CN108397050A - 一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其***，一种带角度计数功能的电子锁专用减速器包括底壳、前盖、电机、减速机构、电路板、霍尔传感器和单片机；所述减速机构包括蜗杆、蜗轮齿轮、传递齿轮、输出齿轮、计数磁钢和定位磁钢；所述蜗杆的一端与所述电机连接；所述蜗杆、所述蜗轮齿轮、所述传递齿轮和所述输出齿轮依次连动；所述计数磁钢设置在所述蜗轮齿轮上；所述定位磁钢设置在所述输出齿轮上；所述霍尔传感器置在所述电路板上且与其电气连接，所述霍尔传感器包括计数霍尔传感器和定位霍尔传感器，所述计数霍尔传感器与所述计数磁钢相对应，所述定位霍尔传感器与所述定位磁钢相对应。
Description
技术领域
本发明涉及电子防盗锁技术领域，尤其涉及一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***。
背景技术
目前全自动电子锁主要有两种形式:一种是电机驱动机构位于电子锁的锁体之内；另一种是电机驱动机构位于电子锁的面板里面。由于电机驱动机构位于电子锁的面板里面可适应各自锁体，比较方便用户的配套和使用安装，所以目前的市场普及率高于电机驱动机构位于锁体之内的全自动电子锁。但是，当电机驱动机构位于电子锁的面板里面时，就无法检测锁体内部锁舌机构是处在开锁还是闭锁的位置。目前的解决方法是通过检测是否出现电机堵转时的大电流，来判断开锁和闭锁是否到位，这一方法存在的问题显而易见，一是为了防止在开锁和闭锁的过程中发生堵转出现误判，要求电机的输出功率要足够大，这样带来的直接问题就是供电电源只能采用可充电的锂电池，除了成本高主要是采购难的问题，锂电池在外形尺寸和技术指标上没有国家标准，一般商场无法购买，只能作为厂家产品的配件供货；二是防风锁舌回位时只能通过时间控制，当出现干扰影响计时精度或电机负载变化影响电机转速时，都会出现转动不到位或转动超时的问题，影响正常的开关门，存在严重的设计隐患；三是大功率电机的堵转电流可以达到工作电流的10到20倍以上，经常性的出现堵转电流不但造成很大的功耗，对可充电电池和控制电路板上的电子元件的冲击也非常大，极易引起故障，严重影响产品的可靠性。因此，亟待研发一种设备来解决电子锁专用减速器的角度转动控制精确的问题。
发明内容
为了解决电子锁专用减速器的角度转动控制精确的问题，本发明提供了一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***。
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器包括底壳、前盖、电机、减速机构、电路板、霍尔传感器和单片机；所述底壳和所述前盖组合成一个内腔；所述电机设置在所述底壳的上方；所述减速机构设置在所述内腔里；所述电路板设置在所述底壳外侧的凹槽内；所述单片机设置在所述电路板上且与其电气连接；所述减速机构包括蜗杆、蜗轮齿轮、传递齿轮、输出齿轮、计数磁钢和定位磁钢；所述蜗杆的一端与所述电机连接；所述蜗杆、所述蜗轮齿轮、所述传递齿轮和所述输出齿轮依次连动；所述计数磁钢设置在所述蜗轮齿轮上；所述定位磁钢设置在所述输出齿轮上；所述霍尔传感器置在所述电路板上且与其电气连接，所述霍尔传感器包括计数霍尔传感器和定位霍尔传感器，所述计数霍尔传感器与所述计数磁钢相对应，所述定位霍尔传感器与所述定位磁钢相对应。
优选地，所述传递齿轮的数量为多个；多个所述传递齿轮依次传动，最后带动所述输出齿轮连动。
优选地，所述减速机构位于起始位置时，所述计数磁钢的中心垂直于所述计数霍尔传感器的中心，所述定位磁钢的中心垂直于所述定位霍尔传感器的中心。
优选地，所述计数磁钢的数量为多个；多个所述计数磁钢均匀等距分布在所述蜗轮齿轮的圆周上。
一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***包括电机、减速机构、霍尔传感器、单片机、功放控制器、限流保护器和陀螺仪传感器；所述单片机分别与所述功放控制器、所述限流保护器、所述霍尔传感器和所述陀螺仪传感器电气连接；所述功放控制器分别与所述电机和所述限流保护器电气连接；所述减速机构分别与所述电机和所述霍尔传感器电气连接。
优选地，一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***进一步包括复位器，所述复位器与所述单片机电气连接。
优选地，一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***进一步包括报警器，所述报警器与所述单片机电气连接。
实施本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***，具有以下有益的技术效果：
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***采用了机电一体化的标准结构设计，在结构尺寸、安装尺寸与已有产品完全适配的前提下，将电机的控制电路与电机作为一个完整的部件整体设计，保证了控制电路与电机的完美匹配；通过霍尔传感器可靠的实现了对电机驱动***转动角度的检测；通过陀螺仪技术实现了对门的位置检测，很好的解决了全自动电子锁目前存在的主要问题，具有设计合理、结构简单、安装方便、工作可靠的特点。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的外部结构示意图；
