CN102758568B - 电子输入式机械密码锁头 - Google Patents

Abstract

一种电子输入式机械密码锁头，由电子密码系统和机械密码系统两部分连接构成，电子密码系统包括依次连接的电子输入装置、控制电路、驱动电路、电机和电源，机械密码系统包括电机轴齿轮、传动齿轮、密码件、限位连接件、旋扭、旋扭轴、开锁装置；电子输入装置输出连接控制电路，控制电路输出连接驱动电路，驱动电路输出连接电机，电机轴端固定有电机轴齿轮，电机轴齿轮通过传动齿轮连接传动密码件，或者电机轴上直接安装密码件，限位连接件一端活动连接开锁装置，限位连接件另一端与密码件间隙配合，旋扭轴、旋扭、开锁装置为连接固定组件。本发明兼具机械密码锁和电子密码锁两者优点、方便、安全、可靠，密码量极大，防盗级别高。

Description

电子输入式机械密码锁头

技术领域

本发明涉及五金机械技术领域，具体涉及一种电子输入式机械密码锁头。

背景技术

机械密码锁安全但不方便，电子密码锁方便但不够安全可靠，目前市场缺少一种兼具机械密码锁和电子密码锁两者优点的方便、安全、可靠锁具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种兼具机械密码锁和电子密码锁两者优点、方便安全可靠的电子输入式机械密码锁头。

本发明采用的技术方案是：这种电子输入式机械密码锁头由电子密码系统和机械密码系统两部分连接构成，电子密码系统包括依次连接的电子输入装置、控制电路、驱动电路、电机和电源，机械密码系统包括电机轴齿轮、传动齿轮、密码件、限位连接件、旋扭、旋扭轴、开锁装置；电子输入装置输出连接控制电路，控制电路输出连接驱动电路，驱动电路输出连接电机，电机轴端固定有电机轴齿轮；电机轴齿轮通过传动齿轮连接传动密码件，或者电机轴上直接安装密码件；限位连接件一端活动连接开锁装置，限位连接件另一端与密码件间隙配合，旋扭轴、旋扭、开锁装置为连接固定组件。

