CN1163690A - 远程操作的独立的电子锁安全系统组件 - Google Patents

Abstract

在门中使用的一种无钥匙的锁机构。操作者利用便携远端手持控制器(900，1000)启动该系统，该手持控制器发送编码的信号到门锁设备(29)。电子和电机设备部件安装在已有门锁装置的中空或空心部分，诸如在空心内门旋钮(30)或空心圆柱形套管闩启动器内，或者在内突起或锁眼盖板下。传感器(510)或接收器/天线安装在外门旋钮内，接收和转发编码的信号到处理器，该处理器比较这些信号与存储的信号。如果相符，处理器产生用于电机设备的控制信号，该电机设备只沿着或绕锁的轴线动作，根据由操作者始发的命令打开或锁住门锁组件。

Description

远程操作的独立的电子锁 安全系统组件

这是1993年11月24日申请的美国专利申请顺序号第08/158,018号的部分继续，该申请是1991年9月19日申请的07/762,919的继续，现已放弃。

                     发明领域

本发明一般涉及锁，并且更特别地涉及电子锁，该电子锁既能利用光又能利用无线电传输进行远程操作，并且其大小、配置和结构能与常规的门构件锁机械装置一起使用。

                     发明背景

由于现代半导体电路，最引人注意的是微处理器的出现，已尝试设计一种电子门锁，该电子门锁提供结合了微处理器所提供的优点的安全、“防撬”(“pick-proof”)锁。在设计电子锁方面的一些如此尝试在美国专利4,573,046、4,964,023和4,031,434中描述。在前述专利中所描述的每种结构有一个共同的缺点：它们不能直接在现有的常规门闩锁结构中使用。这样的现有技术的电子锁结构一般要求安装新的锁构件并且要求钻另外的孔穿过门和进入门自身的侧柱(jamb)。例如，授予Pinnow的美国专利4,573,046一般地公开了一种电子发射器/接收器锁系统，其中发射器最好设置在戴在用户手腕的表中。该专利除了以概念性的方式外没有描述那个设备响应位于门中的信号接收器，实际上起动锁机械装置。但是，该专利清楚地建议修改常规的门闩锁构件，以便完成锁住功能。除了缺乏与现有的门锁的兼容性外，这样的现有技术的电子锁设计还存在其他缺陷。

授予Nishizawa等人的美国专利4,964,023一般地公开了一种照明(illuminated)钥匙，其中能调制所发射的光来执行附加的锁定功能。可能使用易于复制的移频键控调制(即，FSK调制)，因而显著地减少由如此的锁定机械装置所提供的安全性。例如，可以通过使用具有“学习”功能的“通用”TV/VCR遥控来完成FSK调制“钥匙”的复制，简单地将原始“钥匙”靠近“通用”控制器替放置和直接将钥匙的光信息发射入控制器的传感器中，就能完成复制。

授予Perron等人的美国专利4,031,434一般地公开了一种使用二进制编码信号的电感耦合的电子锁。钥匙利用磁感应将以预编程码代码编码的一个FSK信号发射给锁部件，该锁部件处理来自钥匙的信号并激活一个电动机移开死螺栓。钥匙和锁部件的电源都保存在钥匙中。这类锁定装置对噪声特别敏感，并且要求“发射器”与“接收器”之间相当近的操作邻近性。

授予Johansson等人的美国专利4,770,012和授予Corder等人的专利4,802,353公开了相当复杂的组合型电子门锁，此种锁由内置电池提供部分电源。这些锁的外部把手用来以类似机械组合锁的方法接收用户生成的入口码并且使用相当基本的编码方案。这样的锁结构不利用常规类型的门闩锁结构而是通过回缩内部销的内部电磁螺线管在锁住与开锁状态之间转换，其中内部销允许外部把手的旋转和门的开启。专利4,802,353的锁也提供一种机械钥匙来替代电子锁结构并能与红外通信链路一起使用以便激活在美国专利4,854,143中所描述类型的位于远地的死螺栓锁。在这些专利所描述的每种锁中，实际移动与门撞击板有关的锁闩的能量是由用户提供的。

使用诸如上面三个专利中所公开的电磁锁定装置的概念有许多缺点。首先，这样的装置要求大量的电功率，因为螺线管电磁铁必须保存能量来使锁保持在启开状态，结果，经常更换电池。例如，专利4,770,012公开了锁电池寿命大约为9,000次锁住操作，以每天30次操作的正常门使用率计算，其寿命小于一年。专利4,802,353公开了在同样条件下电池可使用180天。第二，这样的电磁装置也相当慢。在专利4,854,143中所公开的死螺栓电磁铁转换到开锁和锁住状态分别需要8秒和4秒时间。在专利4,802,353中所公开的门电磁铁转换到开锁状态需要4秒时间。第三，为这种应用所选择的电磁装置设计以低电流操作并且不能抵抗沿运动轴上的强压力。这意味着此电磁装置不能以刚性弹簧加载，并且利用适当的外部磁场可容易被软化。第四，除了要花费一定时间来操作螺线管外，还要求另外的时间(至少8秒)来输入正确的组合码，使得开门总的经历时间大约为16秒，这比利用常规的钥匙操作的锁机械装置开门所要求的时间长很多。

上面所描述的电子组合锁系统的另外缺点是入口码可由其他人明显检测，而残疾人(例如盲人)一般不能使用这样的锁，并且一般能撬开具有机械替代特征的那些锁。而且与常规的门锁结构相比，上面描述的组合锁一般要求新的制造和加工程序(与常规门闩锁所要求的那些程序相比)，并且必须部分地由电磁装置附近的有色金属材料构成，这限制生产选择。

在现有技术中所知的电子锁结构中明显缺乏的是与通用的常规钥匙操作的门闩锁的内部机械锁定机械结构兼容的简单、“防撬”低功率锁结构。这样的一个电子门锁设计将与具有最小工程或生产加工尝试或费用的现有门闩锁结构兼容使用并已能由锁制造者将上述特点容易设计进现有门闩锁结构中。实际上，所有现有的常规机械锁结构利用机械钥匙围绕钥匙接收体圆柱的轴的旋转运动来移开锁住部件。既可直接利用钥匙的旋转运动来旋转锁住部件，或立即转变为一般沿钥匙接收体圆柱轴移动的锁住部件的直线运动。常规的机械门闩锁的这样的简单性和有效性目前还没有利用复杂的、高功率消耗或无效的现有技术的电子锁结构备份。

本发明目的是利用复杂的低功率电子元件直接替代常规机械门闩锁的机械钥匙和钥匙接受锁住圆柱部分来克服现有技术的电子锁结构的缺点，同时保持这样锁的内部机构装置用于实现实际的门锁住功能。设计与现有常规门闩锁兼容的这样的电子锁构件允许保持制造者在当前门锁制造设备中的投资并且利用现代技术微处理器为基础的电子学控制包括复杂进入码、授权进入的记录保持等的多种锁住功能。

                    发明概述

本发明提供激励门中所使用的锁住机构和类似机构的简单、相当便宜和可靠的设备和方法。该设备的设计和优选的大小与结构利用现有的常规门闩锁构件。例如，在本发明的一个实施例中，该设备的机械“锁住”部分和光或无线电频率传感器最好构造使得能安装在常规门把手的外部把手中，而内部把手装备有电池和电子控制装置。除了钥匙接收体圆柱和修改门把手旋钮外，先前知道的常规门闩锁的所有其他成分，包括门闩、位于门孔中的机械锁住元件和撞击板都能以目前技术中已知的同样方法使用。在本发明的另一实施例中，机械锁住装置、电池和控制电子器件都位于内部把手部分中或在锁眼盖中或在门构件的突起部分中，而只有该装置的天线或传感器部分位于组件的外把手部分中。

总的来说，本发明的锁住设备包括含有微型光发射器或无线电频率发射器/接收器的一个远程手持控制器(HHC)；一个电子门锁(EDL)，该EDL含有放置在那区域内部以便由EDL固定的光传感器或无线电频率发射器/接收器；连到传感器的一个处理器控制电路和启动EDL的机械锁住元件的电机设备。该设备也可以含有远程安装的固定器件的一个可选键盘，它将以类似HHC的方式与EDL进行通信。本发明的装置还可以包含用于EDL、HHC和键盘的电子编程器(EDLP)，该键盘用于输入所要求的进入码并控制HHC、键盘与EDL的其他功能。在HHC或键盘与EDL之间(和在EDLD与HHC、键盘或EDL之间)的通信最好是双向的，但也可能是如下所述的在HHC或键盘与EDL之间的单向通信。

