一種感應(yīng)式多功能防盜門鎖的研究與實(shí)現(xiàn)

張哲彬

我們知道，門鎖是用來把門鎖住以防止他人打開這個(gè)門的設(shè)備，它是千家萬戶的安全保障，使用時(shí)，需要有配套的鑰匙才能打開。然而隨著盜竊事件的不斷發(fā)生，門鎖的安全性受到了人們的關(guān)注，各種防盜門鎖也應(yīng)用而生。然而，目前市場(chǎng)上的普通防盜門鎖，只是對(duì)原普通門鎖的機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行了局部改進(jìn)，盡管增加了一定的安全性，但根本不能實(shí)現(xiàn)防盜及報(bào)警功能。所以，我設(shè)計(jì)的這種新型防盜門鎖，有著廣泛的應(yīng)用前景，可以產(chǎn)生很好的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

一、研究方法

首先筆者通過查閱相關(guān)資料、新聞報(bào)道，收集和整理了普通門鎖現(xiàn)存的問題及危險(xiǎn)因素；其次，對(duì)這些問題進(jìn)行科學(xué)分析，找出解決這些問題的科學(xué)理論方法；再次，理論結(jié)合實(shí)際，借助現(xiàn)代化技術(shù)手段（傳感器）實(shí)現(xiàn)這些功能；最后，制作出帶有防盜報(bào)警、遺忘提醒等多功能的產(chǎn)品模型，并進(jìn)入試用。研究方法流程（如圖1）。

筆者經(jīng)過查詢資料得可知，目前普通門鎖還欠缺的部分有：①如果有人在門外長(zhǎng)時(shí)間站立，準(zhǔn)備撬門而入，普通門鎖無法報(bào)警；②鑰匙經(jīng)常遺忘在門上，使偷盜者有可乘之機(jī)；③晚上開門時(shí)，沒有光源，無法確定鎖孔位置。

二、功能分析

通過上述分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，這些問題都是較為普遍存在的，也是需要著手解決的。因此，筆者特地請(qǐng)教了指導(dǎo)老師，咨詢了工程技術(shù)人員，對(duì)問題進(jìn)行逐一分析和解決，提出了本項(xiàng)目的基本思路和方案：

1.利用超聲波測(cè)距收發(fā)一體模塊，探測(cè)門鎖周邊（門外）、近距離（距離已在制作時(shí)設(shè)定）是否有人。

2.門外有人，系統(tǒng)記錄其停留時(shí)間，若超過設(shè)定值（時(shí)間已在制作時(shí)設(shè)定），打開門鎖周邊的LED燈和蜂鳴器，啟動(dòng)報(bào)警。

3.通過壓控開關(guān)，探知鑰匙是否插入，超過設(shè)定時(shí)間（門外無人時(shí)），打開門鎖周邊的LED燈和蜂鳴器，啟動(dòng)防遺忘報(bào)警，從而提醒使用者。

4.利用光敏電阻感知光亮程度，當(dāng)門鎖周邊環(huán)境較暗時(shí)，打開門鎖周邊的LED燈，啟動(dòng)照明。

三、科學(xué)原理

1.照明模塊

打開電源開關(guān)，啟動(dòng)系統(tǒng)。超聲測(cè)距裝置探測(cè)近距離（已設(shè)定超聲測(cè)定距離20cm）是否有人，若有人，光感電路啟動(dòng)，并自動(dòng)判斷周圍光照程度，啟動(dòng)照明模塊工作，鎖孔周圍的LED燈照亮，從而方便使用者將鑰匙插入鎖孔（如圖2）。

2.防盜提醒模塊

打開電源開關(guān)，啟動(dòng)系統(tǒng)。超聲測(cè)距裝置探測(cè)近距離（已設(shè)定超聲測(cè)定距離20cm）是否有人，若有人，并停留了一定時(shí)間（已設(shè)定6秒），此時(shí)，若還未打開門鎖或離開（移出測(cè)定距離），報(bào)警程序立即啟動(dòng)，開始發(fā)出響聲，從而起到報(bào)警提醒和防盜的作用（如圖3）。

