CN101864873B - 一种智能电子门锁 - Google Patents

Abstract

一种智能电子门锁，包括锁芯、锁胆及钥匙，锁芯的锁孔内装有机械弹子，锁胆上设有钥匙孔，还包括控制单元、电源、按键开关及电控弹子，所述控制单元连接有匙码读取模块及储存模块，电控弹子安装于锁芯的锁孔内，锁胆侧面设凹槽；钥匙内设有数码芯片；在钥匙插入钥匙孔且控制单元上电时，如果密码相同，则钥匙正常开锁，如果密码信息不同，则闭锁。本发明结合了机械锁结构和电子结构的优点，所采用的接电方式，能够保证电子门锁低耗电工作，可以使用电池供电，并能够保证使用寿命，因此其使用范围更广，能够方便的安装于各种房屋、建筑、居家场所，替换原有的锁具，用户不需要改变原有使用习惯，便可以方便的进行使用。

Description

一种智能电子门锁

技术领域

本发明涉及一种防盗装置，尤其是一种一种智能电子门锁。

背景技术

随着我国科学技术和经济的快速发展，人们对居家的概念已从最初的满足简单的居住要求，发展到注重对住宅的人性化需求，例如目前针对人们生活质量而建立的一系列的安全、舒适、快捷、方便的生活小区，其中，对与居家环境的安全是最为重要的要求之一。目前的小区、居家环境的安全，除了人为的因素外，对安全防范报警系统的设置也是不可缺少的重要措施。长久以来，人们对房屋的传统安防手段，主要是通过装设坚固的防盗铁门，防护栏并配合机械结构的锁具来实现，这种封闭型的防护措施不但有碍观瞻，而且防范效果也不尽理想，尤其是没有针对各种突发情况进行的报警、通知措施，业已不能满足多元化的安全防范要求。

目前市面上推广着一类电子门锁，它是随着电子技术的发展而出现的，在使用的方便性、智能管理等方面是机械锁无法比拟的，因此在一些行业得到广泛应用。目前市场上常见的主要是磁卡、IC卡、TM卡、射频卡电子锁。其工作原理基本相同，都是将数据信息存储在卡上，每次开门时，锁体里的读卡机构读取卡中信息，将所读信息同预先存储的信息相比较，一致，说明卡是合法的，用户可正常开门；不一致，说明卡是非法的，门锁死，同时报警设备开始工作。然而这些电子锁中，采用磁卡、IC卡结构，由于易损坏，安全性不强，已渐渐被淘汰；而TM卡及射频卡则相应使用更方便，其中，这些电子锁为了防止电子锁出故障或掉电后房门锁死，一般都还保留了机械锁芯，但是如此一来，在电子锁掉电后，就成为一把普通的机械琐，存在很大的安全漏洞；并且，由于电子锁一般需要长期处于通电设防状态，供电方式主要都采用市电供电，对于家庭用户来说，安装、使用都不方便，特别是对于室内已经装修好的家庭来说尤甚，因此，现在的电子锁都还仅适用在宾馆、酒店、停车场、公共储物柜等有人值守或安全性较低的场合，不适用于家庭使用，且中国锁业协会也建议家庭使用高性能的机械防盗锁，而不是电子防盗锁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对人们的居家住宅、房屋设计，适合于普通家庭使用的一种智能电子门锁。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能电子门锁，包括锁芯、锁胆及钥匙，锁芯的锁孔内装有机械弹子，锁胆上设有钥匙孔及弹子孔，还包括控制单元、电源、按键开关及电控弹子，所述控制单元连接有匙码读取模块及储存模块，控制单元一端与电源一极连接，另一端通过按键开关连接至电源另一极，所述按键开关安装于锁芯内，其开关位与钥匙孔的位置相对应，使得钥匙能够在插入钥匙孔时压迫按键开关闭合，令控制单元上电；所述电控弹子安装于锁芯的锁孔内，所述锁胆侧面设有与电控弹子位置对应的凹槽；所述钥匙内设有能设置密码信息的数码芯片；在钥匙插入钥匙孔且控制单元上电时，控制单元能够控制匙码读取模块读取数码芯片的密码信息，并与储存模块中的原密码信息进行比较，当密码信息相同时，钥匙正常开锁，当密码信息不同时，控制单元控制电控弹子弹入到凹槽内，卡住锁胆进行闭锁；

