专利名称：电脑钥匙及编码锁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于发电厂、变电站等电力系统防止电气误操作闭锁装置中的电脑钥匙及编码锁。
背景技术：
电脑钥匙及编码锁是发电厂、变电站微机防误系统中的一个重要组成部分，电脑钥匙能接收防误系统发来的模拟操作信息，并依靠装在编码锁上的编码元件去识别锁具，闭锁错误的操作，解锁正确的操作，正确解锁后才能去操作现场设备(断路器、隔离开关、网门、接地等)，从而确保电力设备安全操作。电脑钥匙及编码锁配套使用，电脑钥匙的采码探头从编码锁的编码元件上采集的设备编码信息，通过电脑钥匙的控制电路与操作项信息中的设备编码分析比较，给出是否正确提示，并由此控制电脑钥匙的手动解锁机构能否工作，若提示错误，则控制电脑钥匙的手动解锁机构不能进行解锁操作；若提示正确，则手动解锁机构可进行解锁操作。
目前电脑钥匙及编码锁主要有两种采码、编码方式 1、光电开关方式电脑钥匙采用光电开关方式采码，采用一组反射式光电开关作为采码元件，编码锁上用可反射光的不锈钢片做为编码元件，根据需要在不锈钢片上打孔后以孔的有无做为编码，当电脑钥匙的光电开关靠近编码锁的不锈钢码片时，光电开关的发射管发出的光线，如果不锈钢码片上无孔，则反射回电脑钥匙，光电开关的接收管可以接收到发出的光线，如果不锈钢码片上有孔，则光线被孔后的机械结构吸收，光电开关的接收管就接收不到发出的光线，电脑钥匙可通过对发射管所发光的接收来判断当前设备的编码。
2、机械触点方式电脑钥匙采用一组机械触点作为采码元件，编码锁上用注塑成型的上面带一些凸起的塑料片做为编码元件，根据需要将凸起掰断或保留做为编码，当电脑钥匙的机械触点接触到编码锁塑料码片时，塑料码片上有凸起的地方可带动机械部分向电脑钥匙方向移动，接通内部的电气触点，电脑钥匙可通过接点的通断来判断当前设备的编码。
随着电力系统微机五防系统的大量使用，上述电脑钥匙及编码锁的不足之处也逐步暴露出来，其主要问题有三个方面 1)变电站综合自动化系统的逐步推广和普及，使得集控中心管理的方式得以实现，很多地方已在大力推广，而现有系统的编码量太少，不能满足微机防误集控方式锁具编码的需要。
2)现有技术编码锁编码元件的编码都是固定式的，一次制作完成后，编码也就固定下来，如有错误需要更改，只能更换原有编码元件，通用性不强。
3)由于现有电脑钥匙原理的限制，对恶劣环境的适应能力不强，水汽和粉尘都能影响到操作的正确性。例如光电开关方式采码，编码元件上有灰尘的情况下，可能会出现应该反射光的部位由于灰尘的影响，光线无法反射回去，造成误码现象。机械触点方式采码存在接触不良、卡死等现象，使采码不准确，并且容易损坏。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种电脑钥匙及编码锁，编码数量不受限制，不仅能全球唯一编码，还可自由修改编码，编码元件的编码通过修改后，可用于任一设备上，并且不受水汽和粉尘的影响。
本实用新型采用的技术方案是 一种电脑钥匙，由壳体、设在壳体前端的采码探头及导向杆、设在壳体内的处理控制单元、手动解锁机构、设在壳体上的液晶屏、键盘构成，手动解锁机构由处理控制单元控制操作，所述采码探头为射频采码探头；所述处理控制单元是一控制电路，由微处理器MCU、红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路组成，红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路分别通过总线与微处理器MCU连接。