一般地，在操作者初始化时，在HHC或键盘中的发射器生成由EDL中的传感器或接收器接收的信号。此信号由处理器进行处理，即处理器将此信号与预定存储的信号相比较以确定所接收的信号是否构成一个有效的锁启动序列。如果此序列被确定为有效的，处理器就启动电机设备(诸如DC电动机或类似装置)以便激励门闩锁中的常规锁住杆。然后，用户能以通常方式转动门把手。本领域的技术人员能意识到，用户付出能量的大部分用来开启门。结果，电机设备只需要产生足够的转矩来移动旋转的一部分的锁住杆或旋转棒(与本领域能理解的那些术语一样)并且尺寸能设计得足够小以致能保存在门构件的把手部分中。如果所接收的信号序列被确定为无效信号，处理器就复位到接收一个第二信号并且重复处理。在接收到预定数量的无效信号之后，系统就使自身禁止使用一预定时间周期以便阻止商定的尝试有条理地试用每个可能码组合(例如，通过使用计算机)。

本发明也最佳地提供在EDL与HHC或键盘之间的高安全性的双向通信、在“主”与“次”钥匙概念基础上限制进入的程序和利用要求最小电功率的小型电机设备的实施。

本发明的另一特征是锁不能被“撬”，因为没有机械锁柱体，和因为使用加密方案与扩频通信(SSC)技术。

因此本发明的优点与特征是，根据本发明的原理构成的电子锁设备实际上当前已能在市场上获得的任何常规机械门构件锁中实施，而生产过程的改动最小。

因此，根据本发明的一方面，提供门的电子锁设备，包括：(a)一个撞击板；(b)与所述撞击板互相可啮合的并可在啮合与脱开位置之间沿闩轴移动的闩；(c)机械锁住装置，操作地与所述闩连接，用于选择地阻止所述闩在所述啮合与脱开位置之间的移动，所述锁住装置要求同时沿或围绕锁住轴动作的原动力，所述锁住轴基本上是垂直于所述闩轴；(d)至少两个相对放置的旋钮，所述旋钮设计和构造为围绕所述锁住轴旋转，用于在所述啮合与脱开位置之间启动所述闩，其中用户提供力量启动所述闩；(e)旋钮连接装置，基本上放置在所述旋钮之间，穿过门，用于把所述旋钮连到所述闩上；(f)电机设备，操作地连到所述机械锁住装置，用于给所述锁住装置提供原动力；和(g)电子控制装置，响应已编码的空中接收的信号，用于选择地加能所述电机设备，其中所述电机设备只沿或围绕锁住轴提供力量，其中所述电机设备和电子控制装置是完全位于所述旋钮和所述旋钮连接装置中，从而密封并保护所述电机设备和电子控制装置不被未授权用户进入。

根据本发明的另一方面，提供如上所述的一个设备，其中所述已编码接收信号包括第一组编码信号和第二组编码信号，其中所述第一和第二组编码信号两者必须由所述电子控制装置在加能所述电机设备之前确定为有效的。

本发明的另一方面提供一种电子锁系统，包括：(a)用于生成信号的电键装置；(b)用于接收所述信号的接收器装置；(c)锁机构，所述锁机构由锁住部件在啮合位置与脱开位置之间的纵向移动被啮合与脱开，所述啮合与脱开位置定义在沿所述锁住部件的纵向轴的预定纵向位置上；(d)处理器装置，协作地连到所述接收器装置，用于比较所述接收信号与存储的参考信号，如果所述接收信号确定为等效于所述参考信号，就产生一个启动信号，和用于接收撤消信号以终止所述启动信号；(e)主移动器装置，操作地连到所述处理器装置并包括协作地可旋转地连到所述锁住部件的转轴(shaft)，用于沿所述轴纵向移动所述锁住部件以响应所述启动信号，从而只利用所述锁住部件的纵向移动来锁住与开启所述锁机构；和(f)锁机构检测装置，操作地连到所述主移动器，用于在所述锁机构已纵向移动到所述啮合或脱开位置时，提供所述撤消信号给所述处理器装置，其中所述处理器装置接收证实，即所述锁机构实际上已在所述啮合或脱开位置之间纵向移动。

根据本发明的还有另一方面，提供没有机械钥匙入口的门的电子锁设备，包括：(a)一个撞击板；(b)与所述撞击板相互可啮合并可沿闩轴在啮合与脱开位置之间移动的闩；(c)机械锁住装置，操作地与所述闩连接，用于选择地阻止所述闩在所述啮合与脱开位置之间移动，所述锁住装置要求同时沿或围绕锁住轴动作的原动力，所述锁住轴基本与所述闩轴垂直；(d)至少两个相对放置的旋钮，所述旋钮设计与构造为围绕所述锁住轴旋转，用于在所述啮合与脱开位置之间启动所述闩，其中用户提供启动所述闩的力量；(e)旋钮连接装置，基本上放置在所述旋钮之间并穿过门，用于将所述旋钮连到所述闩上；(f)至少一个突起或锁眼盖部件，由所述旋钮连接装置靠近至少一个所述旋钮协作地安装；(g)电机设备，操作地连到所述机械锁住装置，用于给所述锁住装置提供原动力；和(h)电子控制装置，响应已编码的空中接收的信号，用于选择地加能所述电机设备，其中所述电机设备只沿或围绕锁住轴提供力量，和其中所述电机设备与电子控制装置是完全位于所述旋钮、所述突起或锁眼盖构件和所述旋钮连接装置中，从而密封并阻止所述电机设备与电子控制装置被未授权用户进入。

体现本发明特性的这些与其他优点和特征特别在所附的并形成本文还一部分的权利要求中指出。但是，为了更好地理解本发明，由本发明的使用而获得的优点与目的参考结合形成本文还一部分的附图和在其中描述本发明一个优选实施例的相应描述情况。

                     附图简述

参见附图，其中相同部分在几个图中以相同数字标记：

图1是如同安装在门中所示的常规类型的门闩的图，其中引入根据本发明的原理而构造的电子锁；

图2是图1的电子门闩锁的第一实施例的透视分解图；

图3是图2的门闩锁的开关触点与连接关系(连同虚线所示的DC电动机21和齿轮头22)通过图4的线3-3剖开的放大的截面图；

图3A是通过图3的线3A-3A剖开的开关触点与连接关系(连同虚线所示的旋转)的放大的截面图；

图4是图1的门闩锁的外部门把手部分沿图1的线4-4的截面图；

图5是表示图2的门闩锁的机械锁住机构部分的放大的分解透视图；

图6是表示图2的门闩锁的手持控制器部分(HHC)的功能方框图；

图7是表示图2的门闩锁的电子门锁(EDL)部分的功能方框图；

图8是表示图2的门闩锁的电子编程器部分(EDLP)的功能方框图；

图9是表示图7的一组EDL的进入码方案的示意图；

图10是表示由图6与7中的HHC与EDL所采用的优选通信时序图；

图11是图6与7中的方框409与509的功能方框图；

图12是表示图7的方框505的计算机编程操作的逻辑方框图；

图13是表示图8的方框605的计算机编程操作的逻辑方框图；

图14是图1的门构件的替换实施例的内部门把手部分的截面图；

图15是表示图14的门构件的机械锁机构部分的部分透视分解图；

图16是门构件或图14与15的锁住部分的放大的部分透视分解图；

图17是图16的一部分门构件锁元件的放大的透视组件图，表示位于锁住方式中可移动的锁住元件；和

图18是图16的门构件锁元件的放大的透视组件图，表示位于启开方式中的可移动的锁住元件。

                      详细描述

本发明的原理特别好地适用在用于固定处于其关闭位置的门的类型的锁中使用。本发明的优选应用是在常规的机械(即实际的钥匙操作的)门闩锁改制为电子的、无钥匙的锁。这样的优选应用然而只是可以采用本发明原理的无数类型的应用中的一个典型应用。例如，本发明的原理也适用于死螺栓锁、窗锁、文件柜锁和类似的锁。

本发明的电相关部分的优选实施例包括电子门锁电路，该电路如本文下面更详细描述一样，构造为安装在门把手的空心凹陷部分中，在凸起或锁眼盖板构件之下和在门构件结构的其他内部操作部分中。为描述的简易起见，这个电路将在本文下面简称为“EDL”。该EDL一般包括一个光传感器或无线电频率发射器/接收器，具有一般安装在朝向外面的旋钮的天线、连接用于接收来自传感器的信号或与RF接口网络通信的微处理器控制器和由微处理器控制器操作控制的并连接用于实际启动门构件锁住杆的电机设备(诸如DC步进电动机)。也包含在本发明的电相关部分中的是给EDL电路提供电源的高效电池。

EDL电路利用低功率双向光或射频发射器/接收器与远端手持控制器(即，手持远端键)和可选的远程固定键盘通信。为描述简便起见，这个手持控制器将在下面简称为“HHC”。因此，不需要专用的实际钥匙，这将由查阅本文所公开内容变为明显，锁的安全性基本上得到改善。如上所述，本发明最好安装/实施在现有的锁构件中(或构造为类似/匹配现有的锁构件)以便不需要修改现有的锁构件尺寸。结果，根据本发明的产品的实施要求门锁生产和安装的目前过程的修改最少。

