红外线智能保险柜 【技术领域】
本实用新型涉及一种红外线智能保险柜，特别是涉及一种安装了电脑密码控制器和红外线反射式接近传感器、状态检测传感器和电动锁的机电一体化装置。
背景技术
传统保险柜大多安装的是机械对号锁或电子密码锁，在柜门上都设置有钥匙孔、把手、旋扭、键盘、IC卡读卡器等开锁装置，老练的盗贼对这些常规装置有深入的了解，IC卡也有容易丢失、被复制等弱点，这些门上的开锁装置常被轻易地破解。
目的
本实用新型的目的是提供一种不用钥匙和卡开锁，柜门上除了设置三个小孔外，取消所有通常的开锁装置，令盗贼无从下手，常规的破坏手段无法施展，本实用新型采用遮挡红外线的非接触方式输入密码，密码输入正确能自动开门，保险柜内部安装多种状态检测传感器，具有特定的智能反应，对非法试开、移动、破坏等手段都有可靠的检测和报警，增强了保险柜的安全性。
技术方案
参照图1，本实用新型由柜体1、门2、密码输入装置、电脑密码控制器、状态检测传感器、电动锁、报警装置、电源、连接电缆组成。
参照图1、图2、图3，，密码输入装置是安装在门2上相邻的三个通孔内，每个孔由不同直径的二部分组成，孔内分别安装红外线发射管4、红外线接收头5和双色LED发光管6，每个元件由导线连接到电脑密码控制器上，红外线发射管4和红外线接收头5构成一个红外线反射式接近传感器，当使用者用手在传感器的有效范围内摆动时，发射管4发出的红外线光束被遮挡并反射回接收孔，接收孔内的红外线接收头5将接收到的信息转换为随手的摆动而变化的方波送到电脑密码控制器中做为密码进行识别，如果与事先储存在电脑密码控制器内EEPROM中的某个密码模式相符合，参照图4，电脑密码控制器3将使电控锁部分的减速电动机7转到开锁位置实现开锁，双色LED发光管则根据电脑程序运行地结果发出红、绿、黄不同的显示，向使用者反馈信息。本实用新型中的电脑密码控制器采用“节奏码识别控制器”的专利技术(ZL99103316.7)，密码输入和识别的依据是方波的数量和宽度，在一定的误差范围内允许使用者每次输入的密码在每个方波宽度的时间计量上可以存在误差，但不得大于一个预定的阈值，此阈值由使用者指定的难度系数确定。
参照图4，所述的电动锁由减速电动机7、电动机驱动盘8、电动机输出轴转角检测锁定位置传感器41(参照图7)、电动机输出轴转角检测开锁位置传感器29(参照图7)、连杆11、锁销驱动盘12、驱动盘轴13、连接销14、驱动弹簧15、连接销16、锁销17、锁销套18、复位弹簧19(参照图5)、定位销20等组成。锁销套18、驱动盘轴13、减速电动机7都固定在门2的内表面上，减速电动机7的转动力矩通过电动机驱动盘8、连杆11、锁销驱动盘12、驱动弹簧15传递到锁销17。图4中所有锁销都处在开锁位置。
为了在极端情况下被非法钻孔后拨动一个锁销时其他锁销不随着移动，驱动锁销17开锁的拉力是通过连接在锁销17一端的驱动弹簧15传递的，驱动弹簧15靠连接销14的一端做成长圆形，可以沿连接销14滑动，因此驱动弹簧15只能传递拉力，不能传递推力，不会把非法的动力传递给别的锁销，各个锁销的驱动是相对独立的，这样的结构增强了防破坏性能。
参照图5，锁销17从连接销16这一端钻有放置复位弹簧19的中间孔21，复位弹簧19从孔21装入，锁销17中间铣有滑动槽22，从锁销套18上穿过的定位销20穿过锁销17上的滑动槽22并挡住复位弹簧19，驱动弹簧15的弹性强度大于复位弹簧19，当驱动弹簧15的拉力作用在锁销17上时，锁销17向开锁方向移动实现开锁，复位弹簧19被压缩，当需要锁定时驱动弹簧15解除对锁销17的拉力，锁销17在复位弹簧19的作用下回到锁定位置并保持不变。
