CN107060511B - 一种磁编码电子钥匙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁编码电子钥匙，旨在提供一种安全性高、可靠性好、能实现智能化操作的磁编码电子钥匙。本发明包括钥匙骨架、解锁轴外壳、智能电路装置及与电池，解锁轴外壳内设置有磁控结构和电控结构，解锁轴外壳的前段和后段分别设有前腔和后腔；磁控结构包括设置在前腔内的至少一个磁组合单元和设置在后腔内的状态转换永磁体；磁组合单元包括两个双极永磁磁体和一个位于前腔中心的磁轭；双极永磁磁体的其中一个磁极靠近磁轭，另一个磁极则远离磁轭，两个双极永磁磁体并列排放，两个双极永磁磁体同一侧的极性相反；磁轭用作两个双极永磁磁体朝向轴心磁极的导磁通路，主磁路通过磁轭。本发明应用于磁编码电子钥匙的技术领域。

Description

一种磁编码电子钥匙

技术领域

本发明涉及一种电子钥匙,特别涉及一种磁编码电子钥匙。

背景技术

随着科技的进步，磁编码锁在锁具领域的应用越来越广泛，磁编码锁技术不断发展、成熟，如申请号为200920040973.7的中国发明专利申请提供了一种能承受恶劣环境的磁编码锁芯及磁编码挂锁，与该种磁编码锁芯及挂锁配套使用的钥匙即为磁编码锁用钥匙，现有的磁编码锁用钥匙的普通结构是：在钥匙骨架上连接钥匙杆，并在钥匙杆的顶端设有解锁磁体，磁编码锁用钥匙的解锁原理是利用钥匙杆上设置解锁磁体将磁编码锁芯内的单子吸引到开锁位置，从而解除对锁芯的限位，使锁芯可进行圆周转动，达到解锁的目的，而现有的上述结构的磁编码锁用钥匙，其解锁磁体是固定的，因此解锁磁体由始至终处于开锁位置，任何人只要有钥匙即可开锁，该钥匙容易被仿制，降低了安全性，甚至使锁具失去应有的作用，并且由任何人拿到钥匙即可开锁，容易造成管理的不规范及开锁权限的不明确，特别是在一些特殊的环境下如电力系统中，门禁管理则犹为重要，并且有严格的权限控制，普通的磁编码锁用钥匙则难以保障权限有效、可靠地控制，另一方面，现有的磁编码锁用钥匙不能实现任何的电控和智能化操作。

综上所述，现有的磁编码锁有钥匙存在安全性低、可靠性差、无法实现智能化操作的技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种安全性高、可靠性好、能实现智能化操作的磁编码电子钥匙。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括钥匙骨架、设置在所述钥匙骨架上的解锁轴外壳、设置在所述钥匙骨架内的智能电路装置及与所述智能电路装置电连接的电池，所述解锁轴外壳内设置有磁控结构和电控结构，所述解锁轴外壳的前段和后段分别设有前腔和后腔；所述磁控结构包括设置在所述前腔内的至少一个磁组合单元和设置在所述后腔内的与所述磁组合单元相适配的状态转换永磁体；所述磁组合单元包括两个双极永磁磁体和一个位于所述前腔中心的磁轭；所述双极永磁磁体的其中一个磁极靠近所述磁轭，另一个磁极则远离所述磁轭，两个所述双极永磁磁体、并列排放，两个所述双极永磁磁体同一侧的极性相反；所述磁轭用作两个所述双极永磁磁体朝向轴心磁极的导磁通路，主磁路通过所述磁轭；所述磁组合单元的外部主磁路在所述解锁轴外壳外部为半圆弧形，所述电控结构包括设置在所述解锁轴外壳后段内滑动的导磁动芯，所述导磁动芯的前端设置有与状态转换永磁体相适配的定位机构，所述状态转换永磁体呈球形，所述状态转换永磁体的N极和S极上均设有与所述定位机构相适配的定位槽，所述解锁轴外壳的外围设有与所述导磁动芯相适配的电磁线圈，所述电磁线圈的外围设置有导磁定子，所述导磁定子的底部封住所述解锁轴外壳后端的底部，所述导磁定子的底部与所述导磁动芯之间设置有复位机构，所述解锁轴外壳后段外侧还设置有助翻器。

