CN110097667B - 一种智能锁芯的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及一种智能锁芯的控制系统，包括主控模块、NFC卡感应模块、NFC卡读取模块和电机驱动模块，主控模块采用低功耗蓝牙技术芯片，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，通过与手机APP连接实现物联网，达到通过手机控制门锁开关的功能，实现远程开锁，省去了携带钥匙的麻烦；该控制系统具备NFC功能，能够短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，用户可自由选择蓝牙方式或NFC方式开锁，使用方便；另外，主控模块设置有用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路和用于与电机驱动模块电连接的电机加密电路，有效防止系统反读盗取，安全性高。

Description

一种智能锁芯的控制系统

【技术领域】

本发明创造涉及技术领域，特别是一种智能锁芯的控制系统。

【背景技术】

传统的机械门锁需要用户携带钥匙出门，极为不方便，往往在忘记携带钥匙的时候便无法打开家门，需要请专业人士进行换锁，给用户造成极大的麻烦；为了解决携带钥匙的麻烦，现有技术中的出现了一些智能门锁，一般采用密码验证、指纹验证或NFC卡验证等方式，通过简单地读取信息校验成功便能开锁，但这些智能门锁缺少加密功能，易破解、安全性低。另外，随着科技进步的发展，物联网进入千家万户，门锁联网也成为了智能家居和智能门锁的研发方向。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明创造提供一种安全等级高、能够实现物联网的智能锁芯的控制系统。

为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

一种智能锁芯的控制系统，所述智能锁芯包括锁壳、装在锁壳中部开口槽中的拨拖、分别装在位于拨拖两侧的锁壳中的内转轴和外转轴，所述内转轴与拨拖联动，所述内转轴上设置有与其联动的内转键，所述外转轴上设置有与其联动的外转键，所述外转键内设置有传动腔；所述外转轴内还设置有能够带动所述外转键与内转键接合联动或分离的电动离合装置，所述锁壳的后端设置有用于控制所述电动离合装置的控制装置；

所述控制装置包括主控模块、NFC卡感应模块、NFC卡读取模块和电机驱动模块，所述NFC卡感应模块和NFC卡读取模块分别与所述主控模块的信号输入端连接，所述电机驱动模块与所述主控模块的信号输出端连接；

所述主控模块设置有用于蓝牙通讯连接的主控芯片电路、用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路、用于与电机驱动模块电连接的电机加密电路、用于提供工作电压的电源电路和用于与所述NFC卡读取模块连接的第一连接器电路；

所述NFC卡感应模块设置有用于感应NFC卡的距离检测电路、用于发射无线信号的第二连接器电路和用于与NFC卡读取模块电连接的第三连接器电路，所述距离检测电路和第三连接器电路分别与所述第二连接器电路电连接，所述第二连接器电路与所述主控芯片电路电连接；

所述NFC卡读取模块设置有用于读取NFC卡信息的读取电路和用于与所述主控模块连接的第四连接器电路，所述第四连接器电路与所述第三连接器电路电连接，所述第四连接器电路与所述读取电路电连接，所述第四连接器电路与所述主控芯片电路电连接；

