一種遙控防盜報警自行車鎖的制作方法
【專利摘要】該發(fā)明涉及一種遙控防盜報警自行車鎖，在牢固的環(huán)形機(jī)械鎖體中嵌入電子控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)包括鎖殼、鎖舌、機(jī)械鎖控裝置、主控電路、電子鎖控裝置、無線遙控裝置、電子傳感裝置和供電裝置；鎖殼固定在自行車后叉上；鎖舌為開口環(huán)形。該發(fā)明將單片機(jī)、傳感器、電子鎖控裝置等構(gòu)成的電子系統(tǒng)，與機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)靈巧結(jié)合，實現(xiàn)一種既能夠解決自行車防盜報警，又具有方便的遙控操作體驗，同時造價低廉的智能自行車鎖。
【專利說明】
一種遙控防盜報警自行車鎖
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械、電子和單片機(jī)技術(shù)，特別是將自行車鎖和智能控制結(jié)合為一體的智能自行車鎖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，社會各界都在呼吁民眾綠色出行。越來越多的人使用自行車，為了提升騎行體驗，很多車主的愛車都價值上千過萬。傳統(tǒng)自行車鎖的單一機(jī)械鎖車，并不能防止盜賊直接搬車或強(qiáng)行撬鎖，已經(jīng)極不安全。而絕大部分略顯先進(jìn)的電子自行車鎖，上鎖和解鎖都需要彎腰手動操作，而且上鎖和解鎖的過程繁瑣，用戶體驗有很大的改進(jìn)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠解決自行車防盜報警，又具有方便的操作體驗，同時造價低廉的智能自行車鎖。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明的方案為:在牢固的環(huán)形機(jī)械鎖體中嵌入電子控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)包括鎖殼(I)、鎖舌(2)、機(jī)械鎖控裝置(3)、主控電路(4)、電子鎖控裝置(5)、無線遙控裝置(6)、電子傳感裝置(7)和供電裝置(8);鎖殼(I)具有鎖腔(1-1)、鎖舌槽(1-2)、鎖舌卡子槽(1-
3)、行程開關(guān)槽1(1-4)、行程開關(guān)槽11(1-5);鎖舌(2)具有鎖舌卡口 1(2-1)、鎖舌卡口 11(2-
2)和齒槽(2-3);機(jī)械鎖控裝置(3)包括鎖舌卡子(3-1)、彈簧(3-2)、擺桿1(3-3)、擺桿ΙΙΟ-Α )、 從動齒輪 (3-5 )、 主動齒輪 (3-6 ) 和鎖芯中間件 (3-7 ); 鎖殼 ( I) 固定在自行車后叉上; 鎖舌(2)為開口環(huán)形，安置于鎖舌槽(1-2)內(nèi)且能夠沿鎖舌槽(1-2)移動;鎖舌卡子(3-1)安置于鎖舌卡子槽(1-3)中，且能夠沿鎖舌卡子槽(1-3)上下移動，鎖舌卡子(3-1)上部與彈簧(3-2)相連、中上部與擺桿11(3-4)、中下部與擺桿1(3-3)相連;從動齒輪(3-5)的A面有齒槽，正好能與鎖舌(2)的齒槽(2-3)嚙合;鎖芯中間件(3-7)的A面與擺桿11(3-4)相扣，B面與鎖芯相接;主控電路(4)包括單片機(jī)、周邊輔助電路和報警蜂鳴器;電子鎖控裝置(5)包括舵機(jī)(5-1)和直流電機(jī)(5-2);舵機(jī)(5-1)的轉(zhuǎn)軸上安裝擺桿1(3-3);直流電機(jī)(5-2)的轉(zhuǎn)軸上安裝主動齒輪(3-6)，且主動齒輪(3-6)的齒槽與從動齒輪(3-5)的B面嚙合;無線遙控裝置
(6)包括遙控接收器和遙控器；電子傳感裝置(7)包括震動傳感器、行程開關(guān)1、行程開關(guān)I1、行程開關(guān)III;行程開關(guān)I安置于行程開關(guān)槽1(1-4)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)II安置于行程開關(guān)槽11(1-5)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)III安置于鎖腔(1-1)中，開關(guān)面向鎖芯中間件(3-7)的C面;供電裝置(8)包括鋰離子電池和電源控制模塊;鋰離子電池安置于鎖腔(1-1)中；單片機(jī)、周邊輔助電路、報警蜂鳴器、遙控接收器、震動傳感器和電源控制模塊均集成在一塊電路板上，并安置于鎖腔(1-1)中。