进一步，两个所述双极永磁磁体的表面磁通量相同或相近，所述状态转换永磁体为球形，所述状态转换永磁体可在控制装置的控制下进行磁体的左右翻转,达到极性朝向变换的目的。

进一步，两个所述双极永磁磁体的表面磁通量不同，所述状态转换永磁体为柱形，所述状态转换永磁体可在控制装置的控制下进行左右移动,达到远离或靠近磁组合单元的目的。

进一步，所述钥匙骨架上还设置有蜂鸣器、OLED显示屏、四位组合键盘，所述蜂鸣器、OLED显示屏、四位组合键盘均与所述智能电路装置电连接。

进一步，所述智能电路装置包括依次连接的主控电路、调制/解调电路、桥式整流器、钥匙端磁耦合线圈，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路产生磁场变化信号，所述钥匙端磁耦合线圈将磁场变化信号转化为电信号，再经所述桥式整流器和调制/解调电路调为Uart信号，传输给所述主控电路。

进一步，所述智能电路装置还包括电池充电电路，所述电池充电电路与所述桥式整流器连接，充电时，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路，由通讯/充电端磁耦合线圈发出的交变电能通过所述钥匙端磁耦合线圈传到所述桥式整流器，经所述桥式整流器整流后供给所述电池充电电路为所述钥匙骨架内设置的电池充电。

进一步，所述主控电路包括低功耗单片机电路、RFID读码电路、步进电机控制电路、OLED显示屏电路、蜂鸣器电路、四位组合键盘电路、蓝牙通讯模块电路。

本发明的有益效果是：

1、所述OLED显示屏采用高亮度OLED点阵显示屏，亮度高、对比度大，可在-40°C正常显示；所述4位组合键盘可提供直观、高效的人机交互手段。使本发明具有通讯、时间显示、音响设置、采码、电量查询等多种辅助功能。

2、采用本发明的磁控结构的磁编码电子钥匙解闭锁装置可实现在磁组合单元的机械结构不产生任何变化（或位移）的情况下，通过改变状态转换永磁体的状态,对磁组合单元外部主磁路上的磁感应强度进行人工控制。与通过改变磁组合单元相应部件位置实现磁组合单元的外部主磁路上磁感应强度改变的控制方案相比，具有可靠性高，不容易出现卡滞现象；控制结构简单；容易实现整体密封等优点。

3、磁组合单元采用模块化结构设计，且种类较少，磁组合单元设置位置相对固定，这样，组装钥匙前可预先生产磁组合单元，组装钥匙时按不同锁码在相应位置设置相应种类的磁组合单元即可，从而使钥匙的生产效率大大提高，也进一步使依据本发明设计和生产的磁编码钥匙具有数字化管理简便、结构和制造工艺简弹、生产成本低等优点。

4、移动部件少、各部件对加工精度要求不高；解/闭锁动作简单、幅度小、机械损耗小；移动部件不与开/闭锁受力部件（如弹子）刚性连接，所以基本不受开/闭力影响；移动部件位于一个封闭空间内，容易实现整体密封，不易受环境因素（如雨水、沙尘等）的影响；非转换状态时，状态转换永磁体的朝向由定位机构锁定，不易受外部磁力影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是所述智能电路装置的结构示意图；