本发明也可选择地包括一个电子编程器(本文下面简称为“EDLP”)，用于根据所要求的进入码编程HHC、键盘和EDL并控制HHC、键盘和EDL的其他功能。

现参看图，图1中的20表示的门构件锁设备，一般操作地安装在门19中。这里涉及的门构件20以本领域众知的“常规的”结构建造，具有经门19中的联动装置相互连接以便分别操作地移开和锁住闩部件31的内部和外部把手25和30。闩部件31与在相关的门框(未示出)中的撞击板33啮合(最好参见图2)以便以本领域众知的方式在门框内旋转运动来关闭或启开门19。虽然本文中将描述几个实施例，但是连接把手25与30的门闩20的内部联动装置可以如本领域的技术人员所能意识到那样有不同的结构。因为常规的门闩机构的这种不同结构的构造与操作的详细情况与理解本发明的原理无关，所以，在此不作详细介绍，而仅提供其一般的概述和可能对理解其机械锁住部分是必需的程度。这样的门构件结构通常在大量的专利、市场与大部分门上找到并且，如果需要更详细的信息，可直接查到。

已修改采用本发明原理的常规门构件锁住设备的第一实施例的联动机构的示例在图2中表示出。为便于描述本发明，在门构件20中的远程HHC电路和EDL元件将一起称为“电子锁”。参见图2，确定包含EDL的那些电元件的电子模块500(功能示意在图7中)大小并构造为在第一实施中安装在门构件20的内把手25中。如图所示，把手25与30是标准的空心旋钮，允许EDL电子模块500、电动机21等整个地放置于旋钮中、位于门构件的相关的内空部分中和位于内凸起或锁眼盖板构件下面。在门构件的凸起53部分下面的电子模块500的替代放置表示在图2中的500′上。门构件20的内把手部分包括安装支架50，该支架50固定地紧固，使不穿过门19中的孔相对门19移到外部把手部分的相应安装支架30a。空心圆柱转轴26可旋转地安装到支架50，以便围绕轴线18在弹簧52的弹力作用下旋转。当门构件20安装到门19时，转轴26延伸穿过盖板53。内部门把手25以本领域周知的方法可拆开地紧固到转轴26上，以便通过围绕轴线18旋转把手25运动能绕弹簧52的偏轴旋转转轴26。

在第一实施例中，包含电路、互连、电路板等构成图7的EDL功能的电子模块500适宜分别装配在内与外圆柱形安装管27a与27b之间。内安装管27a大小设计为同轴地叠加和摩擦地或相反紧固到转轴26上，如图2所示。高效圆柱形电池组件28大小为安装在圆柱形转轴26中并且具有加能EDL电气元件的适当电压。电池两端适当连接(未示意出)以便可操作地提供电源给装入门闩20中的EDL的所有电气元件。在优选实施例中，把手25的端帽54是可折卸的，以便进入电池28和装入把手25中的电子模块500电路。最好该端帽54也包含一般在29a上所示的位于中心的开关和一个或两个发光二极管指示器29b和/或一个可视液晶显示器(适当地连接到电子模块500)以允许来自门19的内部把手25侧的人工锁启动。指示器29b提供在任何时间点上电子锁的锁住状态的可视指示和可用于提供在设备“编程模式”期间的信息给用户。可选择地，锁状态指示器可以是机械的，以便保存电池寿命和如本领域技术人员将意识到的一样由DC电动机从一个状态转换到另一状态。

朝向门“外部”的门闩锁的那部分显示在图2与4中。参见图2与4，固定的外部安装支架30a有一个已安装的空心圆柱形转轴30b，用于其中绕轴线18以类似支架50与转轴26的旋转方式旋转。当转轴30b安装到门19上时，它就延伸穿过外部盖板70。外部门把手30紧固到转轴30b上，使得转轴30b与把手30的运动一起旋转和使得在门关上时把手30不能从门外面从转轴30b中拆下来，这是本领域众所周知的。转轴30b连到外护圈罩构件30c，该构件30c与轴30b一起旋转。内罩护圈构件30d可操作地连接用于与内罩护圈构件30c一起旋转。门构件组件的机械锁住部件装在下面将更详细描述的罩扩圈板构件30c与30d之间。内罩护圈构件30d的延伸部分30f沿轴线18向内把手组件纵向延伸并在转轴26与30b及它们各自把手25与30之间形成连接杆。转轴26终止在制动板(未示出)的其内端，但紧邻安装支架50的内表面旋转。制动板有一个穿过它形成的轴向调准的孔，在安装门构件20到门19上时，该孔可滑动地相配地啮合旋转轴30f，由于同由旋转轴30f的限制，转轴26与30b一起旋转地绕轴线18移动。旋转轴30f也穿过一般以36标示的启动部件的闩中的钥匙孔。启动组件36的闩以本领域公知的方式操作纵向地相对安装板32移动闩构件31，移动方向为逆着欲保持闩31在延伸位置的弹簧偏轴方向，以响应在闩启动组件36的钥匙孔中的连接杆30f的旋转移动。

参见图2，一般以21标示的DC电动机组件是安装在圆柱形转轴30b中。电动机组件包括将该组件紧固到转轴30b上的电动机安装罩21a、DC电动机21、齿轮减速器22、开关连接板57、与开关连接板57形成滑动接触的电叶片触点58(最好参见图3)、和连接构件24。连接构件24利用一组螺钉60紧固到电动机21/齿轮头22的转轴59上，使得紧固到连接构件24上的片簧触点58位于相对开关连接板57所希望的旋转角度上。开关连接板57有一对以角度隔开的触点57′，触点57′在电动机轴旋转连接构件24时可选择地由片簧触点58啮合。触点57′与片簧触点58组合形成一个单刀开关，用于加能DC电动机21。电动机21外壳连到地电位。背向DC电动机21的连接构件24的那个表面规定配合地紧固锁住杆23一端的槽。锁住杆23穿过位于锁住机构腔(chamber)中的凸轮223从连接构件24中同轴地延伸，其中锁住机构腔是由制动板30c与30d规定的。利用电线以众知方式从电池28中进行电动机21的电加能(示意在图7中)。

参见图5，转轴构件30b经过外罩30a的键控环形肩部延伸。转轴30b有一对纵向延伸的槽224，该槽224与肩部225中的一对键控槽222对准。凸轮223有一对凸轮表面，由于锁住杆23旋转凸轮223，它们协作地寻址对准槽，并将一对钢球221移进与移出对准槽，这将在下面更详细描述。

外把手30最好有穿过其中形成的一个孔，孔大小与结构为允许接收来自HHC的无线电频率或光信号的传感器或天线510穿过。应认识到，传感器或天线功能也能在锁设备的内把手部分中实现。传感器510操作地连到电子模块500上并适当地连到外把手30中，以便接收进入把手孔的信号。传感器510可以是光的(例如，红外线(ZR))或最好是示意在图2中的射频(RF)传感器或天线。

本领域技术人员将认识到，在锁住机构是在未锁状态时，通过内部与外部把手25、30的转动打开锁，从而任一个把手的转动分别转动转轴26和30b，使门闩31缩到板32中的位置。这个动作从撞击板33中放开门闩31，从而允许门19打开。

如上所指出的，锁住机构一般为本领域公知的，所以不另外详细描述。想要更多有关这样设备的完整背景技术的人可参阅美国专利第2,669,474、4,672,829或5,004,278。在第一优选实施例中，利用由Milwaukee、Wisconsin的“Master Lock”(主锁)制造的锁机构，该锁机构具有设计型号131。简而言之，该锁实际上是通过两个钢球221在它们由凸轮223定位于浮在环形通道222中时从未锁状态转换到锁住状态的，如图5所示。当球221定位于通道222中时，它们被定位于套管30b的槽224中以阻止套管30b的转动。当球由凸轮223移出通道222时，锁就从锁住状态转换到打开状态。凸轮可操作地由锁住杆23旋转。每当电动机使锁住杆23与凸轮223以顺时针或逆时针方向转动约四分之一圈时，锁就从锁住状态转换到打开状态，和反过来从打开转换到锁住状态。最好使用一对限制开关，当已达到完全的四分之一圈旋转时检测转动的四分之一圈的限制并使电动机去掉电源以保存电源功率。在锁住状态中，阻止套管30b相对外罩30a旋转从而阻止把手30旋转，保持门闩31不缩回。

大多数锁机构具有一个旋转轴线，定义为围绕此轴线提供转矩来使闩打开门(即，绕钥匙接收圆柱体的轴线转动)。在优选锁装置中阻止旋转的机构在绕轴线转动的凸轮上，而其他机构一般使用以绕或沿轴线旋转为基础的其他阻止装置。因此本领域技术人员将意识到由常规机械门闩锁的实际钥匙提供的机械运动也绕锁轴线动作。优选实施例中的DC电动机构造为绕与它所代替的钥匙接收体或圆柱体的轴线相同的锁轴线转动。电动机的转轴不引入任何不绕锁轴线的任何移动。还有，利用这个方法，DC电动机组件21(即，绕锁住杆23旋转的电机设备)的启动要求很小的转矩或能量来锁住或打开门。应懂得，其他锁住机构(例，由Milwaukee、Wisconsin的Master Lock公司制造的、具有标记S.O.3211×3 ADJ.B.S的锁)利用沿锁轴线的运动。利用这样的沿锁轴线纵向锁住运动的本发明实施例将在下面结合本发明第二实施例描述。本领域的技术人员将认识到，电机设备可能提供这个沿轴线的运动而不是绕轴线的运动，优选实施例的锁轴线在图2中以18标出的线表示。

