专利名称：采用“双无”技术的pda型电脑钥匙的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于电厂和变电站为防止误操作而使用的釆用"双 无"技术的PDA型电脑钥匙.背景技术目前，微机防误闭锁系统在电厂或者变电站应用非常广泛，发展也非常迅 速，虽然各厂家的产品各有特点,但基本原理和釆取的技术手段大致相同，装 置主要由智能模拟屏、防误主机、电脑钥匙和各种锁具组成，通过在智能模拟 屏上模拟操作，由防误主机内预存的逻辑规程和状态对每步操作进行判断，并 通过串口通讯将操作步骤输入电脑钥匙中，然后由电脑钥匙打开装于现场相应 设备的编码锁，进行倒闸操作。但大多数厂家生产的电脑钥匙还存在下面所述 的问题。存在问题1:电脑钥匙与防误主机进行信息交互时，大都采用电缆线连接串 口直接有线传输，要拔插接口电缆线方可移动电脑钥匙，如要经常移动使用电 脑钥匙，须频繁拔插接口插头，使用很不方便，而且热插拔容易损伤元器件， 造成电脑钥匙不能正常工作而返修。存在问题2:目前，在现有微机防误闭锁装置中， 一般釆用具有编码识别功能的防误操作专用电脑钥匙和机械、电气等各种锁具配合完成防误闭锁功 能；所述电脑钥匙具有位于包含于外壳内的开闭锁机构和外壳上的作为电脑钥 匙最重要识别锁具标示的编码装置；目前常用的编码装置为机械编码式，其编 码原理是编码片上规则分布若干个点，通过分布在各个点上的有柱状突起、 无柱状突起所处位置的信息组合来实现不同编码信息。但该编码装置有明显的 缺点l.编码容量有限，例如IO位机械编码装置的编码片最大编码为1024个; 2.由于编码片长时间暴露在空气中，容易被灰尘、虫卵所堵塞，导致编码信息 错误；3.由于编码片通常采用塑料类材料，容易老化、发生折断，导致编码信 息丢失。4.机械编码装置的锁码易人为模拟，操作人员可根据现场编码锁的编 码，按下电脑钥匙的的机械编码探头，模拟实际的釆码过程，导致误操作，因 此存在重大的安全隐患。存在问题3:电脑钥匙就地操作串联到电气控制回路的电编码锁时，编码正 确且检测电流通过，即判断电气设备操作完毕，但如果电气回路存在大的漏电流时，电脑钥匙会误判电气设备搡作完毕，这种情况下，就不能实际反映现场 设备是否已经操作。存在问题4:电脑钥匙中用于开启现场机械编码锁的解锁机构， 一般由解 锁基座、解锁杆、小手柄、扭簧组成，釆用齿条、齿轮配合，将齿条的直线运 动转化成解锁杆的旋转运动(杠杆原理)。但是这些机械结构均存在定位不准 确、不易复位、缺乏检测解锁手柄运动的有效手段，而且经常因操作人员力量 不足而导致开锁困难。 实用新型内容本实用新型所要解决的技术之一在于，提供一种利用红外传输技术与防误 主机进行无线信息交互，并可充电的电脑钥匙。本实用新型所要解决的技术之二在于，提供一种具有编码容量大，编码信 息可靠的电脑钥 匙。本实用新型所要解决的技术之三在于，提供一种用于五防系统的可检测现 场电气设备是否搡作的浮动电流检测方法的电脑钥匙。本实用新型所要解决的技术之四在于，提供一种结构合理、按力轻松、手 感舒适、定位准确、回弹复位到位，可有效检测是否解锁的电脑钥匙。本实用新型所要解决的技术问题通过如下技术方案实现一种釆用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其包括外壳、无线釆码模块、 浮动电流检测模块、红外串口、解锁机构、微处理器、彩色液晶屏、触摸屏、 触摸笔、尾部数据线插槽及数据线、充电金属柱状触点、高聚化合物可充电柔 性锂电池、多媒体语音解码单元、扬声器、录音器、程序和数据存储器、TF 卡及卡座、选择键和确认键。