图3是实施例一本发明的磁编码电子钥匙解闭锁装置的磁控结构的结构示意图；

图4是实施例一的磁控结构解闭锁工作方法的原理示意图；

图5是实施例一的磁控结构解闭锁工作方法的另一状态的原理示意图；

图6是实施例二本发明的磁编码电子钥匙解闭锁装置的磁控结构的结构示意图；

图7是实施例二的磁控结构解闭锁工作方法的原理示意图；

图8是实施例二的磁控结构解闭锁工作方法的另一状态的原理示意图；

图9是本发明与磁编码电子钥匙解闭锁装置的磁控结构组合的结构示意图；

图10是磁编码电子钥匙解闭锁装置闭锁状态的示意图；

图11是磁编码电子钥匙解闭锁装置解锁状态的示意图；

图12是磁编码电子钥匙解闭锁装置翻转位的示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1至图5，图9至图12 所示，在本实施例中，本发明包括钥匙骨架1、设置在所述钥匙骨架1上的解锁轴外壳2、设置在所述钥匙骨架1内的智能电路装置及与所述智能电路装置电连接的电池，所述解锁轴外壳2内设置有磁控结构和电控结构，所述解锁轴外壳2的前段和后段分别设有前腔2a和后腔3a；所述磁控结构包括设置在所述前腔2a内的至少一个磁组合单元和设置在所述后腔3a内的与所述磁组合单元相适配的转换永磁体4a；所述磁组合单元包括两个双极永磁磁体5a、6a和一个位于所述前腔2a中心的磁轭7a；所述双极永磁磁体5a、6a的其中一个磁极靠近所述磁轭7a，另一个磁极则远离所述磁轭7a，两个所述双极永磁磁体5a、6a并列排放，两个所述双极永磁磁体5a、6a同一侧的极性相反；所述磁轭7a用作两个所述双极永磁磁体5a、6a朝向轴心磁极的导磁通路，主磁路通过所述磁轭7a；所述磁组合单元的外部主磁路在所述解锁轴外壳2外部为半圆弧形，所述电控结构包括设置在所述解锁轴外壳2后段内滑动的导磁动芯2b，所述导磁动芯2b的前端设置有与转换永磁体4a相适配的定位机构4b，所述转换永磁体4a呈球形，所述转换永磁体4a的N极和S极上均设有与所述定位机构4b相适配的定位槽5b，所述解锁轴外壳2的外围设有与所述导磁动芯2b相适配的电磁线圈6b，所述电磁线圈6b的外围设置有导磁定子7b，所述导磁定子7b的底部封住所述解锁轴外壳2后端的底部，所述导磁定子7b的底部与所述导磁动芯2b之间设置有复位机构8b，所述解锁轴外壳2后段外侧还设置有助翻器9b。

在本实施例中，两个所述双极永磁磁体5a、6a的表面磁通量相同或相近，所述转换永磁体4a为球形，所述转换永磁体4a可在控制装置的控制下进行磁体的左右翻转,达到极性朝向变换的目的。

在本实施例中，所述钥匙骨架1上还设置有蜂鸣器11、OLED显示屏12、四位组合键盘13，所述蜂鸣器11、OLED显示屏12、四位组合键盘13均与所述智能电路装置电连接。

在本实施例中，所述智能电路装置包括依次连接的主控电路、调制/解调电路、桥式整流器、钥匙端磁耦合线圈，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路产生磁场变化信号，所述钥匙端磁耦合线圈将磁场变化信号转化为电信号，再经所述桥式整流器和调制/解调电路调为Uart信号，传输给所述主控电路。

在本实施例中，所述智能电路装置还包括电池充电电路，所述电池充电电路与所述桥式整流器连接，充电时，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路，由通讯/充电端磁耦合线圈发出的交变电能通过所述钥匙端磁耦合线圈传到所述桥式整流器，经所述桥式整流器整流后供给所述电池充电电路为所述钥匙骨架1内设置的电池充电。

在本实施例中，所述主控电路包括低功耗单片机电路、RFID读码电路、步进电机控制电路、OLED显示屏电路、蜂鸣器电路、四位组合键盘电路、蓝牙通讯模块电路。

解闭锁装置要从闭锁状态转换到解锁状态需要由所述电控结构来完成，所述电控结构的工作方法的步骤如下：

a、根据状态转换前状态转换永磁体靠近导磁动芯侧的极性，给电磁线圈通电，产生一定强度的磁力，将状态转换永磁体拉到翻转位；

b、给电磁线圈反向通电，此时状态转换永磁体朝向导磁动芯侧的极性与导磁动芯朝向状态转换永磁体侧的极性相同，产生互斥力，进而使锁定机构解锁和状态转换永磁体解锁；在电磁线圈互斥力和助翻器的共同作用下，使状态转换永磁体发生侧向偏转，并使状态转换永磁体的另一侧吸向导磁动芯，进而完成状态转换永磁体翻转的动作；

c、给电磁线圈断电，电磁线圈产生的电磁力消失，在复位机构的弹性力作用下，状态转换永磁体、导磁动芯和定位机构被一并复位到设定位置，使定位机构完成对状态转换永磁体朝向的锁定。

解闭锁装置解锁状态到闭锁状态的工作方法与闭锁状态转换到解锁状态相同，只是电磁线圈通电的极性相反。

实施例二

如图6至图8所示，在本实施例中，两个所述双极永磁磁体5a、6a的表面磁通量不同，所述转换永磁体4a为柱形，所述转换永磁体4a可在控制装置的控制下进行左右移动,达到远离或靠近磁组合单元的目的。