接下来，为了更好地理解EDL与HHC以及它们之间的信令方法，在总的讨论电子锁操作之后讨论电元件。

一般操作

参见图2、6和优选的手持(最好是电池操作的)控制器的电路400的功能方框图7，示出(HHC400)不用机械触点能与锁进行双向通信。双向通信最好利用红外(IR)光或无线电波(RF)实现。可选择地，另一种便宜的单向光通信装置可利用图形识别(例如，“条形码”技术)完成通信，下面将进一步讨论。HHC400包括根据命令(通过按压HHC上的“锁住”或“打开”按钮，如分别在402与403所描述的)发射可编程的进入码给传感器510的电路，传感器510最好位于外把手30中。本领域技术人员将认识到，电路可能是专门的集成电路(IC)或可能是利用分立元件完成的，这在下面将描述。如上所述，目前典型的门锁的标准钥匙圆柱体在EDL中由位于外把手30中的传感器510与电机设备21替代。电子组件500位于内把手25中。

EDL500的微处理器505(图7所示)通过传感器510和HHC400通信。核对进入码并且如果该码与驻留在本地非易失性存储器中的预编程码相配，则就启动电机设备21以便把EDL转换到打开(或锁住)状态。在优选实施例中，电机设备21是带有256：1齿轮减速器22的小型DC电动机，电机设备分别顺时针或逆时针旋转锁住杆23约1/4圈以便把锁转换到锁住或打开状态。在优选实施例中，转换操作是在小于1秒的时间内完成的，虽然本领域的技术人员将马上意识到齿轮、电动机转轴速度、提供给电动机的电压和锁的类型都将影响锁住操作发生的时间。齿轮减速器22利用其上具有两个端触点57′的单刀开关协同地连到非导电圆盘57(最好参见图1、3和3A)。圆盘57与片簧触点58相互作用在EDL转换到锁住或打开状态时停住电动机21。当任何一个限制开关啮合时，就向后发射一个信号给HHC来核对EDL是锁住还是打开的。HHC包含两色LED(412)，该LED在从EDL收到确认信号时简洁地闪亮(例如，未锁时闪绿光，和锁住时闪红光)以便给用户提供感觉反馈。本领域的技术人员将立即认识到也可以采用诸如可听见的确认信号的其他感觉信号。

在EDL内部转换到打开(或锁住)状态之后，由用户提供门锁的机械开动(即，从外面利用把手30或从里面利用把手25开门)。因此，用户提供转矩偏置弹簧负载的旋转轴30f上，以便缩回门闩31。所以，因为DC电动机21只需要旋转锁住杆23与凸轮223，可以使用不需要绕长弧度旋转的很小的低转矩电动机。在优选实施例中，齿轮减速器22的转轴绕只有10°的弧度旋转以便成功地把EDL从锁住位置转换到打开位置(并且反过来也一样)。但是，旋转量与EDL所使用的锁住机械的设计选择与类型有关，如同本领域的技术人员将意识到的一样。虽然使用位于齿轮减速器22上的限制开关57切断电动机21的电源，在一个简短的延迟之后还用于关掉EDL电子外壳500的其余部分的电源以保存电源。本领域的技术人员也将意识到，因为使用处理器，在某些实例中可能有利于监视由DC电动机21获取的电流以确定何时完成锁住或打开锁住机构所要求的旋转(即，假定在旋转过某一弧度之后，将由锁住机构自身停止转轴的旋转，如同在优选实施例与其他典型锁中一样，因而停止电动机，在此后通过电动机吸收较大电流)，而不利用本文所讨论的优选的机械限制开关。

如上所指出的，EDL的内把手25装备有中心按钮29a，用于人工转换EDL从锁住状态到打开状态，反过来也一样。按钮29a代替现有门构件上的机械门开关。利用内置的LED或液晶显示装置29b提供门19是锁住还是打开的可视指示。也能利用显示装置29b给用户提供已启动门电子“编程模式”(如下面将更详细描述)已启动的可视指示(例如，通过闪烁LED信号)和成功的完成启动(例如，闪烁停止)。在所示的实施例中，电子外壳500和电池28插在EDL的内把手25中。虽然未经验证，但初步计算EDL的电池28，最好为锂电池，应提供足够的能量以便给EDL提供至少十年的电源。电池28最好只能从门19的里面穿过内把手25的电池的隔板54进行更换。当电池28损失近90％的容量时，最好在每次启动EDL时，从EDL中发射一个告警信号给HHC，和最好在EDL中启动一个蜂鸣器。因而，每次启动EDL时，在EDL电池28低时，HHC给用户产生一个简短的可听见的告警信号，在HHC自身电池(未示出)低时，产生一个不同的可闻信号。如果EDL电池28不及时更换，可选择地使EDL的外面部分装备有能用来给EDL电子器件供电的专用小型端口(未示出)。这个端口可由授权服务的人员接入，和最好电子地保护不过电压或短路(例如，利用二极管)。可替代地，在EDL中可安装光生伏打电池(未示出)，在用直接光照射该电池时，能给EDL的电池28充电。

EDL微处理器505被编程为在HHC丢失时接受一个紧急码(没有HHC最好不能从外面锁住EDL)。这个代码最好包括两段，紧急码的第一段是标准的2T代码，该2T代码也可以编程入由授权服务人员携带的备用HHC中。第二段是在2T或可选择地在由拥用者安装之后编程入EDL中的个人紧急码。此紧急HHC装备有一个字母数字键盘(或能使用可选的键盘单元)，该键盘能从拥用者接受紧急码的个人段。为了增加附加的安全性，紧急码的个人段可安排并构造为在由授权服务人员开启门之后是可改变的。如果使用RF通信，能从授权服务中心和/或安全服务中远程发射紧急码。

入口编码方案：

接下来，参见图9，将讨论EDL的优选编码方案。EDL最好能存储64个进入码，每个进入码包括64比特。因此，有可能的2⁶⁴个潜在的组合(供参考，2³²约为43亿)。64个进入码的第一个码是特定的锁码(“SLC”)。其余的63个进入码最好可用于“主”和“次”HHC(即，允许单个HHC接入任何数量的指定的EDL)。单个HHC只发射一个进入码。但任意数量的EDL可具有作为其64个进入码之一所输入的那个码。

当HHC的进入码编程为与SLC相符时，HHC只能锁住或打开一个特定的EDL(假定SLC码不在其他锁中复制)。如果HHC编程为发射另外63个码中一个码时(即，码中之一作为一个进入码编程进EDL中)，HHC能以“主”或“次”模式操作。可以给代码指定一个“优先权级”，使得一个“优先权1”码能在给定区域锁住或打启任何EDL，而具有优先权2、3、4的代码能锁住或打开较小数量的EDL。图9表示这个进入码优先权级方案的一个示例。

所以，本优选系统除了主要的“主”码外，还允许62级“次”码。本领域的技术人员将意识到，不同的优先权级不能有同一代码，以阻止具有较低优先权级的HHC锁住或打开限定为更高优先权HHC的EDL。这个优先权方法允许限制进入敏感区域的非常有效的实施。本领域的技术人员也将意识到，所给定的EDL和匹配HHC的数量能由制造商或拥用者利用EDLP600(下面所描述的)编程为具有相同的SLC。

通信方案：

在HHC与EDL之间的通信是以扩谱通信(SSC)为基础的。这个技术允许给定载波信号频率根据预置的时间变化频率程序随时间连续变化。不同于其中载波频率以小百分比变化的标准频率调制(FM)，在SSC中载波信号的频率变化实际上不受限制。因此，SSC载波的带宽可变得相当宽，并允许诸如本电子锁系统的不同进入码的大量较低频率的数字信息的传输。

接下来参见图10，所发射的载波的幅度表示为由进入码的数字信息键控(即，接通与断开)。但是为了接收所发射的信号，接收器必须能够调谐到发射器的频率程序的同步复制。然后通过标准的解调技术获得数字信息。发射需要的信息所需的最小带宽称为信息带宽。

利用SSC相对信息传输的其他通用方法(例如，AM或FM)的优点能由处理增益(Gp)数量表示，其中Gp是总载波带宽与信息带宽之间的比。本领域的技术人员将认识到，SSC技术的主要优点是通信系统的信噪比利用等于Gp的因数改善。因为SSC的Gp一般大于其他通信技术的Gp，所以SSC系统的信噪比远大于那些系统。另外，与其他传输系统相比，SSC具有更好的抗无线电干扰能力。

载波频率时间变化的编程变化通常称为跳频，并且通常在称为频率合成器(下面讨论)的电子电路中完成。为了成功的解码一组给定的信息，发射器与接收器必须使用同一个时间同步的频率程序。这样的同步协议很复杂。但是，本发明使用不需要同步协议的通信方法。在本系统中，把频率程序作为所发射信息的一部分发射到接收器。因此，为了开始通信过程，接收器必须调谐到SSC信号的最初缺省的频率。