所述手动解锁机构由通过解锁控制电路控制工作状态的电磁铁、解锁按钮、齿条、齿轮、开锁轴组成，所述电磁铁上具有在电磁铁释放状态时插入解锁按钮下方能阻挡解锁按钮按下的挡块，解锁按钮与齿条端部固定连接，齿轮固定在开锁轴上，齿条与齿轮啮合，开锁轴从壳体前端伸出，其顶端有一条形凹槽。
一种编码锁，由锁体、锁鼻、编码元件、开锁机构组成，锁体下端设有导向杆插孔、用于采码探头插入的空腔、用于开锁轴插入的开锁孔，所述编码元件采用射频IC卡，安装在所述空腔的底部。
所述开锁机构由装在开锁孔内的开锁销、装在锁体的横向孔内的锁轴、套在锁轴上位于锁轴和锁体之间的复位弹簧、位于锁鼻下端的复位弹簧组成，所述锁体内的横向孔两端分别与开锁孔、锁鼻孔垂直相通，锁鼻上与锁轴轴端位置对应处有一卡槽，在锁鼻闭锁时锁轴的一端伸入锁鼻的卡槽内，锁轴另一端有一槽，所述开锁销底部有一条形凸台，顶部有一半圆柱，该半圆柱位于锁轴的槽内，在锁鼻闭锁时半圆柱的侧平面与锁轴的槽的侧壁贴合。
所述射频IC卡由PVC塑料盒封装。
本实用新型的有益效果如下 1)编码量大，射频IC卡内部有七百多字节的可操作空间，利用卡内的数据空间对设备进行编码，能做到全球唯一编码，例如用六个字节编码量就可达到281474976710656(两百多万亿)个。
2)操作方便，经过授权的用户，通过射频采码探头可对射频IC卡内部的信息进行编辑，而不用重新更换。
3)可靠性高，射频IC卡与射频采码探头之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。此外，射频IC卡表面无裸露芯片，可防水、防尘，无须担心芯片脱落，静电击穿，弯曲损坏等问题，提高了射频IC卡的使用可靠性。
4)扩展性强，射频IC卡内部的数据空间只需用很少一部分就能实现全球唯一编码，可利用其它空间存储设备的其它信息，用以扩展其它功能，如设备类型信息等。
图1是本实用新型电脑钥匙外形结构示意图 图2是本实用新型电脑钥匙及编码锁结构示意图 图3是图2中A-A剖面图 图4是图2中Y部分放大图 图5是本实用新型电脑钥匙控制电路框图 具体实施方式
下面结合具体实施方式
和附图对本实用新型作进一步描述。
本实用新型电脑钥匙和编码锁应用于发电厂、变电站等电力系统的防止电气误操作闭锁装置中，编码锁装在高压开关设备如隔离开关、断路器、刀闸等手动操作机构上，当需要操作这些设备时，必须使用电脑钥匙打开编码锁，才能进行操作。
如图1、图2所示，电脑钥匙包括壳体1、设在壳体1前端的射频采码探头2及导向杆3、设在壳体1内的处理控制单元、手动解锁机构、设在壳体1上的液晶屏4、键盘5。
如图5所示，处理控制单元是一控制电路，由微处理器MCU、红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路组成，红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路各部分相互独立并分别通过总线与微处理器MCU相连。各部分模块及电路主要功能是 1)红外通讯模块采用红外无线传输方式，主要功能是接收微机防误系统的模拟操作信息，并送往微处理器进行处理后存入存储芯片中； 2)液晶屏模块控制液晶屏显示。液晶屏是人机对话的窗口，用以显示在操作过程中的各种信息，供用户使用和选择； 3)存储芯片用以存放操作票信息和操作项执行结果，可供微处理器随时调用； 4)射频模块主要功能是采集装在现场设备上的编码锁的射频IC卡内的编码信息由微处理器判断，并将需要修改的编码信息写入射频IC卡； 5)电源监测电路实时监测电源电压，如低于警戒值，将直接关闭电脑钥匙电源，禁止工作； 6)时钟芯片可自动产生当前的年、月、日、星期等信息，并可通过微处理器进行修改； 7)键盘芯片可自动采样按键，当按键被按下时，将所按键的键值送到微处理器进行处理； 8)语音芯片在微处理器的控制下，提示用户操作过程的正误； 9)解锁控制电路控制电磁铁当系统失电、无操作和无线采码有误时释放，阻止手动解锁机构解锁，当无线采码正确后吸合，允许手动解锁机构进行解锁，进而可操作现场设备； 10)复位电路当处理控制单元系统出现无法恢复的错误时，可用以重新启动系统。