上述技术方案中，所述的电子输入装置包括密码输入键、复位键及其连接线，或者包括密码输入键、复位键、键盘电路及其连接线。

上述技术方案中，所述的控制电路包括可编程处理芯片及其外围电路。

上述技术方案中，所述的驱动电路包括功率放大芯片及其外围电路，或者电机专用驱动芯片及其外围电路。

上述技术方案中，所述的密码件采用带密码槽的密码盘，或者带密码孔的密码柱，或者带密码点的异型结构件。

上述技术方案中，所述的限位连接件采用滑动片或者活动销，或者限位传动机械结构件。

上述技术方案中，所述的电机为步进电机或伺服电机。

上述技术方案中，所述的传动齿轮与电机轴齿轮能够分离或啮合，分离时调节改变设定密码。

上述技术方案中，所述的电子输入装置为按键输入装置或者语音输入装置、遥控输入装置、指纹信息输入装置，或IC卡输入装置；或者上述装置的选择结合。

上述技术方案中，在机械密码系统中加装一个手动驱动装置；有选择时，与密码件连接，手动驱动装置连接驱动密码件；手动驱动装置采用手动齿轮，密码件采用密码盘。

优点效果：

1、采用电子输入装置输入密码，使开锁和电子密码锁同样简便；

2、采用机械结构组成密码系统，使密码具有高度安全性；

3、加装手动密码操作系统，使断电时锁具依然可以打开且安全性能毫不降低；

4、手动密码操作系统采用独立的密码，忘记按键密码依然能通过手动打开锁具；

5、按键密码量和手动密码量可以按照需要设计制作，上不封顶；

6、按键密码和手动密码可以独立修改。

7、可多锁头并用，此时密码是每个锁头总密码数相乘，密码量极大，防盗级别高。

技术特点：

1、全锁头包含至少两个或两个以上按键、一片或一片以上可编程处理芯片，一片或一片以上驱动芯片，或者一套或一套以上电机驱动组件，一台或一台以上能根据程序完成精确运动的电机，电源，一套或一套以上密码系统，每组密码系统包括至少一件或一件以上能转动、线性运动或者旋转前进式运动的密码构件，密码构件由电机驱动，密码构件上开有槽、或缺口、或孔、或异型结构，用于构成密码信息。还有一件或一件以上直接或间接与开锁机构或开锁驱动机构动态连接、对开锁机构或者开锁驱动机构的运动能形成限制或者允许运动选择的密码插件，位置准确时，它能配合进入密码构件的槽、或缺口、或孔中，或异型构件对密码插件运动允许。密码构件所处位置不对时，密码构件的槽、或缺口、或孔、或异型构件将阻止密码插件的运动，将阻止开锁机构动作。

2、在密码构件上连接齿轮，该齿轮和电机轴上的齿轮或由电机轴驱动的齿轮可以分合，并通过两个齿轮的分合，实现密码的修改。

3、加装一组手动齿轮，保证电子系统失效或忘记电子按键密码时手动机械操作，手动时的密码可为另一组密码，且都为机械密码。

4、手动齿轮和密码构件上的齿轮可以分合，通过分合修改手动机械操作的密码。

5、使用程序设置让控制系统记下电机前进的数据，以该数据作为复位根据，按下复位键，控制系统控制电机回走同样的数值使系统复位。

6、设置机械阻挡确定复位点。

7、用霍尔元件检测复位点形成复位位置信号。

8、用光电元件检测复位点形成复位位置信号。

附图说明：

图1为本发明实施例1结构原理框图；

图2为本发明实施例2结构原理框图；

图3为本发明整体结构示意图；

图4为本发明机械密码系统结构示意图；

图5为本发明机械密码系统使用状态俯视图（一）；

图6为本发明机械密码系统使用状态俯视图（二）；

图7为本发明机械密码系统实施例1结构示意图；

图8为图7中密码柱结构示意图；

图9为本发明机械密码可调结构实施例1俯视图；

图10为图9的使用状态图；

图11为本发明机械密码可调结构实施例2俯视图；

图12为图11的使用状态图；

图13为本发明电机的机械阻挡复位机构示意图；

图14为本发明电机的电磁控制复位机构示意图；

图15为本发明电机的光电控制复位机构示意图。

具体实施方式：

参见图1、图2，本锁头由电子密码系统的电子输入装置、控制电路、驱动电路、电机、电源和机械密码系统组成，电子输入装置采用按键装置时，至少包括一个密码输入键、一个复位健和连接按键的连接线，连接线直接或者间接连在控制电路的输入端口上，控制电路至少包括一块可编程处理芯片以及芯片正常工作所需基本组件，处理电子输入装置电路和其它系统输入的信号，并形成控制信号输送给驱动电路，控制电路直接或间接与电源连接，其输出端口与驱动电路的输入端相连，驱动电路至少包括一片可输出功率信号的芯片或一套组件，将控制系统输出的信号转换成电机的驱动信号，输出端连接电机，电机连接机械密码系统，电机是能精确控制运动的电机，如步进电机或者伺服电机，至少包括一台电机，电机运动将带动机械密码系统动作。

