一种基于无线供电低功耗的光码安全锁的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电子安全锁具领域，并且涉及光通信领域、无线通信领域、无线能量传输领域，具体涉及一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，包括锁头和钥匙两部分：所述钥匙的机械部分为传统的锯齿形钥匙，电子电路由低功耗MCU、无线供电接收模块、无线信号接收模块、存储模块、发光二极管组成；所述锁头的机械锁芯部分与锁舌分离，电子主控电路由电源模块、MCU、无线供电发射模块、无线信号发送模块、存储模块、光敏传感器、继电器电路组成。本实用新型采用无线供电，使用低功耗MCU对钥匙电子电路控制，同时在每次开锁后对密码进行修改，提高了锁具的使用寿命和安防性能。
【专利说明】
一种基于无线供电低功耗的光码安全锁
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子安全锁具领域，并且涉及光通信领域、无线通信领域、无线能量传输领域的一种基于无线供电低功耗的光码安全锁。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，以及人们生活水平的提高，物质财富越来越丰富的同时人们的安全意识也在不断加强。在一些特殊的场合，如银行保险柜、仓库、大型工厂等，人们对锁具安全性能的要求越来越高。
[0003]目前，市场上的锁具主要有三大类:机械锁、电子锁和机械电子一体锁。机械锁控制简单、成本低，但防盗能力差，安全系数不高。电子锁如密码锁、感应锁、生物锁等，虽然提高了技术开启难度，外观时尚，但电子锁通常用使用电池，寿命短、易造成环境污染、易于暴力破坏；另一方面，其机械控制复杂，较机械锁而言成本高很多。机械电子一体锁是将电子控制部分和机械控制相结合，很大提高了安防级别。
[0004]现在市面上的锁所使用的机械防盗功能都比较一般的。目前市面上使用的机械锁芯基本上分三级，g卩A级、B级、超B级。其中，A级锁芯的防破坏性开启时间大于15分钟，防技术性开启时间大于I分钟。B级锁芯的防破坏性开启时间大于30分钟，防技术性开启时间大于5分钟。而超B级防盗门锁芯的防技术性开启时间大于4个小时。
【实用新型内容】
[0005]为了克服以上不足，本实用新型提供一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，采用机械加光码双重控制开锁，提高了锁具的防破坏性开启和防技术性开启的能力，延长使用寿命、同时降低了成本。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，包括锁头和钥匙两部分。其中钥匙由机械和电子电路两部分组成;锁头由机械锁芯和电子主控电路组成。
[0007]所述钥匙的机械部分为传统的锯齿形钥匙，当钥匙齿形匹配可以带动锁头的机械锁芯转动。
[0008]所述钥匙的电子电路部分由低功耗MCU、无线供电接收模块、无线信号接收模块、存储模块、发光二极管组成。
[0009]所述钥匙电子电路的MCU，采用超低功耗单片机如TI公司MSP430F1232为控制核心，也可以采用其它型号超低功耗MCU，发送各种控制命令或者接收、解析各种控制命令。
[0010]所述钥匙电子电路的无线供电接收模块由无线接收电路和接收线圈组成，无线接收电路经由接收线圈接收来自无线发射电路的无线电能，然后经由稳压芯片输出3.3V的直流电为整个钥匙的电子电路供电。
[0011]所述钥匙电子电路的无线信号接收模块与低功耗MCU串口相连接用于与锁头主控电路进行通信，获取密码信息以及校验信息。
[0012]所述钥匙电子电路的存储模块与低功耗MCU连接，受MCU控制，存储密码信息、校验
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[0013]所述钥匙电子部分的一组6个发光二极管，受低功耗M⑶控制发送带有密码信息的光信号。
