CN108270425A - 一种基于h桥电路的通用锁控制装置 - Google Patents

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胡涛
孙鹏
梅绍明
陈远钦
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Abstract

本发明公开了一种基于H桥电路的通用锁控制装置,所述基于H桥电路的通用锁控制装置通过MCU模块发送控制信号,然后经过隔离光耦,再通过H桥驱动模块实现了对电锁、灵性锁、电磁锁以及干节点接口类门锁控制,实现了单一设备可以兼容控制市面上各种类型的门锁。此外本发明提供的装置抗震性能好,不会因为机械结构振动导致误开锁,并且抗强磁场干扰,不会被强磁铁等强磁场干扰引起误动作,通过隔离式电源以及隔离光耦的设计,在确保了控制***的兼容性以及可靠性的基础上还保证了装置的安全性,具有很强的市场应用前景。

Description

一种基于H桥电路的通用锁控制装置
技术领域
本发明涉及控制电路技术领域,尤其涉及一种基于H桥电路的通用锁控制装置。
背景技术
目前市面上的锁通常属于前装类型,通常锁控制器(比如门禁控制器)只提供一种类型锁的接口,在施工规划时期锁的类型就固定下来。目前常用的锁按照控制方式分为电锁、灵性锁、电磁锁、干节点控制的方式。其中电锁和灵性锁是上电开锁,而电磁锁为断电开锁,干节点控制的锁则由常开常闭切换来控制。
目前针对对旧改社区旧改项目,很多老旧社区,面临着设备老化,需要更换门禁控制器或在外加一个补充的门禁设备,而不同社区的门锁类型不同,这就导致旧改需要更换的门禁控制器需要兼容市面上各种类型的门锁控制方式。
采用继电器来设计门锁控制器,灵活性大,适配性好,但是继电器由于是电磁式结构,抗震性能弱,瞬间外力可能引起的继电器误动作;继电器对强磁场敏感,外界加入强磁场也会引起继电器误动作;因此继电器虽然可以适配各种类型的锁,但是可靠性并不高。此外,由晶体管设计的门锁控制器,通常针对电锁、电磁锁,而需要干节点控制的锁不适合。
有鉴于此,有必要提出对目前的通用锁控制技术进行进一步的改进。
发明内容
为解决上述至少一技术问题,本发明的主要目的是提供一种基于H桥电路的通用锁控制装置。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:提供一种基于H桥电路的通用锁控制装置,所述基于H桥电路的通用锁控制装置包括:
MCU模块,所述的MCU模块用于根据用户指令发送控制信号;
第一隔离光耦模块,所述第一隔离光耦模块的输入端通过GPIO接口与MCU模块连接;
第二隔离光耦模块,所述第二隔离光耦模块的输入端通过GPIO接口与MCU模块连接;
H桥驱动模块,所述H桥驱动模块包括:第一驱动输入端、第二驱动输入端、驱动电源输入端、第一驱动输出端和第二驱动输出端,所述第一驱动输入端与第一隔离光耦模块输出端电连接,所述所述第二驱动输入端与第二隔离光耦模块输出端电连接;
隔离式电源模块,所述隔离式电源的输入端与输出端通过高频变压器隔离,所述隔离式电源模块与第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块电连接,用于为第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块供电。
其中,所述H桥驱动模块包括:
H桥电路,所述H桥电路包括:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元,所述第一开关单元和第二开关单元串联,所述第三开关单元和第四开关单元串联,并与第一开关单元和第二开关单元串联的支路并联构成H桥电路,所述第一驱动输出端设置于第一开关单元、第二开关单元之间,所述第二驱动输出端设置于第三开关单元、第四开关单元之间。
其中,所述H桥驱动模块还包括:
控制电路,所述控制电路设有所述第一驱动输入端和第二驱动输入端,所述控制电路输出端与所述H桥电路电连接。
其中,所述H桥驱动模块还包括:
电荷泵电路,所述电荷泵电路分别与所述隔离式电源模块以及所述控制电路电连接。
其中,所述H桥驱动模块还包括:
过热保护电路,所述过热保护电路设置于所述电荷泵电路和所述控制电路之间,并与电荷泵电路和控制电路电连接。
