中央控制可以从可独立编址的门获取数据以确定诸如使用未经授权钥匙试图进入房间之类的情况。然而，上述电路系统使操作物件不能完全可移动，在本例中为门。对于宾馆房间门锁装置来说，这不是缺陷，但是对于必须被运输的物件，例如移动式容器，这样的设备就意味着不实用。

本发明的目的

请直接关注由本申请人提交的PCT专利公布编号为WO2003/065326A3的专利申请，在此通过参考将其全部内容合并入本发明中。上述PCT专利申请披露了用于基站与远程站之间双向电子通信的技术及电路，其中远程站能够从基站发射的入射电磁波辐射中获取其驱动所需的电能。本发明采用了该申请人较早的专利申请中的一些技术。

一方面，本发明提供了一种驱动控制系统，包括：

驱动器，与可驱动设备操作相关联；和

用于操作驱动器的钥匙，其中驱动器和钥匙被设置为进行无线耦合，其中驱动器被设置为从钥匙处获取用以驱动设备的电能。

驱动器和钥匙优选设置为进行感性耦合。设备可包括锁定装置或传感器装置。

在优选实施方式中，钥匙被设置为向驱动器传输授权码，其中驱动器则被设置为仅在其确认由钥匙所发送的授权码为已验证码时才驱动设备。

钥匙装置可以包含电源，并可包含第一电子处理装置。驱动器可包含第二电子处理装置。

在特别优选实施方式中，驱动器被设置为向钥匙发送信号，该信号可以包含标识信号和/或数据，例如来自设备的数据。

设备可包括与物件的闭合元件操作相关的锁定装置。

锁定装置优选包括至少一个锁元件，所述锁定件能够采用其中所述物件的闭合元件呈锁定的第一配置和其中所述物件的闭合元件呈解锁的第二配置，其中锁定装置被设置为使用所获取的电能使变更一个或每个锁定元件的配置生效。

驱动器被优选设置为当钥匙与驱动器接近适当的距离时，其从钥匙所发射的入射电磁辐射中获取电能。

第一和/或第二处理装置优选包括数字处理装置。

钥匙装置优选包括初级感应线圈，而驱动器优选包括次级感应线圈，在次级感应线圈上驱动器通过初级和次级线圈的感性耦合从钥匙获得电能。

钥匙优选包括第一收发器装置，而驱动器优选包括第二收发器装置，钥匙和驱动器被被设置为通过收发器装置在两者之间进行可操作的双向通信。

驱动器和/或钥匙优选包括至少一个被设置为用于检测、测量或监控参数的传感器装置。

驱动器和/或钥匙可以包括一个或多个被设置为用于存储数据的电子存储设备。

一个或每个电子存储设备可被设置为用以存储来自驱动器装置和/或钥匙的数据。

一个或每个电子存储设备可被设置为用以存储数据，此数据包括对应于由一个或每个传感器装置检测、测量或监控得出的一个或多个参数的数据。

一个或每个电子存储设备可被设置为用以存储数据，此数据包括该钥匙装置与驱动器之间或其他钥匙与驱动器之间事务历史记录。

本发明还提供控制设备驱动的方法，该方法包括将钥匙与驱动器靠近，由钥匙向驱动器发送电信号，驱动器由此获取电能，并驱动设备。

此方法还优选包括由钥匙向驱动器发送至少一个由驱动器识别的标识信号。

本发明还提供用于控制设备驱动器的钥匙，该钥匙包括电源和将信号发送给驱动器的装置，驱动器可从此信号中获取用于驱动设备的电能。

本发明还提供驱动器，该驱动器包括可从由钥匙所发送的电信号中获取用以驱动设备的电能的装置。

该驱动器还可以包括从由钥匙所发送的电信号中获取钥匙的标识信号的装置。

本发明可以包括此特征的任何组合或在此引用的此类互斥特征组合的局限除外。

以下将结合附图通过举例的方式介绍本发明的实施方式，其中：

图1为根据本发明的一种实施方式给出的用于控制可锁定闭合元件的操作的系统原理图。

图2原理性地示出了结合本发明第1种实施方式中的驱动控制系统的容器和闭合元件。

图3原理性地示出了结合本发明第2种实施方式中的驱动控制系统的容器和闭合元件，以及

图4原理性地示出了结合本发明第3种实现方式中的驱动控制系统的容器和闭合元件。

转至图1，其原理性地示出了用于可靠控制闭合元件(未示出)诸如例如容器口的操作的系统。

该系统包含通常如10所示的钥匙以及驱动器，后者在本例中包含通常如12所示的锁驱动器。在本实施方式中，钥匙10包括初级线圈P、谐振滤波器14、功率放大器16、滤波器18、调制器20和解调器22、加密单元24和解密单元26、可充电电源组28、存储设备30、功率电路32、GPS(全球卫星定位)设备34、控制器36、液晶显示屏38和接口设备40。

