CN106652108A - 机电一体化电脑钥匙、智能闭锁装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站、发电厂等使用的智能闭锁设备技术领域，提供了一种机电一体化电脑钥匙、智能闭锁装置及其工作方法，该机电一体化电脑钥匙，包括有：壳体、电源、读码头、解锁头、控制单元和用于传输电源和通讯信号的通电导体；电源和控制单元位于壳体内腔中，读码头位于壳体内，且安装在壳体顶端；解锁头安装在壳体顶部，解锁头顶端伸出壳体外部；通电导体的底端与控制单元电气连接。智能闭锁装置中的电脑钥匙和智能锁具通过通电导体，实现了电源的供给及工作信号的传输，为智能锁具的电子化提供了可靠保障。该机电一体化电脑钥匙既可以解锁现有机械构造的锁具，又可以对需要电源的电子锁芯进行解锁，使智能锁具管理系统适应面更广。

Description

机电一体化电脑钥匙、智能闭锁装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及变电站、发电厂等使用的智能闭锁设备技术领域，特别是涉及一种机电一体化电脑钥匙、智能闭锁装置及其工作方法。

背景技术

随着电力系统智能化的发展，智能锁具管理系统(即一把电脑钥匙在授权后可以打开所有的锁具的技术方案)逐渐在变电站内推广应用，该系统中使用的电脑钥匙，例如：申请号：201120500488.6、名称：一种解锁钥匙、公开号：CN202401835提供的一种解锁钥匙，同时可以实现对锁具开闭锁的管理，有效地提高了开锁的效率和使用场所的安全性。包括：钥匙壳体、解锁机构和控制单元；所述解锁机构位于钥匙顶部且具有伸出到钥匙壳体外边的开锁部位，解锁机构包含有解锁头及解锁控制装置；解锁头的顶部设置有六个非等高的圆形台阶面；解锁机构包含有支架，解锁头固定在支架的顶端；支架的下段位于钥匙壳体内部，上段伸出到钥匙壳体外边；解锁控制装置设置在支架内的空腔中；控制单元位于钥匙壳体内部，与解锁控制装置电气连接。该类解锁钥匙可以实现授权开锁，其工作原理是：电脑钥匙内具有读码头，通过控制单元板上的MCU识别后，控制解锁头的转动，从而实现对锁具的解锁，而该系统使用的锁具则为完全的机械构造，该种锁具的电脑钥匙存在容易被复制，导致锁具存在误开的可能。由于变电站内处于封闭式管理，因此，该种管理方式能够满足变电站的使用。但对于配网系统这种开放式管理的场合，该种系统存在钥匙复制后随意开锁的可能，因此给配网系统带来安全隐患，影响设备的安全运行。因此，需要一种新的电脑钥匙，可对外提供电源和通讯信号，通过电源和信号控制实现锁具的开闭锁，如果电源不对或信号不对，则锁具无法打开，从而保证配网系统设备的安全运行。同时，该电脑钥匙还要兼顾现有机械锁具的操作，避免多种钥匙共存，增加操作人员的工作负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种机电一体化电脑钥匙，可以同时对外提供电源和通讯信号，该电脑钥匙既可以解锁现有机械锁芯锁具，又可以对需要电源的电子锁芯锁具进行解锁，从而实现电脑钥匙的智能化和通用性。

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种智能闭锁装置，其电脑钥匙可以同时对外提供电源和通讯信号，既可以解锁现有机械锁芯锁具，又可以对需要电源的电子锁芯锁具进行解锁，从而实现电脑钥匙的智能化和通用性。

本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种智能闭锁装置的工作方法，采用同一把电脑钥匙不仅可实现机械锁芯锁具的解锁，还可以实现电子锁芯锁具的解锁。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

