CN205558535U - 二维信息光电锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种二维信息光电锁，属于锁具技术领域。当光电物位传感器（3‑1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，点亮LED光源（8），与此同时光照射到数据采集窗挡板（7）之上，光线透过数据采集窗（14），照射到背后的卡片式钥匙（1），光点落在丹倍效应二维定位器件（15）的表面，输出V_CD及V_AB，该电压信号表征了y坐标和x坐标，这组电压信号经过信号放大器放大之后，再经过A/D转换变为数字信号，输送到单片机内。把这些数据与二维数字信息特征数据库的数据进行比对识别，如果与二维信息特征数据库的预存数据相匹配，发出打开锁头的指令。该锁具保密性极佳，不会泄露自己的指纹信息，有效地保护了隐私，卡片式钥匙（1）可以印制精美的图案，具有良好的市场潜力。

Description

二维信息光电锁

技术领域

本实用新型涉及一种二维信息光电锁，属于锁具技术领域。

背景技术

中国已成为世界最大的锁具生产国和消费国这是个不争的事实。目前，国内锁具行业的年销售额已达400亿元以上，产能超过20亿套，年出口额超过100亿元。据有关专家预测，未来我国锁具市场仍将以每年20%以上的速度增长。

从行业发展方面看目前全国锁厂的产品质量高低不一，特别是由于大多锁具产品技术含量低,投入少，易于效仿，出现了大量的伪劣假冒产品。国内的高档锁具,不少是在抄袭西方,缺少民族元素和创新意识，在这一方面,中国锁具设计可以借鉴国外设计理念。国外受中国文化影响不深,但近年来,国外现代时尚的设计理念却逐渐对中国商业界产生影响。在国外,设计已成为一种巨大的产业,如美国的耶鲁、德国霍富等除了技术,它就因个性时尚的独到设计而风靡全球。从设计方面来看国内现在的锁具设计中，自主设计的比较少,大多是照搬国外知名厂家的锁具设计方案或以其为核心进行改进。设计存在不合理性，且实用性和视觉感都不如国外的产品，没有自身特色。实践已多次证明，只有创新的产品，才易于被消费者所接受，才易于树立品牌的形象，从而提高企业的知名度。

智能门锁作为一种高科技产品，在酒店门锁领域已成为主导产品，但怎样选择智能门锁则是用户心中的一大难题。由于声、光、机、电、磁的发展,锁具的设计也发生了很大的变化。90年代初，我国有九家电子锁的厂家,但所有这些厂家所生产的电子锁结构多是沿着欧美锁具的道路仿制或略加改制而成，锁具依然可以用仿制钥匙或用密码破译装置打开，梁上君子对此类锁具很快就有了破解的办法，仍可以破门而入。随着科学技术的发展，借助于新技术的应用，依靠声、光、电、磁等技术开发研制的各种锁具应运而生。这些锁具摒弃了传统锁具对钥匙固有形态的依赖,取而代之的是语音识别、二维光点信息识别、视网膜识别等更为独立的人体特征。这些锁具有许多突出的特点,比如美国生产的二维光点信息识别控制器(二维光点信息锁)，是由半导体固态摄像机和一台微型计算机组成，利用亿万人二维光点信息不重样的特点，预先将二维光点信息存储到电脑里，开锁时把手撅在装饰性的小孔里，摄像机将二维光点信息传送到电脑里，与预先存储的二维光点信息比较，如果相符，则电脑发出指令信号给执行机构，使锁打开。但是这种锁也有缺点:一是摄像头暴露在外，容易被破坏。另外，利用硅胶倒膜可以轻易地把二维光点信息进行复制;二是输入电脑的二维光点信息越多，安全系数越低,且识别有误差；三是这种锁具的价格昂贵;四是结构复杂易出故障,安装繁琐。瑞土发明的视网图纹控制锁与二维光点信息锁大同小异，这种锁是用人眼球底部视网膜的血管排列形状来识别的，所以当发生眼疾或血管充血、破裂时，电脑就不予识别，比二维光点信息锁的缺点更多，价格亦很昂贵。所有这些使用体生理结构来进行识别的存在一个致命的缺陷，因为人的所有生理信息（二维光点信息、掌纹和视网膜等等）参数对一个人而言属于最高隐私，这样的信息是不能泄露的，如果锁具普遍使用生理信息来进行开锁的话，会造成个人最高隐私的泄露，隐含着极大的隐患，有可能会造成人身财产生命的重大损失。