锁驱动器12包括次级线圈S、组合式谐振滤波器和调制器42、存储设备44、锁定设备46、控制器48、传感器50、解调器52和功率电路54。

在使用中，锁驱动器12被集成在、安装在或附着在闭合元件上，如容器口上。钥匙10可以为可移动式的，也可以固定在或者集成在钥匙站(未示出)上。

当使钥匙10与锁驱动器12足够接近(取决于特定电路和有效功率)时，钥匙10的初级线圈P和锁驱动器12的次级线圈S，两者通过谐振滤波器14(位于钥匙上)和42(位于锁上)实现谐振，发生感应耦合。

在钥匙10中，振荡器(未示出)产生载波电信号，该信号由调制器20进行幅度调制并由功率放大器16放大。

调制信号由钥匙10通过初级线圈P发射，锁驱动器12通过次级线圈S以感性耦合方式将其接收。

如下介绍，由钥匙发射的调制载波信号为锁驱动器12提供电能和信息，例如标识数据和指令。锁驱动器12使用从钥匙处获取的电能来驱动其自身运行。

当钥匙10和锁驱动器12彼此靠近而发生感性耦合时，锁驱动器将收到钥匙发送的信号。在锁驱动器12中，功率电路54对载波信号进行整流和平滑处理，以便为锁驱动器12供电，而解调器52会对信号进行解调以获得数据和控制指令。

当锁驱动器被激活即开始接收来自钥匙的功率时，锁驱动器与钥匙之间将启动驱动握手协议。通常这将包括锁驱动器生成加密密钥，该密钥将被用来对钥匙与锁驱动器之间的后续通信进行加密。

在本例中，在锁驱动器内，对锁驱动器与钥匙之间所传输信号的加密和解密在控制器48中驱动。在钥匙中，加密和解密分别由单元24和26驱动。

在锁驱动器的存储器44中存储的是多个标识/访问码。该代码中的一个仅用于激活锁驱动器的电路，而其他代码则涉及锁驱动器的各种不同功能，例如读取来自传感器50的数据，读取保存在存储器44内的事务或其他数据，或激活锁定装置46。

在钥匙中，存储器30可以包含标识/访问码中的一个或多个，或者可以由钥匙10通过网络实时获取这些代码，例如网络可以是无线保真(WiFi)网络。在锁驱动器与钥匙之间最初的握手协议中，锁驱动器将要求钥匙提供一个标识信号，然后将得到的响应与已存储的信息相比较。类似地，锁驱动器也会向钥匙提供自身识别(码)，以用来检验其自身己存储的记录。此过程的意义在于确定钥匙与锁驱动器之间的通信是否已被授权，即钥匙正在与锁驱动器是否建立合法的联系。

如果锁驱动器的控制器48没有认可钥匙的标识信号，或者钥匙的控制器36也没有认可锁驱动器的标识信息，则锁与钥匙之间的通信将被终止。在此情况下，锁驱动器和/或钥匙将在其各自的存储器中保存相应的事务记录，尤其，该记录将会对尝试建立通信的时间和钥匙的标识进行日志记录。

另一方面，如果锁驱动器和钥匙的各自相应控制器彼此匹配，即通信已经过授权，则两者之间的双向通信可以继续进行。

锁与钥匙之间合法事务处理的一个例子是锁定装置(46)启动以对容器(未示出)的闭合元件(未示出)进行锁定或者解锁。

在此类事务处理中，在初始协议已对通信活动核准后，钥匙将向锁驱动器发送加密访问码，该代码或者保存在存储器30中或者通过网络获得，且该代码对应于一个OPERATE LOCKING DEVICE(对锁定设备进行操作)指令。

一旦收到访问码，控制器48将对接收到的代码进行解密，并将该代码与其存储器44内保存的代码进行比较。如果该代码正确，则控制器将向锁定设备46发送一个信号，该锁定设备包括启动其的驱动电路，从而根据需要对闭合元件进行锁定或解锁。

一旦完成驱动锁定设备，锁驱动器将在其存储器44中保存该事件的事务日志。

另一个合法事务处理的例子是读取从传感器50获得的数据，例如该传感器可以为监控容器内温度的温度传感器(未示出)。在此情况下，钥匙将向锁驱动器发送不同的加密访问码。如果此代码被锁驱动器认可，则锁驱动器的控制器48将对可能直接来自于调节后的传感器的数据进行加密(在当前数据的情况下)，或者也可能来自存储器44(在已存储数据的情况下)。经过加密的数据被用来在滤波器-调制器单元42中对载波信号进行幅度调制，并经过感性耦合发送至钥匙，在钥匙内经过滤波、解调和解密之后，其被控制器36获取。控制器36可以在显示屏38上显示该数据，且/或将其保存在存储器30中。该数据可以通过网络传输至其他位置/设备。

