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可编程数字电子锁
摘要
本发明为可应用于暂时或永久分配使用储物柜的电子锁，具有用于输入数字预选序列的键盘。本电子锁可被编程，在短期模式下，每当用户第一次输入设定的数字密码序列时，闩锁便会置位于锁定位置，当用户再次输入上锁时输入的数字密码序列时，闩锁便会回到开锁位置，而以后的用户又可以在未上锁状态下输入所需的密码序列使之再次上锁。在长期占用模式下，本电子锁可被某个人，例如某学生，编程以长期使用同一套密码序列。在这种模式下，电子锁被设定的密码序列仅可以被用于使闩锁或榫眼被弹簧偏置从而解锁。本电子锁的结构是模块化的，仅需几颗螺丝便可轻松安装到几乎所有当代的储物柜上。在储物柜门外侧壳体上有一个电插头，通过门上的孔与门内侧的内壳连接，并且壳体部分可改为相反手使用。电源输入端口通常安装在外壳体的前表面上，在电池供电不足时即被激活，同时发生蜂鸣声。此外还可以安装一个LED指示灯，当本电子锁应用于大型银行或学校的保险箱或储物柜时还可以增加一个可供即时编程的红外线接收器。
26条声明，15张图表
发明背景
本发明涉及储物柜，保险柜，以及临时或长期使用的类似的安全性存储设备。本电子键盘激活锁发明特别适用于这样的存储情况。
电子数字锁是众所周知的。例如酒店里供客人使用的临时保险柜就带有键盘数码锁。在一些情况下，客人能够选择自己的数字锁定组合。在其他情况下，组合序列已被预先分配给电子锁，组合顺序不能受用户控制。
下列美国专利被认为与本发明具有一定的相关性：U.S. Pat. No. 5.153.561 (Johnson), U.S. Pat. No. 5.033.282 (Gartner), U.S. Pat. No.5.021.776 (Anderson), U.S. Pat. No. 5.020.345 (Gartner), U.S. Pat. No. 4.887.445 (Beatty), U.S. Pat. No. 4.495.540 (Remington), U.S. Pat. No. 3.878.511 (Wagner), U.S. Pat. No. 3.831.065 (Martin), U.S. Pat. No. 3.754.213 (Merroni), and U.S. Pat. No. 3.753.164 (Zorzy).
我们需要一种具有更多的功能又相对廉价的数字式电子锁，以设计在各种标准储物柜使用，模块化，便于装配和相反手使用，易编程为可供用户选择的组合顺序，用户也能简单方便地去使用。以下是本发明的目标。
发明概述
本发明的数字电子锁提供了一种便于在任意短暂的储物柜使用或更永久储物柜分使用，同时保证安全的方案，例如在酒店房间。在一个优选的实施方案中，电子锁具有一个在储物柜门的内部的内壳和固定在门的外侧的外部壳体。通过在门上通口内的插塞式连接装置，内壳体和外壳体之间的能够建立电路连接。外部壳体有多个手动激活，可供用户输入特定序列号密码的复数位键盘。内壳体则装有螺线管连接着门锁或者门榫，从而使后者的位置受前者控制。
在壳体内（一般选择外壳体），连接在键盘和所述电磁阀之间的一个，是一个微控制器装置，用于在按顺序按下特定序列的按键后控制螺线管来移动锁闩的位置。仍然是在壳体（其可以是内壳体）中的一个，连接到电源从而提供电力给电子锁，包括微控制器装置和螺线管的电池。
在主要的实施情况下，数码电子锁一般应用于一个临时指定的柜子或抽屉上，比如在健身房的更衣室里。在这种模式下，该电子锁的内壳体内，有一个磁闩锁螺线管。这样的螺线管包括一块永久磁铁，一块电磁铁和一个弹簧，就像众所周知的，从而便于锁闩的运动到两个稳定位置。仅需要数分之一秒和一个简单的电脉冲，就可以使闩锁的位置发生改变。
在这种模式下，处于未上锁情况下的该电子锁内部，微控制器优先被编程为接受新用户编写与输入特定序列的数字密码状态。这样的话，在健身房的一个储物柜房间内，通过观察到储物柜正面的LED灯未亮，即该储物柜处于未使用状态，用户便可优先选择该储物柜。当用户已经把物品放入储物柜后，即可通过按压用户选择的按键顺序，使所述闩锁储物柜，经由磁闩锁螺线管，被脉冲信号改变到锁定位置。之后由一个短脉冲激发，“使用中”指示灯变亮，以表明特定储物柜正在使用中。在一个优化的开锁方案中，微控制器被编程为接受与用户第一次输入的键顺序相同的数字密码，从而通过更衣室的磁闩锁螺线管和解锁，使闩缩回。闩锁保持在开锁状态的位置，直到另一个用户输入键的新选择的序列。