所述电机驱动模块设置有用于控制所述电动离合装置的电机驱动电路，所述电机驱动电路与所述电机加密电路电连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控芯片电路选用型号为NRF52832的芯片，所述加密芯片电路选用型号为ATSHA204A-SSHDA-B-SOIC8的芯片，所述电机加密电路选用型号为WF10-04W-31的芯片，所述电源电路选用型号为WF10-04W-31的芯片。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控模块还设置有与所述主控芯片电路电连接的磁性传感器电路，所述磁性传感器电路选用型号为SENSOR_QMC7983的芯片。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控模块还设置有与所述主控芯片电路电连接的LED驱动器电路。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控模块还设置有与所述主控芯片电路电连接的烧录测试电路。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控模块还设置有与所述主控芯片电路电连接的存储电路，所述存储电路选用型号为FM24C32A的芯片。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述NFC卡读取模块还设置有与所述读取电路电连接的蜂鸣器电路。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述NFC卡感应模块还设置有与所述第二连接器电路电连接的LED芯片电路。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述电机驱动模块还设置有与所述电机驱动电路电连接的测试电路。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述电动离合装置包括传动电机，所述传动电机的输出轴连接有伸入所述传动腔内的蜗杆，所述蜗杆上套装有能够与其螺纹连接的螺帽，所述蜗杆能够带动所述螺帽相对于所述外转键轴向移动；所述蜗杆上还套装有分别位于所述螺帽两侧的第一回位弹簧和第二回位弹簧，在所述传动电机带动所述蜗杆正转或反转时所述螺帽压缩所述第一回位弹簧，所述第一回位弹簧推动所述外转键沿所述螺杆的旋转轴轴向移动与所述内转键接合联动；在所述传动电机带动所述蜗杆反转或正转时所述螺帽压缩所述第二回位弹簧，所述第二回位弹簧推动所述外转键沿所述螺杆的旋转轴轴向移动与所述内转键分离。

本发明创造的有益效果是：本发明创造的包括主控模块、NFC卡感应模块、NFC卡读取模块和电机驱动模块，主控模块采用低功耗蓝牙技术芯片，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，通过与手机APP连接实现物联网，达到通过手机控制门锁开关的功能，实现远程开锁，省去了携带钥匙的麻烦；该控制系统具备NFC功能，能够短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，用户可自由选择蓝牙方式或NFC方式开锁，使用方便。

另外，主控模块设置有用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路和用于与电机驱动模块电连接的电机加密电路，有效防止系统反读盗取，安全性高。

【附图说明】

图1是本发明创造的电路原理方框图；

图2是主控芯片电路的电路图；

图3是加密芯片电路的电路图；

图4是电机加密电路的电路图；

图5是电源电路的电路图；

图6是第一连接器电路的电路图；

图7是LED驱动器电路的电路图；

图8是烧录测试电路的电路图；

图9是存储电路的电路图；

图10是磁性传感器电路的电路图；

图11是距离检测电路的电路图；

图12是第二连接器电路的电路图；

图13是第三连接器电路的电路图；

图14是LED芯片电路的电路图；

图15是读取电路的电路图；

图16是第四连接器电路的电路图；

图17是蜂鸣器电路的电路图；

图18是电机驱动电路的电路图；

图19是测试电路的电路图；

图20是本发明创造的结构示意图；

图21是本发明创造的分解示意图；

图22是外转键与内转键分离的剖视图；

图23是外转键与内转键接合的剖视图

图24是电动离合装置的结构示意图；

图25是电动离合装置的分解示意图；

图26是电动离合装置的剖视图；

图27是拨拖的结构示意图；

图28是内转轴的结构示意图；

图29是外转轴的结构示意图；

图30是内转键的结构示意图；

图31是外转键的结构示意图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如附图1所示，一种智能锁芯的控制系统，所述智能锁芯包括锁壳1、装在锁壳1中部开口槽中的拨拖2、分别装在位于拨拖2两侧的锁壳1中的内转轴3和外转轴4，锁壳包括但不限于采用弹子锁锁壳、叶片锁锁壳或葫芦型锁壳等现有技术中电子锁常用的锁壳。所述内转轴3与拨拖2联动，所述内转轴3上设置有与其联动的内转键5，所述外转轴4上设置有与其联动的外转键6，所述外转键6内设置有传动腔61；所述外转轴4内还设置有能够带动所述外转键6与内转键5接合联动或分离的电动离合装置，所述锁壳1的后端设置有用于控制所述电动离合装置的控制装置100；