机电一体化电脑钥匙，包括有：壳体、电源、读码头、解锁头和控制单元，所述电源和控制单元位于壳体内腔中，所述读码头位于壳体内，且安装在壳体顶端；所述电源和控制单元电气连接，所述读码头和控制单元电气连接；所述解锁头安装在壳体顶部，并所述解锁头的顶端伸出壳体外部；其中，所述机电一体化电脑钥匙还包括有：用于传输电源和通讯信号的通电导体；所述解锁头中部设置有通孔，所述通电导体的底端与控制单元电气连接，所述通电导体伸进解锁头中部设置的通孔中，所述通电导体的顶端平齐或低于所述通孔的顶端。

在其中一个实施例中，所述机电一体化电脑钥匙包括有用于控制所述解锁头进行解闭锁转动的解锁头控制部件，所述解锁头控制部件与解锁头连接，所述解锁头控制部件与控制单元电气连接。

进一步地，所述解锁头为圆柱状零件；所述解锁头控制部件包括闭锁头、固定块和螺线管；所述闭锁头为圆环柱状零件，内圆套在解锁头下段的外部；所述固定块安装在解锁头底端，并位于壳体内腔的顶部，解锁头通过固定块与闭锁头连接；所述螺线管固定在固定块内或直接固定在壳体内腔中；所述闭锁头设置有螺线管铁芯配合部，当螺线管铁芯插入闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头和闭锁头紧固连接为一体；当螺线管铁芯退出闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头能够相对闭锁头进行旋转运动。

进一步地，所述机电一体化电脑钥匙包括有：绝缘套和连接板，所述绝缘套套设在通电导体顶部外面；所述通电导体底部焊接在连接板上，所述连接板通过连接线与控制单元电气连接。

智能闭锁装置，包括有上述的机电一体化电脑钥匙和智能锁具，所述智能锁具为一种智能电子锁具或一种智能机械锁具。

进一步地，所述智能电子锁具包括有锁芯外壳、锁芯控制单元和电子锁芯，电子锁芯和锁芯控制单元位于锁芯外壳内；所述电子锁芯的底部包括有电极，所述电子锁芯的内部包括有锁芯螺线管。

智能闭锁装置的工作方法，采用上述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能电子锁具：当所述机电一体化电脑钥匙插入电子锁芯时，通电导体与电子锁芯内的电极接触，从而给锁芯控制单元供电，锁芯控制单元上的MCU将锁芯内置的识别码值通过通电导体自动发送到所述机电一体化电脑钥匙内，所述机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别码值并确认后，发送解锁指令到锁芯控制单元上，锁芯控制单元收到解锁指令后，接通锁芯螺线管的电源，锁芯螺线管内的铁芯通电收缩，所述智能锁具进行解锁。

智能闭锁装置的工作方法，采用上述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能机械锁具：当电脑钥匙插入智能机械锁具的机械锁芯进行操作时，首先所述机电一体化电脑钥匙的读码头读取智能机械锁具的识别码，传输给机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别并确认后，电脑钥匙内的螺线管的铁芯收缩，解除对闭锁头的闭锁，此时转动电脑钥匙，闭锁头卡在机械锁芯外壳上，所述机电一体化电脑钥匙转动时解锁头带动机械锁芯转动，对所述智能锁具进行解锁操作。

本发明的有益效果如下：

本发明公开了一种机电一体化电脑钥匙、智能闭锁装置及其工作方法，该机电一体化电脑钥匙，包括有：壳体、电源、读码头、解锁头和控制单元，电源和控制单元位于壳体内腔中，读码头位于壳体内，且安装在壳体顶端；电源和控制单元电气连接，读码头和控制单元电气连接；解锁头安装在壳体顶部，并所述解锁头的顶端伸出壳体外部；所述机电一体化电脑钥匙还包括有：用于传输电源和通讯信号的通电导体，通电导体的底端与控制单元电气连接；通过钥匙孔中间的通电导体，实现了电源的供给及工作信号的传输，为锁具的电子化提供了可靠保障。与现有电力行业使用智能锁具管理系统相比，该机电一体化电脑钥匙既可以解锁现有机械构造的锁具，又可以对需要电源的电子锁芯进行解锁，实现了一把钥匙通开所有锁具的目的，使智能锁具管理系统适应面更广，减少电力系统电脑钥匙的数量。本发明申请促进电子锁具的发展及应用，而该类电子锁具的应用又可以提高电力配网系统设备的安全运行，因此，具有明显的技术进步和明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明机电一体化电脑钥匙的整体构造示意图；