其中,所述H桥电路的第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元为MOSFET。
其中,所述隔离式电源模块还包括:
线性稳压单元,所述隔离式电源模块通过线性稳压单元与第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块电连接。
其中,所述线性稳压单元的输入端并联电容C1和极性电容C4,所述稳压电源的输出端并联电容C3和极性电容C2。
其中,所述第一隔离光耦模块的输出端并联有电容C5,所述第二隔离光耦模块的输出端并联有电容C6。
本发明的技术方案提供一种基于H桥电路的通用锁控制装置通过MCU模块发送控制信号,然后经过隔离光耦,再通过H桥驱动模块实现了对电锁、灵性锁、电磁锁以及干节点接口类门锁控制,实现了单一设备可以兼容控制市面上各种类型的门锁。此外本发明提供的装置抗震性能好,不会因为机械结构振动导致误开锁,并且抗强磁场干扰,不会被强磁铁等强磁场干扰引起误动作,通过隔离式电源以及隔离光耦的设计,在确保了控制***的兼容性以及可靠性的基础上还保证了装置的安全性,具有很强的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例一种基于H桥电路的通用锁控制装置的模块方框图;
图2为本发明另一实施例一种基于H桥电路的通用锁控制装置的H桥驱动模块的模块方框图;
图3为本发明另一实施例一种基于H桥电路的通用锁控制装置的H桥电路结构示意图;
图4为本发明另一实施例一种基于H桥电路的通用锁控制装置的第一隔离光耦模块、第二光耦模块和H桥驱动模块的电路原理图;
图5为本发明另一实施例一种基于H桥电路的通用锁控制装置的隔离电源模块的电路原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图1,在本发明实施例中,该基于H桥电路的通用锁控制装置中,所述基于H桥电路的通用锁控制装置包括:
MCU模块100,所述的MCU模块100用于根据用户指令发送控制信号;
第一隔离光耦模块201,所述第一隔离光耦模块201的输入端通过GPIO接口与MCU模块连接100;
第二隔离光耦模块202,所述第二隔离光耦模块202的输入端通过GPIO接口与MCU模块100连接;
H桥驱动模块500,所述H桥驱动模块500包括:第一驱动输入端、第二驱动输入端、驱动电源输入端、第一驱动输出端和第二驱动输出端,所述第一驱动输入端与第一隔离光耦模块201输出端电连接,所述所述第二驱动输入端与第二隔离光耦模块202输出端电连接;
隔离式电源模块300,所述隔离式电源300的输入端与输出端通过高频变压器隔离,所述隔离式电源模块300与第一隔离光耦模块201、第二隔离光耦模块202和H桥驱动模块500电连接,用于为第一隔离光耦模块201、第二隔离光耦模块202和H桥驱动模块500供电。
具体地,本实施例中,第一隔离光耦模块201和第二隔离光耦模块202通过GPIO接收从MCU模块100发送控制信号。光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接,主要是防止因有电的连接而引起的干扰,隔离耐压高,强弱电之间的隔离性能很好,此外,光耦属电流型器件,对电压性噪声能有效地抑制。
参考图4,在一具体实施例中,所述第一隔离光耦模块201的输出端并联有电容C5,所述第二隔离光耦模块202的输出端并联有电容C6。
本实施例中,并联的电容用于滤波,降低光耦模块输出的信号噪声。
隔离式电源模块300,所述隔离式电源300的输入端与输出端通过高频变压器隔离。隔离式电源是指输入和输出通过变压器等磁性元器件电气连接的隔离式电源是指输入和输出通过变压器等磁性元器件电气连接的,即使将输出短路也不会有太大问题,对于隔离式电源的输出电压是可以通过变压器进行调整的,可以有效的保证***的安全性。
在一具体的实施例中,参见图3,所述H桥驱动模块500包括:
H桥电路501,所述H桥电路501包括:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元,所述第一开关单元和第二开关单元串联,所述第三开关单元和第四开关单元串联,并与第一开关单元和第二开关单元串联的支路并联构成H桥电路501,所述第一驱动输出端设置于第一开关单元、第二开关单元之间,所述第二驱动输出端设置于第三开关单元、第四开关单元之间。