在另一种模式或电子锁定装置的模型中，螺线管只是提供锁的闩缩回和解锁动力。一根弹簧不断将锁闩拉向所述闩锁上锁时的位置，同时闩锁具有斜面或凸轮面，以在门处于关闭状态时使闩锁能够收缩并上锁。由用户所选择的键序列的内容只能有效地暂时缩回闩锁以允许门开锁。在这种形式下，当使用了该模式的电子密码锁长期或永久地供某人使用时，如学生储物柜，俱乐部储物柜等中长期分配的情况下，本发明的锁可在这种形式中得到有效应用。这种情况下，本电子锁具有一个由公开的简单代码编写的复位模式，这种复位模式可以由一个经理或主管通过一组特定的数字密码序列来激活，或者，在某种情况下，通过红外线装置耦合加载信号输入锁具，使该信号转到微控制器激活重置组合。当给一个新的用户分配储物柜时（如在学年开始时的学生），用户可以选择为储物柜设定自己在整个保有期限内所喜爱的密码组合。输入复位代码的条目，接着是所需的密码序列，该序列作为新的代码或组合，将缩回闩锁。在许多情况下，学校需要保留代码的分配控制权，从而复位并收回未使用的学生储物柜。他们可以选择一种随机数的算法，从而得出一套与每一个学生储物柜相配套的特定密码，并将其录入学校的数据库。此外还可以提供红外线数据传输功能，并利用特定的代码将其应用于一套快速便捷的程序，来确认密码为学生占有状态或电脑占有状态。
内壳体，如上所述，由一个插件连接器连接，通过所述储物柜门的外，露出较大的壳体，通常安装着为锁供电的电池。在一个实施案例中，电池为一对包含在壳体内部的9伏电池。这些可以并行地连接到电源，微控制器，键盘，螺线管，LED和蜂鸣器或乐音发生器，并且其寿命长，大约能够使用两年。在正常使用时，大部分时间在任一实施例子里的电子锁几乎都是完全静止的，只耗费非常小的电能。在短时间分配模式的电子锁的情况下，比如用于临时储物柜的LED，通常只包含小于每秒一个周期的简要脉冲，这对电池的功耗极小。
在推荐的实施方案中，本发明的电子锁是模块化的，能够嵌合大多数现有样式储物柜门。两件或两房的建筑之间采用简单的插件电气连接。允许高效率和快速的安装或改造。单元，包括房屋，可以固定到仅使用两个螺纹紧固件的储物柜门。此外，如上面提到的，该设备可以在供左手或右手门使用时，后或内壳仅仅翻转180°，并与外壳以相同的方式一起插入。
通常管理员密码序列或者超级管理员密码序列在被直接用户选择的密码序列覆盖时会被微处理器识别出来，这使得开启储物柜门时的组合已被遗忘或其它类似的情形时仍能开启柜门。权限最高的管理员密钥序列最好包括按键顺序的一个或多个额外的数字，同时超级管理员密钥序列包含更大的密码数字量。
本发明的另一个特征是可以对使用暂时分配的储物柜产生自动时间限制。经过预先选定的时间（最好是可以由经理或者老板编程）后锁定的更衣室会自动解锁。这样可以防止一个用户独占一个储物柜，使用更衣室隔夜等。
在电池故障的情况下，当它被使用时，为表示低电池功率，烟雾报警器的单元会激活一个蜂鸣声或音调信号。如果电池完全耗尽或过弱收回闩锁，所述电子锁装置可以经由与内端子的外壳的前部的一对凹部的“跳线”。因此，正确的电压的电池可用于通过进入两个凹槽导体给单元供电，以允许使用所选择的序列开门。一旦门被打开，即可访问到内壳体单元，从而更换新的电池。
键盘通常具有12个按键，包括数字0-9，并在电话中星号和磅键的位置两个额外的附加键，这两个附加键可作为初始化开启和关闭功能键。在一个通常的实施方案中，左下键首先被按下以启动序列或“唤醒”的系统，包括使微控制器“接通”。此键的脉冲，其触点总是在静止状态激活时，连接电源与微控制器，同时激活其余键用于接收脉冲，并且还激活发生在序列中随后按下每个键的短“嘟嘟”声或类似声音调。用户必须通过按压右下“输入”键，之后再通过按压0-9数字键输入用户自己规定的号码;否则，密钥序列将是无效的，并且无法激活螺线管，这时可通过较长的嘟嘟音来提示，表示错误。当“输入”键被按下时，锁被锁定。相同的过程后重复解锁。在一个通常的实施方案中，左下键附有关键符号，而右下键带有一个锁的象征。
在另一个实施方案中，之前的开始键被去掉，同时使用高效的功率调节器，使得不需要从静止状态的系统进入“初始化”的系统。用户只需输入规定位数的数字序列密码，按下“锁定”符号（右下）即可锁定;同理按下相同的数字后，再按下“钥匙”符号（左下）即可解锁。复位可以通过同时按下这两种功能键来实现。