图2为本发明机电一体化电脑钥匙的正面剖视结构示意图；

图3为本发明机电一体化电脑钥匙的侧面剖视结构示意图；

图4为本发明机电一体化电脑钥匙的解锁头构造示意图；

图5为本发明机电一体化电脑钥匙的解锁头剖视结构示意图；

图6为本发明机电一体化电脑钥匙的闭锁头构造示意图；

图7为本发明机电一体化电脑钥匙的闭锁头剖视结构示意图；

图8为本发明机电一体化电脑钥匙的固定块构造示意图；

图9为本发明机电一体化电脑钥匙的固定块剖视结构示意图；

图10为与本发明机电一体化电脑钥匙配套的智能电子锁具的构造示意图；

图11为与本发明机电一体化电脑钥匙配套的电子锁芯闭锁状态的示意图；

图12为本发明机电一体化电脑钥匙插入配套电子锁芯时的构造示意图；

图13为与本发明机电一体化电脑钥匙配套的电子锁芯解锁状态构造示意图。

以上各图中，1-解锁头；2-闭锁头；3-固定块；4-连接板；5-壳体；6-控制单元；7-电源；8-螺线管9-读码头；10-通电导体；11-绝缘套；1a-上圆柱；1b-下圆柱；1c-凹槽；1d-凹槽台阶面；1e-通孔；1f-通孔；2a-圆环柱；2b-半圆槽；2c-大圆面；2d-圆形通孔；3a-板状主体；3b-凸台；3c-圆形台阶通孔；3d-腰型孔；3e-侧壁；3f-台阶面；3g-固定块底面；400-锁芯外壳；401-锁芯；402-电极；403-锁芯控制单元；404-锁芯螺线管；405-闭锁销；406-弹簧。

具体实施方式

本发明为了解决现有技术的问题，提出了一种机电一体化电脑钥匙，包括有：壳体、电源、读码头、解锁头和控制单元，所述电源和控制单元位于壳体内腔中，所述读码头位于壳体内，且安装在壳体顶端；所述电源和控制单元电气连接，所述读码头和控制单元电气连接；所述解锁头安装在壳体顶部，并所述解锁头的顶端伸出壳体外部；其中，所述机电一体化电脑钥匙还包括有：用于传输电源和通讯信号的通电导体；所述解锁头中部设置有通孔，所述通电导体的底端与控制单元电气连接，所述通电导体伸进解锁头中部设置的通孔中，所述通电导体的顶端平齐或低于所述通孔的顶端。

在其中一个实施例中，所述机电一体化电脑钥匙包括有用于控制所述解锁头进行解闭锁转动的解锁头控制部件，所述解锁头控制部件与解锁头连接，所述解锁头控制部件与控制单元电气连接。

进一步地，所述解锁头为圆柱状零件；所述解锁头控制部件包括闭锁头、固定块和螺线管；所述闭锁头为圆环柱状零件，内圆套在解锁头下段的外部；所述固定块安装在解锁头底端，并位于壳体内腔的顶部，解锁头通过固定块与闭锁头连接；所述螺线管固定在固定块内或直接固定在壳体内腔中；所述闭锁头设置有螺线管铁芯配合部，当螺线管铁芯插入闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头和闭锁头紧固连接为一体；当螺线管铁芯退出闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头能够相对闭锁头进行旋转运动。