所述电控弹子包括由永磁铁和螺线管，该螺线管套装于该永磁铁外，该螺线管与控制单元连接。

作为上述方案的进一步改进，所述按键开关并联连接有取电开关，所述取电开关包括安装于锁芯的锁孔内的取电弹子，取电弹子一端与电源一极连接，另一端为可伸缩触点，所述锁胆与控制单元连接，且其侧面上设有绝缘位；锁胆在位于平衡位置时，绝缘位与触点连接，控制单元与电源断开；锁胆转离平衡位置时，绝缘位转离触点，取电弹子与锁胆相联，使控制单元与电源联通形成回路。

作为上述方案的进一步改进，所述控制单元连接有编码电路，编码电路输出端连接有无线发射电路，一种智能电子门锁还设有电话报警器，该电话报警器包括与无线发射电路配对的无线接收及解码电路，连接无线接收及解码电路的控制模块，所述控制模块连接有语音电路、DTMF收发电路及通过GSM网络发送报警信号给用户手机的GSM模块，所述语音电路及DTMF收发电路与电话挂机控制电路连接，所述电话挂机控制电路能够通过电话插座连接用户电话，实现电话报警。

本发明的有益效果是：本发明所提供的一种智能电子门锁，结合了机械锁结构和电子结构的优点，所采用的接电方式，能够保证电子门锁低耗电工作，可以使用电池供电，并能够保证使用寿命，因此其使用范围更广，能够方便的安装于各种房屋、建筑、居家场所，替换原有的锁具，用户不需要改变原有使用习惯，便可以方便的进行使用，具有着理想的使用效果；本发明对技术性开锁及暴力开锁的防盗性高，并且还可以根据要求，设置各种报警方式，如电话报警、手机网络报警或蜂鸣报警等，令使用效果更好，防盗性能更高；可见，本发明是一种居家用锁具的理想替代品。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式作进一步说明：

图1为本发明的取电的原理框图；

图2为本发明取电的原理图；

图3为本发明电子部分的原理框图；

图4为取电开关的原理示意图；

图5为电控弹子的接电原理图；

图6为双取电电路的电路原理图；

图7为电压检测单元的电路原理图；

图8为延时上电电路的原理图；

图9为电话报警器的原理框图。

具体实施方式

参照图1~图3，本发明所提供的一种智能电子门锁，主要可分为机械部分和电子部分，其中机械部分和传统机械锁具相同，包括锁芯1、锁胆2及钥匙3，锁芯1的锁孔内装有机械弹子10，锁胆2上设有钥匙孔20，其工作原理和传统机械锁一样，是通过机械弹子10和锁胆2的配合进行闭锁，通过钥匙3插入钥匙孔20，顶起机械弹子10，则可以转动锁胆2，进而开锁；

此外，电子部分包括有控制单元4、电源5、按键开关11及电控弹子12，以及与控制单元4连接的匙码读取模块41及储存模块42，并还可以优选连接有蜂鸣器驱动电路47及LED指示单元48，在需要时驱动蜂鸣器47进行报警及LED指示单元48进行状态指示。控制单元4一端与电源5一极连接，另一端GND通过按键开关11连接至电源5的GND_BAT极，按键开关11为一类似弹子的机械结构，安装于锁芯1内，其头部为开关位，位置与与钥匙孔20的位置相对应，当钥匙20在插入钥匙孔20时，可通过钥匙20开关位压下，使得按键开关11闭合，控制单元4的GND与电源5的GND_BAT接通，令控制单元4上电；所述电控弹子12安装于锁芯1的锁孔内，其结构亦为类似弹子的结构，其优选方案为一永磁铁121和螺线管122，将螺线管122套装于永磁铁121的外组成，其中螺线管122与控制单元4连接，锁胆2侧面设有与电控弹子12位置对应的凹槽21，在螺线管122接电产生磁场时，永磁铁121会因磁场作用而弹起，进入凹槽21内，卡死锁胆2；此外，钥匙3内设有能设置密码信息的数码芯片31，与匙码读取模块41相配对；并且作为优选方式，可采用射频识别技术：匙码读取模块41为RFID射频读取模块，数码芯片31为RFID芯片，因此只要在控制单元4给匙码读取模块41上电的情况下，将钥匙3移近锁芯2，匙码读取模块41就能够读取数码芯片31的相关信息，并反馈给控制单元4。采用射频识别技术，耗电量少，且使用效果理想，避免了匙码读取模块41与数码芯片31的物理接触，另本发明的机械锁结构结合电子结构的技术方案更为方便、理想。