在事务处理完成时，锁驱动器再次在其存储器44中保存记录。

钥匙与锁驱动器之间另一个合法事务处理的例子还包括由钥匙下载存储在锁驱动器存储器44内的事务历史记录。

钥匙包括接口40，其可以允许钥匙通过电路接口或通过无线接口，如感性耦合式接口，与其他设备/地点进行通信。随时可以使用GPS模块来确定钥匙的位置。

使用WiFi或其他无线网络可以实现仅在特定物理场所内，使用完全可移动式的钥匙，如堆料场的特定区域。

传感器50可以是多个此类传感器中的一个，其中每一个都被配置成用来检测、测量或监控与物件、容器的容器箱相关的不同参数，锁驱动器与该物件、容器的容器箱相关。

钥匙10的可充电电源组28可以通过物理连接方式充电，即电阻性连接，如通过接口56，或者也可通过间接耦合连接方式充电，如通过接口58。

钥匙10可以为完全可移动、附有电源和/或数据输入/输出电缆的部分可移动，或者是固定的，例如在诸如储藏室或仓库的某部分或工作台上之类的特定场所，在这种情况下锁驱动器以及与之相关联的物件都需要被送至钥匙附近，以便使两者能够感性耦合。

图2示出以示意性截面图形式示出一个容器(罐)60，其包括可锁、可去除的盖62和可以嵌入在工作台(未示出)中的钥匙站64。

该钥匙站有凹槽64a，其尺寸和形状可容纳容器60的一部分。钥匙站包含上述结合图1描述的钥匙10的元件。为简洁起见，除初级线圈P之外，图中对那些元件均作省略。

容器60及其可移动的可锁盖62中的每一个均包含如上结合图1所描述的锁驱动器12的元件。为简洁起见，仅示出了组成锁驱动器12的两组元件中的次级线圈S。

为了对盖62进行锁定或解锁，容器60和盖62必须置于位于工作台(未示出)上的钥匙站64a的凹槽中。一旦容器和盖处于所示位置，由于初级线圈P与每个次级线圈S的感性耦合，位于钥匙站中的钥匙将可以与容器60和盖62中的每一个以类似于如上结合图1所描述的方式建立双向通信。

钥匙站64中的钥匙、容器60中的锁驱动器以及盖62中的锁驱动器中的每个均有其各自的标识码。当通信为合法即各自的标识码均被对方认可时，则可以进行盖的锁定/解锁以及从容器下载传感器数据或从容器60或盖62中任何一个下载事务历史记录的操作。

图2中示意性示出的装置可以实现对访问容器的可靠控制。它还可以防止盖与容器的错误匹配，以避免发生污染。

图3用示意性横截面图示出了一种类似图2所述的装置，不同之处在于图3例中的钥匙为可移动钥匙。该钥匙也具有结合图1所描述的钥匙10的元件，而容器60和盖62中的每一个也都有如结合图1所描述的锁驱动器12的元件。

图4用示意性横截面图示出了容器66，其包括具有图1例中锁驱动器12的元件的外部锁驱动器68，以及具有图1例中钥匙10的元件的可移动钥匙70。在本实施方式中，一旦经授权启动锁驱动器68的驱动器(未示出)，则必须驱动对由外部锁驱动器68的操作缴活内部锁驱动器72的操作，之后方可访问容器66。

内部锁驱动器72的操作可能需要机械、电子或电磁激活，以便操作诸如闭锁装置74。在一个简单例子中，需要一名技工(未示出)来手动接合和操作闭锁机构74，以开启容器。然而，仅在以结合图1例中所描述的方式获得合法使用钥匙70的授权之后，只有驱动外部电子锁驱动器68，方可进行闭锁装置的操作继而也是内部锁驱动器72的操作。