所述控制装置100包括主控模块110、NFC卡感应模块120、NFC卡读取模块130和电机驱动模块140，所述NFC卡感应模块120和NFC卡读取模块130分别与所述主控模块110的信号输入端连接，所述电机驱动模块140与所述主控模块110的信号输出端连接；主控模块110采用低功耗蓝牙技术芯片，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，通过与手机APP连接实现物联网，达到通过手机控制门锁开关的功能，实现远程开锁，省去了携带钥匙的麻烦；该控制系统具备NFC功能，能够短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，用户可自由选择蓝牙方式或NFC方式开锁，使用方便；另外，主控模块110设置有用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路112和用于与电机驱动模块电连接的电机加密电路113，有效防止系统反读盗取，安全性高。

更进一步地说，如附图2至附图10所示，所述主控模块110设置有用于蓝牙通讯连接的主控芯片电路111、用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路112、用于与电机驱动模块140电连接的电机加密电路113、用于提供工作电压的电源电路114和用于与所述NFC卡读取模块130连接的第一连接器电路115；所述主控芯片电路111选用型号为NRF52832的芯片，能够实现蓝牙通讯和NFC校验系统运行。不仅可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，通过与手机APP连接实现物联网，达到通过手机控制门锁开关的功能，实现远程开锁，省去了携带钥匙的麻烦；还能够短距离内与兼容设备进行NFC识别和数据交换。用户可自由选择蓝牙方式或NFC方式开锁，使用方便。

所述加密芯片电路112选用型号为ATSHA204A-SSHDA-B-SOIC8的芯片，对系统硬件进行加密，防止系统反读盗取。所述电机加密电路113选用型号为WF10-04W-31的芯片，所述电源电路114选用型号为WF10-04W-31的芯片。所述主控模块1还设置有与所述主控芯片电路111电连接的磁性传感器电路118，所述磁性传感器电路118选用型号为SENSOR_QMC7983的芯片，用于感应门是否关闭，若无关闭则可通过蜂鸣器电路133发出报警，有效提高安全性能。所述主控模块1还设置有与所述主控芯片电路111电连接的LED驱动器电路116，用于驱动LED灯光，作为灯光提示。所述主控模块1还设置有与所述主控芯片电路111电连接的烧录测试电路142，用于录入系统程序。所述主控模块1还设置有与所述主控芯片电路111电连接的存储电路117，所述存储电路117选用型号为FM24C32A的芯片，所述存储电路117用于存储系统数据。

在本实施例中，如附图11至附图14所示，所述NFC卡感应模块2设置有用于感应NFC卡的距离检测电路121、用于发射无线信号的第二连接器电路122和用于与NFC卡读取模块3电连接的第三连接器电路123，所述距离检测电路121和第三连接器电路123分别与所述第二连接器电路122电连接，所述第二连接器电路122与所述主控芯片电路111电连接；所述NFC卡感应模块2还设置有与所述第二连接器电路122电连接的LED芯片电路124，所述LED芯片电路124可以设置有一个或多个LED芯片，作为灯光提示。

在本实施例中，如附图15至附图17所示，所述NFC卡读取模块3设置有用于读取NFC卡信息的读取电路131和用于与所述主控模块1连接的第四连接器电路132，所述第四连接器电路132与所述第三连接器电路123电连接，所述第四连接器电路132与所述读取电路131电连接；所述NFC卡读取模块3还设置有与所述读取电路131电连接的蜂鸣器电路133，实现系统提示音提醒。

在本实施例中，如附图18、附图19所示，所述电机驱动模块4设置有用于开锁控制的电机驱动电路141，所述电机驱动电路141的输入端与所述主控模块1电连接，输出端与现有技术中智能锁芯的电机5电连接。所述电机驱动模块4还设置有与所述电机驱动电路141电连接的测试电路142，便于测试使用。当所述距离检测电路121检测到NFC卡的时候，读取电路131开始读取MFC卡信息并发送给主控芯片电路111进行校验，校验成功后电机驱动模块4驱动电机进行开锁，实现NFC开锁方式。也可使用现有技术中具备NFC功能的手机进行NFC开锁。当手机APP通过蓝牙与主控芯片电路111连接后，可通过蓝牙方式实现远程开锁。