进一步地，所述机电一体化电脑钥匙包括有：绝缘套和连接板，所述绝缘套套设在通电导体顶部外面；所述通电导体底部焊接在连接板上，所述连接板通过连接线与控制单元电气连接。

智能闭锁装置，包括有上述的机电一体化电脑钥匙和智能锁具，所述智能锁具为一种智能电子锁具或一种智能机械锁具。

进一步地，所述智能电子锁具包括有锁芯外壳、锁芯控制单元和电子锁芯，电子锁芯和锁芯控制单元位于锁芯外壳内；所述电子锁芯的底部包括有电极，所述电子锁芯的内部包括有锁芯螺线管。

智能闭锁装置的工作方法，采用上述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能电子锁具：当所述机电一体化电脑钥匙插入电子锁芯时，通电导体与电子锁芯内的电极接触，从而给锁芯控制单元供电，锁芯控制单元上的MCU将锁芯内置的识别码值通过通电导体自动发送到所述机电一体化电脑钥匙内，所述机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别码值并确认后，发送解锁指令到锁芯控制单元上，锁芯控制单元收到解锁指令后，接通锁芯螺线管的电源，锁芯螺线管内的铁芯通电收缩，所述智能锁具进行解锁。

智能闭锁装置的工作方法，采用上述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能机械锁具：当电脑钥匙插入智能机械锁具的机械锁芯进行操作时，首先所述机电一体化电脑钥匙的读码头读取智能机械锁具的识别码，传输给机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别并确认后，电脑钥匙内的螺线管的铁芯收缩，解除对闭锁头的闭锁，此时转动电脑钥匙，闭锁头卡在机械锁芯外壳上，所述机电一体化电脑钥匙转动时解锁头带动机械锁芯转动，对所述智能锁具进行解锁操作。

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种机电一体化电脑钥匙，如图1、2、3所示，由解锁头1、闭锁头2、固定块3、连接板4、壳体5、控制单元6、电源7、螺线管8、读码头9、通电导体10、绝缘套11等组成。所述解锁头1为圆柱状零件，位于电脑钥匙顶端，中间有一个台阶通孔1e、1f；所述闭锁头2为圆环柱状零件，内圆孔2d套在解锁头下端的圆柱1b上；固定块3安装在解锁头1末端，将闭锁头2固定在解锁头1上；所述绝缘套11套在通电导体10外面，通电导体10一端焊接在连接板4上后穿入解锁头1中间的通孔1e、1f中；所述连接板4通过连接线与控制单元6连接。所述控制单元6、电源7等均位于在壳体内部；所述读码头9位于壳体5内，且安装在壳体5顶端；所述螺线管8固定在固定块3内或固定在壳体5内，且螺线管8铁芯插入闭锁头2内

如图4、5所示，为本发明解锁头1的构造示意图，解锁头1由上圆柱1a和下圆柱1b组成，中间有一个圆形台阶通孔1e、1f；下圆柱1b底部有两个凹槽1c，凹槽1c底端形成一个凹槽台阶面1d。

如图6、7所示，为本发明闭锁头2的构造示意图，所述闭锁头2为圆环状零件，圆环柱2a中间有一个圆形通孔2d，底部具有一个大圆面2c，大圆面2c两侧各有一个半圆槽2b，所述半圆槽即为螺线管铁芯配合部。

如图8、9所示，为本发明固定块3的构造示意图，所述固定块3是一个板状零件，具有板状主体3a，固定块底面3g是一个平面，正面开有一个腰型孔3d，腰型孔3d两侧各有一个侧壁3e，两侧壁3e顶面上各有一个台阶面3f，所述固定块3的正面一侧设置有一个凸台3b，凸台3b上有一个圆形台阶通孔3c。