其特征在于外壳顶部分别设有红外窗、无线编 码探头、固定杆、解锁杆、解锁杆按钮，所说的固定杆的前端为锥形，解锁杆 的前端为凹槽形，解锁杆按钮为圆柱形；外壳尾部设有24pin的数据线插槽； 外壳正面上方设有扬声器发声孔，发声孔呈圆形漏状排布；外壳正面安装有2.8寸彩色触摸液晶屏；外壳正面下方左端设有麦克风受话输入腔，呈垂直状针形 深入电脑钥匙内部；外壳背面中间位置安装有三个黄铜色圆柱形充电触点，电池盖紧靠充电触点的下方。其工作原理如下采用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，包括微处理器单元、执行机构、无 线采码单元、显示单元、键盘单元、时钟单元、程序存储器、电源管理单元、电池模块、录音单元、语音单元，红外串口、 USB口、无线网络，浮动电流检 测单元。所述"双无"为釆用无线釆码模块及无线网络。1. 本实用新型由微处理器和红外串口组成信息处理单元，红外串口与外回 路进行无线通信，使电脑钥匙可与防误主机进行信息交互，电脑钥匙从防误主机接受操作命令，以及操作完成后将操作信息通过红外串口反馈回防误主机；2. 本实用新型釆用无线射频识别技术进行编码釆集，本实用新型的编码釆集模块包括编码釆集单元，天线和天线壳体。天线装在天线壳体里面，编码釆集单元接通电源后，通过天线绕组发出读RF(射频)信号，现场锁具腔体内的射频卡接受到该信号，凭借感应电流所获得的能量，将存储在芯片内编码信息发出去，编码釆集单元接受到信号并将其传递给电脑钥匙CPU控制系统，CPU控制系统识别该编码信息，并控制锁具开/闭锁操作。其特征在于，釆用无线 射频无线识别技术的编码模块，编码容量大，抗老化、稳定、适用于各种恶劣 环境中。由于本实用新型采用无线射频识别技术进行编码釆集，其编码特性为全球唯一编码方式(RFID),因此其容量特别巨大(2的64次方)。由于采用了 密封结构，并固化在锁具内，因此可有效避免编码信息丢失或错误，减缓老化 时间，适用于在各种恶劣环境下使用。3. 本实用新型釆用浮动电流检测技术，是通过检测设备内部电流变化， 判断设备是否操作，避免因漏电流的存在而造成人为误操作的发生。浮动电流 检测包括分流网络、电流检测、整流滤波和设备控制回路；整流滤波、电流检 测、分流网络形成电流回路，该设备控制回路两个输出端接入整流滤波模块。 由于设备操作前一个基础电流存在，所以需要对基础电流值进行釆集，将基础 电流值读入CPU保存，然后检测设备操作后的验电电流，从而判断设备是否操 作完毕，本实用新型浮动电流检测范围为3mA- 300mA。4. 本实用新型的解锁机构，含有上盖、下盖，下盖内部固有印刷板，前端 外面装有釆码探头，其结构特点是在靠近釆码探头一侧的下盖垂直制有圆环柱 体型的安装座，其内由下而上依次装有弹簧、齿条和解锁按钮，解锁按钮突出 在上盖的外面；安装座的上部靠印刷版一侧的壁上开有横孔，其内装有可插入 齿条上开设的孔的制动销，制动销下方的印刷板上装有继电器，继电器上连有 的弹片顶住制动销；与齿条啮合的是装在下盖上的齿轮轴，齿轮轴上连有挡板， 挡板的两边设有装在印刷板上的光继电器。连接在齿轮轴上的挡板形状成矩 形，挡板的摆动面与齿轮轴的夹角成30度。本实用新型的有益效果是1由于采用红外传输技术，使电脑钥匙可像手机一样移动使用，与计算机 进行无线信息传输，并可使电脑钥匙的信息在掉电时不丢失，电路具有电池管 理功能，可以像手机一样方便充电，可以实现定时开机和定时进入系统节电模 式，提高了电脑钥匙在实际应用中可靠性，使用灵活方便。2由于采用非接触式无线射频识别技术，其编码特性为全球唯一编码方式 (RFID),因此容量特别巨大(最大容量2 64 )，通常编码容量越大，装置的使用 范围就越广；在编码信息可靠性方面射频卡编码装置采用射频卡作为锁具编 码的标识，编码信息封装在卡内，从而使该装置的编码信息可靠性大大提高。3由于取消了顶杆或杠杆这些传统的机械结构，釆用光继电器与挡板之间 的相对运动所产生电信号的导通与截至，电脑钥匙内部的继电器和制动销之间 的吸合与释放，来实现与它们相配的机构零件的动作，达到了开锁和闭锁的目 的，现场搡作人员只需做按压的动作，按力轻松，手感舒适。解锁机构合理， 定位准确、操作轻松方便、使用寿命长。4由于釆用浮动电流检测技术，即通过检测电气控制回路电流变化，判断 设备是否已操作，有效避免了因电气控制回路存在漏电流而导致人为误搡作的 发生。
