CN105730563B - 基于密码控制自动上锁的自行车锁及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于密码控制自动上锁的自行车锁及其方法，涉及一种自行车锁。本锁的结构是：在自行车后轮架上设置有底板（90），在底板（90上）的左右设置有导轨（40）和锁壳（70）；在锁壳（70）内设置有锁体（80），在锁体（80）内设置有锁头（50）和控制器（00）；在导轨（40）上设置有滑块（60），控制器（00）、锁头（50）、滑块（60）、第1销钉（21）、连杆（30）、第2销钉（22）和曲柄（10）依次连接。本发明在停靠自行车时能够自动上锁，避免了传统的忘记上锁而造成麻烦；机械结构简捷，易于实现；采用机械与电子相结合的方式，使该自行车锁更人性化；操作简单自然，具有广阔的应用前景。

Description

基于密码控制自动上锁的自行车锁及其方法

技术领域

本发明涉及一种自行车锁，尤其涉及一种基于密码控制自动上锁的自行车锁及其方法。

背景技术

如今，随着道路交通的日益拥挤，自行车作为短途代步工具的便捷性又再度体现了出来。校园里、菜市场等地自行车利用率非常之高，随之而来的是自行车防盗问题。市场上的车锁对于其安全性和便利性一直不能形成一个统一。不是过分注重锁的坚硬程度，防止被撬开，就是使用更为繁复的锁，保障安全。情况就成了，骑车往往只需要一会儿的时间，而开锁闭锁耽误了许久。同时，有些锁的放置问题也始终困扰着用户。这些问题给广大用户带来了极大的不便，使得自行车的利用率到达了瓶颈。所以设计一款既可靠又简便的锁成了自行车市场的当务之急。

自行车的脚支架是必不可少的一部分，所以将锁的结构基于此。在现有专利中，有利用脚支架运动锁车的发明，该发明主要针对锁停问题，而解锁时，仍需要钥匙来实现。

为了提高便利性和安全性，本设计拟采用按键密码解锁。通过按键密码与电路控制结合的脚支架锁尚未有人研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有锁自行车因忘记锁而导致被偷的问题，提供一种基于密码控制自动上锁的自行车锁及其方法

本发明的目的是这样实现的：

具体地说，本发明的技术方案如下：

一、基于密码控制自动上锁的自行车锁(简称锁)

本锁包括控制器、曲柄、第1销钉、第2销钉、连杆、导轨、锁头、滑块、锁壳、锁体和底板；

在自行车后轮架上设置有底板，在底板上的左右设置有导轨和锁壳；

在锁壳内设置有锁体，在锁体内设置有锁头和控制器；

在导轨上设置有滑块，控制器、锁头、滑块、第2销钉、连杆、第1销钉和曲柄(自行车的支架)依次连接。

二、基于密码控制自动上锁的自行车锁的控制方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①在自行车使用完时，人为压下自行车的方口脚支架，实现对自行车的自动上锁；

②当要用自行车时，通过外部的按键输入该锁正确密码，步进电机反转10圈绿色LED灯闪烁两次；然后就可以踢动方口脚支架；30S后，步进电机反转10圈，喇叭长响一声，锁头卡死部件回到可以卡死锁头的位置。

本发明具有以下优点和积极效果：

①在停靠自行车时能够自动上锁，避免了传统的忘记上锁而造成麻烦；

②机械结构简捷，易于实现；

③采用机械与电子相结合的方式，使该自行车锁更人性化；

④该锁的锁壳，能够有效保护锁体受自然和人为破坏，大大的提高了该锁的安全性和使用寿命；

⑤该锁结合底板可以高效牢固固定，方便装配，避免了安装过程的繁杂；

⑥操作简单自然，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是自行车锁的结构示意图；

图3是锁体80的结构示意图(放大)；

图4是锁头50卡死结构示意图；

图2是控制器的结构方框图

图5是本方法控制流程图。

图中：

00—控制器，

01—51单片机，02—红色LED灯，03—绿色LED灯，04—喇叭，

05—数字三轴加速度传感器，06—电源，07—驱动电路，08—步进电机；

10—曲柄；

21—第1销钉，22—第2销钉；

30—连杆；

40—导轨；

50—锁头；

60—滑块；

70—锁壳，

80—锁体，

81—尼龙绳，82—挡板，83—弹簧，84—锁头卡死部件，

85—步进电机；

90—底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、自行车锁(简称锁)的结构

1、总体

如图1，本锁包括控制器00、曲柄10、第1销钉21、第2销钉22、连杆30、导轨40、锁头50、滑块60、锁壳70、锁体80和底板90；

在自行车后轮架上设置有底板90，在底板90上的左右设置有导轨40和锁壳70；

在锁壳70内设置有锁体80，在锁体80内设置有锁头50和控制器00；

在导轨40上设置有滑块60，控制器00、锁头50、滑块60、第2销钉22、连杆30、第1销钉21和曲柄10(自行车的支架)依次连接。

2、功能部件

0)控制器00

如图2，控制器00是本锁的电子控制部分，包括51单片机01、红色LED灯02、绿色LED灯03、喇叭04、数字三轴加速度传感器05、电源06、驱动电路07和步进电机08；