3.鑰匙防遺忘模塊

打開電源開關(guān)，啟動(dòng)系統(tǒng)。鑰匙插入鎖孔，壓控開關(guān)啟動(dòng)，同時(shí)超聲測(cè)距裝置探測(cè)近距離（已設(shè)定超聲測(cè)定距離20cm）是否有人，若長(zhǎng)時(shí)間無人（已設(shè)定6秒），鑰匙防遺忘程序立即啟動(dòng)，開始發(fā)出報(bào)警聲，提醒使用者及時(shí)拔走鑰匙，以防遺忘（如圖4）。

四、制作圖紙

如圖5所示，感應(yīng)式多功能防盜門鎖，包括門鎖主體10、電源20、電路板30、鑰匙孔裝置40、光敏電阻50及蜂鳴器60，所述門鎖主體10正面上設(shè)有一個(gè)拉手101，反面的電源20、光敏電阻50及蜂鳴器60通過導(dǎo)線和電路板30相連接，門鎖主體10反面的電源20、鑰匙孔裝置40及蜂鳴器60之間通過導(dǎo)線相連接，光敏電阻50位于光敏孔501內(nèi)，鑰匙孔裝置40上設(shè)置有一個(gè)壓控開關(guān)401，鑰匙孔裝置40反面的鑰匙孔402四周分布有四顆LED照明燈502，光敏電阻50與四顆LED照明燈502之間通過導(dǎo)線相連接；門鎖主體10正面設(shè)有超聲波測(cè)距孔602，蜂鳴器60位于蜂鳴孔601內(nèi)，超聲波測(cè)距孔602內(nèi)的超聲波測(cè)距裝置與蜂鳴器60之間通過導(dǎo)線相連接。

五、制作過程

1.主要工具

萬用表、電烙鐵、工具鉗、稈錐、膠槍、鋸子等。

2.制作材料

木材、超聲測(cè)距裝置、電池、光敏電阻、蜂鳴器、LED燈、壓控開關(guān)、導(dǎo)線、門鎖、門把手等。

3.作品結(jié)構(gòu)

由門鎖主體、電源、超聲波測(cè)距裝置、集成電路板、壓控開關(guān)、光敏電阻及蜂鳴器等部分組成。所有裝置均設(shè)置在門體的背面，其中在門體上設(shè)置有多個(gè)孔，以便光敏電阻探測(cè)光亮程度，蜂鳴器向外傳播以及超聲波測(cè)距裝置探測(cè)近距離是否有人等。

4.制作流程

（1）根據(jù)作品的要求，對(duì)木材進(jìn)行適當(dāng)裁剪，拼接成一個(gè)簡(jiǎn)單的房屋形狀，并設(shè)計(jì)一個(gè)大小合適的門。

（2）在門上按作品要求分別挖出門鎖孔、照明孔、光敏電阻孔和發(fā)聲孔等，同時(shí)安裝一個(gè)門把手。

（3）在電腦上將設(shè)置好的距離及時(shí)間數(shù)據(jù)通過軟件寫入芯片中，同時(shí)根據(jù)作品工作流程編制程序，同樣寫入芯片中。

（4）在門的反面上半部分安裝超聲測(cè)距裝置、電池、光敏電阻、LED燈、蜂鳴器等，并用導(dǎo)線連接。

（5）在門的反面下半部分安裝電路板、電池，同時(shí)將門鎖安裝在鑰匙孔內(nèi)，并在門鎖的底部安裝壓控開關(guān)，用導(dǎo)線按照電路圖連接它們。

