一种智能遥控防盗报警自行车锁的制作方法
【专利摘要】该实用新型涉及一种智能遥控防盗报警自行车锁，在牢固的环形机械锁体中嵌入电子控制系统。其结构包括锁壳、锁舌、机械锁控装置、主控电路、电子锁控装置、无线遥控装置、电子传感装置和供电装置；锁壳固定在自行车后叉上；锁舌为开口环形。该实用新型将单片机、传感器、电子锁控装置等构成的电子系统，与机械锁结构灵巧结合，实现一种既能够解决自行车防盗报警，又具有方便的遥控操作体验，同时造价低廉的智能自行车锁。
【专利说明】
一种智能遥控防盗报警自行车锁
技术领域
[0001]本实用新型涉及机械、电子和单片机技术，特别是将自行车锁和智能控制结合为一体的智能自行车锁系统。
【背景技术】
[0002]随着环境污染日益严重，社会各界都在呼吁民众绿色出行。越来越多的人使用自行车，为了提升骑行体验，很多车主的爱车都价值上千过万。传统自行车锁的单一机械锁车，并不能防止盗贼直接搬车或强行撬锁，已经极不安全。而绝大部分略显先进的电子自行车锁，上锁和解锁都需要弯腰手动操作，而且上锁和解锁的过程繁琐，用户体验有很大的改进空间。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种既能够解决自行车防盗报警，又具有方便的操作体验，同时造价低廉的智能自行车锁。
[0004]实现本实用新型的方案为:在牢固的环形机械锁体中嵌入电子控制系统。其结构包括锁壳(I)、锁舌(2)、机械锁控装置(3)、主控电路(4)、电子锁控装置(5)、无线遥控装置
(6)、电子传感装置(7)和供电装置(8);锁壳(I)具有锁腔(1-1)、锁舌槽(1-2)、锁舌卡子槽(1-3)、行程开关槽1(1-4)、行程开关槽11(1-5);锁舌(2)具有锁舌卡口 1(2-1)、锁舌卡口 II(2-2)和齿槽(2-3);机械锁控装置(3)包括锁舌卡子(3-1)、弹簧(3-2)、摆杆1(3-3)、摆杆II(3-4 )、从动齿轮(3-5 )、主动齿轮(3-6 )和锁芯中间件(3-7 );锁壳(I)固定在自行车后叉上；锁舌(2)为开口环形，安置于锁舌槽(1-2)内且能够沿锁舌槽(1-2)移动;锁舌卡子(3-1)安置于锁舌卡子槽(1-3)中，且能够沿锁舌卡子槽(1-3)上下移动，锁舌卡子(3-1)上部与弹簧(3-2)相连、中上部与摆杆11(3-4)、中下部与摆杆1(3-3)相连;从动齿轮(3-5)的A面有齿槽，正好能与锁舌(2)的齿槽(2-3)啮合;锁芯中间件(3-7)的A面与摆杆11(3-4)相扣，B面与锁芯相接;主控电路(4)包括单片机、周边辅助电路和报警蜂鸣器;电子锁控装置(5)包括舵机(5-1)和直流电机(5-2);舵机(5-1)的转轴上安装摆杆1(3-3);直流电机(5-2)的转轴上安装主动齿轮(3-6)，且主动齿轮(3-6)的齿槽与从动齿轮(3-5)的B面啮合;无线遥控装置
(6)包括遥控接收器和遥控器；电子传感装置(7)包括震动传感器、行程开关1、行程开关I1、行程开关III;行程开关I安置于行程开关槽1(1-4)中，开关面向锁舌(2);行程开关II安置于行程开关槽11(1-5)中，开关面向锁舌(2);行程开关III安置于锁腔(1-1)中，开关面向锁芯中间件(3-7)的C面;供电装置(8)包括锂离子电池和电源控制模块;锂离子电池安置于锁腔(1-1)中；单片机、周边辅助电路、报警蜂鸣器、遥控接收器、震动传感器和电源控制模块均集成在一块电路板上，并安置于锁腔(1-1)中。
[0005]锁芯中间件(3-7)的A面与摆杆11(3-4)相扣，锁芯中间件(3-7)的B面与锁芯固定连接，锁芯转动时带着锁芯中间件(3-7)同轴转动；用锁芯中间件(3-7)的C面卡住摆杆II(3-4),在锁芯中间件(3-7)转动时可带着摆杆II (3-4)同时动作，而摆杆II (3_4)动作时锁芯中间件(3-7)不用动作。
[0006]舵机(5-1)是一种位置伺服驱动器，由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成，舵机(5-1)的转动的角度由PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来调节。
[0007]单片机作为主控芯片，在遥控接收器接收到遥控信号并传给单片机后，单片机会做出反应，驱动电子锁控装置(5)动作，完成相应动作;在震动传感器监测到震动并传给单片机后，单片机会做出反应，驱动蜂鸣器发出报警信号。