本发明应用于磁编码电子钥匙的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种磁编码电子钥匙，包括钥匙骨架（1）、设置在所述钥匙骨架（1）上的解锁轴外壳（2）、设置在所述钥匙骨架（1）内的智能电路装置及与所述智能电路装置电连接的电池，其特征在于：所述解锁轴外壳（2）内设置有磁控结构和电控结构，所述解锁轴外壳（2）的前段和后段分别设有前腔（2a）和后腔（3a）；所述磁控结构包括设置在所述前腔（2a）内的至少一个磁组合单元和设置在所述后腔（3a）内的与所述磁组合单元相适配的转换永磁体（4a）；所述磁组合单元包括两个双极永磁磁体（5a、6a）和一个位于所述前腔（2a）中心的磁轭（7a）；所述双极永磁磁体（5a、6a）的其中一个磁极靠近所述磁轭（7a），另一个磁极则远离所述磁轭（7a），两个所述双极永磁磁体（5a、6a）并列排放，两个所述双极永磁磁体（5a、6a）同一侧的极性相反；所述磁轭（7a）用作两个所述双极永磁磁体（5a、6a）朝向轴心磁极的导磁通路，主磁路通过所述磁轭（7a）；所述磁组合单元的外部主磁路在所述解锁轴外壳（2）外部为半圆弧形，所述电控结构包括设置在所述解锁轴外壳（2）后段内滑动的导磁动芯（2b），所述导磁动芯（2b）的前端设置有与转换永磁体（4a）相适配的定位机构（4b），所述转换永磁体（4a）呈球形，所述转换永磁体（4a）的N极和S极上均设有与所述定位机构（4b）相适配的定位槽（5b），所述解锁轴外壳（2）的外围设有与所述导磁动芯（2b）相适配的电磁线圈（6b），所述电磁线圈（6b）与所述智能电路装置电连接，所述电磁线圈（6b）的外围设置有导磁定子（7b），所述导磁定子（7b）的底部封住所述解锁轴外壳（2）后端的底部，所述导磁定子（7b）的底部与所述导磁动芯（2b）之间设置有复位机构（8b），所述解锁轴外壳（2）后段外侧还设置有助翻器（9b）。

2.根据权利要求1所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：两个所述双极永磁磁体（5a、6a）的表面磁通量相同或相近，所述转换永磁体（4a）为球形，所述转换永磁体（4a）可在控制装置的控制下进行磁体的左右翻转,达到极性朝向变换的目的。

3.根据权利要求1所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：两个所述双极永磁磁体（5a、6a）的表面磁通量不同，所述转换永磁体（4a）为柱形，所述转换永磁体（4a）可在控制装置的控制下进行左右移动,达到远离或靠近磁组合单元的目的。

4.根据权利要求1所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：所述钥匙骨架（1）上还设置有蜂鸣器（11）、OLED显示屏（12）、四位组合键盘（13），所述蜂鸣器（11）、OLED显示屏（12）、四位组合键盘（13）均与所述智能电路装置电连接。

5.根据权利要求1所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：所述智能电路装置包括依次连接的主控电路、调制/解调电路、桥式整流器、钥匙端磁耦合线圈，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路产生磁场变化信号，所述钥匙端磁耦合线圈将磁场变化信号转化为电信号，再经所述桥式整流器和调制/解调电路调为Uart信号，传输给所述主控电路。

6.根据权利要求5所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：所述智能电路装置还包括电池充电电路，所述电池充电电路与所述桥式整流器连接，充电时，所述钥匙端磁耦合线圈与外部的通讯/充电端磁耦合线圈形成磁耦合回路，由通讯/充电端磁耦合线圈发出的交变电能通过所述钥匙端磁耦合线圈传到所述桥式整流器，经所述桥式整流器整流后供给所述电池充电电路为所述钥匙骨架（1）内设置的电池充电。

7.根据权利要求5所述的一种磁编码电子钥匙，其特征在于：所述主控电路包括低功耗单片机电路、RFID读码电路、步进电机控制电路、OLED显示屏电路、蜂鸣器电路、四位组合键盘电路、蓝牙通讯模块电路。

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