（6）效果測(cè)試：開機(jī)測(cè)試，確保所有系統(tǒng)均能正常工作后，使用電烙鐵將線路接頭焊好，并封裝成品。

六、制作成品

1.作品圖片

2.使用說明

（1）主要功能：

感應(yīng)式多功能防盜門鎖，它具有如下作用：

①開鎖時(shí)輔助照明。

②非正常開鎖嫌疑時(shí)，發(fā)聲報(bào)警，從而防盜。

③鑰匙插入鎖孔時(shí)，發(fā)出音樂聲，提醒使用者，防止鑰匙遺忘。

（2）參數(shù)設(shè)置：

門鎖安裝前要進(jìn)行一系列設(shè)置后才能投入正常運(yùn)行。

①報(bào)警時(shí)間長(zhǎng)短設(shè)置由單片機(jī)控制完成，已設(shè)定時(shí)間為6秒。

②測(cè)定距離設(shè)置由HC-SR04超聲測(cè)距模塊完成，已設(shè)定時(shí)間為20cm。

③光照程度設(shè)置外部條件，可通過改變光敏電阻完成。

3.使用簡(jiǎn)介

（1）當(dāng)有物體（人）接近本裝置時(shí)，光感電路啟動(dòng)，若環(huán)境較暗時(shí)，LED燈照亮，反之LED燈不打開。

（2）若該物體（人）停留一定時(shí)間后，還未打開門鎖或離開（移出測(cè)定距離），蜂鳴器發(fā)出響聲。

（3）將鑰匙插入鎖孔后，若該物體（人）一定時(shí)間不在近距離范圍內(nèi)，蜂鳴器發(fā)出響聲，使用者應(yīng)及時(shí)拔走鑰匙。

4.注意事項(xiàng)

（1）定期更換電池，保證系統(tǒng)能夠正常工作。

（2）故障及相應(yīng)處理方法：

①系統(tǒng)無法啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)檢查電池是否需要更換；②無法照明時(shí)，應(yīng)檢查L(zhǎng)ED燈是否損壞；③異常情況時(shí)無響聲，應(yīng)檢查蜂鳴器是否損壞。

七、總結(jié)討論

1.先進(jìn)性討論

（1）超聲波測(cè)距，通過超聲波探測(cè)周圍（可設(shè)定感知距離）是否有人，并通過時(shí)間來確定是否啟動(dòng)報(bào)警。

（2）光敏電阻，通過感光度來確定是否打開照明裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)亮照明等。

（3）壓控開關(guān)，使得鑰匙長(zhǎng)時(shí)間停留在鎖孔內(nèi)時(shí)，報(bào)警并提醒使用者取走鑰匙。

（4）電路板的編程，均可通過電腦提前設(shè)置和更新，包括光敏電阻的感光度、超聲測(cè)距距離及報(bào)警時(shí)間等。

（5）通過現(xiàn)有技術(shù)集成，有效地將超聲波測(cè)距、光敏電阻、壓控開關(guān)等結(jié)合在一起，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

2.創(chuàng)新性討論

（1）經(jīng)查新，關(guān)于普通防盜門鎖的報(bào)道和作品已有，但未見與本項(xiàng)目相同的方案和思路。

（2）本作品在制作后已及時(shí)申請(qǐng)了中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利，并取得授權(quán)，授權(quán)公告號(hào)為：CN203285164U，授權(quán)日期：2013年11月13日。

3.進(jìn)一步改進(jìn)

（1）遠(yuǎn)程報(bào)警：增加無線通訊功能，使報(bào)警裝置與移動(dòng)終端（戶主手機(jī)和公安報(bào)警處）連接，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程報(bào)警。

（2）視頻記錄：增加攝像頭裝置，一旦遇到強(qiáng)制破壞門鎖的盜竊行為，可將事件發(fā)生過程直接記錄下來，為公安部門提供破案線索。

（3）記憶功能：增加一個(gè)記憶功能，若插入的不是匹配的鑰匙，則也可啟動(dòng)報(bào)警，確保了“技巧”開鎖的情況出現(xiàn)。

（4）最后，還希望在確保現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上，降低制作成本，使應(yīng)用范圍更廣，推廣起來更加容易。

八、反思

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的這種感應(yīng)式多功能報(bào)警門鎖，彌補(bǔ)了現(xiàn)有普通門鎖的缺點(diǎn)，解決了當(dāng)前存在的問題，包括長(zhǎng)時(shí)間逗留的嫌疑事件（撬鎖和觀望）、夜間（或環(huán)境較暗）鑰匙無法插入鎖孔，以及由于疏忽忘記拔鑰匙等，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了輔助照明、防盜報(bào)警、鑰匙遺忘提醒等非常實(shí)用的功能，體現(xiàn)出了一定的智能。

本項(xiàng)目從技術(shù)上來說，具有一定的先進(jìn)性、科學(xué)性；從使用上來說，操作簡(jiǎn)便、實(shí)用可靠；從創(chuàng)新上來說，在防盜門鎖領(lǐng)域具有獨(dú)創(chuàng)性。