虽然现代智能锁具都还存在着各自的缺陷，但其对传统锁具的颠覆性设计使得其具有广阔的发展空间。未来智能隐形防盗锁应该是一种集机、光、电、磁一体化的电子数字化的锁具,它除了具备普通锁具应有的牢固、可靠及灵便的特点以外，还应具备：1. 不使用人本身的生理信息。2.防止暴力破门。3.操作简单。4.保密性强。5.锁的工作寿命长。6.可靠性强。7.适用种类多。8. 符合人的生活习惯8. 满足人的文化审美习惯等[参考文献：河北旅游职业学院，张晓琳，民用锁具设计的发展现状及未来的发展趋势研究，新视角P119]。如何解决此问题，亟待解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种二维信息光电锁。

本实用新型的技术方案是：本发明由卡片式钥匙（1）、钥匙槽遮蔽挡板（2）、后光电物位传感器（3-1）、前光电物位传感器（3-2）、卡槽挡板（4）、钥匙卡片信息孔（5）、数据采集触发孔（6）、数据采集窗挡板（7）、 LED光源（8）、嗯、电磁线圈（10）、控制电路板（11）、电池（12）、透光窗（13）、数据采集窗（14）、丹倍效应二维定位器件（15）、二维信息光电锁外壳（16）构成。二维信息光电锁外壳（16）外壳为非透光设置，在外壳内部底端设置丹倍效应二维定位器件（15），在该二维定位器件前面设置卡槽挡板（4），卡槽挡板（4）内设置有透光窗（13），透光窗尺寸限定了丹倍效应二维定位器件工作范围，卡槽挡板（4）左上角设置有后光电物位传感器（3-1），在卡槽挡板（4）的前方设置数据采集窗挡板（7），该数据采集窗挡板（7）与卡槽挡板（4）之间的间距略大于卡片式钥匙（1）厚度，数据采集窗挡板（7）设置有数据采集窗（14）和前光电物位传感器（3-2），后光电物位传感器（3-1）与前光电物位传感器（3-2）位置相对应，卡片式钥匙（1）设置有钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6），数据采集窗挡板（7）前方设置LED光源（8），在该二维信息光电锁外壳（16）内设置电磁线圈（10）、电磁锁头（9）及控制电路板（11）和电池（参见图1和图2）。

钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6）水平位置相同，单一钥匙卡片信息孔（5）位置限制在数据采集窗（14）宽度的范围内，数据采集触发孔（6）纵向排列，其纵向位置与光电物位传感器（3）的纵向位置相同，（参见图3）。

LED光源（8）平时处于熄灭状态，只有当光电物位传感器（3-1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，才点亮LED光源（8）。

电磁锁头（9）向下设置，电池设置USB充电端口。

本实用新型的工作原理是利用丹倍效应来实现二维信息识别及存储。丹倍效应为一种光生伏特效应。由于两种载流子的扩散系数不同，在有过剩载流子存在时，在样品中将存在电场，该电场调整两种载流子的漂移电流，从而使两种载流子的运动保持同步，这个电场成为丹倍电场，该电场将在光照表面和背面建立电势差，成为光扩散电势差，根据电位差的测定结果，可以确定光照点的位置，故可利用侧向丹倍效应制成二维定位器件。

本发明二维信息光电锁外壳（16）外壳为非透光设置，避免漏光，产生干扰，在外壳内部底端设置丹倍效应二维定位器件（15），该二维定位器件可以精确定位光点的x坐标和y坐标。在该二维定位器件前面设置卡槽挡板（4），卡槽挡板（4）内设置有透光窗（13），透光窗尺寸限定了丹倍效应二维定位器件工作范围，用于确定识别光点处于丹倍效应二维定位器件识别范围。卡槽挡板（4）左上角设置有后光电物位传感器（3-1），在卡槽挡板（4）的前方设置数据采集窗挡板（7），该数据采集窗挡板（7）与卡槽挡板（4）之间的间距略大于卡片式钥匙（1）厚度，数据采集窗挡板（7）设置有数据采集窗（14）和前光电物位传感器（3-2），后光电物位传感器（3-1）与前光电物位传感器（3-2）位置相对应，卡片式钥匙（1）设置有钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6），数据采集窗挡板（7）前方设置LED光源（8），在该二维信息光电锁外壳（16）内设置电磁线圈（10）、电磁锁头（9）及控制电路板（11）和电池。

钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6）水平位置相同，单一钥匙卡片信息孔（5）位置限制在数据采集窗（14）宽度的范围内，数据采集触发孔（6）纵向排列，其纵向位置与光电物位传感器（3）的纵向位置相同。使用时，将卡片式钥匙（1）插入钥匙槽遮蔽挡板（2）内的插槽内，此时LED光源（8）处于熄灭状态，当光电物位传感器（3-1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，点亮LED光源（8），与此同时光照射到数据采集窗挡板（7）之上，光线透过数据采集窗（14），照射到背后的卡片式钥匙（1），光点落在丹倍效应二维定位器件（15）的表面，输出VCD及VAB，该电压信号表征了y坐标和x坐标，这组电压信号经过信号放大器放大之后，再经过A/D转换变为数字信号，输送到单片机内。由于卡片在向下插入的过程中，每一个数据采集触发孔（6）触发一次LED光源，然后采集一个数据光点数据，所采集的光点数据的数量等于数据采集触发孔（6）的数量，因此可以随意设置数据采集触发孔的密度，相应的要把数据采集窗（14）变窄，这样就可以随意的提高识别的数据量，提高锁的保密性。另外，在使用的过程中，如果打算改变以前所有的设置，作为一把新锁来用，只需随意改变数据采集窗（14）的高低位置，这以前所有的卡片式钥匙全部作废，需重新录入便可以使用旧的卡片式钥匙。

对于一个新用户而言，首先按下采集按键之后，用户在插入卡片钥匙的同时，信息开始录入，插入结束后信息录入完毕，参见图4。这些信息通过授权之后，把预先采集的二维光点信息变为数据量，把其最重要的坐标参数及参数的数量这些特征编码存入到二维特征数据库内，输入信息结束。在使用的过程中，用户在插入卡片钥匙，提取n组二维光点位置数据，进入到识别请求程序，把这些数据与二维信息特征数据库的数据进行比对，对特征进行识别，如果与二维信息特征数据库的预存数据相匹配识别结束，发出打开锁头的指令。

为了节省能源，电磁锁头（9）向下设置，则可以利用重力把门锁上，需要打开的时候，电磁锁在接收到打开锁头的命令之后，电磁线圈（10）通电，将电磁锁头（9）向上提升，打开电磁锁。

该锁头安装蓄电池，也可以采用市电供电。为了方便充电，该锁头预留了USB接口，避免没电的情况电磁锁打不开。

从理论上来讲，这种锁具是无法打开的，因为每一点的水平位置本身就是一个密码，而且这种水平位置是由多组构成，其破解的难度仅次于二维光点信息密码。

本发明的有益效果是：这是一种全新的锁具，其保密性极佳，不必担心会泄露自己的生理信息，例如二维光点信息、掌纹和眼纹，有效地保护了隐私，同时这种锁具具有传统钥匙的感觉，为了适应人们的审美需求，卡片式钥匙（1）可以印制精美的图案，具有良好的市场潜力。