[0005]鎖芯中間件(3-7)的A面與擺桿11(3-4)相扣，鎖芯中間件(3-7)的B面與鎖芯固定連接，鎖芯轉(zhuǎn)動時帶著鎖芯中間件(3-7)同軸轉(zhuǎn)動；用鎖芯中間件(3-7)的C面卡住擺桿II(3-4),在鎖芯中間件(3-7)轉(zhuǎn)動時可帶著擺桿II (3-4)同時動作，而擺桿II (3_4)動作時鎖芯中間件(3-7)不用動作。
[0006]舵機(jī)(5-1)是一種位置伺服驅(qū)動器，由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成，舵機(jī)(5-1)的轉(zhuǎn)動的角度由PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的占空比來調(diào)節(jié)。
[0007]單片機(jī)作為主控芯片，在遙控接收器接收到遙控信號并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動電子鎖控裝置(5)動作，完成相應(yīng)動作;在震動傳感器監(jiān)測到震動并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警信號。
[0008]開鎖過程由舵機(jī)(5-1)改變角度，帶動擺桿1(3-3)動作，將鎖舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流電機(jī)(5-2)動作，通過主動齒輪(3-6 )和從動齒輪(3-5)將鎖舌(2 )收回，當(dāng)鎖舌到達(dá)行程開關(guān)槽1(1-4)觸發(fā)行程開關(guān)I后，舵機(jī)(5-1)再次改變角度，將鎖舌卡子(3-1)下移，卡住鎖舌(2)，完成整個開鎖動作。
[0009]本發(fā)明使用單片機(jī)控制電子系統(tǒng)，其控制程序包括開鎖待機(jī)、關(guān)鎖動作、關(guān)鎖待機(jī)、開鎖動作、防盜報警和動作暫停6個狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:使用單片機(jī)控制，有較高的精確度和穩(wěn)定性;使用震動傳感器靈敏監(jiān)測，報警蜂鳴器發(fā)出報警聲音，防止盜賊直接搬車或強(qiáng)行撬鎖，保障自行車安全;將機(jī)械鎖控裝置(3)和電子鎖控裝置(5)靈巧結(jié)合，用戶不用彎腰動手，使用遙控就能完成開鎖、關(guān)鎖、布防等操作，大大提升了產(chǎn)品便捷性;使用市面上常用材料制作，價格低廉，易于推廣，非常適合現(xiàn)在的自行車用戶。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明在開、關(guān)鎖動作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為機(jī)械鎖控裝置(3)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖5為從動齒輪(3-5)示意圖，圖6為鎖芯中間件(3-7)示意圖，圖7為單片機(jī)程序結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖1?3中，I為鎖殼、2為鎖舌、3為機(jī)械鎖控裝置、4為主控電路、5為電子鎖控裝置、6為無線遙控裝置、7為電子傳感裝置、8為供電裝置，1-1為鎖腔、1-2為鎖舌槽、1-3為鎖舌卡子槽、1-4為行程開關(guān)槽1、1-5為行程開關(guān)槽II，2-1為鎖舌卡口 1、2-2為鎖舌卡口 I1、2_3為齒槽，3-1為鎖舌卡子、3-2為彈簧、3-3為擺桿1、3-4為擺桿11、3_5為從動齒輪、3_6為主動齒輪、3-7為鎖芯中間件，5-1為舵機(jī)、5-2為直流電機(jī)。
[0013]圖5中，A表示從動齒輪(3-5)的A面，B表示從動齒輪(3-5)的B面。
[0014]圖6中，A表示鎖芯中間件(3-7 )的A面，B表示鎖芯中間件(3_7 )的B面，C表示鎖芯中間件(3-7)的C面。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明在牢固的環(huán)形機(jī)械鎖體中嵌入電子控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)包括鎖殼(1)、鎖舌(2)、機(jī)械鎖控裝置(3)、主控電路(4)、電子鎖控裝置(5)、無線遙控裝置(6)、電子傳感裝置