图2是图1所示的一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的内部结构示意图；
图3是图2所示一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的内部结构示意图的后视图；
图4是一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***的逻辑框图。
图中：11，底壳；12，前盖；13，电机；14，减速机构；141，蜗杆；142，蜗轮齿轮；143，传递齿轮；144，输出齿轮；145，计数磁钢；146，定位磁钢；15，电路板；16，霍尔传感器；161，计数霍尔传感器；162，定位霍尔传感器；17，单片机；18，功放控制器；19，限流保护器；20，陀螺仪传感器；21，报警器；22，复位器。
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。
请参阅图1、图2和图3，本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器包括底壳11、前盖12、电机13、减速机构14、电路板15、霍尔传感器16和单片机17；所述底壳11和所述前盖12组合成一个内腔；所述电机13设置在所述底壳11的上方(此处及后述的“上”、“下”、“前”、“后”为相对位置，并非绝对定义，同时可以理解为上面颠倒时也即成为下面)；所述减速机构14设置在所述内腔里；所述电路板15设置在所述底壳11外侧的凹槽内；所述霍尔传感器16和所述单片机17分别设置在所述电路板15上且分别与所述电路板15电气连接；所述减速机构14包括蜗杆141、蜗轮齿轮142、传递齿轮143、输出齿轮144、计数磁钢145和定位磁钢146；所述蜗杆141的一端所述电机13连接；所述蜗杆141、所述蜗轮齿轮142、所述传递齿轮143和所述输出齿轮144依次连动；所述计数磁钢145设置在所述蜗轮齿轮142上；所述定位磁钢146设置在所述输出齿轮144上；所述霍尔传感器16包括计数霍尔传感器161和定位霍尔传感器162，所述计数霍尔传感器161与所述计数磁钢145相对应；所述定位霍尔传感器162与所述定位磁钢146相对应。
所述传递齿轮143的数量为多个；多个所述传递齿轮143依次传动，最后带动所述输出齿轮144连动。
所述计数磁钢145的数量为多个；多个所述计数磁钢145均匀等距分布在所述蜗轮齿轮142的圆周上。
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的工作原理：
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器工作前，所述减速机构14位于起始位置，即所述计数磁钢145的中心垂直于所述计数霍尔传感器161的中心，所述定位磁钢146的中心垂直于所述定位霍尔传感器162的中心；所述单片机17接到使用者的转动控制指令后，所述单片机17控制所述电机13转动，所述电机13带动所述蜗杆141转动，所述蜗杆141带动所述蜗轮齿轮142转动，所述计数磁钢145随着所述蜗轮齿轮142的转动而转动，所述蜗轮齿轮142转动又带动所述传递齿轮143转动，所述传递齿轮143最后带动所述输出齿轮144转动，所述定位磁钢146随着所述输出齿轮144的转动而转动，最后所述单片机17可以根据所述减速机构14的减速比与所述计数霍尔传感器162统计到的计数信号处理分析出所述输出齿轮144的精确的转动角度。当所述蜗轮齿轮142与所述输出齿轮144的减速比是10，即所述蜗轮齿轮142转动一圈，所述输出齿轮144转动十分之一圈，相当于所述蜗轮齿轮142转动360度，所述输出齿轮144转动36度；当所述蜗轮齿轮142的圆周上均匀等距设置有4个所述计数磁钢145，所述计数霍尔传感器162每检测到一个计数信号就代表所述输出齿轮144转动了9度，所述单片机17只需根据记录到的计数信号的个数×9再加上插值计数的角度，插值计数的角度的计算方法为：设前一次两个计数信号间隔的时间是T1，最后一次与前一计数信息间随机停转的时间是T2(T2小于T1)，则插值计数的角度即为T2×9÷T1，，就可以精确的测出所述输出齿轮144的转动角度，这样就完全能满足全自动电子锁的定位控制的应用要求。所述蜗轮齿轮142上的所述计数磁钢145的数量与测量所述输出齿轮144转动角度的精度有关，数量越多则测量角度的精度越高。
请参考图4，本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***包括电机13、减速机构14、霍尔传感器16、单片机17、功放控制器18、限流保护器19、陀螺仪传感器20、报警器21和复位器22；所述单片机17分别与所述功放控制器18、所述限流保护器19、所述霍尔传感器16、所述陀螺仪传感器20、所述报警器21和所述复位器22电气连接；所述功放控制器18分别与所述电机13和所述限流保护器19电气连接；所述减速机构14分别与所述电机13和所述霍尔传感器16电气连接。
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***的工作原理：
