具有转动手感的手轮密码锁的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有转动手感的手轮密码锁，包括存储单元、指示单元、执行单元、电源单元、处理单元、手轮等，其一反传统看着装置输入密码的设计定势，对增量编码器构成的手轮以旋转量和方向的变化输入密码，该手轮不设置刻度指示，设置转动手感机构，利用转动手感替代视觉进行分辨，其转动手感只能被操作者本人所感知，从根本上解决了密码锁的安全难题，提高了密码锁的安全性能。本实用新型的手轮密码锁无键、无匙、无屏，双向旋转手轮输入密码操作连贯顺手；可满足盲人用户使用；简化了结构，便于防尘防水。在保险箱柜锁、汽车锁、电动车锁、酒店锁、防盗门锁、国防、保密设施的防盗等领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】具有转动手感的手轮密码锁
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及防盗领域，尤其涉及一种电子密码锁。
【背景技术】
[0002]目前，密码锁主要分为机械和电子两类，机械密码锁以拨码盘式密码锁较为先进，输入密码的过程类似操作老式拨盘电话，外部一个拨码盘带动拨码机构转动，依次拨动多片环状密码盘转动到预定位，再逆时针转动旋钮开启锁舌实现开锁，机械密码锁具有结构简单、操作方便特点。但大多存在密码位数或密钥量不多；只能预置一个密码而且不易变换等不足，操作时拨码盘的密码刻度也容易被旁观或窥视，在安全等级要求较高或公共场合的使用受限。
[0003]电子密码锁可以克服机械密码锁的上述不足，但是普遍存在结构复杂、成本高、防尘防水性能差问题，尤其是带有明码键盘的密码锁操作时很容易被旁观或窥视造成泄密；此外还存在键盘表面会留下使用痕迹而造成泄密。
[0004]CN1605702转盘式密码锁密码输入和密码识别装置提出了一种解决方案，把转盘的机械转动角度和方向转换为电信息替代明码键盘输入密码，但不足之处是仍需要显示密码信息，密码信息显示的同时也可能被他人窥视而造成泄密。
[0005]作为防盗器具的密码锁其安全性至关重要，解决上述技术不足和防止窥视，进一步提高密码锁的安全性，已经成为防盗领域的一道难题。
【发明内容】
[0006](I)要解决的技术问题
[0007]以往的密码锁都是“看着”装置进行操作，没有脱离对视觉的依赖，不可避免地采用刻度指示、明码键盘或数字显示界面，用户依靠显示的信息来确认所输入的密码，在信息显示的同时也会被他人窥视而造成密码的泄露。
[0008]本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种集机械和电子两类密码锁的优势，结构简单、操作方便、不怕窥视、密钥量大、容易变换预置密码尤其是安全性能高的密码锁技术方案。
[0009](2)技术方案
[0010]手轮又称手动脉冲发生器，已广泛用于数控机床、印刷机械等领域，由增量式旋转光电编码器构成的手轮具有A、B两组脉冲输出，通过计数脉冲量可衡量其旋转量，通过检测相位差可判断其方向。
[0011]本实用新型提出一种基于这种光电增量编码原理输入密码，不依赖视觉的密码锁。
[0012]一种具有转动手感的手轮密码锁，其包括:
[0013]用于设置和保存预置密码的存储单元；
[0014]用于指示工作状态的指示单元；[0015]用于开锁和闭锁的执行单元；
[0016]用于提供工作电源的电源单元；
[0017]用于检测信息、数据处理、输出控制的处理单元；
[0018]其特点在于，还包括:
[0019]用于将手动旋转量N转换成脉冲信息的手轮；
[0020]所述的手轮主要由增量式旋转编码器构成，它将N和方向的变化转换为A、B两组脉冲的变化，A、B分别与处理单元连接；该手轮不设置刻度指示，设置转动手感机构，转动手感与N同步；
[0021]用户旋转手轮，按照输入规则输入密码，利用转动手感替代视觉进行分辨；
[0022]所述的处理单元通过对手轮的A、B计数来测量其N值，通过A、B相位差来判断其方向，按照上述输入规则翻译成密码，根据验证规则进行密码检验，当符合授权条件时向执行单元发出开锁指令；