(7)和供電裝置(8);鎖殼(I)具有鎖腔(1-1)、鎖舌槽(1-2)、鎖舌卡子槽(1-3)、行程開關(guān)槽I(1-4)、行程開關(guān)槽11(1-5);鎖舌(2)具有鎖舌卡口 1(2-1)、鎖舌卡口 11(2-2)和齒槽(2-3);機(jī)械鎖控裝置(3)包括鎖舌卡子(3-1)、彈簧(3-2)、擺桿1(3-3)、擺桿11(3-4)、從動齒輪(3-
5)、主動齒輪(3-6)和鎖芯中間件(3-7);鎖殼(I)固定在自行車后叉上；鎖舌(2)為開口環(huán)形，安置于鎖舌槽(1-2)內(nèi)且能夠沿鎖舌槽(1-2)移動;鎖舌卡子(3-1)安置于鎖舌卡子槽(1-3)中，且能夠沿鎖舌卡子槽(1-3)上下移動，鎖舌卡子(3-1)上部與彈簧(3-2)相連、中上部與擺桿11(3-4)、中下部與擺桿1(3-3)相連;從動齒輪(3-5)的A面有齒槽，正好能與鎖舌
(2)的齒槽(2-3)嚙合;鎖芯中間件(3-7)的A面與擺桿11(3-4)相扣，B面與鎖芯相接;主控電路(4)包括單片機(jī)、周邊輔助電路和報警蜂鳴器;電子鎖控裝置(5)包括舵機(jī)(5-1)和直流電機(jī)(5-2);舵機(jī)(5-1)的轉(zhuǎn)軸上安裝擺桿1(3-3);直流電機(jī)(5-2)的轉(zhuǎn)軸上安裝主動齒輪(3-
6)，且主動齒輪(3-6)的齒槽與從動齒輪(3-5)的B面嚙合;無線遙控裝置(6)包括遙控接收器和遙控器；電子傳感裝置(7)包括震動傳感器、行程開關(guān)1、行程開關(guān)I1、行程開關(guān)III;行程開關(guān)I安置于行程開關(guān)槽1(1-4)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)II安置于行程開關(guān)槽II(1-5)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)III安置于鎖腔(1-1)中，開關(guān)面向鎖芯中間件(3-7)的C面;供電裝置(8)包括鋰離子電池和電源控制模塊;鋰離子電池安置于鎖腔(1-1)中；單片機(jī)、周邊輔助電路、報警蜂鳴器、遙控接收器、震動傳感器和電源控制模塊均集成在一塊電路板上，并安置于鎖腔(1-1)中。
[0016]鎖芯中間件(3-7 )的A面與擺桿II (3-4 )相扣，鎖芯中間件(3-7 )的B面與鎖芯固定連接，鎖芯轉(zhuǎn)動時帶著鎖芯中間件(3-7)同軸轉(zhuǎn)動；用鎖芯中間件(3-7)的C面卡住擺桿II(3-4),在鎖芯中間件(3-7)轉(zhuǎn)動時可帶著擺桿II (3-4)同時動作，而擺桿II (3_4)動作時鎖芯中間件(3-7)不用動作。
[0017]舵機(jī)(5-1)是一種位置伺服驅(qū)動器，由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)或者單片機(jī)發(fā)出信號給舵機(jī)，其內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回信號，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。因此，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動的角度是通過調(diào)節(jié)PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的占空比來實現(xiàn)的，使用周期固定為20ms(50Hz )的標(biāo)準(zhǔn)PffM(脈沖寬度調(diào)制)信號，當(dāng)脈寬設(shè)置為0.5ms到2.5ms之間，舵機(jī)的轉(zhuǎn)角將在0°~180°間相對應(yīng)。
[0018]使用單片機(jī)作為主控制芯片，在遙控接收器接收到遙控信號并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動電子鎖控裝置動作，完成相應(yīng)要求。在震動傳感器監(jiān)測到震動并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警信號。
[0019]本發(fā)明使用單片機(jī)控制電子系統(tǒng)，將機(jī)械鎖控裝置(3)和電子鎖控裝置(5)靈巧結(jié)合，由圖6可知，單片機(jī)控制程序包括開鎖待機(jī)、關(guān)鎖動作、關(guān)鎖待機(jī)、開鎖動作、防盜報警和動作暫停6個狀態(tài)。
