一种具有控制栓和RFID模块的门锁的制作方法

本实用新型涉及门锁领域，尤其涉及一种具有控制栓和rfid模块的门锁。

背景技术：

门锁包括了机械门锁与智能锁。传统机械门锁的锁芯根据安全程度从低到高分为a级、b级、超b级、c级等不同级别，级别较低的易被技术破解，级别高的安全性有所提高，但成本较高，且被技术破解的难度远不及电子数字密钥等开锁方式。智能锁是在传统机械锁的基础上进行改进，在用户识别、安全性、管理性等方面更加智能化的锁具，由于智能锁的基础仍是传统机械锁，机械锁的安全性决定了锁具的整体安全性。

技术实现要素：

为解决上述问题，提高门锁的安全性，本实用新型提供了一种具有控制栓和rfid模块的门锁。具体技术方案如下：

一种具有控制栓和rfid模块的门锁，包括控制栓、微型步进电机、rfid模块、控制板、电池、电池盒、电池盖、电量检测模块、低电量提示灯、锁体、锁芯、前壳体及后壳体。

其中，如图1所示，所述控制栓为一段金属杆，一端插入固定在前壳体基板的支撑臂上的孔内，另一端插入所述锁芯的栓槽内。锁芯包括锁筒和内锁芯，内锁芯为插入钥匙可转动的部分，外部的壳体称为锁筒。栓槽为贯穿锁筒深入内锁芯的圆柱状开孔。控制栓受两端孔的限制只能沿轴向移动。所述微型步进电机带有丝杆，固定在前壳体的基板上，控制栓中部固定安装在丝杆滑块上，微型步进电机旋转带动丝杆旋转使滑块沿电机轴方向移动，从而带动控制栓移动。需要开锁或锁门时，如rfid读卡器检测到钥匙插入或拔出时，控制电路向电机输出脉冲信号，控制电机的旋转角度，使控制栓精确的插入或移出内锁芯的栓槽，从而实现布防和撤防。布防的状态为控制栓插入内锁芯，此时钥匙无法转动内锁芯，不能开锁；撤防状态为控制栓移出内锁芯，此时钥匙可转动内锁芯开锁。

所述rfid（radiofrequencyidentification，无线射频识别）模块包括rfid读卡器与rfid钥匙，所述rfid钥匙内置rfid标签，用于存储数字密钥，rfid读卡器安装在前壳体的前面板并靠近锁芯旁，当所述rfid标签靠近rfid读卡器时，所述rfid读卡器与所述rfid钥匙通信，读取数字密钥并输入到控制板上的mcu（微控制单元，microcontrollerunit）进行判别。mcu根据设定的程序实现门锁控制功能。所述mcu对数字密钥进行匹配判别，并根据判别结果输出对应的控制指令控制所述微型步进电机的工作状态。当密钥匹配正确时，所述mcu输出指令控制电机正转一定角度使控制栓移出内锁芯进行撤防；拔出所述rfid钥匙后，所述mcu根据事先设定的时延启动电机反转使控制栓插入内锁芯进行布防。通过机械锁芯与rfid认证双重设防的方式，能够明显提升所述门锁安全性与防盗能力，大幅降低门锁被技术破解的可能性。

所述控制板和各功能模块通过电池供电，控制板上安装有电量检测模块与低电量提示灯。所述电量检测模块通过检测控制板回路的电压或电流计算出电池的剩余电量，当剩余电量低于事先设定的低电量阈值时，由所述mcu输出指令控制所述低电量提示灯亮灯或闪烁，提示用户更换电池。所述低电量提示灯采用led并安装在所述门锁的后壳体面板上。当所述电量检测模块检测到剩余电量低于设定的危险电量阈值时，所述mcu输出指令直接控制微型步进电机撤防；当电量恢复到危险电量阈值以上，mcu控制电机重新布防。通过该方式可以防止门锁因电量不足使控制栓无法撤防造成门锁无法被钥匙打开的问题出现。