[0023]不设置刻度指示的手轮具有密码输入的隐蔽性，旁观者即便目不转睛也难以对N进行分辨，无法识别和破解由此产生的密码。
[0024]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0025]所述转动手感机构的设置，选择下列其一方案:
[0026]采用实心轴增量编码器，在其内部设置转动手感机构；
[0027]采用空心轴增量编码器，在其外设的旋转轴上设置转动手感机构，该机构包括弹性元件，使手轮在旋转时的转矩产生弹力变化；
[0028]外设转动手感机构的优选方案:一个内圆构件，该构件的内壁上均匀设置柱状凸起物，凸起物的数量及分布使转动手感与N同步，一个转子，在转子中心向外对称地打孔至少两个，每个孔内安装一个弹簧，每个弹簧顶着一个滚珠作用于上述内圆构件的内壁上，手轮的外设旋转轴与转子连接；
[0029]转动手感与N同步是指转动手感机构与光电编码的频率匹配，其效果是:手轮的每一个旋转量产生一个转动手感，操作者的手被感到“咔挞” 一下，同时被处理单元计数为一个N值；
[0030]转动手感只能被操作者本人所感知，恰好符合密码输入的安全要素，用户以此验证N的变化结果，消除因旋转幅度小可能带来的虚幻感，树立并强化对密码输入装置的信任，替代人们对直观视觉的依赖，这种“摸着”手轮默数着N值的操作方式，也满足盲人用户使用，产生了意想不到的效果。
[0031]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0032]所述的输入规则采用单向输入方式，包括:
[0033]用户的输入，以顺时针旋转的N来对应所需要输入的密码，两者的对应关系由字符集约定，以反向旋转一个N来结束该位密码的输入；
[0034]处理单元的翻译，当N>0时表示用户输入密码，当N=N-1时表示该位密码输入的结束，此时提取N值，令N=N+1，按照上述字符集翻译成密码；
[0035]以上把顺时针方向的N值假设为正，是为了适应大多数人的操作习惯；
[0036]这种单向旋转手轮输入密码的操作方式优于老式拨盘电话，每次输入N值以后只需倒退一格，避免了返回初始位置所需要的对位操作，也节省了操作时间。[0037]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0038]所述的输入规则采用双向输入方式，包括:
[0039]用户的输入，以第一旋转方向输入奇数位密码，第二旋转方向输入偶数位密码，每次旋转使N对应所需要输入的密码，两者的对应关系由字符集约定，以转向来结束每一位密码的输入；
[0040]处理单元的翻译，以方向变化来判定该位密码输入的结束，此时提取方向变化前的N值，按照上述字符集翻译成密码；
[0041]该项规则，第一旋转方向是顺时针或是逆时针的选择是任意的，最后一位密码的输入亦以转向而告终；
[0042]双向输入方式又比单向输入方式更加节省了操作时间，往返旋转的行程中没有无效输入，用户也会因此感到操作连贯和顺手。
[0043]如上手轮密码锁输入规则的进一步方案是，
[0044]以上输入规则中所述的字符集，包括下列的其中一种:
[0045]由数字组成的字符集；由字母组成的字符集；由数字和字母混合组成的字符集，其中:
[0046]数字字符集的约定为:N值的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，分别对应密码数字的1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，N 的有效值为 I 到 10。
[0047]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0048]所述的存储单元，包括:
[0049]用于带电擦写和保存密码的只读存储器EEPROM ；
[0050]用于写入操作的设置开关；
[0051]用于在EEPROM的空间划分密码组别的拨码开关；
[0052]所述的密码设置方法，先将拨码开关拨置需要的密码组别，操作设置开关使EEPROM为写入状态，旋转手轮按照输入规则写入密码；
[0053]这种设置方法可供用户随时变换预置的密码，可以进行多组设置，同时生效。