H桥驱动电路的第一驱动输出端OUT1,第二驱动输出端OUT2分别接入锁头的控制端,其具体输入输出状态参见下表(其中H代表接口驱动输出高电平,L代表驱动输出低电平,Open代表无驱动输出能力):
功能 IN1 IN2 OUT1 OUT2
状态1 H L H L
状态2 L H L H
状态3 H H L L
状态4 L L Open Open
针对电锁或灵性锁,正常状态下,电锁或灵性锁为闭合状态,H桥输出为状态为状态3;开锁状态,H桥需要输出一个高电平脉冲来使能锁内部的功能模块,此时H桥输出转变为状态1。
针对电磁锁,电磁锁又称磁力锁利用电生磁的原理,当电流通过硅钢片时,电磁锁会产生强大的吸力紧紧的吸住吸附铁板达到锁门的效果。因此正常状态下,电磁锁需要一直通电,此时H桥输出为状态1;当开锁状态时候,电磁锁,需要断电,此时H桥输出可以给状态3。
针对带有干节点控制的锁,干节点是一种电气开关,具有闭合和断开2个状态。通常锁内部逻辑检测到干节点由断开到闭合状态的切换时候,锁会打开。因此正常状态下,H桥输出为状态4;而开锁瞬间,H桥则输出为状态3。
综上所述,本实施例中的该基于H桥电路的通用锁控制装置通过MCU模块发送控制信号,然后经过隔离光耦,再通过H桥驱动模块实现了对电锁、灵性锁、电磁锁以及干节点接口类门锁控制,实现了单一设备可以兼容控制市面上各种类型的门锁。此外本发明提供的装置抗震性能好,不会因为机械结构振动导致误开锁,并且抗强磁场干扰,不会被强磁铁等强磁场干扰引起误动作,通过隔离式电源以及隔离光耦的设计,在确保了控制***的兼容性以及可靠性的基础上还保证了装置的安全性,具有很强的市场应用前景。
参考图2、图3,在一具体实施例中,所述H桥驱动模块500还包括:
控制电路502,所述控制电路502设有所述第一驱动输入端和第二驱动输入端,所述控制电路输出端与所述H桥电路501电连接。
参考图2、图3,在一具体实施例中,所述H桥驱动模块500还包括:
电荷泵电路503,所述电荷泵电路503分别与所述隔离式电源模块300以及所述控制电路502电连接。
所述电荷泵又称为开关电容式电压变换器,电荷泵的工作过程包括:首先贮存能量,然后以受控方式释放能量,以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量,而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。其作用主要在于消除电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。
参考图2、图3,在一具体实施例中,所述H桥驱动模块500还包括:
过热保护电路504,所述过热保护电路504设置于所述电荷泵电路503和所述控制电路502之间,并与电荷泵电路503和控制电路502电连接。
过热保护,就是温度超过某一阀值时就启动相应的保护功能。电子器件工作时都会发热,设置过热保护电路502即可是实现过热保护功能,当外部线路、设备发生异常,引起如短路等场景时,芯片由于较大功率输出导致温度超过相应阀值就会启动保护,提高了装置的可靠性。
参考图3、图4,在一具体实施例中,所述H桥电路501的第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元为MOSFET。
其中,具体的所述MOSFET的源极与漏极之间并联设有寄生二极管。
寄生二极管是由生产工艺造成的,大功率MOS管漏极从硅片底部引出,就会有这个寄生二极管。小功率MOS管例如集成芯片中的MOS管是平面结构,漏极引出方向是从硅片的上面也就是与源极等同一方向,没有这个二极管。
寄生二极管作用在于,当电路中产生很大的瞬间反向电流时,可以通过这个二极管导出来,不至于击穿这个MOS管。所述寄生二极管,主要起到保护MOS管的作用,提高了装置的可靠性。
参考图5,在一具体实施例中,所述隔离式电源模块300还包括:
线性稳压单元,所述隔离式电源模块300通过线性稳压单元与第一隔离光耦模块201、第二隔离光耦模块202和H桥驱动模块500电连接。
本实施例中的线性稳压单元是通过稳压器ams1117-3.3实现的,所述的AMS1117-3.3是一种输出电压为3.3V的正向低压降稳压器。