本发明的目的之一是提供一个容易使用，可廉价地生产可以模块化安装同时可编程以应用于储物柜和物品储存等类似情况的电子锁，其特征在于，每个用户都可以被允许选择任何期望的组合。这些和其它的目的，以及本发明的优点和特征，将从以下的优选实施例描述中，结合附图参考表现。
附图综述
图1是示出了根据本发明的电子锁展示的前部的正视立体图。
图2是表示一家银行的储物柜，每个储物柜都安装有本发明电子锁的透视图。
图3是表示一个结合了本发明中的电子锁的保险箱外观的透视图。
图4是表示储物柜的门打开时，内部与电子锁的壳体的立体图。
图5是立体分解图，展示两个电子锁的子单元如何装配并穿过储物柜门。
图6是去掉盖板后的锁的内壳体正视图。
图7是表示关联存储储物柜码带锁数字的计算机控制台的概略立体图。
图8是表示应用于与图1的计算机控制台使用远程编程单元的概略立体图，用于给储物柜编写程序代码。
图9是与光学端口，用于接收数字锁程序的示意性正视图。
图10是表示本发明应用于短时间的分配模式下的编程步骤的简化流程图。
图11是表示在短时间分配模式下的锁如何使用的简化流程图。
图12是表示本发明应用于永久分配模式下的编程的简化流程图。
图13是表示在永久分配模式下的锁如何使用的简化流程图。
图14是表示本发明诸如用于学校储物柜分配时的电子锁编程的简化流程图。
图15是表示在该学校储物柜分配模式下的锁如何使用使用的简化流程图。
具体实施方式的说明
图1展示了一个储物柜门10的典型结构，一个金属凹槽12固定在在门的开口处，行成一个凹陷的空间14。本发明所述的电子锁16便固定在该凹陷的空间内。电子锁16包含有一个外壳体18，就像我们接下来要阐述的，其通过储物柜柜门（或通过金属凹槽12的背面）连接上一个可容纳并控制门榫运动，或控制另一个锁闩或组件运动的内部单元。
我们可以在图1中看到，正面或外部壳体18配备有一个多按键键盘20，上面包括数字键0-9，通常布置成常见的电话键盘的模式，为在一定程度上代替电话键盘上的星号键与“#”键，小键盘20下部还配有较低的左键22作为初始化密钥，并配有充当输入键的右下键24。通常的实施方案下，外壳18是金属的，具备坚固性和耐久性的同时也防止被破坏与偷窃。
同样可在图一中看见的是一个LED显示器25，其可布置在键盘的上方，就如我们所看到的一样，同时在外壳或盖子上可看见还有像个小孔一样的小扬声器或声音发射器26，通过这些孔26发出的“嘟嘟”声或其它的声音信号，可以像后面阐述的那样指示出正确与不正确的条目。
图2展示了一组大小不同的储物柜28。这些储物柜的典型应用在于健身房内的临时使用（例如1至4小时）。这些储物柜都装有本发明所述的电子密码锁16，部分还包含如图所示的凹槽14，在一些简单的扁平式储物柜门30，31，33和34的储物柜门上有额外的平板安装部件，如30和34展示有一个手柄36，便于在实际情况下储物柜门的手动开启。在这种情况下，本发明的数字式电子锁16可以设置解锁时经由内部闩释放手柄的机构，这样，用户可以使用手柄36手动打开储物柜门。储物柜们29和32上的电子密码锁16安装在外壳体的凹部14内，而内壳体（在图2未示出）具有与固定锁扣结构接合的内部锁定机构。当在锁定模式中的本发明所述的电子锁16会垂直地挡住储物柜内部的锁定机构以防止开锁。储物柜门31和33则需以一个稍微不同的方式操作。此处电子锁16的螺栓或闩锁（未表示于图中）会作为门的阻挡元件阻止锁定状态的门从外部被打开。
图3示意性地展示了可以被内置于酒店房间壁上的一类保险箱40。 如图所示，该保险箱40的安全门42表面上，便安装有本发明所述的电子密码锁16与其外侧壳体18。这种情况下，保险柜表面装有一个手柄44，用于手动打开门，该把手由电子锁16在内部利用一个锁闩控制，防止手柄转动。
图4展示了一个门52被打开后的，包含本发明所述的电子密码锁16的储物柜50。图 4揭示了储物柜门52的背面，示出了内壳或后壳或单元56。内壳体单元56具有闩锁58，在这个实施例中，闩锁58可控制可滑动构件60，该可滑动构件60在被闩锁设定为锁定状态时，可阻止手柄被转动或抬起，避免开锁。储物柜50类似于图2中所示的储物柜29，具有
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