[0054]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0055]所述的电源单元，选择下列的其中一种类型:
[0056]电池组；
[0057]手摇发电的微型发电机、储能电容器及稳压电路；
[0058]手摇发电方案配合EEPROM存储方案，可避免密码锁更换电池的烦恼。
[0059]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0060]所述的指示单元，包括下列的一种或组合:
[0061]一个发光二级管LED指示灯，响应处理单元的控制:待机状态为熄灭；输入和写入状态为闪亮；开锁状态为常亮；
[0062]一个蜂鸣器，响应处理单元的控制:在状态改变、输入密码时进行音响提示。
[0063]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0064]所述的验证规则，包括:
[0065]处理单元对所输入的密码与预置密码进行逐位检验，从输入密码与预置密码的第一位相符算起，在规定的密码长度内连续相符则判定为授权，发出开锁指令；[0066]如果预置密码不止一组，上述检验任务对于每组预置密码均有效，只要有一组符合授权条件，发出开锁指令；
[0067]期间，当发生输入超时，即在规定时间内没有手轮操作信息，处理单元结束检验任务，进入待机状态；
[0068]所述的密码位长度不限，可视安全等级划分级别，也可由用户指定，密码位长度由处理单元的编程确定；
[0069]该验证规则给用户提供的输入次数不限，在输入有效密码之前容许先输入一些假码，以迷惑旁观者。
[0070]如上手轮密码锁的进一步方案是，
[0071]所述的执行单元采用磁保持电磁铁，其开锁动作响应处理单元发出的开锁指令，闭锁动作选择下列的其中一种:
[0072]手动闭锁，机械力使磁保持电磁铁回到闭锁状态；
[0073]延时闭锁，处理单元开锁后延时自动发出闭锁指令；
[0074]操作手轮，用户任意转动手轮，处理单元输出闭锁指令；
[0075]所述的开锁和闭锁指令是脉冲信号，磁保持电磁铁只需一定宽度的脉冲信号触发完成开锁和闭锁，因此非常节约电能。
[0076](3)有益效果:
[0077]本实用新型提供一种全新的电子密码锁技术方案，一反传统看着装置输入密码的设计定势，对增量编码器构成的手轮以旋转量和方向的变化输入密码，该手轮不设置刻度指示，设置转动手感机构，利用转动手感替代视觉进行分辨，其转动手感只能被操作者本人所感知，因此从根本上解决了密码锁的安全难题。
[0078]本实用新型并非仅仅是对CN1605702的改良，利用转动手感替代视觉彻底改变了现有密码锁的操作方式，该项技术创新具有显著的积极效果，它摆脱了密码输入对于视觉的依赖，完全避免了刻度指示、明码键盘或数字显示界面；简化了产品结构；提高了密码锁的安全性能，该项技术具有广阔的应用前景。
[0079]本实用新型设计的具有转动手感的手轮密码锁，成功地将机械转动与电子数据处理相结合，同时兼备了机械锁结构简单和电子锁数据处理灵活的特点，与现有技术相比具有如下明显优势:
[0080]无键、无匙、无屏，不怕窥视也不会留下使用痕迹；
[0081]密码位长度不限由编程确定，可划分不同的安全等级；
[0082]用户可随时变换预置密码，可多组设置，同时生效；
[0083]双向旋转手轮输入密码，操作连贯、顺手、简单、方便；
[0084]凭借转动手感输入密码，同时满足盲人用户使用；
[0085]手轮兼做门的执手，简化了结构，便于防尘防水。
【专利附图】
【附图说明】
[0086]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
[0087]图1是手轮密码锁原理框图；
[0088]图2是第一实施例实心轴手轮密码锁示意图；[0089]图3是第二实施例空心轴手轮密码锁示意图；
[0090]图4是第二实施例空心轴手轮密码锁的转动手感机构示意图。
[0091]图中1.指示单元，包括101.LED指示灯，102.蜂鸣器，2.处理单元，3.手轮，
4.存储单元，包括401.EEPR0M, 402.设置开关，403.拨码开关，5.执行单元，6.电源单元，
