专利名称：一种具有保护装置的电子密码锁及其保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子密码锁及其保护装置。
背景技术：
已有的使用密码开锁的电子锁，通常如图3所示，由控制装置1、开关装置4和执行装置5、密码及信息输入装置20和信息输出装置30等组成。其中控制装置1、开关装置4和执行装置5安装在门内，信息输入装置20和信息输出装置30作为人机界面安装在门外。通过信息输入装置20输入密码，由控制装置1接收和识别密码并控制执行装置5驱动锁具机构动作，实现开锁和上锁功能。上述电子密码锁通常由普通的低电压电子器件及线路构成，它们使用同一电池组作为供电装置40，其工作电压通常在10V以下。
如果非法开锁者破坏了安装在电子锁面板上的信息输入装置20(如键盘)或信息输出装置30(如发光二极管或数码管)或供电装置40的引线，从暴露的信息输入装置20内部或信息输出装置30内部或供电装置40的电节点处引入高于电子密码锁极限电压的电源，在这种情况下，控制装置1(通常是单片计算机)很容易被击穿或出现故障。当单片计算机被击穿或出现故障后，其I/O会呈高电平或低电平状态，使受I/O控制的开关装置4(通常是开关三极管)导通(呈高电平时PNP型导通，呈低电平时NPN型导通)，从而导致电子密码锁执行装置5误动作。此外，如果引入高于工作电压数倍乃至数十倍的直流强电或者交流强电，不仅将单片计算机击穿，而且也会将开关三极管等其它电子器件击穿，同样导致电子密码锁执行装置5误动作。在上述情况下，锁很容易打开，密码锁会因此而丧失其安全防护功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有保护装置的电子密码锁，它能够在强电侵入时，即使电子密码锁的电子控制器件被损坏，也能保证电动执行机构不动作，锁不会被打开，从而提高电子密码锁的安全防护性能。
本发明的另一个目的在于，提供一种电子密码锁的保护装置，它不仅能够有效防止因强电侵入所导致的电子密码锁电动执行装置动作，还可以用于应用于其它场合的电动执行机构(如电磁阀)的驱动控制和保护，以防止因电故障导致的电动执行机构误动作。
根据本实用新型的一个技术方案，提供一种具有保护装置的电子密码锁，其中包括控制装置1、第一开关装置4、电动执行装置5、信息输入装置20，信息输出装置30以及电源装置40，它还包括信号选择装置2，其输入端与所述控制装置第一端口连接，用于选通脉冲信号并隔离直流电平信号，再将选通的脉冲信号转换为直流信号；第二开关装置3，其第一端与所述信号选择装置输出端连接，其第二端与控制装置1第二端口连接，其第三端与第一开关装置4输入端连接；所述第三端与第一开关装置4输入端连接，控制第一开关装置4通断，进而控制电动执行装置5的动作。
控制装置1通过其它端口与信息输入装置20和信息输出装置30连接，接收和识别密码信息、发送状态信息。
根据本实用新型的另一个技术方案，提供一种电子密码锁保护装置，包括控制装置1、第一开关装置4和电动执行装置5，它还包括信号选择装置2，其输入端与所述控制装置第一端口连接，用于选通脉冲信号并隔离直流电平信号，再将选通的脉冲信号转换为直流信号；第二开关装置3，其第一端与所述信号选择装置输出端连接，其第二端与控制装置1第二端口连接，其第三端输出状态同时受第一端输入信号和第二端输入信号控制；所述第三端与第一开关装置4输入端连接，控制第一开关装置4通断，进而控制电动执行装置5的动作。
另外，在上述电子密码锁和上述保护装置中，设置一个并联于电源接受端Vcc和公共接地端G之间的过电压保护装置6，当供电回路电压超过限定值时，将供电回路电压钳位在预定值；以及设置一个串联于供电回路的过电流保护装置7，当供电回路电流超过限定值时，断开供电回路。