上述各功能模块中，除微处理器采用的是飞利浦公司的P89V51，射频芯片采用的是飞利浦公司的RC500，其它采用的都是通用芯片及电路。
如图2、图3、图4所示，电脑钥匙的手动解锁机构由通过解锁控制电路控制工作状态的电磁铁6、解锁按钮7、齿条8、齿轮9、开锁轴10组成，电磁铁6前端固定连接有一挡块61，当电磁铁6不通电释放时，挡块61伸出位于解锁按钮7下方，阻止解锁按钮7按下，当电磁铁6通电吸合时，挡块61缩回脱离解锁按钮7下方。解锁按钮7与齿条8固定连接，齿轮9固定在开锁轴10上，齿条8与齿轮9啮合，开锁轴10从壳体1前端伸出，其顶部有一条形凹槽101。
如图2、图3、图4所示，编码锁由锁体11、锁鼻12、编码元件13、开锁机构组成，锁体11下端设有导向杆插孔14、用于采码探头插入的空腔15、用于开锁轴插入的开锁孔，编码元件13采用射频IC卡，射频IC卡由IC芯片、感应天线组成，封装在一个PVC塑料盒内，并安装在空腔15的底部；开锁机构由装在开锁孔内的开锁销16、装在锁体内横向孔17内的锁轴18、套在锁轴18上位于锁轴18和锁体11之间的复位弹簧19、位于锁鼻12下端的复位弹簧20组成，横向孔17两端分别与开锁孔、锁鼻孔垂直相通，锁鼻12上与锁轴18轴端位置对应有一卡槽121，在锁鼻12闭锁时，锁轴18的一端伸入锁鼻的卡槽121内，锁轴18另一端有一槽181，开锁销16底部有一条形凸台161，顶部有一半圆柱162，半圆柱162位于锁轴的槽181内，在锁鼻12闭锁时，半圆柱162的侧平面与锁轴的槽181的侧壁贴合。
如图2、图3所示，电脑钥匙和编码锁配合使用。使用时，电脑钥匙前端的射频采码探头2、导向杆3、开锁轴10分别插入编码锁锁体11的导向杆插孔14、空腔15及开锁孔内，开锁轴10插入开锁孔内到位后，开锁销16底部的条形凸台161插入开锁轴10顶部的条形凹槽101内形成配合关系，从而使电脑钥匙的手动解锁机构和编码锁的开锁机构构成联动结构。
工作原理 当电脑钥匙前端的射频采码探头2、导向杆3、开锁轴10分别插入编码锁锁体11的导向杆插孔14、空腔15及开锁孔内时，射频采码探头2和装在空腔15内的射频IC卡靠近，但两者不接触，二者通过无线电波通讯，通讯频率为13.56MHZ，射频采码探头2通过射频模块采集射频IC卡内的编码信息由微处理器判断，并可将需要修改的编码信息写入射频IC卡。射频IC卡为无源器件，由IC芯片及感应天线组成，对其读写操作时，射频采码探头发出的信号由两部分叠加组成一部分是电源信号，该信号由射频IC卡接收后，产生一个瞬间能量来供给IC芯片工作；另一部分则是指令和数据信号，指挥IC芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给射频采码探头完成一次读写操作。
电脑钥匙的射频采码探头采集编码锁的射频IC卡的编码和设备类型信息与操作项信息中的设备编码进行比较，如果不同，则语音提示和液晶屏显示错误，拒绝解锁；如果相同，则语音提示和液晶屏显示正确，解锁控制电路控制电磁铁6吸合，带动挡块61缩回，这时可操作手动解锁机构，按下解锁按钮7带动齿条8，进而带动齿轮9、开锁轴10转动。开锁轴10转动带动编码锁的开锁销16转动，开锁销16顶部的半圆柱162作用于锁轴18的槽181的侧壁，带动锁轴18向右直线移动，使锁轴18左端脱离锁鼻12的卡槽121，在位于锁鼻12下端的复位弹簧20的作用下，锁鼻12向上弹起完成解锁。闭锁时，下压锁鼻12，在复位弹簧19作用下，使锁轴18左端卡入锁鼻12的卡槽121中，完成闭锁。