本发明的基本工作原理是：在钥匙3插入钥匙孔20时，压迫按键开关11的开关位，使得案件开关11闭合，控制单元4上电，此时控制单元4控制匙码读取模块41读取钥匙3内的数码芯片31的密码信息，并与储存模块42中的原密码信息进行比较，如果密码信息相同，则整个锁具相当于机械锁的结构，钥匙3与机械弹子10配合而正常开锁；如果密码信息不同，则控制单元4会控制电控弹子12弹入到凹槽21内，卡住锁胆2，令锁胆2不能转动，从而达到闭锁功能。

如图5所示，作为优选的方案，螺线管12的具体接电方式为：螺线管122一端接电源5的供电极VCC，另一端连接一三极管123的基极，三极管123发射极接地，基极与控制单元4连接，三极管123的基极是受控制单元4控制的，在合法开锁时，控制单元4相对应引脚低电平，进一步，三极管123基极的控制电压DCF为低电平，三极管123不导通，当非法开锁时，控制单元4引脚高电平，进一步传输至三极管123，三极管123基极的控制电压DCF为高电平，使得发射极和集电极导通，螺线管12有电流通过，产生磁场，进而推起永磁铁121，伸入锁胆2的凹槽21内，制动锁胆2。另外，优选锁胆2的凹槽21朝向下，电控弹子12竖直设置于锁胆2下方，在螺线管122掉电后，永磁铁121因自身重力掉落回螺旋管122内，达到了自动复位的效果，系统不需要另外消耗电量，更为省电。

本发明中，控制单元4的取电，是通过按键开关11实现的，但是如果仅有按键开关11取电，会有使用不便的问题，因此如图1、图2、图4、图6所示，作为本发明的优选方案，可采用双取电电路，即在按键开关11上并联连接取电开关13，所述取电开关13包括安装于锁芯1的锁孔内的取电弹子131，取电弹子131一端与电源5一极连接，另一端为可伸缩触点1311，且另锁胆2与控制单元4电气连接，并在其侧面上设有绝缘位22，这样，取电开关13相当于由取电弹子131及锁胆2共同组成，触点1311与绝缘位22接触时，相当于开关断开，触点1311与锁胆2的金属部分连接时，相当于开关闭合；因此，锁胆2在位于平衡位置时，绝缘位22与触点1311连接，控制单元4与电源5断开；锁胆2转离平衡位置时，绝缘位22转离触点1311，取电弹子131与锁胆2相联，使控制单元4与电源5联通形成回路。

采用双取电电路的方式，使得取电更加可靠，确保匙码读取模块41能够正确读取钥匙3的数码芯片31；并且，由于在电子锁上电后，控制单元4尽兴复位，完成必要的初始化工作都需要一定时间，并且采用射频的匙码读取模块41接电工作后，也要一定的时间建立稳定的电磁场，两个时间之和要大于钥匙3快拧半圈的时间，如果仅有一种取电方式的话，可能会出现钥匙3拧过半圈后，匙码读取模块41还未读取钥匙3中数码芯片31的数据，锁就被打开的问题；而采用两个开关取电，可以解决上述问题，此外，作为优选实施方式，按键开关11可装在锁芯2中间的锁孔内，则钥匙3插入钥匙孔20一半时，按键开关11闭合，控制单元4开始取电，而在钥匙3插到底，开始旋转之前，控制电路4和匙码读取模块41基本可完成各项初始化工作和对钥匙3的读取、判断；另外，采用双取电的方式可以做到先读取钥匙3内数码芯片31的数据，再判断是否弹出电控弹子12，降低了系统功耗。