图l为本实用新型的系统框图图2为本实用新型的浮动电流检测功能框图图3为本实用新型的电脑钥匙外壳头部示意图图4为本实用新型的电脑钥匙外壳尾部示意图图5为本实用新型的电脑钥匙外壳正面示意图图6为本实用新型的电脑钥匙外壳背面示意图图7为本实用新型的电脑钥匙采编码模块示意图图8为本实用新型的电脑钥匙剖视图图9为本实用新型的图8的左视图；图10为本实用新型的图8的A向视图。
具体实施方式
一种釆用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其包括外壳、无线釆码模块、 浮动电流检测模块、红外串口、解锁机构、微处理器、彩色液晶屏、触摸屏、 触摸笔、尾部数据线插槽及数据线、充电金属柱状触点、高聚化合物可充电柔性锂电池、多媒体语音解码单元、扬声器、录音器、程序和数据存储器、TF 卡及卡座、选择键和确认键。其特征在于外壳顶部分别设有红外窗2、无线编 码探头l、固定杆3、解锁杆4、解锁杆按钮6，所说的固定杆3的前端为锥形， 解锁杆4的前端为凹槽形，解锁杆按钮6为圆柱形；外壳尾部设有24pin的数 据线插槽5;外壳正面上方设有扬声器发声孔7，发声孔呈圆形漏状排布；外 壳正面安装有2. 8寸彩色触摸液晶屏；外壳正面下方左端设有麦克风受话输入 腔9，呈垂直状针形深入电脑钥匙内部；外壳背面中间位置安装有三个圆柱形 充电触点，电池盖紧靠充电触点的下方。在图2中，本实用新型的浮动电流检测包括分流模块、电流检测模块、整 流滤波模块和设备控制回路；整流模块、电流检测模块、分流网络形成电流回 路，该设备控制回路两个输出端接入整流滤波模块。由于设备操作前一个基础 电流存在，所以需要对基础电流值进行采集，将基础电流值读入CPU保存，然 后检测设备操作后的验电电流，从而判断设备是否操作完毕，本实用新型浮动 电流检测范围为3mA- 300mA。所述分流模块、电流检测模块和整流模块安装在 电脑钥匙内；由于所述设备控制回路安装于锁具内，其可以将设备内部电流传 入整流滤波模块。该浮动电流检测的工作过程1.电脑钥匙将电极插入验电锁， 通过无线釆码探头读取验电锁内部的无线锁码、CPU根据逻辑条件判断条件具 有该无线码的锁是否可以操作。2.如果符合操作条件，则CPU发出控制信号KC 控制继电器K1吸合。如果不符合搡作条件，则电脑钥匙提示"条件不符"。3.K1 接通后验电锁的电流通过串接回路"整流模块、电流检测模块、分流网络"形 成电流回路。此时浮动电流检测电路对基础电流Iz进行检测。当Iz—定时， 通过对分流网络电阻的动态分配(CPU控制Cl-C4的开或关)来确定电压Vz 的大小，当Vz>=l. 335V时电流检测模块输出信号ADI = 0,当CPU检测到ADI=0 时即可根据C1-C4开和关的情况来确定电流Iz所在的电流等级，根据对分流 网络的适当分配可将被测电流分成16个非线性的电流等级。4.CPU确认了基础 电流后，将电流等级值Iz(tl)存入寄存器中，然后釆用同样的方法检测当前 的Iz变化情况，当检测到Iz〉Iz(tl)是即可判断设备操作完毕。由于设备操作前有一个基础电流存在，所以需要对基础电流进行釆集，将基础电流值读入 CPU保存，然后检测设备操作后的验电电流，从而判断设备是否操作完毕，本 实用新型电流检测范围为3mA- 300mA。本实用新型可通过检测设备内部电流变 化，判断设备是否操作，进一步避免了认为漏电流的发生。