如图2、3所示，解锁头1的下圆柱1b穿过闭锁头2内的通孔2d，固定块3上的腰型孔3d卡在解锁头1下端的凹槽1c内，固定块3上的台阶面3f顶在解锁头1的凹槽台阶面1d上，从而使解锁头1无法转动，同时使解锁头1、闭锁头2、固定块3安装在一起。螺线管8装入固定块3上的圆形台阶通孔3c内，螺线管8的铁芯插入闭锁头2的半圆槽2b内，阻止闭锁头2的转动。所述通电导体10焊接到连接板4上，通电导体10外面套有绝缘套11，然后一起插入解锁头1中间的通孔1e、1f内，插入后的通电导体10顶端比解锁头1顶面矮；所述连接板4与控制单元6连接。

所述解锁头1、闭锁头2材质为不锈钢；

所述通电导体10为探针，所述通电导体10可以直接焊接到连接板4上，也可以通过软铜线与连接板4连接。

所述绝缘套11可以是塑胶材质的零件，也可以是热缩管。

所述通电导体可以传输电流，也可以传输指令信号。

所述固定块可以是单独的一个与解锁头连接的卡件，也可以是附带安装其他零件的卡件。

工作方式

如图所示，当电子锁芯处于闭锁状态时(如图10、11)，螺线管铁芯顶在闭锁销45的后方，阻挡闭锁销45移动，锁芯无法转动，因此锁具无法解锁。

如图12所示，当该发明电脑钥匙插入电子锁芯时，通电导体10与锁芯内的电极402接触，从而可以给锁芯中的控制单元43供电，锁芯控制单元43上的MCU将锁芯内置的识别码值通过通电导体10自动发送到该发明电脑钥匙内，电脑钥匙内的控制单元6上的MCU识别码值后并确认后，发送解锁指令到锁芯控制单元403上，锁芯控制单元403收到解锁指令后，接通锁芯螺线管404的电源，锁芯螺线管404内的铁芯通电收缩，解除对闭锁销405的阻挡，当该电脑钥匙转动时，闭锁销405在锁芯外壳400内壁的压迫下收缩(如图13)，闭锁销405压缩弹簧406，直到锁芯401转动到锁具的解锁位置，电脑钥匙回转复位后拔出，闭锁销405在弹簧406的作用下复位，锁具重新闭锁。

当电脑钥匙插入机械锁芯进行操作时，工作方式如专利CN 202401835所述，如图2所示，首先本电脑钥匙的读码头9读取锁具的识别码，将本电脑钥匙控制单元6上的MCU识别并确认后，电脑钥匙内的螺线管8的铁芯收缩，解除对闭锁头2的闭锁，此时转动电脑钥匙，由于闭锁头2卡在锁芯外壳上，因此，电脑钥匙转动时可以带动锁芯转动，对锁具进行解锁操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.机电一体化电脑钥匙，包括有：壳体、电源、读码头、解锁头和控制单元，所述电源和控制单元位于壳体内腔中，所述读码头位于壳体内，且安装在壳体顶端；所述电源和控制单元电气连接，所述读码头和控制单元电气连接；所述解锁头安装在壳体顶部，并所述解锁头的顶端伸出壳体外部；其特征在于，所述机电一体化电脑钥匙还包括有：用于传输电源和通讯信号的通电导体；所述解锁头中部设置有通孔，所述通电导体的底端与控制单元电气连接，所述通电导体伸进解锁头中部设置的通孔中，所述通电导体的顶端平齐或低于所述通孔的顶端。

2.根据权利要求1所述的机电一体化电脑钥匙，其特征在于，包括有用于控制所述解锁头进行解闭锁转动的解锁头控制部件，所述解锁头控制部件与解锁头连接，所述解锁头控制部件与控制单元电气连接。

3.根据权利要求2所述的机电一体化电脑钥匙，其特征在于，所述解锁头为圆柱状零件；所述解锁头控制部件包括闭锁头、固定块和螺线管；所述闭锁头为圆环柱状零件，内圆套在解锁头下段的外部；所述固定块安装在解锁头底端，并位于壳体内腔的顶部，解锁头通过固定块与闭锁头连接；所述螺线管固定在固定块内或直接固定在壳体内腔中；所述闭锁头设置有螺线管铁芯配合部，当螺线管铁芯插入闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头和闭锁头紧固连接为一体；当螺线管铁芯退出闭锁头的螺线管铁芯配合部内时，所述解锁头能够相对闭锁头进行旋转运动。