参照图6，所述的状态检测传感器包括在门2上安装的一个关门检测传感器，由传感器支架23、杠杆24、杠杆轴25、回位弹簧26、遮挡片27、槽型光偶28组成；当门2被用手关紧时，杠杆24的一端被门框挡条推至门2的内表面，杠杆24另一端的遮挡片27转动到槽型光偶28中间挡住了光的通路，传感器的输出由低电位变成高电位，此信息被送到电脑密码控制器用来控制电动机开始向锁定的位置转动，实现自动锁门的功能。
参照图7，所述的状态检测传感器还包括在电动机7上安装的电动机输出轴转角检测传感器，由槽型光偶29、41和支架30组成，在电动机曲柄8上安装了一个遮挡片31，电动机7转动时遮挡片31也随着转动并可以在槽型光偶29、41中穿过并挡住光的通路，传感器的输出将由低电位变成高电位，此信息送到电脑密码控制器3用来控制电动机7转到开锁或锁定的位置时停止转动。11是连杆。
参照图8，所述的门罩40靠近门轴一侧安装了一个弹簧32，门2关紧时弹簧32被压缩在门罩40和柜体1之间，当锁销17(参照图4)移动到开锁的位置解除对门2的约束时，门2会被弹簧32弹开而实现自动开门功能。
参照图9，所述的状态检测传感器还包括在门2内安装的倾斜/加速度传感器，由支架33、印刷电路板34、槽型光偶35、遮挡片36、轴37、管38组成，用于检测保险柜被移动时产生的角度倾斜和加速度二项参数，超过预定阈值时会触发报警装置工作，印刷电路板34经支架33固定在门2内，电路板34上安装槽型光偶35，在槽型光偶35上方固定一个与电路板平行的轴37，轴37上套装一个可以转动的管38，管38的中部固定一个靠重力下垂的金属遮挡片36，遮挡片36能在槽型光偶35的槽中自由摆动，槽型光偶35的安装应使遮挡片36的摆动平面与保险柜的前平面成45度角，这样的安装角度兼顾了前后左右方向的倾斜和加速度变化，静止状态下遮挡片36垂直于地面，阻断了槽型光偶35中的光通路，传感器输出高电位，当保险柜被非法移动产生角度倾斜时，槽型光偶35也跟着倾斜，遮挡片36却仍然保持垂直于地面，光通路被恢复，传感器输出低电位；保险柜被非法移动的另一种情况是没有产生角度倾斜，而是在地上平移或用绳索捆绑后抬起行走，这时不可避免地会产生某个方向上的加速度，遮挡片36的下部由于惯性也将产生摆动，当摆动幅度大到解除对光通路的阻挡时，传感器也将输出低电位，此信息被传送到电脑密码控制器用来启动报警装置工作。
参照图10、图11，所述的状态检测传感器还包括在门内安装的电脑密码控制器中电路板上焊接的温度传感器集成电路芯片TC，该芯片用于检测保险柜受到气体切割时门内温度的变化，当超过预定温度阈值时芯片的输出电位发生翻转，触发报警装置工作，输出电位发生翻转的温度阈值由电阻Rset的值决定。
参照图10、图13，所述的状态检测传感器还包在门内安装的电脑密码控制器中电路板上焊接的声音传感器，该传感器由一个电容话筒和运算放大器、电压比较器组成，用于检测保险柜被工具敲打、破坏时产生的高强度噪音，机械震动的噪音通过固定螺丝、电路板、电容话筒引线传递到电容话筒，当超过预定电压阈值时会触发报警装置工作。
参照图10、图13，所述的报警装置是一个报警集成电路芯片和一个扬声器，此芯片的电源是否接通受电脑密码控制器通过一个晶体管控制。当正确输入了密码时，在自动开门的同时，程序将关闭报警功能，待关门操作完成后，报警功能再次开放。扬声器安装在保险柜箱体内部底版的中央，底版上钻有孔，以便报警声音传出。