[0014]所述锁头中机械锁芯，当钥匙齿形匹配钥匙转动到一定位置后会接通锁头部分供电整个电路才会开始工作，机械锁芯部分与锁舌分离，锁舌由继电器进行控制动作，避免了因锁头被暴力破坏锁的保护能力丧失。
[0015]所述锁头的电子主控电路由电源模块、MCU、无线供电发射模块、无线信号发送模块、存储模块、光敏传感器、继电器电路组成。
[0016]所述锁头电子主控电路的电源模块从市电网取电，经过电源转换芯片输出3.3V及5V的直流电为锁头部分的各电子电路提供所需电能。
[0017]所述锁头电子主控电路的MCU，用于生成密码、控制校验、逻辑判断等，处理各个模块进行协调工作。
[0018]所述锁头电子主控电路的无线供电发射模块由控制电路和发射线圈组成，向无线供电接收模块传送电能，进而为钥匙的电子电路供电。
[0019]所述锁头电子主控电路的无线信号发送模块，受MCU控制与钥匙无线信号接收模块进行通?目。
[0020]所述锁头电子主控电路的存储模块与锁头中的MCU连接，受MCU控制用于存储密码信息和钥匙发光强度信息以及无线通信的校验信息。
[0021]所述锁头电子主控电路的光敏传感器，为光敏电阻与MCU的A/D接口相连用于采集来自钥匙电路中发光二极管光照信息、采集对应二极管光照强度。
[0022]所述锁头电子主控电路的继电器受锁头中MCU控制，用于控制锁舌动作进行开锁。
[0023]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0024]1.通过无线供电模块的使用避免在钥匙部分安装电池，实现了产品的环保、提高了使用寿命。
[0025]2.通过低功耗MCU的使用，降低了钥匙电子电路的功耗，同时减少无线输电模块负担，提高了整个系统的稳定性。
[0026]3.系统在对电子密码校验时增加了对钥匙LED光照强度的检测，进一步提高了系统的安全性。
[0027]4.本实用新型巧妙地利用钥匙开锁时的空间封闭性，减少了外界光对LED光照强度的干扰，提高了系统的辨识能力；同时锁头与锁舌分离的设计，使得锁头被暴力破坏也不能开锁，提尚了防破坏性开启的能力。
[0028]5.本实用新型利用钥匙齿形匹配带动机械锁芯转动为整个电子电路供电，在其他情况下，整个电子电路并不消耗电能，极大地减少了能源的消耗。
[0029]6.本实用新型中，每次成功开锁后，密码自动修改，并自动匹配到钥匙端，提高了系统的防技术性开启的能力，进而提高了整个系统的安全性。
【附图说明】
[0030]为易于说明、方便理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0031]图1是本实用新型的结构示意图。
[0032]图2是本实用新型的系统能源管理结构图。
[0033]图3是本实用新型的锁头主控电路结构图。
[0034]图4是本实用新型钥匙的电路结构图。
[0035]图5是本实用新型系统流程图。
[0036]图6是本实用新型的密码修改流程图。
[0037]图中1.钥匙，2.锁头，3.继电器，4.锁舌。
【具体实施方式】
[0038]参考图1，一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，包括钥匙I和锁头2两部分。其中钥匙I由机械和电子电路两部分组成;锁头2由机械锁芯和电子主控电路组成。
[0039]当钥匙I齿形匹配，钥匙I转动到一定位置后会接通锁头2中的电源模块，整个电路才会开始工作，无线供电模块给钥匙I供电，当检测到光电强度和光电密码均匹配的情况下，锁头2电子主控电路中的MCU控制继电器3关闭，锁舌4动作开锁。
[0040]参考图2，通常情况下电源模块与无线供电发送模块电路并未接通不会消耗电能，只有在钥匙匹配锁芯转动到固定位置，才能实现电路回路的导通，电源模块工作分别给主控电路以及无线输电模块供电。钥匙部分无线供电接收模块接收电能，进一步给钥匙电子电路供电；同时当钥匙拔出之后，电路会断开连接整个电子系统停止工作。
[0041 ]其中，电源模块输入交流220V经变压器转换成12V交流电，经过桥式整流器整流转换成直流电，最后经稳压芯片7812、7805、1117输出+12￥、5￥、3.3￥直流电为整个主控电路提供所需要的工作电压。无线供电模块可选用精度高、稳定性能好的XKT-408芯片，发送模块工作电压:9V?12V;接收模块的输出电流:5V/600mA，从而给钥匙电子电路供电。