数字三轴加速度传感器05和51单片机01连接，给51单片机01提供加速度信号；

51单片机01通过驱动电路07分别与步进电机08、红色LED灯02、绿色LED灯03和喇叭04连接，实现控制。

(1)51单片机01

51单片机01是一种具有数据处理能力的微型控制器，选用小封装型的STC90C52RC型单片机，具有体积小、性能高的特点；通过烧录程序完成本锁的程序控制部分，并通过驱动电路07控制步进电机08、红色LED灯02、绿色LED灯03和喇叭04，通过数字三轴加速度传感器05获取合加速度信息。

(2)红色LED灯02

红色LED灯02是一种发红色光的发光二极管，选用圆头高亮LED功率发光二极管；通过驱动电路驱动，当正负极接通电时，发出红色光。

(3)绿色LED灯03

绿色LED灯03是一种发绿色光的发光二极管，选用圆头高亮LED功率发光二极管；通过驱动电路驱动，当正负极接通电时，发出绿色光。

(4)喇叭04

喇叭04是一种通用型电子元器件，选用钕铁硼内磁超薄微型喇叭；通过驱动电路驱动发声，通过51单片机01控制发出报警声和提示声。

(5)数字三轴加速度传感器05

数字三轴加速度传感器05是一种将外界三个方向的物理加速度信息转换成电信号的传感器，选用具有高分辨率的低功耗、带宽可设置的数字三轴加速度传感器GY-61ADXL335；

数字三轴加速度传感器05设置在锁体80内的控制电路板上，和51单片机01连接，读取加速度的信息并做出处理。

(6)电源06

电源06是对整锁的各个用电部件进行供电的部件，选用18650动力锂电池，再配以小型2串7.2V磷酸铁锂电池保护板，保护18650锂电池的冲电和放电；电源06对51单片机01、数字三轴加速度传感器05及驱动电路07供电，保证它们能正常工作。

(7)驱动电路07

驱动电路07是将小信号放大成功率信号的一种电路，51单片机01输出的电流只有6mA，通过驱动电路07才能对红色LED灯02、绿色LED灯03、喇叭04和步进电机08实现控制。

(8)步进电机08

步进电机08是一种通用件，选用日本尼得科26mm小型步进电机，通过驱动电路驱动07实现正转和反转。

1)曲柄10

曲柄10是指自行车的脚支架。

2)第1销钉21和第2销钉22

第1销钉21和第2销钉22为不锈钢材料加工而成的直径为8mm的圆柱，端部留有两道1mm深的沟槽，用于与6mm的弹簧垫圈配合，起到阻挡连杆30脱离的作用；第1销钉21一端固定在曲柄10上，另一端套接连杆30的一侧；第2销钉22一端固定在滑块60上，另一端套接连杆30的另一侧。

3)连杆30

连杆30是一种两端设置有圆孔的直杆，边缘倒圆角，分别与曲柄10和滑块60通过第1销钉21和第2销钉22连接。

4)导轨40

导轨40选用国产精密微型直线导轨MGN12C，精度较高。

给滑块60提供直线往返运动的条件。

5)锁头50

锁头50为一种带凹槽的不锈钢锁头，能够承受一定强度的拉力。

6)滑块60

滑块60和导轨40适配，能够在导轨上实现精确移动。

7)锁壳70

锁壳70为普通钢板加工折弯而成，主要是为了将锁体封闭，防止受自然天气及人为损伤破坏，影响车锁的正常使用，提高车锁的使用寿命。

8)锁体80

如图3、4，锁体80包括尼龙绳81、挡板82、弹簧83、锁头卡死部件84和步进电机85；

在锁头卡死部件84上部的圆柱上套有弹簧83和挡板82，在锁头卡死部件84下部长方形板的中间设置有通孔，供卡死锁头50用；步进电机85通过尼龙绳81和锁头卡死部件84的顶端连接。

9)底板90

底板90由通用3mm钢板加工而成，用于辅助固定锁壳70及导轨40在自行车车体上。

3、工作原理

当人们在压下方口脚支架(曲柄10)时，方口脚支架(曲柄10)绕轴旋转过程中带动连杆30移动，连杆30另一端推动滑块60在导轨40上水平向前滑动，固定在滑块60上的锁头50随之向前移动，插入到已经安装好的锁体80的锁头卡死部件84中，此时锁头卡死部件84处于可以卡死锁头50的位置，锁头50被卡死，完成了自动上锁。当反方向踢动方口脚支架(曲柄10)时，由于锁头50被卡死，致使滑块60无法实现后退，方口脚支架(曲柄10)被锁住。当需要使用自行车时，通过手机APP获取对应车号的实时密码，并通过按键输入该自行车对应的正确密码，在控制器00的作用下，驱动步进电机84正旋转10圈，步进电机84通过尼龙绳81的收缩拉动锁头卡死部件84向上移动一定距离，从而解除了对锁头50的卡死状态，锁头50能够被拔出，方口脚支架(曲柄10)可以被踢起，锁头50解锁后30S,步进电机85反转10圈，尼龙绳81松开，通过弹簧83的弹力将锁头卡死部件84顶回到可以卡死锁头50的位置。