权利要求1.一种电脑钥匙，由壳体(1)、设在壳体(1)前端的采码探头(2)及导向杆(3)、设在壳体(1)内的处理控制单元、手动解锁机构、设在壳体(1)上的液晶屏(4)、键盘(5)构成，手动解锁机构由处理控制单元控制操作，其特征在于所述采码探头(2)为射频采码探头；所述处理控制单元是一控制电路，由微处理器MCU、红外通讯模块、液晶模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路组成，红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路分别通过总线与微处理器MCU连接。
2.如权利要求1所述电脑钥匙，其特征在于所述手动解锁机构由通过解锁控制电路控制工作状态的电磁铁(6)、解锁按钮(7)、齿条(8)、齿轮(9)、开锁轴(10)组成，所述电磁铁(6)上具有在电磁铁释放状态时插入解锁按钮(7)下方能阻挡解锁按钮(7)按下的挡块(61)，解锁按钮(7)与齿条(8)端部固定连接，齿轮(9)固定在开锁轴(10)上，齿条(8)与齿轮(9)啮合，开锁轴(10)从壳体(1)前端伸出，其顶端有一条形凹槽(101)。
3.一种如权利要求1所述的电脑钥匙的编码锁，由锁体(11)、锁鼻(12)、编码元件(13)、开锁机构组成，锁体(11)下端设有导向杆插孔(14)、用于采码探头插入的空腔(15)、用于开锁轴插入的开锁孔，其特征在于所述编码元件(13)采用射频IC卡，安装在所述空腔(15)的底部。
4.如权利要求3所述编码锁，其特征在于所述开锁机构由装在开锁孔内的开锁销(16)、装在锁体(11)的横向孔(17)内的锁轴(18)、套在锁轴(18)上位于锁轴(18)和锁体(11)之间的复位弹簧(19)、位于锁鼻(12)下端的复位弹簧(20)组成，所述锁体内的横向孔(17)两端分别与开锁孔、锁鼻孔垂直相通，锁鼻(12)上与锁轴(18)轴端位置对应处有一卡槽(121)，在锁鼻(12)闭锁时锁轴(18)的一端伸入锁鼻的卡槽(121)内，锁轴(18)另一端有一槽(181)，所述开锁销(16)底部有一条形凸台(161)，顶部有一半圆柱(162)，半圆柱(162)位于锁轴的槽(181)内，在锁鼻(12)闭锁时半圆柱(162)的侧平面与锁轴的槽(181)的侧壁贴合。
5.如权利要求3所述编码锁，其特征在于所述射频IC卡由PVC塑料盒封装。
专利摘要本实用新型涉及一种用于电力系统防误闭锁装置中的电脑钥匙及编码锁。电脑钥匙由壳体、射频采码探头、导向杆、处理控制单元、手动解锁机构、液晶屏、键盘构成，手动解锁机构由处理控制单元控制操作，处理控制单元是一控制电路，由微处理器MCU、红外通讯模块、液晶屏模块、存储芯片、射频模块、电源监测电路、时钟芯片、键盘芯片、语音芯片、解锁控制电路和复位电路组成。编码锁由锁体、锁鼻、编码元件、开锁机构组成，编码元件采用射频IC卡。本实用新型编码数量不受限制，不仅能全球唯一编码，还可自由修改编码，编码元件的编码通过修改后，可用于任一设备上；射频IC卡与射频采码探头之间无机械接触，不受水汽和粉尘的影响，提高了射频IC卡的使用可靠性。
文档编号H01H9/20GK201069716SQ20072008939
公开日2008年6月4日 申请日期2007年1月27日 优先权日2007年1月27日
发明者刘鹏云, 李昆澜, 瑜 王, 张海军, 盾 刘, 李亚冬, 汤海芸 申请人:河南中光学集团有限公司