因此HHC和EDL之间通信的过程可概述如下。仍然参见图10，首先，当HHC激活时，初始化的脉冲发送到EDL，EDL接通其电子组件500(EDL通常是“休眠的”以保存电池28功率)。然后第二脉冲(一个控制比特)发送到该EDL，指示用户是希望锁住或是打开EDL。如果EDL已经在希望的状态，可由EDL发送确认信号到HHC，装入HHC的一个适当的“锁住”或“打开”LED412可闪亮，或者相反提供一个传感信号给用户。

入口码最好以用于下一个载频码的八比特中断的八比特段发送，但是可以使用其它数量的比特。对于8比特段，使用256个分离的载频(如用于IR通信在15KHz与1MHz之间，或者用于RF通信为902-928MHz，415MHz或1.2GHz)。本领域的技术人员认识到利用大量的频率，该传输更像噪声而且更难以成功地解密代码。这些载频的每个载频由8比特码识别。在HHC与EDL通信的间隔期间，在入口码的每个8比特段传输之后由HHC随机地选择一个新的频率码。(只是初始的载频是固定的，使得可在HHC和EDL之间建立通信)。通过选择一个8比特码并且查找存储在EPROM中将该8比特码与一个频率相关的查找表来选择该随机码。然后这个新频率被传送到HHC的频率合成器408。然后HHC发送该入口码的8比特和接着发送识别下一个载频的8比特到EDL。在入口码的下一个8比特和下一个载频码发送之前改变HHC的载频。当发送8个组、每组包括入口码的8比特和下一载频的8比特时该传输结束。

EDL使用编码的载频解码发送的信息并且将它变换为数字码。EDL必须具有相关载频与8比特码的相同的查找表，查找表在HHC中找到，或者该信息不是由EDL恰当地解码的。因此，不仅是由64比特入口码保护EDL，而且它是由可发送入口码的载频的随机组合保护。

假设完成这些码的接收，则该码与存储在EDL的非易失存储器中的码比较，而如果相吻合，DC电动机21启动转换EDL到锁定(或打开)状态。当DC电动机21停止和限定开关57合上，如果需要可发送确认码到HHC。

本领域的技术人员知道，为了在给定的HHC和EDL之间成功地通信，由于可随机地使用256个载频的任一个载频，所以必需是可由HHC使用的所有256个载频也可由EDL使用，即使每次HHC激活时只使用最多8个载频。因此，SSC传输方案可显著减少可以与一个给定EDL通信的HHC的数量，因为它能够产生具有不同的载频匹配集的HHC和EDL的组，载频是在工厂预置的。显而易见，来自不同组的HHC和EDL不能通信，因为它们编程的载频不匹配(除了由于极远地偶然出现之外)。因此，除外由入口码本身提供的安全性之外，实际上可建立与EDL通信HHC的数量可能受到制造商的限制。通过规定EDL “类型”(例如序号)附加的HHC可与给定的EDL相符。EDL的大量用户可由工厂安排具有特别分配给它们的256个载频的特别组。本领域的技术人员还懂得，可以使用任何数量的频率，和频频数量(以及用于相关这些频率的8比特)除了其它的之外是根据传输的成本及方法进行设计选择的问题。

SSC的一个重要优点是它实际上不需要复制或解码HHC。如果HHC与给定的EDL不相符并由该EDL收到另外的码，则最好该电子电路在预定的不成功试呼次数之后三分钟被禁止使用。这个过程的目的是防止未许可的用户顺序地扫描所有可能的码。

当微处理器检测硬件中的故障时，它可转换到一个任选的辅助电子系统(未示出)。该辅助系统最好与主系统相同。虽然这个辅助系统提供重要锁定设备的冗余，但是对于本发明的所有实施例来讲其附加的费用和体积使它是不实用的。当辅助系统工作时EDL也可发送警告给HHC，产生HHC中用户的一个可闻/可视警报。

HHC400(和键盘1000)电子设备：

下面叙述HHC电子模块400。图1示出设备900，它可以是HHC设备400或EDLP600。图1还示出任选的键盘设备1000，它可用在与HHC的组合中。键盘单元及它们的一般结构和功能能力是本领域众所周知的，在这里不详细地叙述。为了说明的目的，键盘设备1000一般是一个远端设置的固定设备，它与EDL500通信以与HHC设备400相同的方式锁定和打开门锁硬件，但是它具有选择地接受许多个人识别码“PINS”号码的附加能力。键盘一般构成用于在靠近该门的外部安装并且具有多个数字键(最好10个)，一般以1001指示，加上锁和打开铵扭1002和1003。键盘还包括多个LED可视指示器1012和一个可听见的传感通信设备诸如喇叭(未示出)。用户将输入一个PIN。如果键盘电子设备发现PIN是可接受的，将启动小键盘的打开按钮。该锁定按钮总是启动的。用于处理PIN识别码和对其响应启动系统的电子设备在工业中是非常熟悉的，在这里不多作说明。每个键盘如HHC设备也具有一个唯一的序列号，和具有与EDL500通信的、与HHC设备相同的一般电子电路(在下面叙述)。

在优选的实施例中，HHC电子模块400和EDL电子模块500包括类似的功能块/部件。因此，类似部件(即MPU405和505)的叙述在下面结合EDL电子模块500不详细地进行。

参见图6，在正常条件下，HHC是休眠的。这是利用监视定时器401实现的。HHC有两个开关402和403，分别提供“打开”和“锁定”功能。当按下两开关402、403之一时，PIO(并行输入/输出)404将产生对MPU(微处理器单元)405的中断请求，有效地接爱HHC硬件。当它转换到锁定或打开状态时，HHC由来自EDL的确认信号关断。如果没有收到确认信号，则监视定时器关断电子模块400。载频程序和EDLP接入码驻留在非易失RAM(随机存取存储器)406中。初始化脉冲由合成器408以给定的缺席频率(例如IR的40KHz或RF的4MHz)发送。

MPU405最好是由摩托罗拉公司制造的、具有MC6805标识的一个控制器。但是，提供用于输入/输出的任何处理器/控制器可解码输入信号，并且从存储器取出和存储信息，最好是能够使用半双工通信，正如本领域技术人员认识的。

前述的载波的编程经过由MPU405控制的频率合成器408实现。执行这个控制的程序驻留在ROM407中。这个程序产生8个16比特字的序列，每个16比特字包括8比特的SLC和8比特的载频码(在发送下一个8比特的SLC之前载频改变)。然后合成器408的输出根据每个16比特字的内容顺序地接通和关断。在优选的实施例中，合成器508实际上是该发射机。IR或RF传感器410(这个器件或者是与IR检测器组合的IR源，或者是一个宽带天线)通常处在接收模式，但是如果频率合成器408的输出为非零，则由接收机409转换到发送模式。这个信息的传输前面是初始化比特，后接着一个控制比特，控制比特通知EDL它是转换到锁定或打开状态。HHC(键盘)与EDL电子设备之间的通信可在任何希望的频率范围出现，但是最经常被政府机构如FCC(联邦通信委员会)限制到有限的频带范围。在优选实施例中，使用的正常通信频率是1.2GHz、900MHz和415MHz，取决于门锁硬件的使用。

在优选的实施例中，传感器410包括一个IR检测器(由通用电气公司制造，具有标识L14F2)和一个IR发射器(由通用电气公司制造、具有标识LED56)。频率合成器408产生正比于二进制“字”的频率载波，二进制“字”由MPU405提供给它的输入。另外，另一个输入可由MPU405用于禁止频率合成器408输出。在优选的实施例中，所使用的频率合成器由摩托罗拉公司制造、具有型号标识MC4046。

接收机409(最好见图11)用于从EDL500接收信号，它被接到传感器410和频率合成器408，并且在混合器块409a混合这些信号。混合器409a的输出是传感器410的输入频率减去频率合成器频率。这个输出提供给IF放大器块409b，它放大用于检测器块409c的信号。检测器块409c除去高频(载波)分量。本领域的技术人员认识到通过改变合成器408的频率，接收机可调谐在不同频率。然后解码的信号提供给MPU405。在优选的实施例中，接收机409由松下半导体公司制造、具有型号标识LM1872N。

来自EDL的确认信号由接收机409接收。MPU405识别EDL是锁定或打开，而且一个LED412接通3秒。如果进行尝试转换EDL到它已经转换的状态，则合适的LED闪亮3秒钟。

如果EDL的MPU505检测防止EDL完成给定功能的故障，则报警信号发送到HHC。由HHC的MPU405与LED412一起识别这个信号并且启动使用蜂鸣器420的听得见的报警。HHC本身的故障使用蜂鸣器420以不同的(听得见)信号发出通知。例如，HHC可装备第二任选的后备电路和在它检测HHC的主要硬件中的故障，监视器411转换到该后备电路时可发出这样的信号。而且，HHC电池可由MPU405监视，和当电池电压下降低于它的额定值的90％时，在HHC激活时蜂鸣器发出声音。