在本实施例中，如附图20至附图31所示，所述电动离合装置包括传动电机7，所述传动电机7优选为空心杯电机，响应极快，适合应用于电子锁芯。所述传动电机7的输出轴连接有伸入所述传动腔61内的蜗杆8，所述蜗杆8上套装有能够与其螺纹连接的螺帽9，所述蜗杆8能够带动所述螺帽9相对于所述外转键6轴向移动；所述蜗杆8上还套装有分别位于所述螺帽9两侧的第一回位弹簧11和第二回位弹簧12；如附图23所示，在所述传动电机7带动所述蜗杆8正转或反转时所述螺帽9压缩所述第一回位弹簧11，所述第一回位弹簧11推动所述外转键6沿所述螺杆的旋转轴轴向移动与所述内转键5接合联动；如附图22所示，在所述传动电机7带动所述蜗杆8反转或正转时所述螺帽9压缩所述第二回位弹簧12，所述第二回位弹簧12推动所述外转键6沿所述螺杆的旋转轴轴向移动与所述内转键5分离，结构简单。在所述传动电机7带动所述蜗杆8旋转且所述外转键6与内转键5机械卡死时所述螺帽9沿所述螺杆的旋转轴轴向移动并压缩所述第一回位弹簧11或第二回位弹簧12。

在机械卡死消失后所述第一回位弹簧11或第二回位弹簧12推动所述外转键6沿所述螺杆的旋转轴轴向移动，使外转键6与内转键5发生接合联动或分离。第一回位弹簧或第二回位弹簧能够在外转键与内转键出现机械卡死时，起到缓冲作用，防止螺帽与螺杆之间出现相对空转滑丝等问题，设计巧妙，有效提高电动离合装置的使用寿命。另外，第一回位弹簧和第二回位弹簧能够促使螺帽9与螺杆8保持啮合，提高电动离合装置的稳定性。

在本实施例中，如附图26所示，所述传动腔61内设置有定位槽62，所述螺帽9的外侧外凸形成有与所述定位槽62相适应的定位部91，在所述螺帽9沿所述螺杆的旋转轴轴向移动时所述定位部91沿所述定位槽62滑动；定位部91与定位槽62的配合使得螺帽9只能沿所述螺杆的旋转轴轴向移动，而不能发生周向转动，对螺帽9起到限位作用。

在本实施例中，所述第一回位弹簧11的一端与所述传动腔61的腔底相抵，另一端抵在所述螺帽9上，在外转键与内转键接合联动时第一回位弹簧11被压缩的行程为螺帽9移动的行程，此时第一回位弹簧11能够推动所述螺帽9的一侧与蜗杆8保持啮合。所述传动腔61的腔口设置有能供所述蜗杆8贯穿的回位弹簧挡板10，所述第二回位弹簧12的一端与所述回位弹簧挡板10相抵，另一端抵在所述螺帽9上，在外转键与内转键分离时第二回位弹簧12被压缩的行程为螺帽9移动的行程，此时第二回位弹簧12能够推动所述螺帽9的另一侧与蜗杆8保持啮合。

为了提高该智能锁芯的安全性能，所述外转轴4内设置有位于所述传动电机7后端的防钻销13，能够防止电子锁的外置识别器被破坏后，不法分子对电动离合装置进行钻破，有效提高电子锁芯的安全性。

