CN107067507A - 一种基于rfid的电动门锁智能电控装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID的电动门锁智能电控装置及其工作方法，所述的装置包括RFID遥控器、RFID解码器、逻辑判断电路、电锁开关控制电路、静音控制电路、电锁状态反馈检测电路、蜂鸣器报警电路和蓄电池状态检测电路。本发明采用上电后无操作时保持设备处于常闭关锁状态，以便当设备意外断电或者瞬时电压不稳，在设备供电恢复正常供电后仍能保持车门锁定状态。本发明的逻辑判断电路、电锁状态反馈检测电路和电锁开关控制电路均采用双回路冗余保护电路，一条线路损坏不会导致控制失效。本发明适于铁路行业采用的经济型RFID智能电控装置，可配合普通电动门锁使用，在不干扰RFID射频信号的同时，具备极高的安全性和可靠性。

Description

一种基于RFID的电动门锁智能电控装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种电动门锁，特别是一种应用于铁路行业加密遥控动货车车门的电动门锁的电控装置。

背景技术

目前在铁路行业上应用较多的遥控门装置是采用固定码传输RFID射频信号，并且控制电路由单片机实现，没有冗余保护功能。这种普通的遥控方式有如下缺点：

1、RFID射频信号容易受单片机晶振电路的影响，可靠性和稳定性较差；

2、采用没有加密处理的固定码传输，信号容易被破解和复制，安全性极低；

3、设备控制电路大多采用单电路设计，一旦损坏，只能通过毁门强拆的方式打开车门，造成不必要的麻烦和经济损失；

4、如果需要智能控制功能，故障率高，设备价格较贵，不适合大量使用。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可靠性和稳定性高、安全性高、方便维护且价格低廉的基于RFID的电动门锁智能电控装置及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于RFID的电动门锁智能电控装置，包括RFID遥控器、RFID解码器、按键输入检测电路、逻辑判断电路、电锁开关控制电路、静音控制电路、电锁状态反馈检测电路、蜂鸣器报警电路和蓄电池状态检测电路；

所述的逻辑判断电路分别与按键输入检测电路的输出端、电锁开关控制电路的输入端、静音控制电路的输入端和蓄电池状态检测电路的输出端连接；所述的按键输入检测电路的输入端经RFID解码器接收RFID遥控器的输出信号；所述的电锁状态反馈检测电路的输出端与电锁设备连接；所述的静音控制电路的另一个输入端经电锁状态反馈检测电路与与电锁设备连接；所述的静音控制电路的输出端与蜂鸣器报警电路连接；所述的蓄电池状态检测电路的输入端与蓄电池连接。

进一步地，整个装置包括主供电电源电路，所述的主供电电源电路包括HA12N20-2539电源模块、VRB1205LD-15WR2电源模块和RELAY1常闭继电器，所述的HA12N20-2539电源模块和VRB1205LD-15WR2电源模块均为隔离稳压模块；所述的HA12N20-2539电源模块和RELAY1常闭继电器分别与VRB1205LD-15WR2电源模块连接；所述的HA12N20-2539电源模块输入端与市政电网连接，所述的RELAY1常闭继电器的输入端与蓄电池连接；所述的HA12N20-2539电源模块为整个***提供12V电源，所述的RELAY1常闭继电器输出端为整个***提供12V备用电源，所述的VRB1205LD-15WR2电源模块为整个***提供5V电源。

进一步地，所述的RFID遥控器是以HCS301滚码芯片为核心的手持遥控器，具有四个按键，分别是开锁键、关锁键、静音开锁键和静音关锁键；所述的RFID解码器包括TDH6301芯片。

进一步地，所述的逻辑判断电路为双回路逻辑判断电路，包括电路1和电路2，所述的电路1用于在非静音模式下判断开锁和关锁状态，所述的电路2用于在静音模式下判断开锁和关锁状态；所述的电锁状态反馈检测电路为双回路冗余保护电路，一路为电锁常开点信号输入检测电路，另一路为电锁常闭点信号输入检测电路；所述的电锁开关控制电路包括开锁电路和关锁电路，所述的开锁电路为双回路冗余保护电路，所述的关锁电路双回路冗余保护电路，所述的开锁电路和关锁电路相互独立。