参照图10、图14，所述的电源是一个小型不间断电源，由锂电池和充电电路组成，平时由外接12V低压电源浮充供电，当停电或电源被切断时，自动转为内部锂电池供电。
有益效果
装有电脑密码控制器和状态检测传感器的红外线智能保险柜在被非法触动后会引发报警保护，使非法活动不能继续，有效维护了财产安全，为防止犯罪提供了有力的技术保证。本实用新型技术先进，生产成本低，是传统保险柜的升级换代产品，适合推广使用。
【附图说明】
图1是外观图。
图2是输入装置顶视透视图，其中：2是门，4是红外线发射管，5是红外线接收头，6是LED双色发光管。
图3是输入装置透视图，其中：2是门，4是红外线发射管，5是红外线接收头，6是LED双色发光管。
图4是门内主要部件东北方向立体视图。
图5是锁销部分透视图。
图6是关门检测传感器顶视透视图。
图7是电动机输出轴转角检测传感器安装位置图(背视)。
图8是开门弹簧安装位置图(顶视剖面)。
图9是倾斜/加速度传感器结构图。
图10是电路原理方框图。
图11是温度传感器电路原理图。
图12是报警装置电路原理图。
图13是声音传感器电路原理图。
图14是电源电路原理图。
图15是红外线接近传感器电路原理图。
【具体实施方式】
本实用新型的功能样机已经完成，如有必要可以提供，下面结合实施例做进一步的详细说明。
参照图1，本实用新型由柜体1、门2、密码输入装置、电脑密码控制器、状态检测传感器、电动锁、报警装置、电源、连接电缆组成。参照图1、图2、图3，，密码输入装置是安装在门2上相邻的三个通孔内，每个孔由不同直径的二部分组成，孔内分别安装红外线发射管4、红外线接收头5和双色LED发光管6，每个元件由导线连接到电脑密码控制器上，红外线发射管4和红外线接收头5构成一个红外线反射式接近传感器，当使用者用手在传感器的有效范围内摆动时，发射管4发出的红外线光束被遮挡并反射回接收孔，接收孔内的红外线接收头5将接收到的信息转换为随手的摆动而变化的方波送到电脑密码控制器中做为密码进行识别，如果与事先储存在电脑密码控制器内EEPROM中的某个密码模式相符合，参照图4，电脑密码控制器3将使电控锁部分的减速电动机7转到开锁位置实现开锁，双色LED发光管则根据电脑程序运行的结果发出红、绿、黄不同的显示，向使用者反馈信息。本实用新型中的电脑密码控制器采用“节奏码识别控制器”的专利技术(ZL99103316.7)，密码输入和识别的依据是方波的数量和宽度，在一定的误差范围内允许使用者每次输入的密码在每个方波宽度的时间计量上可以存在误差，但不得大于一个预定的阈值，此阈值由使用者指定的难度系数确定。实施例中红外线反射式接近传感器的接收电路原理图参照图10、15，红外线反射式接近传感器的有效范围是距传感器孔200毫米的一个圆柱体区域内，圆柱体的直径小于80毫米。
参照图4，所述的电动锁共设置二套相同的机构，对称安装，由减速电动机7、电动机驱动盘8、电动机输出轴转角检测锁定位置传感器41(参照图7)、电动机输出轴转角检测开锁位置传感器29(参照图7)、连杆11、锁销驱动盘12、驱动盘轴13、连接销14、驱动弹簧15、连接销16、锁销17、锁销套18、复位弹簧19(参照图5)、定位销20等组成。锁销套18、驱动盘轴13焊接在门2的内表面上，减速电动机7通过螺丝固定在门2的内表面上，减速电动机7的转动力矩通过电动机驱动盘8、连杆11、锁销驱动盘12、驱动弹簧15传递到锁销17。图4中所有锁销都处在开锁位置。32是开门弹簧。设置二套电动锁机构的优点是减小了电动机的驱动电流以及被破坏时另一套机构仍能保持独立的锁定状态，这样的结构增强了防破坏性能。
