欧式圆柱型电子锁的制作方法

专利名称：欧式圆柱型电子锁的制作方法
欧式圆柱型电子锁技术领域 本发明涉及电路装置在锁内的用电力或磁力操纵的电动对号锁，特 别是涉及一种欧式圆柱型电子锁。
背景技术：
现有技术机械锁一般由可旋转的圆柱体和多组插销组合而成的欧 式锁芯，已经有很多年的历史，其原理是靠钥匙的机械形状将圆柱体中的插销沿圆柱体的 径向推到特定位置后，所有插销的顶端与圆柱体的表面对齐，插销卡住圆柱体的阻力消失， 从而靠钥匙的转动带动圆柱体在锁芯中转动而开锁。这种机械锁存在如下不足1.安全性不高；不需要钥匙的情况下，容易通过特殊的技术开锁；2.丢失其中任何一片钥匙导致换锁的情况下，其他钥匙的合法持有人也需要同时 更换钥匙，给他人带来不必要的麻烦；3.钥匙复制简单，若使用特殊手段，几秒钟即可将钥匙模型复制保存，非法复制的 成本极低；4.锁钥之间关系简单，不具有任何智能功能。现有技术电子锁包括接触式IC卡和非接触式IC卡电子锁，它们都是通过钥匙和 锁体之间进行数据通讯，确认有效后驱动锁体内部的控制机构动作，达到开锁目的。这种电 子锁存在如下不足1. IC卡钥匙携带不方便，容易损坏；2.锁体成本高，普通场合(家庭、小型办公室、招待所等)难以采用；3.电池消耗快，有时还需要市电供电；且一旦电池电量耗尽，需要用机械方式开 锁，从而使电子锁的安全性能降低到与机械锁相同的水平；4.需要专业人员安装；更换困难，通常需要在门体上重新开孔，降低了门体牢固 强度。以上现有技术机械锁和电子锁各有优缺点，为了解决两者的不足之处，现有技术 还有一种将两者结合起来的技术方案，如中国发明专利申请公开说明书CN1144548A公开 了一种用于电子锁和钥匙的欧式圆柱型组件。该组件是将上述机械锁和电子锁结合起来形 成的一种技术方案，该组件对其所称的锁体和钥匙作了详尽描述，其中，锁和钥匙装置各装 有机载智能(其本身的控制处理器)，锁和钥匙都由锁供电，锁与钥匙之间的通信方式采用 保密双向光(红外线)进行通信，通过螺线管装置操作可动铁芯控制圆柱体的转动，实现 开锁的目的。该专利由于光电通信方式中光电装置复杂且体积较大，导致锁体体积大、耗 电大、成本高、钥匙结构复杂，虽然可以解决现有技术机械锁存在的不足之处，并有可能解 决现有技术电子锁电子钥匙采用IC卡容易损坏、携带不便的缺点，而其他不足之处依然存 在。有必要一提的是，该专利中所述的锁芯其实只是可以旋转的圆柱体，其把圆柱体的外围 部分称为锁体；而按照业界通行的称呼，将圆柱体及外围腔体统称为锁芯，直接安装在门上 的锁舌、挡板、外壳、把手等称为锁体，锁芯是一个相对独立的构件，固定于锁体中，可以比 较方便地替换。以下本发明的内容将采取业界通行的称呼命名。
发明内容
本发明旨在避免上述现有技术的不足之处，并对现有技术电子锁做 进一步改进并完善电路控制部分，提出一种欧式圆柱型电子锁，包括锁芯和钥匙，所述锁芯包括圆柱型体、螺线管装置和锁芯控制电路；所述钥匙包括钥匙本体和钥匙控制电路；所 述锁芯控制电路和螺线管装置电连接；所述钥匙控制电路置于钥匙本体内；尤其是，所述 锁芯控制电路和钥匙控制电路之间的数据通信及供电除了作为地线的金属壳体外仅使用 一条导电通路作电连接。所述锁芯控制电路和钥匙控制电路两端均采用集电极开路门电路实现数据通信 及供电。所述锁芯控制电路包括锁芯主控器件、连接钥匙的通信接口、连接螺线管装置的 控制接口、状态指示接口、主控电源接口和备用电源接口 ；所述连接钥匙的通信接口、连接 螺线管装置的控制接口、状态指示接口、主控电源接口和备用电源接口分别与主控器件电 连接。