由于采用电池供电，会有电池电压降低的问题，当电压降低到某一个程度时，某些模块，如匙码读取模块41可能会因电压不足而无法正常工作，因此作为优选实施方式，所述控制单元4连接有电池电压检测单元43，所述电池电压检测单元43输入端与电源5连接。如图7为电压检测单元43的一种实施例，其中BATTERY接电源5的正极，PW_LOW同与控制单元4的I/O口相连。当BATTERY大于预设定的值时，三极管Q31、Q32都导通，PW_LOW为高电平；而当BATTERY小于该预定值时，三极管Q31、Q32都截至，PW_LOW为低电平，控制单元4检测到低电平后，进行相应报警处理，如控制LED亮，以及蜂鸣器工作等，提示用户更换电池。

另外，由于采用双取电实现上电，同时借助于机械结构实现的双取电存在两个问题，一是按键开关11、取点开关13都是通过机械接触导通电源5与控制单元4的，机械接触存在着接触不稳定，接触电阻不断变化的问题，反映到电路中就是电路的工作电压不稳定；二是当锁芯2转动至平衡位置，拔出钥匙3后，系统掉电，此时系统可能还有很多工作未完成，如检测电池电压的工作、非法开门时报警的工作等。因此希望系统能在钥匙拔出后，仍然保持有电，将所有的工作都完成后，系统再掉电，增设了延时上电电路44，其串接于控制单元4与电源5之间。如图8所示为其一种实现方式，其中，BATTERY接电源5的正极，GNDT同控制单元4的I/O口相连，三极管Q18的集电极接控制单元4地极GND，发射极接电池地极GND_BAT，控制单元4上电，完成初始化工作后，将GNDT置为高，三极管Q18饱和导通，实现了电源5地与控制单元4地的导通，这时，即便是按键开关11、取点开关13都断开，控制单元4仍然有电，在完成所有的工作后，再通过将GNDT置低，断开这条通路。

如图9所示本发明为实现报警方案，其采用了无线连接一电话报警器6的方案，其中，控制单元4连接有编码电路45，编码电路45输出端连接有无线发射电路46，该电话报警器6包括与无线发射电路46配对的无线接收及解码电路61，连接无线接收及解码电路61的控制模块62，所述控制模块62连接有语音电路63、DTMF收发电路64及通过GSM网络发送报警信号给用户手机的GSM模块65，所述语音电路63及DTMF收发电路64与电话挂机控制电路66连接，所述电话挂机控制电路66能够通过电话插座67连接用户电话，实现电话报警。在控制单元4判断需要报警时，发出信号给编码电路45编码，通过无线发射电路46发送出去，报警器6的控制模块62通过无线接收及解码电路61的信号，当报警信号的地址码与解码电路61的地址码相同时，控制模块62得到相应报警信号的报警类型；控制模块62根据报警类型，通过GSM模块65由GSM网络给用户终端发送诸如“有人非法开门！”的报警信息，或通过DTMF收发电路，由市话网络拨打用户预先设定好的电话号码，同时启动语音电路63，将将预先录制好的语音信号通过电话线传给用户。并且，在报警完成后，控制模块62从实时时钟芯片读取报警时间，并将“报警类型+报警时间”写入相应EEPROM，便于用户利用PC机将这些信息读出。另外，还可以设置LED显示，更为直观。

综上可见，本发明结合了机械锁结构和电子结构的优点，所采用的接电方式，能够保证电子门锁低耗电工作，可以使用电池供电，并能够保证使用寿命，因此其使用范围更广，能够方便的安装于各种房屋、建筑、居家场所，替换原有的锁具，用户不需要改变原有使用习惯，便可以方便的进行使用，具有着理想的使用效果；并且，本发明对技术性开锁及暴力开锁的防盗性高，并且还可以根据要求，设置各种报警方式，如电话报警、手机网络报警或蜂鸣报警等，令使用效果更好，防盗性能更高，是一种居家用锁具的理想替代品。