在本实施例中，如附图27至附图31所示，所述拨拖2朝向所述内转轴3的一端设置有能供所述内转轴3的前端插入的转动槽21，所述转动槽21内设置有向内凸起的第一插键22，所述内转轴3的前端设置有与所述第一插键22相匹配的第一插槽31，装配后，能够实现拨拖2与内转轴3的联动；所述内转轴3的前端还设置有第二插槽32，所述内转键5的侧端外凸形成有与所述第二插槽32相匹配的第二插键51，装配后，能够实现内转轴3与内转键5的联动；所述外转轴4朝向所述拨拖2的一端设置有第三插槽41，所述外转键6的侧端外凸形成有与所述第三插槽41相匹配的第三插键61，装配后，能够实现外转轴4与外转键6的联动；所述内转键5的前端外凸形成有第一离合部52，所述外转键6的前端外凸形成有与所述第一离合部52相匹配的第二离合部62，所述拨拖2的中部具有可供所述外转键6的前端穿过的离合腔23，在所述第二离合部62穿过所述离合腔23与所述第一离合部52接合后所述外转键6与内转键5联动；在所述螺帽9沿所述螺杆的旋转轴朝向所述拨拖2轴向移动时所述第一回位弹簧11推动所述外转键6沿所述螺杆的旋转轴轴向前进，所述第二离合部62穿过所述离合腔23后与所述第一离合部52接合，所述外转键6与内转键5联动；在所述螺帽9沿所述螺杆的旋转轴背离所述拨拖2轴向移动时所述第二回位弹簧12推动所述外转键6沿所述螺杆的旋转轴轴向后退，所述第二离合部62与第一离合部52分离，所述外转键6与内转键5不联动。上述电子锁芯的电动离合装置可应用于现有技术中多种电子锁中，可不限于如附图20中所示的电子锁中使用。

Claims (9)

1.一种智能锁芯的控制系统，所述智能锁芯包括锁壳(1)、装在锁壳(1)中部开口槽中的拨拖(2)、分别装在位于拨拖(2)两侧的锁壳(1)中的内转轴(3)和外转轴(4)，其特征在于所述内转轴(3)与拨拖(2)联动，所述内转轴(3)上设置有与其联动的内转键(5)，所述外转轴(4)上设置有与其联动的外转键(6)，所述外转键(6)内设置有传动腔(61)；所述外转轴(4)内还设置有能够带动所述外转键(6)与内转键(5)接合联动或分离的电动离合装置，所述锁壳(1)的后端设置有用于控制所述电动离合装置的控制装置(100)；

所述控制装置(100)包括主控模块(110)、NFC卡感应模块(120)、NFC卡读取模块(130)和电机驱动模块(140)，所述NFC卡感应模块(120)和NFC卡读取模块(130)分别与所述主控模块(110)的信号输入端连接，所述电机驱动模块(140)与所述主控模块(110)的信号输出端连接；

所述主控模块(110)设置有用于蓝牙通讯连接的主控芯片电路(111)、用于对控制系统硬件进行加密的加密芯片电路(112)、用于与电机驱动模块(140)电连接的电机加密电路(113)、用于提供工作电压的电源电路(114)和用于与所述NFC卡读取模块(130)连接的第一连接器电路(115)；

所述NFC卡感应模块(120)设置有用于感应NFC卡的距离检测电路(121)、用于发射无线信号的第二连接器电路(122)和用于与NFC卡读取模块(130)电连接的第三连接器电路(123)，所述距离检测电路(121)和第三连接器电路(123)分别与所述第二连接器电路(122)电连接，所述第二连接器电路(122)与所述主控芯片电路(111)电连接；

所述NFC卡读取模块(130)设置有用于读取NFC卡信息的读取电路(131)和用于与所述主控模块(110)连接的第四连接器电路(132)，所述第四连接器电路(132)与所述第三连接器电路(123)电连接，所述第四连接器电路(132)与所述读取电路(131)电连接，所述第四连接器电路(132)与所述主控芯片电路(111)电连接；