锁芯主控器件为单片机或微处理器；所述状态指示接口与状态指示灯或发声器件电 连接。所述钥匙控制电路包括钥匙主控器件、连接锁芯控制电路的导电触点和取电电 路；所述连接锁芯控制电路的导电触点和取电电路分别和钥匙主控器件电连接；所述钥匙 主控器件为单片机或微处理器；所述取电电路包括二极管和电容，两者串联连接，用于向所 述钥匙控制电路供电。所述钥匙还包括主钥和副钥。与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果锁钥之间通信方式简单实用；现有技术锁和钥匙之间采用了光电通信方式，光电 通信方式光电装置结构复杂，电路实现复杂，而使用本发明的技术方案大大简化了锁与钥 匙的电路设计，锁和钥匙之间的通信方式电路实现简单，仅用一条导电通路就能实现锁和 钥匙之间的数据通信及供电，实现方式十分简单，而且非常实用；锁芯成本低，普通场合都可以使用；由于锁芯控制电路和钥匙控制电路简单，没有 现有技术中使用的光电装置，制造成本非常低，因此，普通场合都可以采用；安装简单，体积小巧；由于锁芯控制电路和钥匙控制电路简单，没有现有技术中使 用的光电装置，锁芯能够做成与机械锁锁芯大小相同，在对现有门锁进行改造升级时，可以 不必对锁体进行更换，直接更换锁芯即可实现现有门锁的升级改造，且可以不需要专业人 员安装，因此，安装十分简单；省电；由于没有光电装置，加上不使用现有电子锁必须的IC卡读卡器，使得本发 明的实现更加省电，电池的使用寿命也大幅延长，两节5号电池即可使用一年以上，成本更 低；合法配置制钥匙更方便；相比现有技术需要在门锁之外配制置钥匙，本发明技术 方案可以实现在门锁上直接完成钥匙的配制置，不需要额外的钥匙配置设备即可完成钥匙 的配置，且与相应的软件配套还可以实现更多智能功能，包括权限、开门记录、钥匙有效期 限的设定等等。非法配制置钥匙困难；由于锁芯中存储有相应的钥匙信息，要想非法复制钥匙实 现困难。由于在锁芯控制电路中加入了备用电源接口，在锁芯主电源耗尽时，可以使用备 用电源为锁芯临时供电开锁，因此使用更加方便。


图1是本发明欧式圆柱型电子锁锁芯和钥匙剖视示意图；图2是本发明锁芯控制电路电原理图；图3是本发明锁芯控制电路和钥匙控制电路连接的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。如图1所示，本发明的优选实施例欧式圆柱型电子锁锁芯包括圆柱型体1、螺线管 装置2和锁芯控制电路4 ；圆柱型体1、螺线管装置2和锁芯控制电路4都置于腔体内，锁 芯控制电路4及腔体和螺线管装置2及腔体在同一水平位置，圆柱型体1及腔体置于两腔 体之上；为实现开锁，本发明电子锁还包括钥匙，所述钥匙包括钥匙本体3和钥匙控制电路 31，所述钥匙控制电路31置于钥匙本体3内。如图3所示，钥匙控制电路31包括钥匙主控器件311、连接锁芯控制电路的导电触 点312和取电电路313 ；连接锁芯控制电路的导电触点312和取电电路313分别和钥匙主 控器件311电连接。图1至图3所示，锁芯控制电路4包括锁芯主控器件41、连接钥匙的通信接口 42、 连接螺线管装置的控制接口 43、状态指示接口 44、主控电源接口 45、备用电源接口 46和晶 体谐振器47 ；其中，连接钥匙的通信接口 42、连接螺线管装置的控制接口 43、状态指示接口 44、主控电源接口 45、备用电源接口 46和晶体谐振器47分别与锁芯主控器件41电连接；锁芯主控器件41为单片机或微处理器并内置控制程序来完成锁芯电路的控制。 