而且，上述控制装置1采用被编程的单片机U1；信号选择装置2由隔直电容C1、二极管D1、电阻R、二极管D2和电容C2组成；第二开关装置3由三极管T2、电阻R2和R3组成；第一开关装置为三极管T1；电动执行装置由电磁铁S1和续流二极管D3组成。其中，单片机U1的I/O口P1与电容C1一端连接，电容C1另一端与二极管D1阳极、二极管D2阴极连接；电阻R1一端与二极管D1阴极连接，另一端接与电源负极连接的公共接地端G；二极管D2的阳极与电容C2一端和电阻R2一端连接；电容C2的另一端接地；电阻R2另一端与三极管T2基极连接；三极管T2发射极与单片机U1的I/O口P2连接，其集电极与电阻R3一端、三极管T1基极连接；电阻R3另一端接地，三极管T1发射极接电源接受端Vcc，其集电极接电磁铁S1和续流二极管D组成的并联支路的一端，该并联支路的另一端接地。
而且，所述过电压保护装置由双向可控硅D4和稳压管D5组成；过电流保护装置为快速熔断器F1。其中，双向可控硅D4第一阳极与电源接受端Vcc、稳压管D5阳极以及快速熔断器F1一端连接，第二阳极接与电源负极连接的公共接地端G，控制极与稳压管D5阴极连接；快速熔断器F1另一端接电源正极。
与已有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1.当单片机U1被击穿或发生故障后，其I/O口P1的直流电平信号被信号选择装置2隔离，不能到达开关装置3，即开关三极管T2和T1仍处于截至状态，电磁铁S1不会动作。
2.只有当单片机I/O口P1输出脉冲信号，同时I/O口P2输出直流低电平信号或脉冲信号时，开关三极管T2和T1才会导通，从而进一步防止电磁铁S1非正常动作。此外，当电磁铁S1从释放状态转入吸合状态后，通以脉冲信号可以使电磁铁S1以省电方式保持吸合，以达到节能目的。
3.采用过电压保护装置6和过电流保护装置7后，当电子密码锁在强电侵入时，可迅速将供电回路电压钳位至0.5V左右(视双向可控硅饱和压降而定)，使电动执行装置5不能动作，并且迅速断开供电回路，使强电不能继续侵入。
4.所公开的保护装置，电路结构简单，所用元器件为普通器件，易于实现。
5.该保护装置不仅可以用于电子密码锁，还可应用于需要防止其电动执行部件误动作的其它装置上。
图1是本实用新型的优选实施例电路方框图；图2是本实用新型的优选实施例电路图；图3是一种传统电子密码锁电路方框图；
具体实施方式
以下将结合附图说明本实用新型应用于保险箱密码锁的优选实施例。
如图1所示，本电子密码锁及其保护装置包括控制装置1、信号选择装置2，第二开关装置3、第一开关装置4、过电压保护装置6和过电流保护装置7，上述装置设置在同一块电路板上，该电路板和电动执行装置5以及电源装置40设置在保险箱门内，并且电连接。
信息输入装置20和信息输出装置30作为人机界面，设置在保险箱门面上。
控制装置包括MCU和非易失性存储器，其中MCU采用公知的单片计算机U1，内置有RAM、ROM和多个I/O口P1、P2、P3及P4，ROM内置有控制程序，非易失性存储器采用电可擦除非易失性存储器E2ROM，用于存储设置的开锁密码。
信息输入装置20可以是数字键盘(本实施例中采用数字键盘)，也可以是智能感应卡或信息纽扣(iB)或者是指纹仪等输入装置，用于接收使用者输入的信息，如开锁密码、设置密码等。
信息输出装置30可以采用发光二极管、数码管或液晶显示屏以及蜂鸣器等(本实施例中采用数码管)用于向使用者发出提示信息，如密码输入正确或错误、锁已打开，电池电量过低等。
电动执行装置5由直流电磁铁S1和续流二极管D3组成，其中直流电磁铁S1的动作部件与锁具门闩机构有着确定的机械联动关系。