图8为本实用新型的解锁机构，本实用新型的解锁机构，具有上盖14,下盖16，印刷板15安装在下盖的中部。解锁机构位于下盖靠近无线釆码探头3 一端的一侧，该设定位置的下盖上制有垂直向上凸起的圆环柱体形的安装座4, 其内由下而上的装有弹簧ll，齿条5和解锁按钮19，解锁按钮的大部分穿过上 盖14露在外部，供操作人员按动。在所述安装座4靠近印刷板一侧的座壁上开 有一个横孔，横孔内装有制动销7，闭锁时，该制动销插入齿条5的底部，安装 座4的下方是装在印刷板上的继电器8,继电器的顶部连接有弹片12，弹片正 好插入制动销的头部。下盖16上装有齿轮轴2，开锁钥匙在齿轮轴的前半部分 并伸出下盖的外部，齿轮轴的后端制有齿并与齿条5啮合。解锁按钮19前端有 一矩形挡板，在挡板的外侧设有安装在印刷板15上的光继电器18，光继电器的 感光面与挡板之间平行并且距离为lmm。本使用新型解锁机构的工作原理是电 脑钥匙没有操作时，其解锁按钮19的挡板位于钥匙内部的光继电器18的垂直 上方，此时光继电器没有光信号返回，钥匙没有操作，在电脑钥匙对机械编码 锁的解锁过程中，首先由电脑钥匙的无线采码探头3读取安装在机械锁具腔体 内的无线编码，锁码验证通过后，通过一个信号传递到钥匙内部的继电器8，继 电器产生一个磁力，吸下继电器上的弹片12,弹片拉动制约转动机构的制动销 7，这时钥匙的机械转动机构就可以操作，用力按下钥匙上面的解锁按钮19,此 时位于按钮下方的齿条5受到向下的压力，在压缩它下部弹簧11的同时带动了 和它啮合的齿轮轴2的旋转。而开锁钥匙在齿轮轴的前半部分(为一个零件)， 这样，齿轮轴的旋转就带动开锁钥匙的旋转，使机械锁具开启，同时，解锁按 钮上的挡板随着解锁按钮的按动离开原来的位置向下运动使光继电器18有光信 号返回产生 一个信号回到电路，电脑钥匙就认为已经对机械锁具进行了开锁操 作，电脑钥匙进入下一步操作状态。此时松开解锁按钮19,齿条5下的弹簧11 顶起齿条向上运动，带动齿轮轴2反方向旋转回到起始位置，由于解锁按钮19 的挡板抬升，光继电器18的光信号消失，继电器8的磁力消失，继电器的弹片 12带动制动销7复位，制动销卡入齿条5的底部，使齿条无法向下移动。这样 就完成了全套的解锁过程，为下一步操作作好了准备。图7为本实用新型中无线釆码模块，包括编码釆集单元25、天线和非接触 式探头壳体，该编码釆集单元25和天线装在无线编码探头壳体里面，与无线 釆码模块配合使用的无线编码装置安装在各种五防锁具凹槽形腔体内部，所述 无线编码装置包括射频卡22、射频卡壳体23、射频天线，该射频卡22装在射 频卡壳体26里面。编码釆集单元接通电源后，通过震荡线圈27发出读RF(射 频)信号，射频卡接受该信号，获得需要的能量，不断将内部的编码值发出，编码采集单元接受到信号并将传递给电脑钥匙CPU控制系统，电脑钥匙及其无 线采码的工作过程读编码时，首先由电脑钥匙CPU控制系统发出读编码指令, 开启编码釆集单元，然后由编码采集单元处理读RF(射频)信号，由编码釆集 单元内震荡线圈发射出去。当射频卡在适当范围内收到信息后，从中获取能量, 然后连续将内部编码信息发射出去，直到能量耗完。编码釆集单元内震荡线圈 接受到该编码信息，由编码釆集单元将编码信息相应处理，并将它传送到电脑 钥匙控制系统，由电脑钥匙CPU控制系统对其进行判断识别，控制锁具的开启。 读编码完成后，电脑钥匙CPU控制系统发出指令，关闭编码釆集单元电源，整 个过程结束。本实用新型还有其它一些变形和改进。如果本技术领域的技术人员受到本 实用新型的启发而做出的显而易见的非实质性的改变或改进，均属本实用新型 权利要求书的保护范围。