4.根据权利要求3所述的机电一体化电脑钥匙，其特征在于，包括有：绝缘套和连接板，所述绝缘套套设在通电导体顶部外面；所述通电导体底部焊接在连接板上，所述连接板通过连接线与控制单元电气连接。

5.根据权利要求3或4所述的机电一体化电脑钥匙，其特征在于，所述解锁头由上圆柱和下圆柱组成，中间有一个圆形台阶通孔；下圆柱底部有两个凹槽，凹槽底端形成一个凹槽台阶面；所述闭锁头的圆环柱中间有一个通孔，底部具有一个大圆面，大圆面两侧各具有一个半圆槽，所述半圆槽即为螺线管铁芯配合部；所述固定块是一个板状零件，固定块底面是一个平面，所述固定块的正面开有一个腰型孔，腰型孔两侧各有一个侧壁，两侧壁顶面上各有一个平面，所述固定块的正面一侧设置有一个凸台，凸台上有一个圆形台阶通孔；所述解锁头的下圆柱穿过闭锁头内的通孔，固定块上的腰型孔卡在解锁头下端的凹槽内，固定块上的台阶面顶在解锁头的凹槽台阶面上，从而使解锁头无法转动，同时使解锁头、闭锁头和固定块安装在一起；螺线管装入固定块上的圆形台阶通孔内，螺线管的铁芯插入闭锁头的半圆槽内，阻止闭锁头的转动；所述通电导体焊接到连接板上，通电导体外面套有绝缘套，然后一起插入解锁头中间的通孔内。

6.根据权利要求5所述的机电一体化电脑钥匙，其特征在于，所述解锁头和闭锁头材质为不锈钢；所述通电导体为探针；所述绝缘套是塑胶材质的零件或是热缩管。

7.智能闭锁装置，其特征在于，包括有根据权利要求3至6中任何一项所述的机电一体化电脑钥匙和智能锁具，所述智能锁具为一种智能电子锁具或一种智能机械锁具。

8.根据权利要求7所述的智能闭锁装置，其特征在于，所述智能电子锁具包括有锁芯外壳、锁芯控制单元和电子锁芯，电子锁芯和锁芯控制单元位于锁芯外壳内；所述电子锁芯的底部包括有电极，所述电子锁芯的内部包括有锁芯螺线管。

9.智能闭锁装置的工作方法，采用如权利要求8所述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能电子锁具：其特征在于，当所述机电一体化电脑钥匙插入电子锁芯时，通电导体与电子锁芯内的电极接触，从而给锁芯控制单元供电，锁芯控制单元上的MCU将锁芯内置的识别码值通过通电导体自动发送到所述机电一体化电脑钥匙内，所述机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别码值并确认后，发送解锁指令到锁芯控制单元上，锁芯控制单元收到解锁指令后，接通锁芯螺线管的电源，锁芯螺线管内的铁芯通电收缩，所述智能锁具进行解锁。

10.智能闭锁装置的工作方法，采用如权利要求7所述的智能闭锁装置，所述智能锁具为一种智能机械锁具，其特征在于，当电脑钥匙插入智能机械锁具的机械锁芯进行操作时，首先所述机电一体化电脑钥匙的读码头读取智能机械锁具的识别码，传输给机电一体化电脑钥匙的控制单元上的MCU识别并确认后，电脑钥匙内的螺线管的铁芯收缩，解除对闭锁头的闭锁，此时转动电脑钥匙，闭锁头卡在机械锁芯外壳上，所述机电一体化电脑钥匙转动时解锁头带动机械锁芯转动，对所述智能锁具进行解锁操作。