所述电池采用锂电池或蓄电池，安装在电池盒内。所述电池盒安装在门锁的后壳体内，并在后壳体的侧面设置一个电池盖，打开所述电池盖可方便地装入或取出电池，而无需打开门锁的后壳体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在兼容传统钥匙开门方式的同时大幅提高了锁具的安全性与可靠性，使锁具难以技术破解，成本低、易于安装维护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1实用新型左视、正视、右视结构示意图

图2实用新型正视结构放大示意图

图3实用新型主要部件示意图

图4实用新型结构原理示意图

图5实用新型实物示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式介绍如下。

图1从左到右有3幅小图，左侧小图为本实用新型的左侧视图，是从前壳体方向看到的前壳体内部结构；中间小图为本实用新型的正视图，是从门边向锁舌方向所看到的结构；右侧小图为本实用新型的右侧视图，是从后壳体方向看到的后壳体内部结构。为了更加清楚的表达本实用新型的构造，图1将前面板与后面板视为透明来描绘本实用新型的内部结构。图中实线表示轮廓线，虚线表示被遮挡的透视轮廓线。

图1中各部件分别为：门体（1）、前壳体（2）、后壳体（3）、锁体（4）、锁舌（5）、锁芯（6）、锁筒（7）、内锁芯（8）、反锁手柄（9）、锁芯拨轮（10）、电池（11）、rfid钥匙（12）、rfid读卡器（13）、微型步进电机（14）、丝杆（15）、控制栓（16）、丝杆滑块（17）、栓槽（18）、支撑臂（19）、控制板（20）、电量检测模块（21）、低电量提示灯（22）、内把手（23）、外把手（24）、固定螺钉（25）、基板（26）、电池盖（27）。

如图1所示，本实用新型主要的部件包括控制栓（16）、微型步进电机（14）、rfid模块（12）与（13）、控制板（16）、电池（11）、电池盒、电池盖（27）、电量检测模块（21）、低电量提示灯（22）、锁体（4）、锁芯（6）、前壳体（2）及后壳体（3）。

如图1、图2与图3所示，锁体安装在门体内，前壳体与后壳体通过贯穿门板的螺栓安装固定在门体上，只能从门内的后壳体打开。锁芯贯穿前后壳体安装在锁体上。前后壳体均包括基板和面板，靠近门体一侧为基板，壳体内的器件安装固定在基板上，外侧为面板。外把手与内把手通过方芯与执手方芯孔安装在前后壳体上。锁芯包括锁筒、内锁芯、锁芯拨轮及反锁手柄，内锁芯为插入钥匙可转动的部分，外部的壳体称为锁筒，锁芯拨轮用于将锁舌推出或缩回，反锁手柄用于屋内上锁开锁。

所述锁芯为带栓槽的锁芯，栓槽为贯穿锁筒深入内锁芯的圆柱状开孔。所述控制栓为一段圆柱状金属棒，一端插入固定在前壳体基板的支撑臂上的孔内，另一端插入所述锁芯的栓槽内，控制栓受两端孔的限制只能沿轴向移动。如图1、图2所示，所述支撑臂为一段圆柱状金属棒，一端用螺钉固定在前壳体的基板上，另一侧有圆形开孔，所述控制栓一端插入开孔内。受到孔的限制，所述控制栓只能在孔内沿轴向进行移动。所述支撑臂的作用是支撑和限制控制栓的移动方向。当所述控制栓插入到内锁芯的栓槽时，即使钥匙匹配也无法转动内锁芯，额外增加了锁芯的安全性；当控制栓移出内锁芯栓槽时，钥匙能够转动内锁芯，转动拨轮实现开锁。