信号选择装置由隔直电容C1、放电二极管D1、放电电阻R1、充电二极管D2和滤波电容C2组成。
第二开关装置由开关三极管T2、基极电阻R2和集电极电阻R3组成。
第一开关装置为开关三极管T1。
如图2所示，单片机U1的I/O口P1与电容C1一端连接，电容C1另一端与二极管D1阳极、二极管D2阴极连接；电阻R1一端与二极管D1阴极连接，另一端接公共接地端G；二极管D2的阳极与电容C2一端和电阻R2一端连接；电容C2的另一端接地；电阻R2另一端与三极管T2基极连接；三极管T2发射极与单片机U1的I/O口P2连接，其集电极与电阻R3一端、三极管T1基极连接；电阻R3另一端接公共接地端G，三极管T1发射极接电源接受端Vcc，其集电极接电磁铁S1和续流二极管D3组成的并联支路的一端，该并联支路的另一端接公共接地端G。
过电压保护装置由双向可控硅D4和稳压管D5组成。
过电流保护装置为快速熔断器F1。
双向可控硅D4第一阳极与电源接受端Vcc连接，第二阳极接与电源负极连接的公共接地端G，控制极与稳压管D5阴极连接，稳压管D5阳极与快速熔断器F1一端连接，快速熔断器F1另一端接电源正极。
键盘20接单片机U1的I/O口P3，数码管30接单片机U1的I/O口P4。
以下说明本实用新型的工作过程。
1.使用密码正常开锁在没有强电侵入情况下，电源电压在正常范围之内，稳压二极管D6处于反向截止状态，双向可控硅D5未被触发处于开关断路状态；同时由于工作电流在正常范围之内，快速熔断器F1不会熔断。
需要开锁时，从信息输入装置20(如键盘)上输入开锁密码，单片机U1接收到密码后，对密码进行识别，若与预先设置在E2ROM中的开锁密码相同，则控制I/O端口P1输出脉冲信号，同时将I/O端口P2置为低电平状态；脉冲信号经C1、D2和C2转为直流信号并引入三极管T1基极使T1导通，其集电极电平被拉低，又使三极管T2导通，电磁铁上电吸合；电磁铁吸合后，单片机控制I/O端口P2输出脉冲信号，使三极管T2以脉冲方式导通，电磁铁以节电方式保持吸合。在上述过程中，转动或拉动保险箱门手柄，便可打开箱门。箱门关闭后，单片机将I/O端口P1和P2置为低电平或高电平，三极管T2截止，电磁铁释放，箱门又被锁上。
2.防止利用强电非正常开锁通常，强电侵入只能通过保险箱门外的信息输入输出装置，并且可能会施加于a.输入输出装置受电端与公共接地端之间；b.I/O口与受电端或公共接地端之间；c.I/O口之间。
根据公知的电路原理，上述三种情况均会使供电回路的电压发生变化。由于在电子密码锁的所有器件中，单片机U1所能承受的极限电压最低，因此当供电回路电压发生变化并高于单片机U1极限电压后，单片机U1就会出现故障或其I/O口直接被击穿。
当单片机U！出现故障或其I/O口被击穿后，单片机U1就不能从其I/O口P1输出脉冲信号，I/O口P1会呈高电平或低电平状态。由于信号选择装置2只允许脉冲信号通过，I/O口P1的高电平或低电平信号被隔离，无论P1和P2的状态是高电平还是低电平，都不能使开关三极管T1导通，因此T2处于截止状态，电磁铁S1不会吸合。
为了防止强电的损害继续进行，本实用新型中采取过电压保护和过电流保护措施，其保护作用如下所施加的强电是正向直流电压，且使供电回路超过限定值(一般为10V)，稳压二极管D5反向导通，双向可控硅D4触发导通；所施加的强电是反向的直流电，当所施加的电压超过电源电压0.5V时，稳压二极管D5正向导通，双向可控硅D4亦触发导通；所施加的强电是交流电，当所施加的电压处在正半周电压瞬时值超过供电回路电压限定值时，稳压二极管D5反向导通，双向可控硅D4触发导通，当所施加的电压处在负半周，稳压二极管D5正向导通，双向可控硅D4亦触发导通。