锁芯主控器件41通过连接螺线管装置的控制接口 43输出电信号驱动螺线管装置2中的铁 芯动作；主控电源接口 45接主电源，主电源为两节AAA电池，其给锁芯控制电路4供电，电 池可安装在锁芯外，附于锁体上，并通过导线与主控电源接口 45电连接；状态指示接口 44 一端和锁芯主控器件41电连接，一端连接状态指示灯，状态指示 灯置于露在锁体外的锁芯侧，锁芯主控器件41通过状态指示接口 44控制状态指示灯的亮、 灭、闪烁及不同颜色的组合分别提供钥匙有效、无效、电量低及配钥匙/删钥匙过程指示功 能；备用电源接口 46连接电源输入端子，电源输入端子置于锁体外的锁芯侧，当主电 源电量耗尽时，可通过连接备用电源接口 46的电源输入端子接入备用电源临时开锁；连接钥匙的通信接口 42为弹性触点，当钥匙插入锁芯时与钥匙控制电路31上的 连接锁芯控制电路的导电触点312接触，使锁芯控制电路4和钥匙控制电路31电连接，用 于锁芯控制电路4和钥匙本体3内的钥匙控制电路31进行数据通信，同时给钥匙控制电路 31提供电源；晶体谐振器47通常为32768Hz，用于锁芯的计时；钥匙主控器件311也使用单片机或微处理器并内置程序来完成钥匙电路的控制； 钥匙本体3为金属壳体，外形同普通机械锁钥匙一样，钥匙控制电路31内置于钥匙把手内， 连接锁芯控制电路的导电触点312设置在钥匙柄一端，该导电触点和钥匙金属壳体绝缘；钥匙控制电路31的取电电路313包括二极管和电容，其中二极管串联在连接锁芯 控制电路的导电触点312和钥匙主控器件311之间，二极管的阴极接主控器件311，阴极还 通过一个电容接地；取电电路313用于向钥匙主控器件311供电；
电源及通信的地线由钥匙与锁芯连接在一起的金属壳体构成；所述锁芯控制电路4和钥匙控制电路31之间的数据通信及供电除了作为地线的 金属壳体外仅使用一条导电通路作电连接。如图3所示，锁芯控制电路4和钥匙控制电路 31之间的数据通信及供电采用集电极开路门(0C门)电路实现。锁芯控制电路4内锁芯 主控器件41有信号输出端A、信号输入端B，钥匙控制电路31侧钥匙主控器件311有信号 输出端C、信号输入端D，钥匙取电电路313串联在连接锁芯控制电路的导电触点312和钥 匙主控器件311之间；锁芯主控器件41的信号输出端A输出信号经过0C门后通过电阻拉 高，向钥匙主控器件311信号输入端D输出信号，并可向钥匙取电电路313供电，由取电电 路313向钥匙主控器件311供电。钥匙主控器件311的信号输出端C输出信号经过0C门向 锁芯主控器件41信号输入端B输出信号；锁芯控制电路4和钥匙控制电路31两端平时都 处于输入状态，当两端接触需要发送数据时，锁芯主控器件41输出端A或者钥匙主控器件 311输出端C将电路驱动为低电平，不同宽度的低电平脉冲，可以分别表示0和1 ；在实际应 用中低电平脉冲的宽度不能太宽，以避免钥匙端取电电路313中电容所充的电能耗尽；电 源及通信的地线为钥匙与锁芯连接在一起的金属外壳。有些单片机或微处理器自身的外围 端口本身带有集电极开路门(0C门)功能，这样，上面提到的集电极开路门(0C门)电路还 可集成在控制器内部，使得锁芯控制电路4和钥匙控制电路31更为简单。使用本发明锁芯开锁时，钥匙本体3插入锁芯中的圆柱型体1，两插销8在钥匙本 体3的顶推下移动到合适位置，使得两插销8的连接点与圆柱型体1的边缘平齐，不能阻止 钥匙本体3带动圆柱型体1转动；同时，锁芯控制电路4上的连接钥匙的通信接口 42与钥 匙控制电路31上的导电触点312接触到位，锁芯控制电路4和钥匙控制电路31导通，锁芯 控制电路4通过连接钥匙的通信接口 42给钥匙控制电路31供电，同时进行保密的数据通 信，若确认钥匙合法，状态指示灯给出相应的指示，同时锁芯控制电路4通过连接螺线管装 置的控制接口 43输出电信号驱动螺线管装置2动作，抽回铁芯，并保持抽回状态4秒钟以 上，以确保钥匙本体3带动圆柱型体1转动开门。