本实用新型采用两相四线的微型步进电机来实现控制栓的移动控制。如图1、图2与图3所示，所述微型步进电机输出轴带有加长丝杆，底座通过螺钉固定在前壳体的基板上。控制栓的中部固定安装在丝杆滑块上，固定的方式包括但不限于螺丝固定、粘合、焊接、套接等。丝杆滑块的内螺纹与丝杆螺纹配合，当所述微型步进电机旋转时带动丝杆旋转，使丝杆滑块沿电机轴方向移动，从而带动控制栓移动；丝杆静止时，滑块和控制栓停止移动。当检测到用户要开锁或锁门时，如rfid读卡器检测到钥匙插入或拔出时，控制电路向所述微型步进电机输出脉冲信号，控制电机的旋转角度，使控制栓精确的插入或移出内锁芯的栓槽，从而实现布防和撤防。布防的状态为控制栓插入内锁芯，此时钥匙无法转动内锁芯，不能开锁；撤防状态为控制栓移出内锁芯，此时钥匙可转动内锁芯开锁。

如图3所示，所述rfid（radiofrequencyidentification，无线射频识别）模块包括rfid读卡器与rfid钥匙，所述rfid钥匙内置rfid标签，用于存储数字密钥，rfid读卡器安装在前壳体的前面板并靠近锁芯旁。当所述rfid标签靠近rfid读卡器时，rfid标签进入rfid读卡器附近的磁场内，接收rfid读卡器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在标签芯片中的密钥信息。rfid读卡器通过与rfid钥匙进行无线通信，读取数字密钥信息并输入到所述控制板上的mcu进行判别。

如图4与图5所示，本实用新型利用设置在所述控制板上的mcu根据设定的程序实现所述门锁的控制功能，mcu接收所述rfid读卡器与所述电量检测模块的输入信号，自动根据设定的程序来控制所述微型步进电机与所述led低电量指示灯的工作状态。当接收到所述rfid读卡器读取的数字密钥信息后，所述mcu对数字密钥进行匹配判别，并根据判别结果输出对应的控制指令控制所述微型步进电机的工作状态。当密钥匹配正确时，所述mcu输出指令控制电机正转设定的角度使控制栓移出内锁芯进行撤防；拔出所述rfid钥匙后，所述mcu根据事先设定的时延启动电机，反转设定的角度使控制栓插入内锁芯进行布防，其中，时延根据需求可设定为5秒、10秒、30秒、60秒等，本实用新型优选10秒；所述微型步进电机转动的设定角度根据丝杆的螺距和控制栓插入内锁芯栓槽的深度计算得到。

本实用新型通过机械锁芯与rfid认证双重设防的方式，能够明显提升所述门锁安全性与防盗能力，大幅降低门锁被技术破解的可能性。

如图1、图4、图5所示，所述控制板和各功能模块通过电池组供电，采用的电池种类可以是锂电池、干电池、蓄电池等，本实用新型优选可充电锂电池，因为锂电池电量较大、续航时间相对较长。所述锂电池安装在电池盒内。所述电池盒安装在门锁的后壳体内，并在后壳体的侧面设置一个电池盖，当用户需要取出电池组进行充电或更换新的电池组时，可以直接在后壳体的侧面打开所述电池盖，方便地装入或取出电池，而无需打开门锁的后壳体。

如图1、图5所示，在所述控制板上安装有电量检测模块与低电量提示灯。所述电量检测模块采用市面上广泛使用的板载高精度电压检测芯片的电量检测模块。电量检测的工作过程为通过检测控制板回路的电压或电流计算出电池的剩余电量，当剩余电量低于事先设定的低电量阈值时，由所述mcu输出指令控制所述低电量提示灯亮灯或闪烁，提示用户更换电池。具体的，低电量提示灯优选采用可变色led，黄色表示剩余电量低于20%，为低电量阈值；红色表示剩余电量低于10%，为危险电量阈值。所述低电量提示灯安装在所述门锁的后壳体面板上。特别地，当所述电量检测模块检测到剩余电量低于危险电量阈值时，所述mcu输出指令直接控制微型步进电机将所述控制栓移出内锁芯进行撤防；当电量恢复到危险电量阈值以上，mcu控制电机将所述控制栓插入内锁芯重新布防。通过该方式可以防止门锁因电量不足使控制栓无法撤防造成门锁无法被钥匙打开的问题出现。

以上具体实施方式仅用于说明本实用新型，而非用于限定本实用新型，本领域技术人员对上述实施例进行的等同变形、替换都在权利要求保护范围之内。