双向可控硅D4的导通使供电回路短路，将电磁铁S1两端电压钳位在0.5V左右(视双向可控硅饱和压降而定)，使其不能上电动作。由于供电回路被短路，供电回路电流很快超过快速熔断器F1熔断电流值使快速熔断器F1迅速熔断，强电无法继续通入。
由于双向可控硅正反向击穿电压值和稳压管的反向击穿电压值较高(一般都在500V以上)，远远大于单片机及其I/O口的反向击穿电压值，因此，本电子密码锁在强电入侵后，即使单片机U1等电子器件被损坏，也能保证电磁铁S1不动作，从而有效的阻止恶意者利用强电非法开锁。
通过上述对本实施例的说明和分析，可以看出，本实用新型所公开的技术方案，不仅能够有效防止因强电侵入所导致的电子密码锁电动执行装置误动作，还可以用于应用于其它场合的电动执行机构(如电磁阀)的驱动控制和保护，并可以有效地防止因电故障导致该类产品的电动执行机构误动作。
权利要求1.一种具有保护装置的电子密码锁，包括控制装置(1)、第一开关装置(4)和电动执行装置(5)、信息输入装置(20)，信息输出装置(30)以及电源装置(40)；所述控制装置具有多个输入输出端口，其中端口之一用于控制第一开关装置(4)通断，进而控制所述电动执行装置(5)动作；所述控制装置(1)其它端口与信息输入装置(20)和信息输出装置(30)连接，用于接收密码和发送状态信息，其特征是，它还包括信号选择装置(2)，其输入端与所述控制装置(1)第一端口连接，用于选通脉冲信号并隔离直流电平信号，再将选通的脉冲信号转换为直流信号；第二开关装置(3)，其第一端与所述信号选择装置(2)输出端连接，其第二端与控制装置(1)第二端口连接，其第三端与第一开关装置(4)输入端连接；所述第三端输出状态同时受所述第一端输入信号和所述第二端输入信号控制，进而使第一开关装置(4)的通断受上述两个信号的控制。
2.根据权利要求1所述的电子密码锁，其特征是，所述控制装置为被编程的单片机(U1)；所述信号选择装置由隔直电容(C1)、二极管(D1)、电阻(R1)、二极管(D2)和电容(C2)组成；所述第二开关装置由三极管(T2)、电阻(R2)和电阻(R3)组成；所述第一开关装置为三极管(T1)；所述电动执行装置由电磁铁(S1)和续流二极管(D3)组成；所述单片机(U1)I/O口(P1)与电容(C1)一端连接，电容(C1)另一端与二极管(D1)阳极、二极管(D2)阴极连接；电阻(R1)一端与二极管(D1)阴极连接，另一端接与电源负极连接的公共接地端(G)；二极管(D2)的阳极与电容(C2)一端和电阻(R2)一端连接；电容(C2)的另一端接地；电阻(R2)另一端与三极管(T2)基极连接；三极管(T2)发射极与单片机(U1)的I/O口(P2)连接，其集电极与电阻(R3)一端、三极管(T1)基极连接；电阻(R3)另一端接地，三极管(T1)发射极接电源接受端(Vcc)，其集电极接电磁铁(S1)和续流二极管(D3)组成的并联支路的一端，该并联支路的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的电子密码锁，其特征是，它包含一个并联于电源接受端的过电压保护装置(6)，当供电回路电压超过限定值时，将所述供电回路电压钳位在预定值；以及它还包含一个串联于供电回路的过电流保护装置(7)，当所述供电回路电流超过限定值时，断开供电回路。
4.根据权利要求3所述电子密码锁，其特征是，所述过电压保护装置由双向可控硅(D4)和稳压管(D5)组成；所述过电流保护装置为快速熔断器(F1)；所述双向可控硅(D4)第一阳极与电源接受端(Vcc)、稳压管(D5)阳极以及快速熔断器(F1)一端连接，第二阳极接与电源负极连接的公共接地端(G)，控制极与稳压管(D5)阴极连接；快速熔断器(F1)另一端接电源正极。