为了在极端情况下被非法钻孔后拨动一个锁销时其他锁销不随着移动，驱动锁销17开锁的拉力是通过连接在锁销17一端的驱动弹簧15传递的，驱动弹簧15靠连接销14的一端做成长圆形，可以沿连接销14滑动，因此驱动弹簧15只能传递拉力，不能传递推力，不会把非法的动力传递给别的锁销，各个锁销的驱动是相对独立的，这样的结构更增强了防破坏性能。
参照图5，锁销17从连接销16这一端钻有放置复位弹簧19的中间孔21，复位弹簧19从孔21装入，锁销17中间铣有滑动槽22，从锁销套18上穿过的定位销20穿过锁销17上的滑动槽22并挡住复位弹簧19，驱动弹簧15的弹性强度大于复位弹簧19，当驱动弹簧15的拉力作用在锁销17上时，锁销17向开锁方向移动实现开锁，复位弹簧19被压缩，当需要锁定时驱动弹簧15解除对锁销17的拉力，锁销17在复位弹簧19的作用下回到锁定位置并保持不变。
参照图6，所述的状态检测传感器包括在门2上安装的一个关门检测传感器，由传感器支架23、杠杆24、杠杆轴25、回位弹簧26、遮挡片27、槽型光偶28组成；当门2被用手关紧时，杠杆24的一端被门框挡条推至门2的内表面，杠杆24另一端的遮挡片27转动到槽型光偶28中间挡住了光的通路，传感器的输出由低电位变成高电位，此信息被送到电脑密码控制器用来控制电动机开始向锁定的位置转动，实现自动锁门的功能。
参照图7，所述的状态检测传感器还包括在电动机7上安装的电动机输出轴转角检测传感器，由槽型光偶29、41和支架30组成，在电动机曲柄8上安装了一个遮挡片31，电动机7转动时遮挡片31也随着转动并可以在槽型光偶29、41中穿过并挡住光的通路，传感器的输出将由低电位变成高电位，此信息送到电脑密码控制器3用来控制电动机7转到开锁或锁定的位置时停止转动。11是连杆，连杆11的下端连接驱动盘上的十字轴。
参照图8，所述的门罩40靠近门轴一侧的上部安装了一个弹簧32，门2关紧时弹簧32被压缩在门罩40和柜体1之间，当锁销17(参照图4)移动到开锁的位置解除对门2的约束时，门2会被弹簧32弹开而实现自动开门功能。
参照图9，所述的状态检测传感器还包括在门2内安装的倾斜/加速度传感器，由支架33、印刷电路板34、槽型光偶35、遮挡片36、轴37、管38组成，用于检测保险柜被移动时产生的角度倾斜和加速度二项参数，超过预定阈值时会触发报警装置工作，印刷电路板34经支架33固定在门2内，电路板34上安装槽型光偶35，在槽型光偶35上方固定一个与电路板平行的轴37，轴37上套装一个可以转动的管38，管38的中部固定一个靠重力下垂的金属遮挡片36，遮挡片36能在槽型光偶35的槽中自由摆动，槽型光偶35的安装应使遮挡片36的摆动平面与保险柜的前平面成45度角，这样的安装角度兼顾了前后左右方向的倾斜和加速度变化，静止状态下遮挡片36垂直于地面，阻断了槽型光偶35中的光通路，传感器输出高电位，当保险柜被非法移动产生角度倾斜时，槽型光偶35也跟着倾斜，遮挡片36却仍然保持垂直于地面，光通路被恢复，传感器输出低电位；保险柜被非法移动的另一种情况是没有产生角度倾斜，而是在地上平移或用绳索捆绑后抬起行走，这时不可避免地会产生某个方向上的加速度，遮挡片36的下部由于惯性也将产生摆动，当摆动幅度大到解除对光通路的阻挡时，传感器也将输出低电位，此信息被传送到电脑密码控制器用来启动报警装置工作。实施例中当倾斜角度超过30度时启动报警。