附图说明

图1为二维定位器件结构示意图；

图2为本实用新型俯视剖面示意图；

图3挡板及钥匙平面结构图；

图4为本实用新型工作原理图；

图5为AT89C52单片机控制电路；

图6为8051单片机控制电路。

图中各标号为：1.卡片式钥匙，2.钥匙槽遮蔽挡板，3-1.左光电物位传感器，3-2.右光电物位传感器，4.卡槽挡板，5.钥匙卡片信息孔，6.数据采集触发孔，7.数据采集窗挡板，8.LED光源，9.电磁锁头，10.电磁线圈，11.控制电路板，12.电池，13.透光窗，14.数据采集窗，15. 丹倍效应二维定位器件，16.二维信息光电锁外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1： 本实用新型由卡片式钥匙（1）、钥匙槽遮蔽挡板（2）、后光电物位传感器（3-1）、前光电物位传感器（3-2）、卡槽挡板（4）、钥匙卡片信息孔（5）、数据采集触发孔（6）、数据采集窗挡板（7）、 LED光源（8）、电磁线圈（10）、控制电路板（11）、电池（12）、透光窗（13）、数据采集窗（14）、丹倍效应二维定位器件（15）、二维信息光电锁外壳（16）构成；二维信息光电锁外壳（16）外壳为非透光设置，在外壳内部底端设置丹倍效应二维定位器件（15），在该二维定位器件前面设置卡槽挡板（4），卡槽挡板（4）内设置有透光窗（13），透光窗尺寸限定了丹倍效应二维定位器件工作范围，卡槽挡板（4）左上角设置有后光电物位传感器（3-1），在卡槽挡板（4）的前方设置数据采集窗挡板（7），该数据采集窗挡板与卡槽挡板（4）之间的间距略大于卡片式钥匙（1）厚度，数据采集窗挡板（7）设置有数据采集窗（14）和前光电物位传感器（3-2），后光电物位传感器（3-1）与前光电物位传感器（3-2）位置相对应，卡片式钥匙（1）设置有钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6），数据采集窗挡板（7）前方设置LED光源（8），在该二维信息光电锁外壳（16）内设置电磁线圈（10）、电磁锁头（9）及控制电路板（11）和电池。

钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6）水平位置相同，单一钥匙卡片信息孔（5）位置限制在数据采集窗（14）宽度的范围内，数据采集触发孔（6）纵向排列，其纵向位置与光电物位传感器（3）的纵向位置相同。

LED光源（8）平时处于熄灭状态，只有当光电物位传感器（3-1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，才点亮LED光源（8）。

电磁锁头（9）向下设置，电池设置USB充电端口。

利用丹倍效应二维定位器件（15）对二维光点信息采集与识别，在单片机中对二维光点信息进行处理，用按键标志当前二维光点信息识别的状态，录入状态，识别状态，清除状态，用液晶1602能够显示当前二维光点信息识别的状态信息;用继电器对当前信息进行判断，例如提醒当前二维光点信息识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前二维光点信息识别是否正确。如图5所示。

丹倍效应二维定位器件（15）采集二维光点信息，然后用16位的飞思卡尔X128单片机对二维光点数字信息进行预处理，然后将二维光点信息数据送入STC89C52单片机中，一块液晶1602与STC89C52单片机相连，液晶用于显示当前二维光点信息采集系统的工作状态和经对比后二维光点信息采集的信息是否正确，用一个蜂鸣器和LED指示灯指示当前采集的二维光点信息正确。当采集到的二维光点信息正确，蜂鸣器发出响声并且LED指示灯点亮。

实施例2：本实用新型由卡片式钥匙（1）、钥匙槽遮蔽挡板（2）、后光电物位传感器（3-1）、前光电物位传感器（3-2）、卡槽挡板（4）、钥匙卡片信息孔（5）、数据采集触发孔（6）、数据采集窗挡板（7）、 LED光源（8）、嗯、电磁线圈（10）、控制电路板（11）、电池（12）、透光窗（13）、数据采集窗（14）、丹倍效应二维定位器件（15）、二维信息光电锁外壳（16）构成。二维信息光电锁外壳（16）外壳为非透光设置，在外壳内部底端设置丹倍效应二维定位器件（15），在该二维定位器件前面设置卡槽挡板（4），卡槽挡板（4）内设置有透光窗（13），透光窗尺寸限定了丹倍效应二维定位器件工作范围，卡槽挡板（4）左上角设置有后光电物位传感器（3-1），在卡槽挡板（4）的前方设置数据采集窗挡板（7），该数据采集窗挡板（7）与卡槽挡板（4）之间的间距略大于卡片式钥匙（1）厚度，数据采集窗挡板（7）设置有数据采集窗（14）和前光电物位传感器（3-2），后光电物位传感器（3-1）与前光电物位传感器（3-2）位置相对应，卡片式钥匙（1）设置有钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6），数据采集窗挡板（7）前方设置LED光源（8），在该二维信息光电锁外壳（16）内设置电磁线圈（10）、电磁锁头（9）及控制电路板（11）和电池。

钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6）水平位置相同，单一钥匙卡片信息孔（5）位置限制在数据采集窗（14）宽度的范围内，数据采集触发孔（6）纵向排列，其纵向位置与光电物位传感器（3）的纵向位置相同。

LED光源（8）平时处于熄灭状态，只有当光电物位传感器（3-1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，才点亮LED光源（8）。

电磁锁头（9）向下设置，电池设置USB充电端口。

二维信息识别系统电路工作原理：丹倍效应二维定位器件（15）构成的二维光点信息传感器收到二维数据信息，通过串口给单片机发送命令，单片机同意并接收相应的信息，二维光点信息传感器采集的二维光点信息转换成RGB格式，并且数据传输到单片机，单片机通过存储在EEPROM中的固化程序执行大量的模式识别和光点数据处理相关计算，当用户的二维光点信息被确认，单片机将命令执行机构动作，开关开。硬件特性：80C51单片机是在8051的基础上发展起来的，8051单片机与80C51单片机从外形看是完全一样的，其指令系统、引脚信号、总线等完全一致（完全兼容），主要差别就在于芯片的制造工艺上。80C51的制造工艺是在8051基础上进行了改进。8051系列单片机采用的是HMOS工艺：高速度、高密度；80C51系列单片机采用的是CHMOS工艺：高速度、高密度、低功耗；

如图6所示。采用8051作为二维光点信息识别系统的核心处理器，使用单片机内部的4K程序存储器，接+5V电源。复位电路则采用简单RC复位电路，同时又可与一些需要复位的外围电路相连，达到复位与单片机同步。/EA/Vpp为访问内部或外部程序存储器的选择信号。由于8051单片机有4K的内部程序存储器，又外接了128Kx8的EEPROM存储器，故该引脚必须接+5V高电平。/PSEN为外部程序存储器读选通控制信号。此电路中无扩展程序存储器，故该脚悬空。串口通信接口设计采用MAX232实现TTL与RS-232的转换，实现与计算机通信。

Claims (4)

1.一种二维信息光电锁，其特征在于：包括卡片式钥匙（1）、钥匙槽遮蔽挡板（2）、后光电物位传感器（3-1）、前光电物位传感器（3-2）、卡槽挡板（4）、钥匙卡片信息孔（5）、数据采集触发孔（6）、数据采集窗挡板（7）、 LED光源（8）、电磁锁头（9）、电磁线圈（10）、控制电路板（11）、电池（12）、透光窗（13）、数据采集窗（14）、丹倍效应二维定位器件（15）、二维信息光电锁外壳（16）构成；二维信息光电锁外壳（16）外壳为非透光设置，在外壳内部底端设置丹倍效应二维定位器件（15），在该二维定位器件前面设置卡槽挡板（4），卡槽挡板（4）内设置有透光窗（13），透光窗尺寸限定了丹倍效应二维定位器件工作范围，卡槽挡板（4）左上角设置有后光电物位传感器（3-1），在卡槽挡板（4）的前方设置数据采集窗挡板（7），该数据采集窗挡板（7）与卡槽挡板（4）之间的间距略大于卡片式钥匙（1）厚度，数据采集窗挡板（7）设置有数据采集窗（14）和前光电物位传感器（3-2），后光电物位传感器（3-1）与前光电物位传感器（3-2）位置相对应，卡片式钥匙（1）设置有钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6），数据采集窗挡板（7）前方设置LED光源（8），在该二维信息光电锁外壳（16）内设置电磁线圈（10）、电磁锁头（9）及控制电路板（11）和电池。

2.根据权利要求1所述的二维信息光电锁，其特征在于：钥匙卡片信息孔（5）和数据采集触发孔（6）水平位置相同，单一钥匙卡片信息孔（5）位置限制在数据采集窗（14）宽度的范围内，数据采集触发孔（6）纵向排列，其纵向位置与光电物位传感器（3）的纵向位置相同。

3.根据权利要求1或2所述的二维信息光电锁，其特征在于：LED光源（8）平时处于熄灭状态，只有当光电物位传感器（3-1）探测到钥匙卡片信息孔（5）时，才点亮LED光源（8）。

4.根据权利要求1所述的二维信息光电锁，其特征在于：电磁锁头（9）向下设置，电池设置USB充电端口。