所述电机驱动模块(140)设置有用于控制所述电动离合装置的电机驱动电路(141)，所述电机驱动电路(141)与所述电机加密电路(113)电连接；

所述电动离合装置包括传动电机(7)，所述传动电机(7)的输出轴连接有伸入所述传动腔(61)内的蜗杆(8)，所述蜗杆(8)上套装有能够与其螺纹连接的螺帽(9)，所述蜗杆(8)能够带动螺帽(9)相对于外转键(6)轴向移动；所述蜗杆(8)上还套装有分别位于螺帽(9)两侧的第一回位弹簧(11)和第二回位弹簧(12)，在传动电机(7)带动蜗杆(8)正转或反转时螺帽(9)压缩第一回位弹簧(11)，所述第一回位弹簧(11)推动外转键(6)沿蜗杆(8)的旋转轴轴向移动与所述内转键(5)接合联动；在传动电机(7)带动蜗杆(8)反转或正转时所述螺帽(9)压缩第二回位弹簧(12)，所述第二回位弹簧(12)推动外转键(6)沿蜗杆(8)的旋转轴轴向移动与所述内转键(5)分离；

所述拨拖（2）朝向所述内转轴（3）的一端设置有能供所述内转轴（3）的前端插入的转动槽（21），所述转动槽（21）内设置有向内凸起的第一插键（22），所述内转轴（3）的前端设置有与所述第一插键（22）相匹配的第一插槽（31），装配后，能够实现拨拖（2）与内转轴（3）的联动；所述内转轴（3）的前端还设置有第二插槽（32），所述内转键（5）的侧端外凸形成有与所述第二插槽（32）相匹配的第二插键（51），装配后，能够实现内转轴（3）与内转键（5）的联动；所述外转轴（4）朝向所述拨拖（2）的一端设置有第三插槽（41），所述外转键（6）的侧端外凸形成有与所述第三插槽（41）相匹配的第三插键（61），装配后，能够实现外转轴（4）与外转键（6）的联动；所述内转键（5）的前端外凸形成有第一离合部（52），所述外转键（6）的前端外凸形成有与所述第一离合部（52）相匹配的第二离合部（62），所述拨拖（2）的中部具有可供所述外转键（6）的前端穿过的离合腔（23），在所述第二离合部（62）穿过所述离合腔（23）与所述第一离合部（52）接合后所述外转键（6）与内转键（5）联动；在所述螺帽（9）沿所述蜗杆的旋转轴朝向所述拨拖（2）轴向移动时所述第一回位弹簧（11）推动所述外转键（6）沿所述蜗杆的旋转轴轴向前进，所述第二离合部（62）穿过所述离合腔（23）后与所述第一离合部（52）接合，所述外转键（6）与内转键（5）联动；在所述螺帽（9）沿所述蜗杆的旋转轴背离所述拨拖（2）轴向移动时所述第二回位弹簧（12）推动所述外转键（6）沿所述蜗杆的旋转轴轴向后退，所述第二离合部（62）与第一离合部（52）分离，所述外转键（6）与内转键（5）不联动。

2.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述主控芯片电路(111)选用型号为NRF52832的芯片，所述加密芯片电路(112)选用型号为ATSHA204A-SSHDA-B-SOIC8的芯片，所述电机加密电路(113)选用型号为WF10-04W-31的芯片，所述电源电路(114)选用型号为WF10-04W-31的芯片。

3.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述主控模块(110)还设置有与所述主控芯片电路(111)电连接的磁性传感器电路(118)，所述磁性传感器电路(118)选用型号为SENSOR_QMC7983的芯片。

4.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述主控模块(110)还设置有与所述主控芯片电路(111)电连接的LED驱动器电路(116)。

5.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述主控模块(110)还设置有与所述主控芯片电路(111)电连接的烧录测试电路(142)。

6.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述主控模块(110)还设置有与所述主控芯片电路(111)电连接的存储电路(117)，所述存储电路(117)选用型号为FM24C32A的芯片。

7.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述NFC卡读取模块(130)还设置有与所述读取电路(131)电连接的蜂鸣器电路(133)。

8.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述NFC卡感应模块(120)还设置有与所述第二连接器电路(122)电连接的LED芯片电路(124)。

9.根据权利要求1所述的智能锁芯的控制系统，其特征在于所述电机驱动模块(140)还设置有与所述电机驱动电路(141)电连接的测试电路(142)。