在优选实施例中，HHC的电子组件尺寸为12mm×8mm。这个组件最好安装在适当的集成电路的附近，因此功耗保持最小。HHC最好安装在小的组件中，其典型地尺寸可为2.5cm×1.5cm×0.5cm。

HHC和键盘可以利用EDLP600编程。HHC(键盘)与EDLP之间的通信使用SSC经过IR或RF传输建立。初始化码通知MPU405该入口码被再编程。然后EDLP发送接入码到HHC，MPU405将HHC与驻留在RAM406中的接入码相比较。如果该码相符，SLC和HHC的接入码可被编程。注意，编程程序器必须具有与HHC相同的频率程序，用于成功的通信。

EDL电子设备500：

下面叙述EDL电子模块500。如前面指出的，功能部件类似于前面关于HHC和键盘所叙述的部件，因此一般只讨论EDL中的功能。参见图7，在正常条件下EDL是休眠的。在检测由HHC传送的初始化脉冲时，EDL接通和接收机509调谐到40KHz(IR)或4MHz(RF)的缺省频率。传感器510是IR检测器/信源的组合或者是一个宽带天线。然后由该传感器接收的信号馈送到接收机509。这个信号(最好见图10)包括1比特(控制比特)的信息，它指示EDL是转换到锁定或打开状态，接着是8个16比特字，每个16比特字包含8比特入口码和8比特载频码。MPU505识别该控制比特和确定DC电动机的旋转方向。每个16比特字的前8比特用于构成入口码，而后8比特是识别下一个频率以便接收机可调谐到下一传输(包含另外16比特字)的载频的码。在该传输结束时，MPU505调谐接收机509到该缺省频率。

一旦MPU505收到64比特SLC码时，接收的入口码就与存储在可包含多达64个码RAM506中(最好见图11)的码比较。如果发现相符，MPU505发送一个信号到PIO504，启动DC电动机21。根据控制比特的状态，电动机21顺时针方向或反时针方向转动。电动机继续转动直到限定开关(图3A)的两个端接点之一接通和确认信号由PIO504发送到MPU505为止。传感器510任选地转换到发送模式和频率合成器508发送该确认到HHC。如果因为试图转换EDL到已有状态该DC电动机21不动，则一个不同的确认信号发送到HHC。

如果发送到MPU505的码与存储在RAM506中的任何码不相符，则MPU505将内部计数器递增1，每次EDL休眠时该内部计数器复位为0。当这个计数器的输出为3时，MPU505转换EDL为休眠模式，三分钟内不被中断。在三分钟结束时，EDL仍然处于休眠模式直到它再次被唤醒为止。

图12表示可驻留在MPU505、RAM506或ROM507中的程序逻辑的实施例的逻辑流程图。在图12中，该逻辑图一般表示为700。该逻辑流程图700表示分析来自HHC的接收的入口码的逻辑状态所采取的步骤。

虽然MPU505以从逻辑框“进入”逻辑框为特征，在叙述程序逻辑的操作时，本领域的技术人员知道编程步骤由MPU505执行。

在操作中，MPU505在方框701开始。然后MPU505进到方框702初始化两个变量为0，这两个变量用于逻辑流程700的控制环中。在方框703，入口码的前8比特从接收机509接收和这8比特存储在RAM506中。如上所讨论的，第一接收字的后8比特用于改变载频。MPU505必须确定所接收的载频码是否为有效码。因此，MPU505前进到方框705和比较接收的载频码与非易失RAM506中的查找表，以便找到正确的字传送到频率合成器508，调谐接收机509从HHC接收下一个发送字。另外，在方框705，MPU505确定是否找到合适的载频。如果在该查找表中找到该载频，MPU505前进到方框706，递增第一控制环变量。然后MPU505前进到方框707，确定是否已收到整个8组的入口码和载频码。如果收到更多的码，MPU505返回到方框703接收下一组。

如果在方框705中，在查找表中未找到该载频，MPU505前进到方框709，确定是否在产生有效码。如果不产生有效码，则在方框710递增第二控制环，在方框711确定不正确码控制环是否已递增三次。如果已经已到了三次无效码，则在方框712EDL被禁止。如果第二控制环未达到3，则在方框713第一控制环变量被初始化为0和MPU505进到方框703开始从HHC接收新的传输。

一旦在方框707收到整个入口码，则MPU505进到方框708，MPU505从RAM506检索整个64比特入口码。然后MPU505进到方框709，比较64比特码与存储在非易失性RAM506中的64个码。如果码相符，MPU505进到方框710，发送确认到HHC。如果该码不是有效的，则MPU505进到方框710通过第二控制环。一旦确认被发送到HHC，MPU505监视定时器(未示出)使系统超时，而EDL电子模块500进入休眠。逻辑流程700在方框715结束。

MPU505的一个重要的任选功能是到DC电动机21电压的编程。在其操作期间迅速转接电压到电动机21可保留相当大的电池功率。这个方案利用在到电动机21的电源关断时电动机(即转子)的永久磁铁的惯性。MPU505也可监视通过电动机的电流。当电动机电流高于正常工作电流27％时，MPU505断开电动机21的电源以避免永久损坏，发送报警信号到HHC400和启动蜂鸣器520。当EDL电池电压下降低于其正常值的90％时，报警被发送到HHC，和每次EDL激活时启动蜂鸣器520。由MPU505执行的程序码驻留在ROM507中。监视器511周期地校验EDL的硬件。当检测到故障时，监视器511转换到辅助紧急系统，报警信号发送到HHC和启动蜂鸣器520。为了保留电源，只在激活EDL时才校验EDL硬件。在确认信号发送到HHC之后，EDL由监视定时器(未示出)转换到休眠状态。

EDL的电子组件500最好是基于一个合适的集成电路，因此具有与HHC电子组件400相同的近似的物理尺寸。当EDL处于休眠模式时，从它的电池来的电流是极小的。

EDL可以利用EDLP600编程。通信是使用SSC经过IR或RF传输建立。初始化码通知MPU505入口码被再编程。然后EDLP发送一个接入码到HHC，MPU505将它与驻留在RAM506中的接入码比较。如果码相符，可改变任何数量的64个入口码，以及紧急码和EDL的EDLP接入码。注意，在优选实施例中，为了成功的通信，EDLP必须具有与EDL相同的频率程序。

EDL编程器(EDLP)600：

本系统的另一部分是EDL/HHC/键盘编程器(EDLP)600，这是一个手持微计算机，其功能方框图在图8中一般以600表示。EDLP被构成和组装为手持计算器并具有一个LCD显示器，该显示器用于指令用户如何进行EDL、键盘或HHC的编程(使用菜单驱动软件)。

EDLP可用于编程任何64比特字母数字码入HHC或键盘，和64字母数字入口码序列(每序列64比特)编程入EDL。EDLP包括MPU604，它执行存储在ROM/RAM605中的程序。这是一个用户友好菜单驱动程序，引导用户通过它的各级并且具有联机帮助设施。交互式输入和输出通过显示器608和键盘607提供。通用的I/O PIO 606格式化来自键盘607的输入为数字信号，和变换MPU604的输出为在显示器608上出现的字母数字字符。传感器601、接收机602和频率合成器603的操作类似于HHC、键盘和EDL中相应部件的操作。

如果以与EDL、键盘或HHC中的接入码相符的个人接入码初始化，则只能实现HHC、键盘或EDL的编程。接入码在工厂被编程入HHC、键盘或EDL，而且在安装之后可由持有者可改变。EDL、键盘或HHC的编程使用SSC经过IR或RF传输进行。EDLP发送一个初始化码，通知被编程的设备的本地MPU该入口码被再编程。然后EDLP发送一个接入码到HHC、键盘或EDL，它与驻留在HHC、键盘或EDL的本地RAM中的接入码比较。如果码相符，HHC、键盘或EDL可被编程。注意为了成功的通信，EDLP必须与HHC、键盘或EDL具有相同的频率程序和初始缺省频率。当完成编程时，已编程的码发回到EDLP用于校验。图13以800表示程序的逻辑流程图，该程序可由EDLP600使用。

初始化和加上HHC或键盘：

在安装之后期待着初始化系统第一次操作的初始化序列。这一般发生在EDL电子设备的电池插入该系统或更换时。为了初始化该系统，用户将EDL电子设备放置在其“程序模式”。接着，按下用户希望安装的HHC或键盘的锁定或打开按钮。然后HHC或键盘发送其编码的信号(如前所述的)到EDL。如前所述的该EDL将处理该传输以便校验所接收的序号是否用于一个批准的设备。在离开程序模式之前该处理可重复用于初始化任何希望数量的HHC或键盘。