一种基于RFID的电动门锁智能电控装置的工作方法，包括以下步骤：

A、当RFID遥控器发送RFID信号时，RFID解码器将RFID信号转换为四路TTL电平信号D0～D3，分别对应遥控器上的四个按键，所述的四个按键分别是开锁键、关锁键、静音开锁键和静音关锁键；当有任意按键输入时还额外产生一路TTL电平信号VT，并以脉冲的形式输出，即按一下按键就输出一个脉冲信号；

B、RFID解码器解码后输出的TTL电平信号经过按键输入检测电路到达逻辑判断电路，逻辑判断电路根据TTL电平信号的不同功能，分别控制静音控制电路及蜂鸣器报警电路、电锁开关控制电路；

C、电锁开关控制电路是闭环电路，当用户使用RFID遥控器，发出RFID信号控制电锁为开或关状态时，电锁会反馈自身状态给电锁状态反馈检测电路，电锁状态反馈检测电路又将信号回传给静音控制电路及蜂鸣器报警电路，判断电锁设备是否存在故障，是否需要产生报警；

D、逻辑判断电路采集蓄电池状态检测电路传来的超压报警信息，及时切断电锁的电源防止损坏，同时蜂鸣器报警电路会在非静音状态下产生报警音。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明对备用蓄电池电量实时检测，电压低时和超压时智能报警。

2、本发明在电路设计上采用上电后无操作时保持设备处于常闭关锁状态，好处是当设备意外断电或者瞬时电压不稳，在设备供电恢复正常或者启用蓄电池备用电源供电后仍能保持车门锁定状态。

3、本发明的电源输入端采用隔离电源模块，输出端采用光耦进行光电隔离，起到隔离保护作用，使从隔离电源模块输出端到光耦输入端的5V供电的主控制电路不受外界环境干扰影响。

4、本发明的逻辑判断电路、电锁状态反馈检测电路和电锁开关控制电路均采用双回路冗余保护电路，一条线路损坏不会导致控制失效。

5、本发明对电锁开关状态实时检测，任何回路控制失效时有蜂鸣器报警提醒，方便故障查询和检修。

6、本发明适于铁路行业大面积采用的经济型RFID智能电控装置，可配合普通电动门锁使用，在不干扰RFID射频信号的同时，具备极高的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的整体工作原理图。

图2是主供电电源电路原理图。

图3是蓄电池状态检测电路原理图。

图4是按键输入检测电路原理图。

图5是逻辑判断电路1原理图。

图6是逻辑判断电路2原理图。

图7是电锁状态反馈检测电路原理图。

图8是静音控制电路及蜂鸣器报警电路原理图。

图9是电锁开关控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体内容进行详细的描述。

如图1所示是本发明的整体工作原理，本发明的电源由主供电电源和备用蓄电池电源组成，当电网正常时，使用220V交流电，当停电时采用备用12V蓄电池给设备供电。当以HCS301滚码芯片为核心的手持遥控器(四个按键)发送RFID信号给智能电控装置时，装置内的RFID解码器TDH6301芯片将RFID信号转换为四路TTL电平信号(D0～D3)，分别对应遥控器上的四个按键，另外当有任意按键输入时还额外产生一路TTL电平信号(VT)，并以脉冲的形式输出(即按一下按键就输出一个脉冲信号)，RFID解码器解码后输出的TTL电平信号经过按键输入检测电路到达逻辑判断电路，逻辑判断电路根据TTL电平信号的不同功能(共四种功能，分别是开锁，关锁，静音开锁，静音关锁)，分别控制静音控制电路及蜂鸣器报警电路、电锁开关控制电路；电锁开关控制是闭环电路，信号控制电锁为开或关状态时，电锁会反馈自身状态给电锁状态反馈检测电路，电锁状态反馈检测电路又将信号回传给静音控制电路及蜂鸣器报警电路，判断设备是否存在故障，是否需要产生报警。另外，逻辑判断电路还需要采集蓄电池状态检测电路传来的超压报警信息，及时切断电锁的电源防止损坏，同时蜂鸣器报警电路会在非静音状态下产生报警音。

如图2所示，是主供电电源电路工作原理，电路中220V交流转12V直流采用HA12N20-2539电源模块，12V转5V采用VRB1205LD-15WR2电源模块，此两种电源模块都是隔离稳压模块，保证电源不受外界干扰冲击的影响。图下方的RELAY1元器件为一个常闭继电器,当有220V交流正常供电并输入HA12N20-2539电源模块时，电源模块输出12V直流(图中用A12V表示)，同时控制常闭继电器断开，使B12V不能输出到12V，B12V表示蓄电池供电电压；当220V交流停止供电时，电源模块停止输出A12V，不控制继电器动作，此时继电器保持常闭状态，使B12V接入12V，蓄电池为设备供电。