[0008]开锁过程由舵机(5-1)改变角度，带动摆杆1(3-3)动作，将锁舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流电机(5-2)动作，通过主动齿轮(3-6 )和从动齿轮(3-5)将锁舌(2 )收回，当锁舌到达行程开关槽1(1-4)触发行程开关I后，舵机(5-1)再次改变角度，将锁舌卡子(3-1)下移，卡住锁舌(2)，完成整个开锁动作。
[0009]本实用新型使用单片机控制电子系统，其控制程序包括开锁待机、关锁动作、关锁待机、开锁动作、防盗报警和动作暂停6个状态。
[0010]本实用新型的优点是:使用单片机控制，有较高的精确度和稳定性;使用震动传感器灵敏监测，报警蜂鸣器发出报警声音，防止盗贼直接搬车或强行撬锁，保障自行车安全；将机械锁控装置(3)和电子锁控装置(5)灵巧结合，用户不用弯腰动手，使用遥控就能完成开锁、关锁、布防等操作，大大提升了产品便捷性;使用市面上常用材料制作，价格低廉，易于推广，非常适合现在的自行车用户。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的机械结构示意图，图2为本实用新型在开、关锁动作状态下的结构示意图，图3为机械锁控装置(3)结构示意图，图4为电子控制系统结构图，图5为从动齿轮(3-5)示意图，图6为锁芯中间件(3-7)示意图，图7为单片机程序结构图。
[0012]图1?3中，I为锁壳、2为锁舌、3为机械锁控装置、4为主控电路、5为电子锁控装置、6为无线遥控装置、7为电子传感装置、8为供电装置，1-1为锁腔、1-2为锁舌槽、1-3为锁舌卡子槽、1-4为行程开关槽1、1-5为行程开关槽II，2-1为锁舌卡口 1、2-2为锁舌卡口 I1、2_3为齿槽，3-1为锁舌卡子、3-2为弹簧、3-3为摆杆1、3-4为摆杆11、3_5为从动齿轮、3_6为主动齿轮、3-7为锁芯中间件，5-1为舵机、5-2为直流电机。
[0013]图5中，A表示从动齿轮(3-5)的A面，B表示从动齿轮(3-5)的B面。
[0014]图6中，A表示锁芯中间件(3-7 )的A面，B表示锁芯中间件(3_7 )的B面，C表示锁芯中间件(3-7)的C面。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型在牢固的环形机械锁体中嵌入电子控制系统。其结构包括锁壳(1)、锁舌(2)、机械锁控装置(3)、主控电路(4)、电子锁控装置(5)、无线遥控装置(6)、电子传感装置(7)和供电装置(8);锁壳(I)具有锁腔(1-1)、锁舌槽(1-2)、锁舌卡子槽(1-3)、行程开关槽I(1-4)、行程开关槽11(1-5);锁舌(2)具有锁舌卡口 I(2-1)、锁舌卡口 II(2_2)和齿槽(2-3);机械锁控装置(3)包括锁舌卡子(3-1)、弹簧(3-2)、摆杆1(3-3)、摆杆11(3-4)、从动齿轮(3-5)、主动齿轮(3-6)和锁芯中间件(3-7);锁壳(I)固定在自行车后叉上;锁舌(2)为开口环形，安置于锁舌槽(1-2)内且能够沿锁舌槽(1-2)移动;锁舌卡子(3-1)安置于锁舌卡子槽(1-3)中，且能够沿锁舌卡子槽(1-3)上下移动，锁舌卡子(3-1)上部与弹簧(3-2)相连、中上部与摆杆11(3-4)、中下部与摆杆1(3-3)相连;从动齿轮(3-5)的A面有齿槽，正好能与锁舌
(2)的齿槽(2-3)啮合;锁芯中间件(3-7)的A面与摆杆11(3-4)相扣，B面与锁芯相接;主控电路(4)包括单片机、周边辅助电路和报警蜂鸣器;电子锁控装置(5)包括舵机(5-1)和直流电机(5-2);舵机(5-1)的转轴上安装摆杆1(3-3);直流电机(5-2)的转轴上安装主动齿轮(3-6)，且主动齿轮(3-6)的齿槽与从动齿轮(3-5)的B面啮合;无线遥控装置(6)包括遥控接收器和遥控器；电子传感装置(7)包括震动传感器、行程开关1、行程开关I1、行程开关III;行程开关I安置于行程开关槽1(1-4)中，开关面向锁舌(2);行程开关II安置于行程开关槽II(1-5)中，开关面向锁舌(2);行程开关III安置于锁腔(1-1)中，开关面向锁芯中间件(3-7)的C面;供电装置(8)包括锂离子电池和电源控制模块;锂离子电池安置于锁腔(1-1)中；单片机、周边辅助电路、报警蜂鸣器、遥控接收器、震动传感器和电源控制模块均集成在一块电路板上，并安置于锁腔(1-1)中。