当用户要加上一个附加的HHC或键盘到EDL的批准表时，用户首先将EDL放置在其程序模式。然后他按下已经批准的(安装的)HHC或键盘的锁定或打开按钮，接着按下被加在批准表的HHC或键盘的锁定或打开按钮。然后用户再按下先前批准的HHC或键盘的锁定或打开按钮，以便把新条目“夹在”来自先前批准设备的信号之间。这个技术使不速之客在原来用户不知道或不批准时不能安装或确认使用新的HHC或键盘。

另一个HHC实施例：

HHC可另外以相对便宜的设备代替，该设备包括一个编码的二维后面照亮的图形图，大约尺寸为1cm×1cm，虽然可使用其它的尺寸。EDL装备一个光窗口，用于将HHC的该图形图映射入包括256个单元的正方形二维光电二极管阵列(也可使用具有更多或更少单元的阵列)。利用扫描器512在EDL内部电子扫描该阵列(最好见图7)，而且该图形被解码并与驻留在存储器中的其它码比较。这个实施例的经济有效的HHC不利用双向通信和不包括电池，因为图形的背后照亮可使用磷光材料实现。另外，这个方法可扩大包括在EDL中的复合光图形识别并以指印(fingerprint)的正识别代替HHC。

另一种门锁定机构：

图14～18中示出门部件锁定机构的另一个实施例，该锁定机构实践本发明的原理并使用沿闩锁轴纵向运动取得锁定功能。参见这些图，与前面相对图1-5的第一实施例叙述的部件类似功能的部件以在第一实施例中使用的相同参考字符表征，以一撇(′)区别。不像第一实施例的锁结构，第二实施例的结构除了天线之外将系统的所有电子设备放置在门的一侧，最好放在门构件组件的“内部”部分的门把手和其相关部分内，和/或在盘或锁眼盖板与门表面之间可用空间内。第二实施例还使用沿锁轴简单的线性或纵向运动以执行锁定/打开功能，因而消除第一实施例的齿轮减速组件，和因而实际上使电子组件小型化。第二实施例结构也减少了门构件的机械锁定结构运动部件的数量，因而在理论上改善门金属构件组件的长期可靠性和容易维护。

参见图14～16，示出已被修改以便采用本发明的原理的常规门金属构件锁定装置第二实施例联接机构的实例。图14～16示出门构件锁定装置20′的“内部”手柄组件部分。电子模块500′实际上与前面对于第一实施例叙述的电子模块相同和包含前面对于第一实施例叙述的EDL的电子部件。当更详细的叙述门构件组件20′时会清楚，电子模块500′被定尺寸和配置为实际上安装在内凹旋钮25′内或杠杆型内旋钮内，一般以25a表示。可替代地，或者与上述安排组合，电子模块500′的全部或部分可放置在门构件的突起或锁眼盖板部分53′下的可用空间内。

门构件20′的内部手柄部分包括一个安装托架50′，它通过该门中的孔眼固定地紧固到外部手柄部分(见图14)的相应安装托架30a′，防止相对门19运动。一个凹圆柱形转轴26′可旋转地安装到托架50′，以便在弹簧52′的弹力作用下绕轴18′旋转。当门构件20′安装到门19时，转轴26′通过内盖板53′延伸。内门手柄25′(或25a)以本领域众所周知的方式可拆卸地紧固到空心套筒26′，使得通过绕轴18′旋转手柄25′，该套筒可相对弹簧52′的斜轴(bias)旋转。

不像第一实施例门构件20的配置，在第二实施例门构件20′的配置中，所有的电子电路500′、高效圆柱形电池组28′和DC电动机组件21′实际上放置在门组件20′的同一侧，即在该组件的“内部”门手柄部分或者在突起或锁眼盖板53′下面。在示于这些图中的第二实施例的优选配置中，电子模块500′、电池28′和DC电动机21′沿轴18′同轴地安装。传感器510或天线可放置在门构件20′的外侧手柄部分或邻近内手柄中的电子模块500′。电池28′和DC电动机21′利用两部分塑料套筒护管组件21a′可保留地保持适当位置。电子模块500′固定在护管套筒21a′的外端并可通过内门旋钮25′的该端进入，如图14中所指示的。在电子模块500′的电子电路、DC电动机21′和电池组28′之间进行适当的电气连接(未示出)，正如本领域的技术人员知道的。旋动螺丝40被固定，以便绕轴18′与电动机21′的驱动旋轴59′一起旋转。当更详细地叙述门构件组件20′时可知道，旋动螺丝40直接提供门闩锁组件的轴驱动力，而不要求齿轮箱组件，正如第一实施例的门闩锁组件20的情况那样。

圆柱形套筒26′的前向端通过安装托架50′的中心孔，以本领域公知的方式相对它可旋转的运动。套筒26′沿其长度锁定以便可滑动地接纳弹簧驱动器41的向内凸起梢，使得弹簧驱动器41沿该轴18′与套筒26′一起可旋转地运动。弹簧驱动器41可操作地咬合杠杆扭簧52′，使得在释放套筒26′的旋转压力时，扭簧52′将施加旋转力到弹簧驱动器41′，足以返回套筒26′到它的“中间”位置。圆柱形套筒26′的前向端利用一般以42表示的内主轴组件紧固。主轴组件42终止在护管盘42a，该护管盘42a固定套筒26′的前向端。扩管盘42a咬合和安置在安装托架50′的内表面，防止套筒26′在向着内手柄方向的纵向轴运动。内主轴42也包括从护管盘42a向一个末端延伸，和具有大小可共同地接纳外主轴30f′的前向部分的内轴孔的一个空心延长部42b。护管盘42a包括一个中心孔径(未示出)，其大小使外主轴30f′的转轴能够从中滑过。当可操作地咬合时，外主轴30f′、内主轴42和套筒部件26′都连接以便绕轴18′共同旋转运动。

塑料安装套筒21a′可操作地固定在电池28′和电动机21′周围使得形成的复合组件纵向定位在圆柱形套筒26′的空心内部，如图14所示的，使得旋动螺丝40的前向端位于安装托架50′的孔眼内和与外主轴30f′的前向端刚好不咬合(如图14中所示的)。外主轴30f′利用护管外壳部件30d′和外圆柱形套筒或转轴30b′(见图14)固定，以便在外安装托架30a′内旋转。第二护管和弹簧驱动器部件30c′也共同地连接，以便与圆柱形套筒30b′一起转动，和可操作地咬合外手柄组件的外弹簧30e′。外主轴30f′的前向或末端部分可滑动地共同咬合和通过内主轴42的套筒部分42b和轴向凸出内主轴的护管盘部分42a一个预定距离，正如由咬合内主轴套筒42b的末端的外主轴的增大肩部所确定的。

具有轴孔眼的咬合齿轮部件44的大小可滑动地与外主轴30f′的外周共同配合，它利用护管开口环45固定和与外主轴30f′一起转动。咬合齿轮(见图16)具有多个径向地凸出的齿轮齿44a，它规定它们之间的间隔，以便共同地接收咬合螺母凸耳46的凸耳部件46a。咬合凸耳部件46a被构成在咬合齿轮44的齿轮部件44a之间凸起，当这样咬合时，防止咬合齿轮44旋转运动。咬合凸耳螺母46有一个线状轴向孔眼，其大小可共同的拧在旋动螺丝40，如图14所示的。咬合螺母凸耳46还包括一对相对放置的凸轮部件46b，从其相对端从咬合螺母凸耳的外表面向外径向凸出，和大小可共同地跨在套筒部件26′的前向端中相对地放置的凹槽26a内，使得咬合螺母凸耳46在轴18′的轴向中纵向地运动，但不旋转，因为旋动螺丝40绕轴18′旋转。咬合螺母凸耳46示于图17中，当从咬合齿轮的齿轮齿44a中不咬合时它可操作地出现，并且示于图14和18中，当定位时它可出现以便共同咬合该咬合齿轮44的齿轮齿44a。

本领域的技术人员很容易懂得第二实施例的门构件组件20′的操作。DC电动机21′按照电子模块500′的命令以正向或反向模式加电，以便绕轴18′以顺时针或反时针旋转来旋转旋动螺丝40。当旋动螺丝40反时针方向(当从图14的左侧观看时)转动时，由旋动螺丝40迫使咬合螺母凸耳46朝向外旋钮组件并且与外咬合齿轮44共同咬合。当咬合螺母凸耳46共同咬合外咬合齿轮44时，内主轴咬合与外门旋钮一起转动打开闩锁，因而门金属构件组件20′处于打开模式(图18)。当在打开模式时，门锁31能够从撞击板33中取出，因而能够打开门19。当旋动螺丝40顺时针方向转动时(从图14的左侧观看)，旋动螺丝40施加力在咬合螺母凸耳46上，势必纵向移动咬合螺母回到内手柄25′(如图17所示)，使凸耳部件46a从外咬合齿轮44放开并且门构件处于“锁定”模式。这使得只能用内旋钮转动内主轴42。当转动外旋钮时，外主轴30f′转动，但由于咬合螺母凸耳46与咬合齿轮44之间没有实际力传动连接，所以内主轴42保持不动。在这样“锁定”模式下，门锁31只能从内部取出。正如第一实施例，DC电动机的咬合长度由一对限定开关接点(未示出)控制，它提供指示何时咬合螺母可操作地与咬合齿轮咬合或不咬合的控制信号。