[0020]設(shè)初始時本發(fā)明處于“開鎖待機(jī)”狀態(tài)，當(dāng)遙控器發(fā)出的關(guān)鎖信號被遙控接收器接收后，單片機(jī)控制本發(fā)明進(jìn)入“關(guān)鎖動作”狀態(tài)。舵機(jī)(5-1)動作將鎖舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流電機(jī)(5-2)動作，通過從動齒輪(3-5)將鎖舌(2)移出，直到鎖舌到達(dá)行程開關(guān)槽11(1-5)觸發(fā)行程開關(guān)II，直流電機(jī)(5-2)停止動作，然后舵機(jī)(5-1)動作將鎖舌卡子Ο-?) 下移， 插入鎖舌卡口 I將鎖舌卡住。至此完成了整個“關(guān)鎖動作”狀態(tài)，進(jìn)入“關(guān)鎖待機(jī)”狀
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[0021 ]在“關(guān)鎖待機(jī)”狀態(tài)下，開啟震動傳感器監(jiān)測本發(fā)明的震動情況。當(dāng)遙控器發(fā)出的開鎖信號被遙控接收器接收后，單片機(jī)控制本發(fā)明進(jìn)入“開鎖動作”狀態(tài)。舵機(jī)(5-1)動作將鎖舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流電機(jī)(5-2)動作，通過從動齒輪(3-5)將鎖舌(2)收回，直到鎖舌到達(dá)行程開關(guān)槽1(1-4)觸發(fā)行程開關(guān)I，直流電機(jī)(5-2)停止動作，然后舵機(jī)(5-1)動作將鎖舌卡子(3-1)下移，插入鎖舌卡口 II將鎖舌卡住。至此完成了整個“開鎖動作”狀態(tài)，進(jìn)入“開鎖待機(jī)”狀態(tài)。
[0022]在“關(guān)鎖待機(jī)”狀態(tài)時，若在遙控接收器接收到開鎖信號之前，震動傳感器監(jiān)測到本實驗新型的震動量超過用戶設(shè)定閾值，則單片機(jī)控制本發(fā)明進(jìn)入“防盜報警”狀態(tài)，報警蜂鳴器發(fā)出響亮的高音報警聲，震懾盜賊，吸引安保人員注意力，防止用戶自行車被盜。
[0023]在“防盜報警”狀態(tài)下，遙控接收器接收到遙控器發(fā)出的解除報警信號后，即回到原狀態(tài)。
[0024]在“關(guān)鎖待機(jī)”或“防盜報警”狀態(tài)下，插入機(jī)械鑰匙轉(zhuǎn)動鎖芯。鎖芯中間件(3-7)與鎖芯同軸轉(zhuǎn)動，帶動擺桿11(3-4)擺動，將鎖舌卡子(3-1)上移。轉(zhuǎn)動一定角度后，鎖芯中間件(3-7)的C面觸發(fā)行程開關(guān)III，單片機(jī)控制本發(fā)明進(jìn)入“開鎖動作”狀態(tài)。若電量充足，則由電子鎖控裝置完成開鎖動作，若電量不足以驅(qū)動電子鎖控裝置，則可以使用鑰匙保持鎖舌卡子(3-1)上移，并手動把鎖舌(2)收回完成整個開鎖動作。
[0025]在“開、關(guān)鎖動作”狀態(tài)下，遙控接收器接收到遙控器發(fā)出的動作暫停信號后，單片機(jī)控制本發(fā)明進(jìn)入“動作暫?！睜顟B(tài)。此時舵機(jī)(5-1)將鎖舌卡子(3-1)上移并保持打開狀態(tài)，直流電機(jī)(5-2)停止。
[0026]在“動作暫停”狀態(tài)下，遙控接收器接收到遙控器發(fā)出的開、關(guān)鎖信號后，單片機(jī)即控制本發(fā)明進(jìn)入“開鎖動作”或“關(guān)鎖動作”狀態(tài)。
[0027]本發(fā)明使用鋰離子聚合物電池供電，待機(jī)時電子系統(tǒng)可以進(jìn)入睡眠模式，消耗的電量極低，大大延長本發(fā)明的使用時間，優(yōu)化用戶使用體驗，符合用戶基本使用要求。若鋰離子聚合物電池電量耗盡，還可以對其進(jìn)行充電，不用更換電池，降低了用戶使用成本。
【主權(quán)項】