如图3所示，是蓄电池状态检测电路工作原理，当蓄电池电压低于11V时，图上部的D1稳压二极管IN4741不导通，光耦PC1不输出，D2为LED绿灯不亮，指示供电不足；当蓄电池电压高于11V时，D1导通，光耦PC1输出，D2常亮，指示供电稳定。当蓄电池电压高于15V时，图下部的D6稳压二极管IN4744导通，光耦PC2输出，D8为LED红灯被点亮，同时输出超压报警信号ALARM1。

如图4-6所示，是按键输入检测电路和逻辑判断电路工作原理，图4的P2插座上的D0～D3和VT信号全部来自RFID解码器TDH6301芯片，其中D0～D3以互锁方式输出，即此四路信号互相锁定，当RFID遥控器上相对应的按键被按下时，在同一时间只能有一种信号输出为高电平。当RFID解码器TDH6301芯片意外断电后重新上电时，四路信号初始值均为低电平。四路信号分别表示，D0为开锁，D1为关锁，D2为静音开锁，D3为静音关锁；另外，VT信号表示按键脉冲信号，每按一下按键，输出一个脉冲。图5和图6所示的逻辑判断电路主要实现的功能有：

1.当电源意外断电或瞬间断电后重新上电时，保持输出关锁信号。具体实现方式为，当D0～D3信号上电初始值均为低电平，经过74HC14反相器，变为高电平，后又经过74HC08与门芯片，输出A01和A02两路高电平信号，此为双路冗余初始关锁信号。

2.关锁控制信号输出功能。具体实现方式为，当D1或者D3关锁信号被手动按下时，经过74HC14反相器两次反相输出隔离的关锁控制信号B01和B02，然后B01和A01输入74HC4075或门芯片，产生最终的关锁控制信号输出STMOUT01信号，另一路冗余电路同理，B02和A02输入74HC4075或门芯片，产生最终的关锁控制信号输出STMOUT02信号。

3.开锁控制信号输出功能。具体实现方式为，当D0或者D2开锁信号被手动按下时，经过74HC14两次反相输出隔离的开锁控制信号STMOUT03INT和STMOUT04INT，然后STMOUT03INT和蓄电池超压报警信号ALARM1输入74HC4075或门芯片，产生最终的开锁控制信号输出STMOUT03信号，另一路冗余电路同理，STMOUT04INT和蓄电池超压报警信号ALARM1输入74HC4075或门芯片，产生最终的开锁控制信号输出STMOUT04信号。

4.按键提示音信号输出功能。具体实现方式为，当D0～D3信号任何一个被手动按下时，伴随输出VT脉冲信号，VT信号经过74HC14两次反相输出隔离，产生最终的提示音信号输出给静音控制电路及蜂鸣器报警电路。

如图7所示，是电锁状态反馈检测电路工作原理，当电锁处于关锁工作状态时，会产生两种反馈信号(常开和常闭的公共端为12V的地信号)，常开点闭合和常闭点断开。当来自逻辑判断电路的关锁控制信号STMOUT01为高电平时，如果电锁可以正常关锁，常开点闭合使检测回路光耦U11导通，U4(74HC08与门)的10脚低电平，则ALARM3为低电平，即不产生报警，如果电锁有故障未关锁，则ALARM3为高电平，产生报警；当来自逻辑判断电路的关锁控制信号STMOUT01为高电平时，如果电锁可以正常关锁，常闭点断开使检测回路光耦U12不导通，U4(74HC08与门)的13脚低电平，则ALARM4为低电平，即不产生报警，如果电锁有故障未关锁，则ALARM4为高电平，产生报警。ALARM1、ALARM3和ALARM4三种报警信号以及按键提示音信号ALARM2共同输入74HC4075或门芯片，产生最终的蜂鸣器响铃输出信号ALARMALL，输出到静音控制电路以及蜂鸣器报警电路。

如图8所示，是静音控制电路及蜂鸣器报警电路原理，光耦PC6前端为静音控制电路，只有当蜂鸣器响铃输出信号ALARMALL为高电平、D2静音开锁和D3静音关锁为低电平(即遥控器相对应的功能按键未被按下)，此三个条件同时满足的情况下，与门74HC08输出高电平，光耦才导通控制后端的蜂鸣器报警电路发出响声，MK1为12V蜂鸣器。