在一具体实施例中,所述线性稳压单元的输入端并联电容C1和极性电容C4,所述稳压电源的输出端并联电容C3和极性电容C2。
其中,采用两个电容为不同种类型的电容并联一般是一个感性强、一个感性弱。小容量电容高频信号易通过,大容量电容低频信号易通过。大电容在低频时能提供好的通路,而在高频时由于其寄生电感的存在阻抗将变大而无法提供滤波通路,所以大电容不能滤高频,而小电容在低频时阻抗太大而无法提供滤波通路。两个电容并联的作用为电容大的那个是用来滤波的,小的那个电容是用来消除大的电容在高频时产生的感性特性的。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述基于H桥电路的通用锁控制装置包括:
MCU模块,所述的MCU模块用于根据用户指令发送控制信号;
第一隔离光耦模块,所述第一隔离光耦模块的输入端通过GPIO接口与MCU模块连接;
第二隔离光耦模块,所述第二隔离光耦模块的输入端通过GPIO接口与MCU模块连接;
H桥驱动模块,所述H桥驱动模块包括:第一驱动输入端、第二驱动输入端、驱动电源输入端、第一驱动输出端和第二驱动输出端,所述第一驱动输入端与第一隔离光耦模块输出端电连接,所述所述第二驱动输入端与第二隔离光耦模块输出端电连接;
隔离式电源模块,所述隔离式电源的输入端与输出端通过高频变压器隔离,所述隔离式电源模块与第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块电连接,用于为第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块供电。
2.如权利要求1所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述H桥驱动模块包括:
H桥电路,所述H桥电路包括:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元,所述第一开关单元和第二开关单元串联,所述第三开关单元和第四开关单元串联,并与第一开关单元和第二开关单元串联的支路并联构成H桥电路,所述第一驱动输出端设置于第一开关单元、第二开关单元之间,所述第二驱动输出端设置于第三开关单元、第四开关单元之间。
3.如权利要求2所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述H桥驱动模块还包括:
控制电路,所述控制电路设有所述第一驱动输入端和第二驱动输入端,所述控制电路输出端与所述H桥电路电连接。
4.如权利要求3所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述H桥驱动模块还包括:
电荷泵电路,所述电荷泵电路分别与所述隔离式电源模块以及所述控制电路电连接。
5.如权利要求4所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述H桥驱动模块还包括:
过热保护电路,所述过热保护电路设置于所述电荷泵电路和所述控制电路之间,并与电荷泵电路和控制电路电连接。
6.如权利要求2-5任一项所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述H桥电路的第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元为MOSFET。
7.如权利要求6所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述隔离式电源模块还包括:
线性稳压单元,所述隔离式电源模块通过线性稳压单元与第一隔离光耦模块、第二隔离光耦模块和H桥驱动模块电连接。
8.如权利要求7所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述线性稳压单元的输入端并联电容C1和极性电容C4,所述稳压电源的输出端并联电容C3和极性电容C2。
9.如权利要求8所述的一种基于H桥电路的通用锁控制装置,其特征在于,所述第一隔离光耦模块的输出端并联有电容C5,所述第二隔离光耦模块的输出端并联有电容C6。
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