5.根据权利要求1-4其中一项所述电子密码锁，其特征是，所述信息输入装置(20)包括键盘、智能感应卡、信息钮口(iB)或者指纹仪；所述信息输出装置(30)包括液晶显示屏、数码管、蜂鸣器或者发光二极管。
6.一种电子密码锁保护装置，包括控制装置(1)、第一开关装置(4)、电动执行装置(5)，其特征是，它还包括信号选择装置(2)，其输入端与所述控制装置(1)第一端口连接，用于选通脉冲信号并隔离直流电平信号，再将选通的脉冲信号转换为直流信号；第二开关装置(3)，其第一端与所述信号选择装置(2)输出端连接，其第二端与控制装置(1)第二端口连接，其第三端与第一开关装置(4)输入端连接；所述第三端输出状态同时受所述第一端输入信号和所述第二端输入信号控制，进而使第一开关装置(4)的通断受上述两个信号的控制。
7.根据权利要求6所述电子密码锁保护装置，其特征是，所述控制装置为被编程的单片机(U1)；所述信号选择装置由隔直电容(C1)、二极管(D1)、电阻(R1)、二极管(D2)和电容(C2)组成；所述第二开关装置由三极管(T2)、电阻(R2)和(R3)组成；所述第一开关装置为三极管(T1)；所述电动执行装置(5)由电磁铁(S1)和续流二极管(D3)组成；所述单片机(U1)I/O口(P1)与电容(C1)一端连接，电容(C1)另一端与二极管(D1)阳极、二极管(D2)阴极连接；电阻(R1)一端与二极管(D1)阴极连接，另一端接与电源负极连接的公共接地端(G)；二极管(D2)的阳极与电容(C2)一端和电阻(R2)一端连接；电容(C2)的另一端接地；电阻(R2)另一端与三极管(T2)基极连接；三极管(T2)发射极与单片机(U1)的I/O口(P2)连接，其集电极与电阻(R3)一端、三极管(T1)基极连接；电阻(R3)另一端接地，三极管(T1)发射极接电源接受端(Vcc)，其集电极接电磁铁(S1)和续流二极管(D3)组成的并联支路的一端，该并联支路的另一端接地。
8.根据权利要求6所述电子密码锁保护装置，其特征是，它包含一个并联于电源接受端的过电压保护装置(6)，当供电回路电压超过限定值时，将所述供电回路电压钳位在预定值；以及它还包含一个串联于供电回路的过电流保护装置(7)，当所述供电回路电流超过限定值时，断开供电回路。
9.根据权利要求8所述电子密码锁保护装置，其特征是，所述过电压保护装置由双向可控硅(D4)和稳压管(D5)组成；所述过电流保护装置为快速熔断器(F1)；所述双向可控硅(D4)第一阳极与电源接受端(Vcc)、稳压管(D5)阳极以及快速熔断器(F1)一端连接，第二阳极接与电源负极连接的公共接地端(G)，控制极与稳压管(D5)阴极连接；快速熔断器(F1)另一端接电源正极。
专利摘要一种具有保护装置的电子密码锁及其保护装置，包括控制装置1、开关装置4和电动执行装置5，在所述控制装置1与开关装置4之间设有信号选择装置2和第二开关装置3，第二开关装置3的输出状态同时受其两个接收端信号的控制。该保护装置还包括一个并联于电源接受端的过电压保护装置6，当供电回路电压超过限定值时，将所述供电回路电压钳位在预定值；以及一个串联于供电回路的过电流保护装置7，当所述供电回路电流超过限定值时，断开供电回路。该电子密码锁可以有效防止利用强电非法开锁，从而增强电子密码锁的安全防护性能。其保护装置也可以用于应用于其它场合的电动执行机构(如电磁阀)的驱动控制和保护，以防止因电故障导致的电动执行机构误动作。
文档编号E05B49/00GK2750001SQ20042008142
公开日2006年1月4日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者袁梦笑 申请人:上海伙伴科技发展有限公司