因此本发明提供了多种用于控制锁定闭合元件操作的选择。除需要相应的电子授权码之外，仅在诸如特定地点和/或特定时间等情况下才需要成功操作锁驱动器件。

对标识/权限码的授权的分布可以通过网络可靠地控制，或者通过诸如互联网等方式控制，并且可以对使用此服务的用户收取相应的费用。

可以获得每个容器的详细事务历史记录，以便此系统的合法用户可以了解试图开启容器的非授权行为。

容器不需要主线电源，也不需要电池，因为锁进行操作所需的全部能量可以从钥匙处获得。因此容器是完全可移动的，不需要充电或更换电池。

尽管以上给出的感性耦合方式作为钥匙与驱动器之间间接耦合的优选实施方式，但是本领域技术人员将了解到存在类似电容耦合等其他各种可能性。

在上述例子中，驱动器包括用于驱动锁定器件和/或传感器器件的锁驱动器。本领域技术人员将认识到驱动器可被配置为用于驱动许多不同类型的设备，包括但不限于开关、辐射源和泵以及各种类型的锁定和传感器件。

此外，驱动器自身的类型可以被配置为以多种不同方式来实现启动，包括但不限于电气、电磁、机电、电化学、机械、电子、压电、光学等方式或上述方式的组合。

Claims

1.一种驱动控制系统，包括：

与可驱动设备操作相关的驱动器，和用于操作所述驱动器的钥匙，

其中，所述驱动器和所述钥匙在使用时被设置为无线耦合，且其中所述驱动器在使用时被设置为从所述钥匙处获取用于驱动所述设备所需的电能。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动器和所述钥匙在使用时被设置为感性耦合。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述设备包括锁定装置或传感器装置。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的系统，其中，所述钥匙在使用时被设置为向所述驱动器发送授权码，其中所述驱动器被设置为仅在其确认由所述钥匙发送的授权码为已授权码时才驱动所述设备。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的系统，其中，所述钥匙包括电源。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的系统，其中，所述钥匙包括第一电子处理装置。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的系统，其中，所述钥匙包括第二电子处理装置。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的系统，其中，所述驱动器被设置为向所述钥匙发送信号，所述信号可包括标识信号和/或数据，如来自所述设备的数据。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的系统，其中，所述设备包括可以与物件的闭合元件操作相关的锁定装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述锁定装置包括至少一个锁定件，所述锁定件能够采用其中所述物件的闭合元件呈锁定的第一配置和其中所述物件的闭合元件呈解锁的第二配置，其中所述锁定装置被设置为使用所述获取的电能实现所述一个或每个锁定件的配置的变更。

11.根据权利要求1至10中任何一项所述的系统，其中，所述驱动器被设置为当所述钥匙与所述驱动器接近适当的距离时，其从所述钥匙所发送的入射电磁辐射中获取电能。

12.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述第一和/或第二处理装置包括数字处理装置。

13.根据权利要求1至12中任何一项所述的系统，其中所述钥匙装置包括初级感应线圈，而所述驱动器包含次级感应线圈，在所述次级感应线圈上所述驱动器通过所述初级和次级线圈的感性耦合来从所述钥匙获得电能。

14.根据权利要求1至13中任何一项所述的系统，其中所述钥匙包括第一收发器装置，而所述驱动器包含第二收发器装置，所述钥匙和所述驱动器被设置为可通过所述收发器装置进行双向通信。

15.根据权利要求1至14中任何一项所述的系统，其中所述驱动器和/或所述钥匙包括至少一个传感器装置，所述传感器装置在使用时被设置为用于检测、测量或监控参数。

16.根据权利要求1至15中任何一项所述的系统，其中所述驱动器和/或所述钥匙包括一个或多个电子存储设备，所述电子存储设备可以被设置以存储数据。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述一个或每个电子存储设备可被设置为用以存储来自所述驱动器装置和/或所述钥匙的数据。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其中所述一个或每个电子存储设备被设置为用以存储数据，所述数据包括对应于由所述一个或每个传感器装置检测、测量或监控得出的一个或多个参数的数据。

19.根据权利要求16、17或18中任何一项所述的系统，其中所述一个或每个电子存储设备被设置为用以存储数据，所述数据包括所述钥匙装置与所述驱动器之间或其他钥匙与所述驱动器之间的事务处理的事务历史记录。

20.一种用于控制设备启动的方法，该方法包括将钥匙与驱动器靠近，由所述钥匙向所述驱动器发送电信号，所述驱动器从所述信号获取电能，从而启动所述设备。

21.根据权利要求20所述的方法，其中该方法还包括由所述钥匙向所述驱动器发送至少一个由所述驱动器识别的标识信号。

22.一种用于控制设备驱动器的钥匙，该钥匙包括电源和用于向驱动器发送信号的装置，所述驱动器可从所述信号中获取用于启动所述设备的电能。

23.一种用于启动设备的驱动器，该驱动器包括可从钥匙所发送的电信号中获取用以启动所述设备的电能的装置。

24.根据权利要求23所述的驱动器，其中所述驱动器还包括从由所述钥匙所发送的电信号中获取所述钥匙的标识信号的装置。