图2与图1的区别在于：图2具有检测系统，机械密码系统的检测信号连接至控制电路。

参见图3、图4、图5、图6，1和2组成按键系统，按键装置由3x4排列的按键和7根输出连接线组成，连到可编程处理芯片3上，0-9为密码输入键，#为复位键，可编程处理芯片3组成控制系统B的核心，连接外接电源5，其输出端部分连接到驱动芯片4的输入端上，驱动芯片4还连接电源5，驱动芯片4组成驱动系统，其输出端连接到电机6上，电机6为步进电机，连接在底板7上，电机输出轴9上连接电机轴齿轮8，齿轮8为密码系统的一部分；图3、4、5、6中的8、10-20组成机械密码系统，包括齿轮8、密码盘10、轴11、齿轮12、固定架13、滑动片14、开锁装置15、凸轮16、旋钮17、轴20等，为全机械结构。传统齿轮12和电机轴齿轮8为啮合关系，密码盘10和传动齿轮12连接，且同时转动，都套在轴11上，密码盘10和传动齿轮12可合为一个带密码信息的齿轮，如图5、6。如不需调节密码，齿轮8、齿轮12和密码盘10可合为一个，轴9和轴11也合为一个。滑动片14可在固定架13上滑动，开锁头15与轴20连接，同时旋钮17也与轴20连接，旋钮17转动时将通过轴20带动开锁头15转动，开锁头15将外接锁执行机构，凸轮16与轴20连接，密码盘10上开有密码槽18，固定架13上开有孔19，滑动片14可在孔19中滑动。8、10-20都直接或者间接连接在固定板7上。上述可编程处理芯片3型号为STC89C53，驱动芯片4型号为ULN2003或者A3977.

开锁：通过按键0-9输入密码，可编程处理芯片3按照程序将按键输入信号处理为含密码信息的驱动信号，使密码值与最终步进电机运动步数对应，处理后的信号传给驱动芯片4，驱动芯片4输出驱动信号给电机6，电机6运转对应角度，并通过电机轴9带动齿轮8转动对应角度，齿轮8带动密码盘10转动，如输入密码正确，密码盘转动后将处于图6所示位置，转动旋钮17，凸轮16跟着转动，并推动滑动片14移动，插入密码盘中的密码槽18中，如图6，旋钮17转动将带动开锁头15转动，完成开锁动作。如果密码不正确，密码槽18将会处于其他位置，滑动片14的运动受限，导致旋钮17无法转动，开锁装置15不能转动，锁不能打开。

复位：输入开锁密码时，控制芯片3会根据程序记下电机运转步数或角度，按复位键，控制芯片3会输出信号通过驱动芯片4使步进电机回转同样步数或角度，系统完成复位。

参见图7、图8，电机采用线性步进电机，密码柱22连接在电机轴21上，并随电机轴21运动，密码柱22上开有密码孔24，活动销23外接开锁执行机构，活动销23在不受限制时将能向密码柱22运动。

开锁：输入密码，通过控制电路、驱动电路，线性步进电机6得到信号并运动相应的距离，如果输入密码正确，密码柱将刚好移动到密码孔24对准活动销23的位置，转动开锁旋钮，活动销23将不受阻挡插入密码柱22的密码孔24中，锁被打开。如果密码不正确，密码柱移动到其他位置，活动销23将被密码柱22阻挡不能动，导致开锁旋钮不能动，锁不能打开。

步进电机轴21旋转式前后移动，密码柱22旋转式纵向移动，其它和前述一致。

电机采用伺服电机，控制电路输出信号控制电机转动的角度或者移动距离，其他和前述一致。

参见图9、图10的本发明密码可调结构。如图9，图中将密码盘10和齿轮12合二为一，从12-20可绕轴20转动。输入正确密码，电机6将通过齿轮8带动齿轮12和密码盘转到开启位置，转动旋钮17半圈，此时滑动片14插入密码齿轮12的密码槽18中，再拨动密码齿轮12，使齿轮12和齿轮8分离，如图10，再按复位健#，使系统复位，然后输入新的密码，并记下该密码，拨动齿轮12使其与齿轮8重新啮合。转动旋钮17半圈，完成密码修改。