正如本领域技术人员所知道的，可在本发明的门构件锁定系统中实现的其它增强可包括：(a)EDL和HHC中的本机锁，允许或防止在预编程时间接入，(b)用于从EDL检索有关HHC持有者的信息和接入时间的双向通信(为此目的，HHC可以与EDL记录的用户ID一起编程)，和(c)由其它装置诸如由电致伸缩的致动器对电机设备供电。

这里所述的(除了其它的之外)闩锁机构的电路配置、双向通信和类型是作为引入和实践本发明原理的实施例的例子。其它修改和替代是在本领域技术人员的知识之内而且包括在所附权利要求书的广义范围内。

Claims (25)

1.一种门的电子锁设备，包括：

(a)一个插入板；

(b)一个闩锁，可与所述插入板协同咬合并且沿着闩锁轴线在咬合的和不咬合的位置之间可移动；

(c)机械锁装置，可操作地与所述闩锁连接，选择地防止所述闩锁在所述咬合与不咬合位置之间移动，所述锁装置要求原始动力，同时沿着或绕着锁轴线动作，所述锁轴线基本上垂直于所述闩锁轴线；

(d)至少两个相对地放置的旋钮，所述旋钮进行安排和构成绕所述锁轴线转动，用于在所述咬合和不咬合位置之间驱动所述闩锁，其中用户提供该力驱动所述闩锁；

(e)旋钮连接装置，基本上通过该门放置在所述旋钮之间，用于连接所述旋钮到所述闩锁；

(f)电机装置，可操作地接到所述机械锁装置，用于给所述锁装置提供原动力；和

(g)电子控制装置，响应经过空中接收的编码信号，选择地向所述电机装置供能，其中所述电机装置只沿着或绕着锁轴提供力，其中所述电机装置和电子控制装置整个位于所述旋钮和所述旋钮连接装置内，因而密封和保护所述电机装置和电子控制装置不被未授权的用户接入。

2.根据权利要求1的锁装置，其中所述编码的接收信号包括第一组编码的信号和第二组编码的信号，其中在向所述机电装置供能之前，所述第一和第二组编码信号必须是由所述电子控制装置确定为有效的。

3.根据权利要求2的锁装置，其中所述电子控制装置包括将所述第一及第二组编码信号与存储在存储单元中的预定组的基准信号相比较。

4.根据权利要求3的锁装置，其中所述第一及第二组编码信号各包括预定数量的子组，所述第一组编码信号的所述子组由所述电子控制装置以与所述第二组编码信号的所述子组交替的方式接收，因而所述第一及第二组编码信号的所述子组互相交错。

5.根据权利要求1的锁装置，其中所述电机装置是一个DC电动

6.根据权利要求1的锁装置，其中至少一个所述旋钮被安排和构成包含一个传感器，所述传感器可操作地接到所述电子控制装置，用于检测所述编码的接收信号。

7.根据权利要求6的锁装置，其中所述传感器包括一个RF天线。

8.根据权利要求1的锁装置，进一步包括一个信号发生器装置，当由用户激活时产生所述编码的接收信号。

9.根据权利要求8的锁装置，其中所述信号发生器独立于所述电子控制装置。

10.根据权利要求9的锁装置，其中所述信号发生器包括一个远程手持控制器。

11.根据权利要求9的锁装置，其中所述信号发生器包括一个远端键盘设备。

12.根据权利要求1的锁装置，其中所述闩锁轴与所述锁轴相交。

13.根据权利要求1的锁装置，其中所述旋钮连接装置包括至少一个放置在一个所述旋钮与所述门之间的装饰突起或锁眼盖部件内，和其中至少所述电子控制装置的一部分位于所述突起或锁眼盖部件内。

14.一种电子锁系统，包括：

(a)产生信号的电键装置；

(b)接收所述信号的接收器部件；

(c)一个锁机构，所述锁机构由锁部件在咬合位置与不咬合位置之间纵向移动而咬合和不咬合，所述咬合与不咬合位置是在所述锁部件的纵轴的预定纵向位置规定的；

(d)处理器装置，协同地接到所述接收机装置，用于比较所述接收的信号与存储的基准信号，如果所述接收的信号被确定等效于所述基准信号时产生一个激活信号，和用于接收去激活信号终止所述激活信号。

(e)原动机装置，可操作地接到所述处理器装置和包括协同地可转动地接到所述锁部件的一个传动轴，响应所述激活信号沿所述轴线纵向地移动所述锁部件，因而只利用所述锁部件的纵向移动锁定和打开所述锁机构；和

(f)锁机构检测装置，可操作地接到所述原动机装置，当所述锁机构已纵向地移动到所述咬合或不咬合位置时提供所述去激活信号到所述处理器装置，其中所述处理器装置接收所述锁机构实际上已在所述咬合或不咬合位置之间纵向地移动的确认。

15.根据权利要求14的电子锁系统，其中由所述电键装置产生的所述信号是一个调频信号。

16.根据权利要求14的电子锁系统，还包括：

(a)可操作地接到所述锁机构的一个可伸缩闩锁，其中所述闩锁是只在所述锁机构处在所述不咬合的转动位置时才可伸缩；

(b)咬合所述闩锁的一个插入板；和

(c)可绕所述锁部件的所述纵向轴线转动的至少一个手柄，所述手柄协同地接到所述闩锁，其中转动所述手柄相对所述插入板伸缩所述闩锁。

17.根据权利要求16的电子锁系统，其中所述锁机构还包括：

(a)同轴安装的螺丝部件，与所述原动力装置的所述传动轴一起运动；和

(b)其中所述锁部件规定轴向线状孔的尺寸和构成协同地与所述螺丝部件配合，因而由所述原动力装置转动所述螺丝使得所述锁部件沿所述纵向轴线运动。

18.一种其闩锁咬合一个插入板型的入口门的锁装置，包括：

(a)一个螺丝部件，用于纵向地运动一个咬合部件，防止锁机构在与插入板的咬合位置到与该插入板的不咬合位置之间移动该闩锁，所述螺丝部件线其纵轴线转动；

(b)产生编码信号的远端部件装置，所述编码信号包括多个传输频率的多个交替接入信息和调谐信息的分组，其中每个分组的调谐信息代表用于接入信息的后继分组的传输频率；和

(c)接收所述编码信号的驻留元件装置，所述驻留元件装置包括：

(i)接收所述接入信息的分组和从所述接入信息的分组中产生接入信号的装置；

(ii)接收每个所述调谐信息的分组和选择地调谐所述驻留元件装置到从每个所述调谐信息分组产生的接收频率；和

(iii)如果所述接入信号与存储的预定信号相符时转动所述螺丝部件的装置。

19.根据权利要求18的锁装置，其中所述编码信号利用光或者无线电传输进行发送。

20.根据权利要求19的锁装置，其中所述编码信号使用数字频率调制发送。

21.根据权利要求18的锁装置，其中所述远端部件装置包括一个手持控制器。

22.根据权利要求18的锁装置，其中所述远端部件装置包括一个键盘单元。

23.根据权利要求18的锁装置，其中所述远端部件装置随机地产生每个调谐信息分组中的信息，因而所述远端部件装置能够产生不同的编码信号，和所述驻留部件装置能够从不同的编码信号中产生所述接入信号，以便转动所述锁杆。

24.一种不具有接入一个机械钥匙的门的电子锁装置，包括：

(a)一个插入板；

(b)一个闩锁，与所述插入板协同地咬合并且在咬合和不咬合位置之间沿闩锁轴线运动；

(c)机械锁住装置，与所述闩锁可操作地连接，选择地防止所述闩锁在所述咬合与不咬合位置之间运动，所述锁住装置要求原动力同时地沿着或绕锁轴线动作，所述锁轴线基本上垂直于所述闩锁轴线；

(d)至少两个相对地放置的旋钮，所述旋钮被安排和构成绕所述锁轴线转动，在所述咬合与不咬合位置之间驱动所述闩锁，其中用户提供该力以驱动所述闩锁；

(e)旋钮连接装置，基本上放置在所述旋钮之间并且通过该门，连接所述旋钮到所述闩锁；

(f)至少一个突起或锁眼盖部件，利用所述旋钮连接装置相邻至少一个所述旋钮安装；

(g)电机装置，可操作地接到所述机械锁住装置，给所述锁住装置提供原动力；和

(h)电子控制装置，响应经空中接收的编码信号，选择地向所述电机装置供能，其中所述电机装置只提供沿着或绕锁住轴线的力，和其中所述电机装置及电子控制装置整个地放置在所述旋钮、所述突起或锁眼盖部件和所述旋钮连接装置内，因而密封和保护所述电机装置及电子控制装置不被未许可的用户接入。

25.根据权利要求24的电子锁装置，其中所述电机装置和电子控制装置基本上放置在旋钮连接装置内，而那个旋钮和突起或锁眼盖部件安装在该门的内侧。

Images