Claims (9)

1.智能电子门锁，包括锁芯（1）、锁胆（2）及钥匙（3），锁芯（1）的锁孔内装有机械弹子（10），锁胆（2）上设有钥匙孔（20），其特征在于：还包括控制单元（4）、电源（5）、按键开关（11）及电控弹子（12），所述控制单元（4）连接有匙码读取模块（41）及储存模块（42），控制单元（4）一端与电源（5）一极连接，另一端通过按键开关（11）连接至电源（5）另一极，所述按键开关（11）安装于锁芯（1）内，其开关位与钥匙孔（20）的位置相对应，使得钥匙（20）能够在插入钥匙孔（20）时压迫按键开关（11）闭合，令控制单元（4）上电；所述电控弹子（12）安装于锁芯（1）的锁孔内，所述锁胆（2）侧面设有与电控弹子（12）位置对应的凹槽（21）；所述钥匙（3）内设有能设置密码信息的数码芯片（31）；在钥匙（3）插入钥匙孔（20）且控制单元（4）上电时，控制单元（4）能够控制匙码读取模块（41）读取数码芯片（31）的密码信息，并与储存模块（42）中的原密码信息进行比较，当密码信息相同时，钥匙（3）正常开锁，当密码信息不同时，控制单元（4）控制电控弹子（12）弹入到凹槽（21）内，卡住锁胆（2）进行闭锁，所述按键开关（11）并联连接有取电开关（13），所述取电开关（13）包括安装于锁芯（1）的锁孔内的取电弹子（131），取电弹子（131）一端与电源（5）一极连接，另一端为可伸缩触点（1311），所述锁胆（2）与控制单元（4）连接，且其侧面上设有绝缘位（22）；锁胆（2）在位于平衡位置时，绝缘位（22）与触点（1311）连接，控制单元（4）与电源（5）断开；锁胆（2）转离平衡位置时，绝缘位（22）转离触点（1311），取电弹子（131）与锁胆（2）相联，使控制单元（4）与电源（5）联通形成回路。

2.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述电控弹子（12）包括永磁铁（121）和螺线管（122），该螺线管（122）套装于该永磁铁（121）上，螺线管（122）与控制单元（4）连接。

3.根据权利要求2所述的智能电子门锁，其特征在于：所述螺线管（122）一端接电源的供电极（VCC），另一端连接三极管（123）的基极，所述三极管（123）发射极接地，基极与控制单元（4）连接。

4.根据权利要求2或3所述的智能电子门锁，其特征在于：所述锁胆（2）的凹槽（21）朝向下，所述电控弹子（12）竖直设置于锁胆（2）下方。

5.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述控制单元（4）连接有电池电压检测单元（43），所述电池电压检测单元（43）输入端与电源（5）连接。

6.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述控制单元（4）与电源（5）之间串接有延时上电电路（44）。

7.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述控制单元（4）连接有编码电路（45），编码电路（45）输出端连接有无线发射电路（46），智能电子门锁还设有电话报警器（6），该电话报警器（6）包括与无线发射电路（46）配对的无线接收及解码电路（61），连接无线接收及解码电路（61）的控制模块（62），所述控制模块（62）连接有语音电路（63）、DTMF收发电路（64）及通过GSM网络发送报警信号给用户手机的GSM模块（65），所述语音电路（63）及DTMF收发电路（64）与电话挂机控制电路（66）连接，所述电话挂机控制电路（66）能够通过电话插座（67）连接用户电话，实现电话报警。

8.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述匙码读取模块（41）为RFID射频读取模块，所述钥匙（3）内的数码芯片（31）为RFID芯片。

9.根据权利要求1所述的智能电子门锁，其特征在于：所述按键开关（11）安装于锁芯（1）中间的锁孔内。

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