1.一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是包括鎖殼(1)、鎖舌(2)、機(jī)械鎖控裝置(3)、主控電路(4)、電子鎖控裝置(5)、無線遙控裝置(6)、電子傳感裝置(7)和供電裝置(8);鎖殼(I)具有鎖腔(1-1)、鎖舌槽(1-2)、鎖舌卡子槽(1-3)、行程開關(guān)槽1(1-4)、行程開關(guān)槽11(1-5)；鎖舌(2)具有鎖舌卡口 I (2-1 )、鎖舌卡口 11 (2-2)和齒槽(2-3)；機(jī)械鎖控裝置(3)包括鎖舌卡子(3-1)、彈簧(3-2)、擺桿1(3-3)、擺桿11(3-4)、從動齒輪(3-5)、主動齒輪(3-6)和鎖芯中間件(3-7);鎖殼(I)固定在自行車后叉上;鎖舌(2)為開口環(huán)形，安置于鎖舌槽(1-2)內(nèi)且能夠沿鎖舌槽(1-2)移動;鎖舌卡子(3-1)安置于鎖舌卡子槽(1-3)中，且能夠沿鎖舌卡子槽(1-3)上下移動，鎖舌卡子(3-1)上部與彈簧(3-2)相連、中上部與擺桿11(3-4)、中下部與擺桿1(3-3)相連;從動齒輪(3-5)的A面有齒槽，正好能與鎖舌(2)的齒槽(2-3)嚙合;鎖芯中間件(3-7)的A面與擺桿11(3-4)相扣，B面與鎖芯相接;主控電路(4)包括單片機(jī)、周邊輔助電路和報警蜂鳴器；電子鎖控裝置(5)包括舵機(jī)(5-1)和直流電機(jī)(5-2);舵機(jī)(5-1)的轉(zhuǎn)軸上安裝擺桿1(3-3);直流電機(jī)(5-2)的轉(zhuǎn)軸上安裝主動齒輪(3-6)，且主動齒輪(3-6)的齒槽與從動齒輪(3-5)的B面嚙合;無線遙控裝置(6)包括遙控接收器和遙控器；電子傳感裝置(7)包括震動傳感器、行程開關(guān)1、行程開關(guān)I1、行程開關(guān)III;行程開關(guān)I安置于行程開關(guān)槽I(1-4)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)II安置于行程開關(guān)槽11(1-5)中，開關(guān)面向鎖舌(2);行程開關(guān)III安置于鎖腔(1-1)中，開關(guān)面向鎖芯中間件(3-7)的C面;供電裝置(8)包括鋰離子電池和電源控制模塊;鋰離子電池安置于鎖腔(1-1)中；單片機(jī)、周邊輔助電路、報警蜂鳴器、遙控接收器、震動傳感器和電源控制模塊均集成在一塊電路板上，并安置于鎖腔(1-1)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是鎖芯中間件(3-7)的A面與擺桿II (3-4 )相扣，鎖芯中間件(3-7 )的B面與鎖芯固定連接，鎖芯轉(zhuǎn)動時帶著鎖芯中間件(3-7)同軸轉(zhuǎn)動;用鎖芯中間件(3-7 )的C面卡住擺桿11(3-4)，在鎖芯中間件(3_7)轉(zhuǎn)動時可帶著擺桿II (3-4)同時動作，而擺桿II (3-4)動作時鎖芯中間件(3-7)不用動作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是舵機(jī)(5-1)是一種位置伺服驅(qū)動器，由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成，舵機(jī)(5-1)的轉(zhuǎn)動的角度由PffM(脈沖寬度調(diào)制)信號的占空比來調(diào)節(jié)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是單片機(jī)作為主控芯片，在遙控接收器接收到遙控信號并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動電子鎖控裝置(5)動作，完成相應(yīng)動作;在震動傳感器監(jiān)測到震動并傳給單片機(jī)后，單片機(jī)會作出反應(yīng)，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是開鎖過程由舵機(jī)(5-1)改變角度，帶動擺桿1(3-3)動作，將鎖舌卡子(3-1)上移并保持，然后直流電機(jī)(5-2)動作，通過主動齒輪(3-6)和從動齒輪(3-5)將鎖舌(2)收回，當(dāng)鎖舌到達(dá)行程開關(guān)槽1(1-4)觸發(fā)行程開關(guān)I后，舵機(jī)(5-1)再次改變角度，將鎖舌卡子(3-1)下移，卡住鎖舌(2)，完成整個開鎖動作。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙控防盜報警自行車鎖，其特征是使用單片機(jī)控制電子系統(tǒng)，其控制程序包括開鎖待機(jī)、關(guān)鎖動作、關(guān)鎖待機(jī)、開鎖動作、防盜報警和動作暫停6個狀態(tài)。
【文檔編號】B62H5/20GK105857450SQ201610349720
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】劉志壯, 薛松佑, 李敬芳
【申請人】湖南科技學(xué)院