[0016]锁芯中间件(3-7 )的A面与摆杆II (3-4 )相扣，锁芯中间件(3-7 )的B面与锁芯固定连接，锁芯转动时带着锁芯中间件(3-7)同轴转动；用锁芯中间件(3-7)的C面卡住摆杆II(3-4),在锁芯中间件(3-7)转动时可带着摆杆II (3-4)同时动作，而摆杆II (3_4)动作时锁芯中间件(3-7)不用动作。
[0017]舵机(5-1)是一种位置伺服驱动器，由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。因此，舵机的转动的角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的，使用周期固定为20ms(50Hz )的标准PffM(脉冲宽度调制)信号，当脉宽设置为0.5ms到2.5ms之间，舵机的转角将在0°~180°间相对应。
[0018]使用单片机作为主控制芯片，在遥控接收器接收到遥控信号并传给单片机后，单片机会作出反应，驱动电子锁控装置动作，完成相应要求。在震动传感器监测到震动并传给单片机后，单片机会作出反应，驱动蜂鸣器发出报警信号。
[0019]本实用新型使用单片机控制电子系统，将机械锁控装置(3)和电子锁控装置(5)灵巧结合，由图6可知，单片机控制程序包括开锁待机、关锁动作、关锁待机、开锁动作、防盗报警和动作暂停6个状态。
[0020]设初始时本实用新型处于“开锁待机”状态，当遥控器发出的关锁信号被遥控接收器接收后，单片机控制本实用新型进入“关锁动作”状态。舵机(5-1)动作将锁舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流电机(5-2)动作，通过从动齿轮(3-5)将锁舌(2)移出，直到锁舌到达行程开关槽11(1-5)触发行程开关II，直流电机(5-2)停止动作，然后舵机(5-1)动作将锁舌卡子(3-1)下移，插入锁舌卡口 I将锁舌卡住。至此完成了整个“关锁动作”状态，进入“关锁待机”状态。
[0021]在“关锁待机”状态下，开启震动传感器监测本实用新型的震动情况。当遥控器发出的开锁信号被遥控接收器接收后，单片机控制本实用新型进入“开锁动作”状态。舵机(5-1)动作将锁舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流电机(5-2)动作，通过从动齿轮(3-5)将锁舌(2)收回，直到锁舌到达行程开关槽1(1-4)触发行程开关I，直流电机(5-2)停止动作，然后舵机(5-1)动作将锁舌卡子(3-1)下移，插入锁舌卡口 II将锁舌卡住。至此完成了整个“开锁动作”状态，进入“开锁待机”状态。
[0022]在“关锁待机”状态时，若在遥控接收器接收到开锁信号之前，震动传感器监测到本实验新型的震动量超过用户设定阈值，则单片机控制本实用新型进入“防盗报警”状态，报警蜂鸣器发出响亮的高音报警声，震慑盗贼，吸引安保人员注意力，防止用户自行车被次
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[0023]在“防盗报警”状态下，遥控接收器接收到遥控器发出的解除报警信号后，即回到原状态。
[0024]在“关锁待机”或“防盗报警”状态下，插入机械钥匙转动锁芯。锁芯中间件(3-7)与锁芯同轴转动，带动摆杆11(3-4)摆动，将锁舌卡子(3-1)上移。转动一定角度后，锁芯中间件(3-7)的C面触发行程开关III，单片机控制本实用新型进入“开锁动作”状态。若电量充足，则由电子锁控装置完成开锁动作，若电量不足以驱动电子锁控装置，则可以使用钥匙保持锁舌卡子(3-1)上移，并手动把锁舌(2)收回完成整个开锁动作。
[0025]在“开、关锁动作”状态下，遥控接收器接收到遥控器发出的动作暂停信号后，单片机控制本实用新型进入“动作暂停”状态。此时舵机(5-1)将锁舌卡子(3-1)上移并保持打开状态，直流电机(5-2)停止。
[0026]在“动作暂停”状态下，遥控接收器接收到遥控器发出的开、关锁信号后，单片机即控制本实用新型进入“开锁动作”或“关锁动作”状态。
[0027]本实用新型使用锂离子聚合物电池供电，待机时电子系统可以进入睡眠模式，消耗的电量极低，大大延长本实用新型的使用时间，优化用户使用体验，符合用户基本使用要求。若锂离子聚合物电池电量耗尽，还可以对其进行充电，不用更换电池，降低了用户使用成本。
【主权项】