如果钥匙不合法，状态指示灯发出警告指 示，锁芯控制电路4不输出电信号给连接螺线管装置的控制接口 43，螺线管装置2不动作， 锁芯中的圆柱型体1被螺线管装置2中的铁芯卡持无法转动。在开锁的过程中，锁芯控制电路4输出的电能仅能驱动螺线管装置2中的铁芯作 很小的位移，钥匙本体3和圆柱型体1的转动是由人工完成的，所以电能的消耗非常小。锁打开后，如同机械锁一样，钥匙需转回原位方可抽出，若钥匙没有回位，随钥匙 转动的两插销8将阻止钥匙本体3抽出。当钥匙本体3回位并抽出后，连接钥匙的通信接 口 42悬空，锁芯控制电路4将驱动螺线管装置2释放铁芯，重新卡住圆柱型体1，阻止其转 动。两插销8失去钥匙本体3的顶推也将往上弹出一定距离，协同螺线管装置2中的铁芯 卡住圆柱型体1。两插销8弹出后还可以起一定的隔离作用，减轻连接钥匙的通信接口 42 的电触点受外界环境的影响。当钥匙本体3抽出后，任何机械的非暴力方法最多只能使两插销8回位，但不可能 使螺线管装置2中的铁芯动作，现有的技术性开锁方法不起作用。当钥匙与锁之间的通讯 做了足够强度的加密后，通过任何技术手段开锁都难以实现，连钥匙的非法复制都不可能。 从而大大提高锁的安全性。基于上述的硬件基础，电子锁的钥匙又可以分成多个级别，其中最高级别的为主钥，其余的为副钥。在主钥的授权下，可以添加、删除副钥。实施本实施例的电子锁开锁及配置副钥基本步骤如下(1)使用者将钥匙本体3插入锁芯，钥匙控制电路31上连接锁芯控制电路的导电 触点312和锁芯控制电路4上连接钥匙的通信接口 42接触电连接；(2)锁芯主控器件41检测到连接钥匙的通信接口 42上的信号；(3)锁芯主控器件41和钥匙主控器件311连接通信，要求钥匙报告身份号码；(4)根据钥匙的身份号码，查询存储在锁芯主控器件41的内部记录，确认钥匙是 否有效及钥匙的级别；(5)如果钥匙有效，则启动状态指示灯为有效指示，同时锁芯控制电路4驱动螺线 管装置2中的铁芯动作；(6)等待4秒钟，使用者在此期间转动钥匙开门，锁芯主控器件41记录钥匙的身 份；(7)使用者将钥匙本体3回位后拔出(本步骤不必等到步骤6的等待时间结束)；(8)锁芯主控器件41在等待4秒钟结束时释放螺线管装置2的铁芯和圆柱型体1 卡持；(9)如果使用者当前钥匙是副钥则转步骤13，如果是主钥则进入下一步骤配钥匙 状态；(10)若主钥拔出，则转步骤13，否则进入下一步；(11)启动状态指示灯进入配置状态，状态指示灯在删除和添加两种状态下交替变 化；(12)若状态指示灯处于删除状态，拔出主钥，则删除所有副钥；若状态指示灯处 于添加状态，拔出主钥，则等待新副钥插入锁芯，新副钥插入后，锁芯主控器件41将新副钥 的信息记录下来，并启动状态指示灯指示动作完成，用户即可拔出新副钥；(13)锁芯主控器件41结束操作，进入省电的睡眠模式。在上述状态指示灯删除和添加状态组合的基础上，还可对状态指示灯的状态设计 出更多组合，并进一步进行更多的功能设置。针对宾馆、办公室、集体宿舍等场合，还可以设 计独立的终端设备，更方便灵活地管理众多的门锁和钥匙，包括设定锁的内部时钟、钥匙有 效期、删除特定的副钥、查询开锁记录等，以此来实现本发明更多的智能功能。本发明的锁体部分属于现有技术，此处不再赘述。
权利要求