参照图10、图11，所述的状态检测传感器还包括在门内安装的电脑密码控制器中电路板上焊接的温度传感器集成电路芯片TC，该芯片用于检测保险柜受到气体切割时门内温度的变化，当超过预定温度阈值时芯片的输出电位发生翻转，触发报警装置工作，输出电位发生翻转的温度阈值由电阻Rset的值决定，实施例中报警温度阈值设置为摄氏70度。
参照图10、图13，所述的状态检测传感器还包在门内安装的电脑密码控制器中电路板上焊接的声音传感器，该传感器由一个电容话筒和运算放大器、电压比较器组成，用于检测保险柜被工具敲打、破坏时产生的高强度噪音，机械震动的噪音通过固定螺丝、电路板、电容话筒引线传递到电容话筒，当超过预定电压阈值时会触发报警装置工作。为了有效传递机械震动噪音信息，焊接电容话筒的引线应采用单股硬导线。
参照图10、图13，所述的报警装置是一个报警集成电路芯片和一个扬声器，此芯片的电源是否接通受电脑密码控制器通过一个晶体管控制。当正确输入了密码时，在自动开门的同时，程序将关闭报警功能，待关门操作完成后，报警功能再次开放。扬声器安装在保险柜箱体内部底版的中央，底版上钻有孔，以便报警声音传出。扬声器的导线通过与电源共用的电缆连接到柜体门框上的一个四线接线排上，在门的对应部位也设置了一个四线接线排，之间用高强度抗折弯导线连接。
参照图10、图14，所述的电源是一个小型不间断电源，由锂电池和充电电路组成，平时由外接12V低压电源浮充供电，当停电或电源被切断时，自动转为内部锂电池供电。外接电源插座设置在保险柜底部，通过与扬声器共用的电缆连接到电脑密码控制器。
开/关保险柜的方式：
用手遮挡柜门上的传感器，便可以输入密码并伴随有绿色指示，密码的编码可以采用不易混淆的任何节奏模式，停止输入后，控制器自动进行识别，如果密码输入正确，会显示绿色，同时保险柜门自动开启；如果密码输入错误，会显示红色，拒绝开锁。关门时需用手将门关严并保持1秒，待黄色显示熄灭后再松手。
修改密码：
遮挡传感器并保持3秒钟以上，发光管由绿色变为黄色时停止遮挡，黄色显示会熄灭，在此后的3秒钟内，应输入已储存的密码以通过资格审验，密码错误或此刻不继续输入密码，都将引发报警、显示红色并封锁预定时间；密码如果正确，则通过资格审验(初次使用时程序会自动判断出密码库中尚未存入密码而跳过资格审验)，会有黄色显示一次，可以继续以下修改密码的步骤：
1.黄色显示一次，设定密码库号
保险柜设置了10个密码库(相当于有10把钥匙)，根据遮挡次数对应为某库，即遮挡一次为第一库，以此类推，绿色自动重复显示。
▲如果错误设定密码库会导致已有密码被覆盖。
▲当黄色显示一次时，如果不及时设定密码库号，则会自动转到参数设定(后面详述)。
2.黄色显示二次，难度系数设定
保险柜的识别难度系数为1至9级，根据遮挡次数确定难度系数，数字越大识别密码越严格，客户可根据使用情况自行设定。设置完成后，绿色自动重复显示。
3.黄色显示三次，新密码设定
输入新密码，遮挡次数限定在19次内，新密码输入完成后，绿色自动重复显示。
4.黄色显示四次，确认新密码
重复输入新密码，控制器自动比较第三步、第四步两次输入的密码是否相同：如不相同，红色显示，新密码设定无效；如相同，则确认新密码有效，绿色闪烁，至此新密码设定完毕。
参数设定：(当黄色显示一次时，如果不及时设定密码库号，则会自动转到这里。)
5.黄色显示五次，允许试开次数设定
允许试开次数为1至255次，客户自行设定。设置完成后，绿色自动重复显示。
6.黄色显示六次，封锁时间设定
报警封锁时间为1到255单位，每个单位为10秒，客户自行设定。设置完成后，绿色自动重复显示。