权利要求1.一种采用“双无”技术的PDA型电脑钥匙，其包括外壳、无线采码模块、红外串口、浮动电流检测模块、解锁机构、微处理器、彩色液晶屏、触摸屏、触摸笔、尾部数据线插槽及数据线、充电金属柱状触点、高聚化合物可充电柔性锂电池、多媒体语音解码单元、扬声器、录音器、程序和数据存储器、TF卡及卡座、选择键和确认键。其特征在于外壳顶部分别设有红外窗(2)、无线编码探头(1)、固定杆(3)、解锁杆(4)、解锁杆按钮(6)，所说的固定杆(3)的前端为锥形，解锁杆(4)的前端为凹槽形，解锁杆按钮(6)为圆柱形；外壳尾部设有24pin的数据线插槽(5)；外壳正面上方设有扬声器发声孔(7)，发声孔呈圆形漏状排布；外壳正面安装有2.8寸彩色触摸液晶屏；外壳正面下方左端设有麦克风受话输入腔(9)，呈垂直状针形深入电脑钥匙内部；外壳背面中间位置安装有三个圆柱形充电触点，电池盖紧靠充电触点的下方。
2. 根据权利要求1所述的一种釆用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其特征 在于所述红外串口与电脑钥匙CPU串口控制器相连，半双工通讯模式， 波特率自适应。
3. 根据权利要求1所述的一种采用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其特征 在于所述无线采码模块包括编码采集单元(25)、天线和非接触式探头壳体， 该编码釆集单元(25)和天线装在无线编码探头壳体里面，与无线釆码模块配合使用的无线编码装置安装在各种五防锁具凹槽形腔体内部，所述无线编码装 置包括射频卡(22)、射频卡壳体(23)、射频天线，该射频卡(22)装在射频卡壳体。6)里面。
4. 根据权利要求1所述的一种釆用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其特征 在于所述浮动电流检测单元可检测的浮动电流检测范围为3mA-300mA。
5. 根据权利要求1所述的一种釆用"双无"技术的PDA型电脑钥匙，其特征 在于所述解锁机构具有上盖(14)，下盖(16)，印刷板(15)安装在下盖的 中部，解锁机构位于下盖靠近无线釆码探头U) —端的一侧，该设定位置的 下盖上制有垂直向上凸起的圆环柱体形的安装座(4),其内由下而上的装有弹 簧(11)，齿条(5)和解锁按钮(19),解锁按钮的大部分穿过上盖(14)露 在外部，供操作人员按动；在所述安装座(4)靠近印刷板一侧的座壁上开有 一个横孔，横孔内装有制动销(7)，闭锁时，该制动销插入齿条(5)的底部，安装座(4)的下方是装在印刷板上的继电器(8)，继电器的顶部连接有弹片 (12)，弹片正好插入制动销的头部；下盖(16)上装有齿轮轴(2)，开锁钥 匙在齿轮轴的前半部分并伸出下盖的外部，齿轮轴的后端制有齿并与齿条(5) 啮合；解锁按钮(19 )前端有一矩形挡板，在挡板的外侧设有安装在印刷板(15 ) 上的光继电器(18),光继电器的感光面与挡板之间平行并且距离为l咖。
专利摘要本实用新型公开了一种采用“双无”技术的PDA型电脑钥匙，其包括外壳、无线采码模块、浮动电流检测模块、红外串口、解锁机构、微处理器、彩色液晶屏、触摸屏、触摸笔、尾部数据线插槽及数据线、充电金属柱状触点、高聚化合物可充电柔性锂电池、多媒体语音解码单元、扬声器、录音器、程序和数据存储器、TF卡及卡座、选择键和确认键。所述外壳顶部分别设有红外窗(2)、无线编码探头(1)、固定杆(3)、解锁杆(4)、解锁杆按钮(6)，所说的固定杆(3)的前端为锥形，解锁杆(4)的前端为凹槽形，解锁杆按钮(6)为圆柱形；外壳尾部设有24pin的数据线插槽(5)。本实用新型使用可靠、方便灵活。
文档编号G06K7/00GK201218961SQ20082003781
公开日2009年4月8日 申请日期2008年7月3日 优先权日2008年7月3日
发明者刘仁琪, 史宁凯, 鹏 张, 彬 彭, 洁 武, 健 程, 廷 苏, 郑祖军, 进 黄 申请人:国电南瑞科技股份有限公司