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***是全自动电子锁的重要组成部分，全自动电子锁控制部分发出的开门指令经数据线传到所述单片机17，所述单片机17经过处理分析后，输出控制信号给所述功放控制器18，控制信号经所述功放控制器18放大后，驱动所述电机13转动，所述电机13从而带动所述减速机构14工作，所述减速机构14向全自动电子锁的锁芯输出转动力，同时所述霍尔传感器16检测到所述减速机构14中的所述计数磁钢145和所述定位磁钢146的磁力信息后，将磁力信息转换成电信号，所述霍尔传感器16把转换后的电信号传递给所述单片机17分析处理后，得出锁芯转动的角度，确定开锁到位后，所述单片机17通过所述功放控制器18控制所述电机13停止转动；此时，如果有开门动作，所述陀螺仪传感器20将向所述单片机17传递开门的角度信息，当角度大于或等于设定的预设值时，所述单片机17控制所述功放控制器18向所述电机13发出一个将锁芯向相反方向转动一个预设角度的控制信息，从而所述电机13转动带动锁体内的防风锁舌弹出；当所述陀螺仪传感器20检测到门回到关门位置时，所述单片机17控制所述功放控制器18向所述电机13发出一个将锁芯向相反方向转动回闭锁的位置的控制信息；当所述陀螺仪传感器20在设定的预设时间内，没有检测到开门的角度信息，所述单片机17控制所述功放控制器18向所述电机13发出一个将锁芯向相反方向转动回闭锁的位置指令。在所述电机13的工作过程中，如果发生所述电机13出现被异物堵转的情况，所述限流保护器19将对所述功放控制器18产生的堵转电流进行限流，同时切断所述电机13的供电电源，并向所述单片机17发出堵转信息，直至堵转消失，恢复正常工作。同时，使用者可以通过操作所述复位器22进行复位，所述复位器22把复位信号传递给所述单片机17进行处理，进行相对应的复位操作；当所述单片机17经过处理传递过来的信息，分析出有防撬报警信息时，就通过所述报警器21进行报警，同时报警信息也能通过单片机17的串口同步发送。
实施本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***，具有以下有益的技术效果：
本发明一种带角度计数功能的电子锁专用减速器及其控制***采用了机电一体化的标准结构设计，在结构尺寸、安装尺寸与已有产品完全适配的前提下，将电机的控制电路与电机作为一个完整的部件整体设计，保证了控制电路与电机的完美匹配；通过霍尔传感器可靠的实现了对电机驱动***转动角度的检测；通过陀螺仪技术实现了对门的位置检测，很好的解决了全自动电子锁目前存在的主要问题，具有设计合理、结构简单、安装方便、工作可靠的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带角度计数功能的电子锁专用减速器，其包括底壳、前盖、电机、减速机构、电路板、霍尔传感器和单片机；所述底壳和所述前盖组合成一个内腔；所述电机设置在所述底壳的上方；所述减速机构设置在所述内腔里；所述电路板设置在所述底壳外侧的凹槽内；所述单片机设置在所述电路板上且与其电气连接；其特征在于：所述减速机构包括蜗杆、蜗轮齿轮、传递齿轮、输出齿轮、计数磁钢和定位磁钢；所述蜗杆的一端与所述电机连接；所述蜗杆、所述蜗轮齿轮、所述传递齿轮和所述输出齿轮依次连动；所述计数磁钢设置在所述蜗轮齿轮上；所述定位磁钢设置在所述输出齿轮上；所述霍尔传感器置在所述电路板上且与其电气连接，所述霍尔传感器包括计数霍尔传感器和定位霍尔传感器，所述计数霍尔传感器与所述计数磁钢相对应，所述定位霍尔传感器与所述定位磁钢相对应。
2.根据权利要求1所述的一种带角度计数功能的电子锁专用减速器，其特征在于：所述传递齿轮的数量为多个；多个所述传递齿轮依次传动，最后带动所述输出齿轮连动。
3.根据权利要求1所述的一种带角度计数功能的电子锁专用减速器，其特征在于：所述减速机构位于起始位置时，所述计数磁钢的中心垂直于所述计数霍尔传感器的中心，所述定位磁钢的中心垂直于所述定位霍尔传感器的中心。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种带角度计数功能的电子锁专用减速器，其特征在于：所述计数磁钢的数量为多个；多个所述计数磁钢均匀等距分布在所述蜗轮齿轮的圆周上。
5.一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***，其特征在于：其包括电机、减速机构、霍尔传感器、单片机、功放控制器、限流保护器和陀螺仪传感器；所述单片机分别与所述功放控制器、所述限流保护器、所述霍尔传感器和所述陀螺仪传感器电气连接；所述功放控制器分别与所述电机和所述限流保护器电气连接；所述减速机构分别与所述电机和所述霍尔传感器电气连接。
6.根据权利要求5所述一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***，其特征在于：其进一步包括复位器，所述复位器与所述单片机电气连接。
7.根据权利要求5或者6所述一种带角度计数功能的电子锁专用减速器的控制***，其特征在于：其进一步包括报警器，所述报警器与所述单片机电气连接。
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