参见图11、图12，加装手动密码操作齿轮25，齿轮25将通过轴26与带刻度旋钮27连接，密码齿轮12、齿轮25、轴26和刻度旋钮27组成一套手动机械密码系统，转动旋钮27，齿轮25转动并带动密码齿轮12转动，如转动数正确，密码齿轮12将转到正确的开锁位置，此时转动开锁旋钮17，锁被打开。如此时只将旋钮17转半圈，然后推开齿轮12等至如图9位置，转动刻度旋钮27，然后推回密码齿轮12使密码齿轮12重新和齿轮8啮合，此时齿轮25也和齿轮8重新啮合，记下此时刻度旋钮27的读数，该读数就是新的手动密码操作系统的新密码。如果在推回密码齿轮12前也对按键系统的密码进行修改，则两套密码都得到修改，变成新密码。

参见图13，采用机械障碍阻挡确定复位位置，如图所示，在密码机构转动部分设置障碍物26，在非转动部分设置阻挡杆27，确定电机回转到26碰到27时为复位位置，此时电机停止转动。按下复位键#，密码系统回复到该位置。此时控制系统B可通过增大的堵转电流作为信号停止电机堵转。

参见图14，采用霍尔元件检测位置，如图14所示，固定在密码机构转动件上的磁条28，以及不动的霍尔元件29，29的监测信号送入控制系统B。按下复位键，控制系统B给出信号使电机回转，如磁条28转到对应霍尔元件29，霍尔元件29将产生的信号输送到控制系统B，根据程序设置，控制系统最终将控制全系统回复复位位置。

参见图15，采用光电器件检测复位位置。如图15所示，在转动的齿轮上有一个孔，光电元件30负责监测孔的位置，光电元件30的信号将输入控制系统B。按下复位键，控制系统B给出信号使电机回转，如齿轮转到孔对准光电元件30中的光电管处，光电元件30将产生信号并输送到控制系统B，根据程序设置，控制系统最终将控制全系统回复复位位置。

控制系统B通过记下电机前进的数据确定回走的距离并以此复位、设置机械阻挡复位、使用霍尔元件确定复位位置、使用光电元件确定复位位置，这四种确定复位位置的方式可以组合使用。

Claims (1)

1. 一种电子输入式机械密码锁头，由电子密码系统和机械密码系统两部分连接构成，电子密码系统包括依次连接的电子输入装置、控制电路、驱动电路、电机和电源，电子输入装置输出连接控制电路，控制电路输出连接驱动电路，驱动电路输出连接电机；其特征在于：所述电子输入装置采用按键装置时，包括密码输入键、复位键和连接按键的连接线，连接线直接或者间接连接在控制电路的输入端口上，控制电路包括可编程处理芯片以及芯片正常工作所需基本组件，处理电子输入装置电路和其它系统输入的信号，并形成控制信号输送给驱动电路，控制电路直接或间接与电源连接，其输出端口与驱动电路的输入端相连，驱动电路包括可输出功率信号的芯片或组件，将控制系统输出的信号转换成电机的驱动信号，输出端连接电机，电机连接机械密码系统，包括电机，电机运动将带动机械密码系统动作；所述机械密码系统包括电机轴齿轮、传动齿轮、密码件、限位连接件、旋扭、旋扭轴、开锁装置，所述电机轴端固定电机轴齿轮，电机轴齿轮通过传动齿轮连接传动密码件，限位连接件一端活动连接开锁装置，限位连接件另一端与密码盘的密码槽，或者密码柱的密码孔，或者异型结构件的密码点相互间隙配合；旋扭轴、旋扭、开锁装置为连接固定组件；所述的密码件采用带密码槽的密码盘或者带密码孔的密码柱或者带密码点的异型结构件；所述的限位连接件采用滑动片或者滑动销或者限位传动机械结构件，所述的传动齿轮与电机轴齿轮能够分离或啮合；所述密码盘和传动齿轮可合为一个带密码信息的齿轮；在机械密码系统中加装一个手动驱动装置；有选择时，手动驱动装置与密码件连接，手动驱动装置连接驱动密码件；所述电子输入装置为按键输入装置或者语音输入装置、遥控输入装置、指纹信息输入装置、IC卡输入装置，或者上述装置的选择结合。