7.转动手感机构，包括:701内圆构件，702柱状凸起物，703转子，704弹簧，705滚珠，8.旋转轴，9.手轮旋钮。
[0092]在图1中，指示单元I与处理单元2连接；手轮3的两组脉冲输出A、B分别与处理单元2连接；存储单元4与处理单元2连接；处理单元2连接执行单元5 ；电源单元6向各个单元供电。
[0093]根据本实用新型构思和原理，可设计出不同的转动手感机构、输入规则、电源类型、闭锁方式以及不同的外形构造组合的手轮密码锁，以适用不同的应用场合，下面就其中二种典型应用，分别举例【具体实施方式】。
【具体实施方式】
[0094]本实用新型第一实施例是实心轴手轮密码锁，采用双向输入规则、6位验证规则、电池组电源、手轮闭锁如图2所示,在图中，指示单元包括LED指示灯101和蜂鸣器102,分别与处理单元2连接；手轮3由增量式旋转编码器构成，选用实心轴和内部具有转动手感功能配置的现有产品，输出A、B两组脉冲，分别与处理单元2连接，手轮旋钮9兼做门的执手；处理单元2主要由单片机及外围电路构成，安装在一块电路板上；电路板上还有存储单元4，包括EEPROM 401，设置开关402，拨码开关403 ;执行单元5采用磁保持电磁铁，与处理单元2连接；电源单元6采用电池组，向各个单元供电。
[0095]该密码锁的工作过程，结合图1、图2说明如下:
[0096]唤醒:密码锁的待机为低功耗状态，用户随意转动手轮3，处理单元2检测到脉冲后启动唤醒程序，使电源单元6向各个单元正常供电；
[0097]指示:处理单元2控制指示单元，指示灯101由待机的熄灭状态变成闪动，蜂鸣器102嘀的一声，以指示用户输入；
[0098]输入:用户旋转手轮3，按照双向输入规则以N和方向的变化输入密码，利用转动手感替代视觉进行分辨，每输入一位密码蜂鸣器102嘀的一声；
[0099]翻译:手轮3将其N和方向的变化转换为A、B两组脉冲的变化；处理单元2通过对A、B计数来测量其N值，通过A、B相位差判断其方向，按照双向输入规则翻译成密码；
[0100]验证:处理单元2对所输入的密码与预置密码进行逐位检验，从输入密码与预置密码的第一位相符算起，连续6位相符时则判定为授权，发出开锁指令，6位检验过程中只要有一位不符则中断检验任务；如果预置密码不止一组，上述的检验任务对于每组预置密码均有效，只要有一组符合授权条件，发出开锁指令；期间，当发生输入超时，即在规定时间60秒内没有手轮操作信息，处理单元2结束检验任务，指示灯101熄灭，进入待机状态；
[0101]开锁:开锁指令向磁保持电磁铁5输出一个脉冲信号,磁保持电磁铁5动作开锁，指示灯101常亮10秒钟，蜂鸣器102嘀的一声，提示用户开门；
[0102]闭锁:本实施例选择用户操作手轮的闭锁方式，在开锁状态下，用户任意转动手轮3，处理单元2收到脉冲后输出闭锁指令，磁保持电磁铁5闭锁，整机进入待机状态；[0103]写入:用户设置或修改预置密码，先将拨码开关403拨置需要的密码组别，4位的拨码开关可以划分16个密码组别，合上设置开关402使EEPROM 401为写入状态，指示灯101闪动表示可以写入，用户旋转手轮3按照双向输入规则以N和方向的变化写入密码，每输入一位蜂鸣器102嘀的一声,六位全部完成后将设置开关402断开。
[0104]本实用新型第二实施例是空心轴手轮密码锁，采用单向输入规则、6位验证规则、手摇发电、手动闭锁如图3所示，在图中，手轮3采用空心轴增量编码器，与旋转轴8连接，轴上设置转动手感机构7，电源单元6采用手摇微型发电机、储能电容器及稳压电路，发电机的轴与旋转轴8通过齿轮传动，此为公知技术其图略，其他单元同第一实施例；
[0105]转动手感机构7如图4示意，一个内圆构件701，该构件的内壁上均匀设置柱状凸起物702，凸起物的数量及分布使转动手感与N同步，一个转子703，在其中心向外对称地打孔两个，每个孔内安装一个弹簧704，每个弹簧顶着一个滚珠705作用于上述内圆构件701的内壁上，手轮的外设旋转轴8与转子703连接，该机构使手轮3旋转时的转矩产生弹力变化。
[0106]该密码输入装置的工作过程，结合图1、图3说明如下:
[0107]发电:转动手轮旋钮9通过齿轮传动使手摇微型发电机6发电；