如图9所示，是电锁开关控制电路原理，其中图左侧关锁控制信号STMOUT01和STMOUT02共同控制一个常开继电器，当继电器闭合时，ZU12V信号控制电锁设备关锁；图右侧开锁控制信号STMOUT03和STMOUT04分别各控制一个常闭继电器，两个常闭继电器串接在常开继电器的输入端控制回路中，当任何一个常闭继电器断开，都会使常开继电器的控制回路断开，1脚POWER为0V，从而保证常开继电器输出端为断开状态，电锁设备处于开锁状态。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于RFID的电动门锁智能电控装置，其特征在于：包括RFID遥控器、RFID解码器、按键输入检测电路、逻辑判断电路、电锁开关控制电路、静音控制电路、电锁状态反馈检测电路、蜂鸣器报警电路和蓄电池状态检测电路；

所述的逻辑判断电路分别与按键输入检测电路的输出端、电锁开关控制电路的输入端、静音控制电路的输入端和蓄电池状态检测电路的输出端连接；所述的按键输入检测电路的输入端经RFID解码器接收RFID遥控器的输出信号；所述的电锁状态反馈检测电路的输出端与电锁设备连接；所述的静音控制电路的另一个输入端经电锁状态反馈检测电路与与电锁设备连接；所述的静音控制电路的输出端与蜂鸣器报警电路连接；所述的蓄电池状态检测电路的输入端与蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电动门锁智能电控装置，其特征在于：整个装置包括主供电电源电路，所述的主供电电源电路包括HA12N20-2539电源模块、VRB1205LD-15WR2电源模块和RELAY1常闭继电器，所述的HA12N20-2539电源模块和VRB1205LD-15WR2电源模块均为隔离稳压模块；所述的HA12N20-2539电源模块和RELAY1常闭继电器分别与VRB1205LD-15WR2电源模块连接；所述的HA12N20-2539电源模块输入端与市政电网连接，所述的RELAY1常闭继电器的输入端与蓄电池连接；所述的HA12N20-2539电源模块为整个***提供12V电源，所述的RELAY1常闭继电器输出端为整个***提供12V备用电源，所述的VRB1205LD-15WR2电源模块为整个***提供5V电源。

3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电动门锁智能电控装置，其特征在于：所述的RFID遥控器是以HCS301滚码芯片为核心的手持遥控器，具有四个按键，分别是开锁键、关锁键、静音开锁键和静音关锁键；所述的RFID解码器包括TDH6301芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电动门锁智能电控装置，其特征在于：所述的逻辑判断电路为双回路逻辑判断电路，包括电路1和电路2，所述的电路1用于在非静音模式下判断开锁和关锁状态，所述的电路2用于在静音模式下判断开锁和关锁状态；所述的电锁状态反馈检测电路为双回路冗余保护电路，一路为电锁常开点信号输入检测电路，另一路为电锁常闭点信号输入检测电路；所述的电锁开关控制电路包括开锁电路和关锁电路，所述的开锁电路为双回路冗余保护电路，所述的关锁电路双回路冗余保护电路，所述的开锁电路和关锁电路相互独立。

5.一种基于RFID的电动门锁智能电控装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、当RFID遥控器发送RFID信号时，RFID解码器将RFID信号转换为四路TTL电平信号D0～D3，分别对应遥控器上的四个按键，所述的四个按键分别是开锁键、关锁键、静音开锁键和静音关锁键；当有任意按键输入时还额外产生一路TTL电平信号VT，并以脉冲的形式输出，即按一下按键就输出一个脉冲信号；

B、RFID解码器解码后输出的TTL电平信号经过按键输入检测电路到达逻辑判断电路，逻辑判断电路根据TTL电平信号的不同功能，分别控制静音控制电路及蜂鸣器报警电路、电锁开关控制电路；

C、电锁开关控制电路是闭环电路，当用户使用RFID遥控器，发出RFID信号控制电锁为开或关状态时，电锁会反馈自身状态给电锁状态反馈检测电路，电锁状态反馈检测电路又将信号回传给静音控制电路及蜂鸣器报警电路，判断电锁设备是否存在故障，是否需要产生报警；

D、逻辑判断电路采集蓄电池状态检测电路传来的超压报警信息，及时切断电锁的电源防止损坏，同时蜂鸣器报警电路会在非静音状态下产生报警音。