1.一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是包括锁壳(I)、锁舌(2)、机械锁控装置(3)、主控电路(4)、电子锁控装置(5)、无线遥控装置(6)、电子传感装置(7)和供电装置(8);锁壳(I)具有锁腔(1-1)、锁舌槽(1-2)、锁舌卡子槽(1-3)、行程开关槽1(1-4)、行程开关槽11(1-5);锁舌(2)具有锁舌卡口 1(2-1)、锁舌卡口 11(2-2)和齿槽(2-3);机械锁控装置(3)包括锁舌卡子(3-1)、弹簧(3-2)、摆杆1(3-3)、摆杆11(3-4)、从动齿轮(3-5)、主动齿轮(3-6)和锁芯中间件(3-7);锁壳(I)固定在自行车后叉上;锁舌(2)为开口环形，安置于锁舌槽(1-2)内且能够沿锁舌槽(1-2)移动;锁舌卡子(3-1)安置于锁舌卡子槽(1-3)中，且能够沿锁舌卡子槽(1-3)上下移动，锁舌卡子(3-1)上部与弹簧(3-2)相连、中上部与摆杆11(3-4)、中下部与摆杆1(3-3)相连;从动齿轮(3-5)的A面有齿槽，正好能与锁舌(2)的齿槽(2-3)啮合;锁芯中间件(3-7)的A面与摆杆11(3-4)相扣，B面与锁芯相接;主控电路(4)包括单片机、周边辅助电路和报警蜂鸣器；电子锁控装置(5 )包括舵机(5-1)和直流电机(5-2 )；舵机(5-1)的转轴上安装摆杆1(3-3);直流电机(5-2)的转轴上安装主动齿轮(3-6)，且主动齿轮(3-6)的齿槽与从动齿轮(3-5)的B面啮合;无线遥控装置(6)包括遥控接收器和遥控器;电子传感装置(7)包括震动传感器、行程开关1、行程开关I1、行程开关III;行程开关I安置于行程开关槽1(1-4)中，开关面向锁舌(2);行程开关II安置于行程开关槽11(1-5)中，开关面向锁舌(2);行程开关III安置于锁腔(1-1)中，开关面向锁芯中间件(3-7)的C面;供电装置(8)包括锂离子电池和电源控制模块;锂离子电池安置于锁腔(1-1)中；单片机、周边辅助电路、报警蜂鸣器、遥控接收器、震动传感器和电源控制模块均集成在一块电路板上，并安置于锁腔(1-1 冲。2.根据权利要求1所述的一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是锁芯中间件(3-7)的A面与摆杆II (3-4 )相扣，锁芯中间件(3-7 )的B面与锁芯固定连接，锁芯转动时带着锁芯中间件(3-7)同轴转动；用锁芯中间件(3-7)的C面卡住摆杆II(3-4),在锁芯中间件(3_7)转动时可带着摆杆II (3-4)同时动作，而摆杆II (3-4)动作时锁芯中间件(3-7)不用动作。3.根据权利要求1所述的一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是舵机(5-1)是一种位置伺服驱动器，由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成，舵机(5-1)的转动的角度由PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来调节。4.根据权利要求1所述的一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是单片机作为主控芯片，在遥控接收器接收到遥控信号并传给单片机后，单片机会做出反应，驱动电子锁控装置(5)动作，完成相应动作;在震动传感器监测到震动并传给单片机后，单片机会做出反应，驱动蜂鸣器发出报警信号。5.根据权利要求1所述的一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是开锁过程由舵机(5-1)改变角度，带动摆杆1(3-3)动作，将锁舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流电机(5-2)动作，通过主动齿轮(3-6)和从动齿轮(3-5)将锁舌(2)收回，当锁舌到达行程开关槽1(1-4)触发行程开关I后，舵机(5-1)再次改变角度，将锁舌卡子(3-1)下移，卡住锁舌(2)，完成整个开锁动作。6.根据权利要求1所述的一种智能遥控防盗报警自行车锁，其特征是使用单片机控制电子系统，其控制程序包括开锁待机、关锁动作、关锁待机、开锁动作、防盗报警和动作暂停6个状态。
【文档编号】B62H5/16GK205632760SQ201620480689
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】薛松佑, 李敬芳, 曾德龙, 刘赛飞, 凌朝阳, 杨剑武
【申请人】湖南科技学院