一种欧式圆柱型电子锁，包括锁芯和钥匙，所述锁芯包括圆柱型体(1)、螺线管装置(2)和锁芯控制电路(4)；所述钥匙包括钥匙本体(3)和钥匙控制电路(31)；所述锁芯控制电路(4)和螺线管装置(2)电连接；所述钥匙控制电路(31)置于钥匙本体(3)内；其特征在于所述锁芯控制电路(4)和钥匙控制电路(31)之间的数据通信及供电除了作为地线的金属壳体外仅使用一条导电通路作电连接。
2.根据权利要求1所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述锁芯控制电路(4)和 钥匙控制电路(31)两端均采用集电极开路门电路实现数据通信及供电。
3.根据权利要求1所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述锁芯控制电路(4)包 括锁芯主控器件(41)、连接钥匙的通信接口(42)、连接螺线管装置的控制接口(43)、状态 指示接口(44)、主控电源接口(45)；所述连接钥匙的通信接口(42)、连接螺线管装置的控 制接口(43)、状态指示接口(44)和主控电源接口(45)分别与主控器件(41)电连接。
4.根据权利要求3所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述锁芯主控器件(41)为 单片机或微处理器。
5.根据权利要求3所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述锁芯控制电路(4)还 包括备用电源接口(46)，该备用电源接口(46)与锁芯主控器件(41)电连接。
6.根据权利要求3所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述状态指示接口(44)和 状态指示灯或发声器件电连接。
7.根据权利要求1所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述钥匙控制电路(31)包 括钥匙主控器件(311)、连接锁芯控制电路的导电触点(312)和取电电路(313)；所述连接 锁芯控制电路的导电触点(312)和取电电路(313)分别和钥匙主控器件(311)电连接。
8.根据权利要求7所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述钥匙主控器件(311) 为单片机或微处理器。
9.根据权利要求7所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述取电电路(313)包括 二极管和电容，两者串联连接，用于向所述钥匙控制电路(31)供电。
10.根据权利要求1所述的欧式圆柱型电子锁，其特征在于所述钥匙还包括主钥和副钥。
全文摘要
本发明涉及一种欧式圆柱型电子锁，包括锁芯和钥匙，所述锁芯包括圆柱型体(1)、螺线管装置(2)和锁芯控制电路(4)；所述钥匙包括钥匙本体(3)和钥匙控制电路(31)；所述锁芯控制电路(4)和螺线管装置(2)电连接；所述钥匙控制电路(31)置于钥匙本体(3)内；尤其是，所述锁芯控制电路(4)和钥匙控制电路(31)之间的数据通信及供电除了作为地线的金属壳体外仅使用一条导电通路作电连接。本发明控制电路实现简单，锁和钥匙之间的通信安全，合法配置钥匙安全、方便，非法配置钥匙困难；与相应的软件配套还可以实现更多智能功能，包括权限、开门记录、钥匙有效期限的设定等等；且成本低廉、省电、安装简单、应用范围广泛。
文档编号E05B19/00GK101852045SQ20091010652
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者徐开国 申请人:徐开国