[0108]指示:当发电达到工作电压时，处理单元2控制指示灯101由待机的熄灭状态变成闪动，蜂鸣器102嘀的一声，以指不用户输入；
[0109]输入:用户旋转手轮3，按照单向输入规则以N和方向的变化输入密码，利用转动手感替代视觉进行分辨，每输入一位密码蜂鸣器102嘀的一声；
[0110]翻译:手轮3将其N和方向的变化转换为A、B两组脉冲的变化；处理单元2通过对A、B计数来测量其N值，通过A、B相位差判断其方向，按照单向输入规则翻译成密码；
[0111]验证:同第一实施例；
[0112]开锁:同第一实施例；
[0113]闭锁:本实施例选择手动机构闭锁,机械力使磁保持电磁铁回到闭锁状态；
[0114]写入:同第一实施例。
[0115]上述两个实施例密码锁的用户体验是:密码锁无键、无匙、无屏，利用转动手感替代视觉输入密码简单易学，稍加练习就可熟悉上手，旋转手轮时采用双向方式操作，操作过程连贯、顺手、简单，也能够满足盲人用户使用。
[0116]上述密码锁的旁观者体验是:手轮旋钮兼做门的执手结构简单，单灯单轮的面板简化了密码锁的构造，不怕窥视也不会留下使用痕迹，便于防尘防水。
[0117]需要指出，本实用新型并不限于上述列举的实施例，鉴于本实用新型的技术贡献，在保险箱柜锁、汽车锁、电动车锁、酒店门禁、防盗门锁、以及国防、保密设施的防盗等领域具有广阔的应用前景。
[0118]对于相关【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思前提下做出的替换；或把本实用新型技术特征的可选要素进行不同的组合，基于本实用新型技术原理方案设计的应用产品，都应当视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有转动手感的手轮密码锁，其包括: 用于设置和保存预置密码的存储单元； 用于指示工作状态的指示单元； 用于开锁和闭锁的执行单元； 用于提供工作电源的电源单元； 用于检测信息、数据处理、输出控制的处理单元； 其特征在于，还包括: 用于将手动旋转量N转换成脉冲信息的手轮； 所述的手轮主要由增量式旋转编码器构成，它将N和方向的变化转换为A、B两组脉冲的变化，A、B分别与处理单元连接；该手轮不设置刻度指示，设置转动手感机构，转动手感与N同步； 用户旋转手轮，按照输入规则输入密码，利用转动手感替代视觉进行分辨； 所述的处理单元通过对手轮的A、B计数来测量其N值，通过A、B相位差来判断其方向，按照上述输入规则翻译成密码，根据验证规则进行密码检验，当符合授权条件时向执行单元发出开锁指令。
2.根据权利要求1所述的具有转动手感的手轮密码锁，其特征在于， 所述转动手感机构的设置，选择下列其一方案: 采用实心轴增量编码器，在其内部设置转动手感机构； 采用空心轴增量编码器，在其外设的旋转轴上设置转动手感机构，该机构包括弹性元件，使手轮在旋转时的转矩产生弹力变化。
3.根据权利要求1所述的具有转动手感的手轮密码锁，其特征在于， 所述的存储单元，包括: 用于带电擦写和保存密码的只读存储器EEPROM ； 用于写入操作的设置开关； 用于在EEPROM的空间划分密码组别的拨码开关。
4.根据权利要求1所述的具有转动手感的手轮密码锁，其特征在于， 所述的电源单元，选择下列的其中一种类型: 电池组； 手摇发电的微型发电机、储能电容器及稳压电路。
5.根据权利要求1所述的具有转动手感的手轮密码锁，其特征在于， 所述的指示单元，包括下列的一种或组合: 一个发光二级管LED指示灯，响应处理单元的控制:待机状态为熄灭；输入和写入状态为闪亮；开锁状态为常亮； 一个蜂鸣器，响应处理单元的控制:在状态改变、输入密码时进行音响提示。
6.根据权利要求1所述的具有转动手感的手轮密码锁，其特征在于， 所述的执行单元采用磁保持电磁铁，其开锁动作响应处理单元发出的开锁指令，闭锁动作选择下列的其中一种: 手动闭锁，机械力使磁保持电磁铁回到闭锁状态； 延时闭锁，处理单元开锁后延时自动发出闭锁指令；操作手轮，用户 任意转动手轮，处理单元输出闭锁指令。
【文档编号】G07C9/00GK203729694SQ201420020946
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】温建 申请人:温建