二、方法

如图5，本方法的工作流程如下：

A、锁止状态-400；

B、通过手机APP获取实时密码-401

由互联网获取实时密码，创建微信公众平台，对微信公众平台进行编程，设置每一个自行车号对应的动态密码规律，每一个自行车的锁的控制器00通过对其编程设置有一段对应的同步动态密码；用户通过手机APP，实时获取自行车的密码；

C、按键输入密码-402；

D、判断密码是否正确403，是则进入步骤E，否则进入步骤F；

E、依次为：

步进电机正转10圈，绿色LED灯闪烁两次-404；锁头解锁-405；踢开方口脚支架-406；使用自行车-407；锁头解锁后30S，步进电机反转10圈，喇叭长响一声-408；使用完自行车，压下方口脚支架-409；自行车自动上锁-410；结束-411；

F、依次为：

连续输入三次，密码错误-412；喇叭发出报警声，红色LED灯闪烁-413；持续40S后停止-414；锁止状态-415；

另外，G、依次为：

持续移动超过30S-416；喇叭发出报警声，红色LED灯闪烁-417；车保持静止30S后-418；报警声停止，红色LED灯灭-419；锁止状态-420。

Claims (3)

1.一种基于密码控制的自动上锁的自行车锁，包括控制器(00)、曲柄(10)、第1销钉(21)、第2销钉(22)、连杆(30)、导轨(40)、锁头(50)、滑块(60)、锁壳(70)、锁体(80)和底板(90)；

在自行车后轮架上设置有底板(90)，在底板(90)上的左右两侧分别设置有导轨(40)和锁壳(70)；

在锁壳(70)内设置有锁体(80)，在锁体(80)内设置有锁头(50)和控制器(00)；

在导轨(40)上设置有滑块(60)，控制器(00)、锁头(50)、滑块(60)、第2销钉(22)、连杆(30)、第1销钉(21)和曲柄(10)依次连接；

其特征在于：

所述的控制器(00)包括51单片机(01)、红色LED灯(02)、绿色LED灯(03)、喇叭(04)、数字三轴加速度传感器(05)、电源(06)、驱动电路(07)和步进电机(08)；

数字三轴加速度传感器(05)和51单片机(01)连接，给51单片机(01)提供加速度信号；

51单片机(01)通过驱动电路(07)分别与步进电机(08)、红色LED灯(02)、绿色LED灯(03)和喇叭(04)连接，实现控制；

所述的锁体(80)包括尼龙绳(81)、挡板(82)、弹簧(83)、锁头卡死部件(84)和步进电机(85)；

在锁头卡死部件(84)上部的圆柱上套有弹簧(83)和挡板(82)，在锁头卡死部件(84)下部长方形板的中间设置有通孔，供卡死锁头(50)用；步进电机(85)通过尼龙绳(81)和锁头卡死部件(84)的顶端连接。

2.按权利要求1所述的基于密码控制的自动上锁的自行车锁的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

①在自行车使用完时，人为压下自行车的方口脚支架，实现对自行车的自动上锁；

②当要用自行车时，通过外部的按键输入该自行车锁的正确密码，步进电机反转10圈，绿色LED灯闪烁两次；然后就可以踢动方口脚支架；30S后，步进电机反转10圈，喇叭长响一声，锁头卡死部件回到可以卡死锁头的位置。

3.按权利要求2所述的控制方法，其特征在于工作流程如下：

A、锁止状态(400)；

B、通过手机APP获取实时密码(401)；

由互联网获取实时密码，创建微信公众平台，对微信公众平台进行编程，设置每一个自行车号对应的动态密码规律，每一个自行车的锁的控制器(00)通过对其编程设置有一段对应的同步动态密码；用户通过手机APP，实时获取自行车的密码；

C、按键输入密码(402)；

D、判断密码是否正确(403)，是则进入步骤E，否则进入步骤F；

E、依次为：

步进电机正转10圈，绿色LED灯闪烁两次(404)；锁头解锁(405)；踢开方口脚支架(406)；使用自行车(407)；锁头解锁后30S，步进电机反转10圈，喇叭长响一声(408)；使用完自行车，压下方口脚支架(409)；自行车自动上锁(410)；结束(411)；

F、依次为：

连续输入三次，密码错误(412)；喇叭发出报警声，红色LED灯闪烁(413)；持续40S后停止(414)；锁止状态(415)；

另外，G、依次为：

持续移动超过30S(416)；喇叭发出报警声，红色LED灯闪烁(417)；车保持静止30S后(418)；报警声停止，红色LED灯灭(419)；锁止状态(420)。