[0042] 参考图3，电源模块经稳压芯片1117输出+3.3V直流给主控制器M⑶供电，其中主控制器可选用Micro Chip公司的8位PIC16F873芯片，其具有独特的硬件系统和指令系统设计以及较高的性价比。用于存储密码信息和钥匙发光强度新息以及无线通信的校验信息的存储模块采用成本低廉的EEPROM与控芯片的串口 I相连;无线信号发送模块用于与钥匙电子电路无线信号接收模块进行通信，发送密码信息以及校验信息与主控芯片的串口 2相连;光敏传感器部分是六个光敏电阻既可以检测LED发光强度又可以记录LED开关信号与主控芯片的A/D接口相连。用于控制锁舌动作进行开锁的继电器与主控芯片的I/O接口相连。
[0043 ]参考图4，无线供电接收模块经由稳压芯片输出+3.3V与低功耗M⑶的电源端相连，其中所述低功耗MCU选用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1232。用于存储密码信息以及钥匙发光二极管光照强度的存储模块EEPROM与低功耗MCU的串口 I相连;用于与锁头主控电路进行通信，以及校验信息的无线信号接收模块与低功耗MCU的串口 2相连；用于发送带有光信号密码信息的一排6个发光二极管与低功耗MCU的I/O接口相连。
[0044]其中图3和图4中，所述无线信号收发模块考虑到功耗、调制格式、数据传输速率、发送功率和接收灵敏度以及电路的可靠性等方面，选用TI公司推出的一款低功耗、集成度高而多通道的无线收发芯片CCllOl。所述存储模块EEPROM可选用Atmel公司的采用8-TSS0P封装方式、管件式包装的串行存储器系列集成电路AT34C02-10T1-1.8。
[0045]参考图5是本实用新型系统流程图，本密码锁使用前需要初始化，用来记录钥匙六个LED发光强度，完成光照匹配以后基本可以杜绝克隆钥匙的出现了，然后由锁头主控根据随机算法生成一组密码，通过无线通信模块加密传送给钥匙。当系统检测到有光照强度数据后不会再进行初始化操作。一般使用过程中，首先进行机械匹配，当机械部分准确无误后电子电路供电进行电子匹配验证LED强度、光密码新息最终由MCU发出信号控制继电器动作控制锁舌的开关。
[0046]参考图6是本实用新型的密码匹配修改流程图，当钥匙成功开启一次之后密码自动更改，具体流程如下。由中控电路的MCU根据算法生成新的密码，把密码进行加密处理，然后通过无线发送模块与钥匙端通信，通过校验信息确认开始发送加密密码。钥匙部分收到主控发来的信息后做解密处理，把解密得到的新密码存入存储模块，发送信息确认密码已经修改完成，主控确认钥匙密码修改完成把密码写入存储模块保存。
【主权项】
1.一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，包括锁头和钥匙两部分，其特征在于:所述钥匙的机械部分为传统的锯齿形钥匙，电子电路由低功耗MCU、无线供电接收模块、无线信号接收模块、存储模块、发光二极管组成;所述锁头的机械锁芯部分与锁舌分离，电子主控电路由电源模块、MCU、无线供电发射模块、无线信号发送模块、存储模块、光敏传感器、继电器电路组成。2.根据权利要求1所述的一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，其特征在于:所述钥匙的机械部分为传统的锯齿形钥匙，钥匙匹配锁芯转动用于接通锁头的供电电路;锁头电子主控电路接通后，无线供电模块给钥匙的电子电路供电。3.根据权利要求1所述的一种基于无线供电低功耗的光码安全锁，其特征在于:电子验证部分不仅通过光码信息来验证钥匙并且检测LED光照强度。
【文档编号】G07C9/00GK205531772SQ201620070365
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月25日
【发明人】潘庭龙, 王建萍, 靳保龙, 许杏花, 龚尚红
【申请人】江南大学