CN111335738A - 一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能锁具、电子钥匙技术领域，公开了一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，包括绝缘外壳、以及安装于绝缘外壳内的开关组件、指示灯组件和PCB控制电路板，其中绝缘外壳内还固定有感应部件，且感应部件由发射线圈和磁铁吸盘共同组成，其中磁铁吸盘由多个具有N极‑S极导向的强磁圆柱组合构成，且多个强磁圆柱沿发射线圈的外圈呈阵列分布；结合发射线圈和磁铁吸盘形成交变感应磁场与静磁场之间的叠加耦合，并在耦合作用下产生特定电感量，同时通过对该电感量的识别启动无线充钥匙进入工作状态，从而向对应的智能锁具进行无线供电，以此实现智能锁具的通电启动，整体过程中无需进行电极部件的接触。

Description

一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙
技术领域
本发明涉及智能锁具、电子钥匙技术领域，具体涉及一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙。
背景技术
近年来智能锁研发和生产热潮的兴起，市场上涌现了各式各样的产品，目前的智能锁分类有源智能锁和无源智能锁；其中无源智能锁具有无需外接电源或安装电池、使用寿命长、不易被电子破解、抗户外恶劣条件等优点。
具体的：无源智能锁在实际应用时均需要与电子钥匙配合使用，而现有的电子钥匙一般采用电极供电的方式给锁具提供电源，以保证无源智能锁能被有效开启；但是，上述供电方式使得锁具和电子钥匙上均含有裸露的金属电极，不仅影响锁具和电子钥匙使用的安全性，还极易出现因电极磨损而无法有效供电开锁的现象。
发明内容
为了有效解决上述问题，本发明提供一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙。
本发明的具体技术方案如下：一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，包括绝缘外壳、以及安装于绝缘外壳内的开关组件、指示灯组件和PCB控制电路板，其中绝缘外壳包括下壳体和上壳体，且下壳体与上壳体卡合连接，所述绝缘外壳内还固定有感应部件，且感应部件由发射线圈和磁铁吸盘共同组成，其中磁铁吸盘由若干个具有N极-S极导向的强磁圆柱组合构成，且若干个强磁圆柱沿发射线圈的外圈呈阵列分布；
所述PCB控制电路板固定于下壳体内，且PCB控制电路板中包括有具有识别智能锁具的主控芯片、整流部件和逆变部件，其中整流部件和逆变部件实现直流电向交流电的转换，以此使得发射线圈上通过的电流为具体特定频率的交流电。
优选的，所述磁铁吸盘中的若干个强磁圆柱的N极-S极摆放方向和摆放位置组合构成定位编码，且通过该定位编码实现无线充钥匙与智能锁具之间的配对应用。
优选的，所述发射线圈采用以改变的线径、匝数、绕线方向、以及带磁片或不带磁片的方式控制电感量值。
优选的，所述下壳体和上壳体内均开设有第一容置腔和第二容置腔，且第一容置腔和第二容置腔分别用于卡合发射线圈和磁铁吸盘。
优选的，所述开关组件包括按动开关、开关按键和开关通孔，所述按动开关固定于PCB控制电路板上，所述开关通孔开设于上壳体上，所述开关按键套压于按动开关上，且其订单穿过开关通孔。
优选的，所述指示灯组件包括指示灯触脚、指示灯和灯孔，所述指示灯的底部通过指示灯触脚焊接于PCB控制电路板，且指示灯顶部***于灯孔内；所述指示灯主要包括电源指示灯和工作状态指示灯。
优选的，所述PCB控制电路板的供电方式为电池供电或type-C 接口接入外接电源供电；(1)外接电源供电：PCB控制电路板的一端焊接有充电插口，且充电插口内卡合连接有密封盖；(2)电池供电：PCB控制电路板的底端通过导电触脚焊接有充电电池，且充电电池与充电插口之间连接有导电线。
本发明的有益之处：
(1)结合发射线圈和磁铁吸盘形成交变感应磁场与静磁场之间的叠加耦合，并在耦合作用下产生特定电感量，同时通过对该电感量的识别启动无线充钥匙进入工作状态，从而向对应的智能锁具进行无线供电，以此实现智能锁具的通电启动，而整体结构或使用过程中无需进行电极部件的接触，从而有效提高了无线充钥匙的使用安全性，并且也不会出现电极磨损的问题。
(2)对于上述磁铁吸盘，是由若干个阵列分布的强磁圆柱组合形成的，且若干个强磁圆柱还构成了磁铁吸盘的定位编码，以此有效实现无线充钥匙与智能锁具之间的定位对接；并且，该强磁圆柱具有较大的磁场吸附力，能有效保证无线充钥匙与智能锁具之间对接的稳定性。
(3)对于上述发射线圈，采用低压供电、高压开锁的方式进行使用，从而有效满足智能锁具的开锁需求，同时也能达到一定的省电效果。
附图说明
图1为本发明的外观示意图；
图2为本发明的结构分解示意图；
图3为本发明中下壳体的结构示意图；
图4为本发明中下壳体、发射线圈和磁铁吸盘的装配示意图；
图5为本发明中磁铁吸盘的使用示意图；
图6为本发明的电路原理图；
图7为本发明中PCB控制电路板的电路图。
图中：10-感应部件、11-发射线圈、12-磁铁吸盘、20-下壳体、 21-第一容置腔、22-第二容置腔、30-上壳体、40-开关组件、41-按动开关、42-开关按键、43-开关通孔、50-指示灯组件、51-指示灯触脚、52-指示灯、53-灯孔、60-PCB控制电路板、61-充电电池、62- 充电插口、63-密封盖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
如图1-图7所示，本发明提供了一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙；
第一实施例：
所述无线充钥匙包括绝缘外壳、以及安装于绝缘外壳内的感应部件10、开关组件40、指示灯组件50和PCB控制电路板60，其中绝缘外壳包括下壳体20和上壳体30，且下壳体20与上壳体30卡合连接；感应部件10由发射线圈11和磁铁吸盘12共同组成，磁铁吸盘 12由若干个具有N极-S极导向的强磁圆柱组合构成，且若干个强磁圆柱沿发射线圈11的外圈呈阵列分布；具体磁铁吸盘12采用但不限于钕铁硼强磁材料，以此使得磁铁吸盘12具有较强的磁场吸附力；
PCB控制电路板60通过螺栓连接的方式固定于下壳体20内，且 PCB控制电路板60中包括有具有识别智能锁具的主控芯片、整流部件和逆变部件，其中整流部件和逆变部件实现直流电向交流电的转换，以此使得发射线圈11上通过的电流为具体特定频率的交流电。
具体的，与上述无线充钥匙适配的智能锁具中对应设有接收线圈和另一组磁铁吸盘12：如图5所示，两组磁铁吸盘12利用同极相斥、异极相吸的原理实现无线充钥匙与智能锁具之间的牢固对接，从而保证接收线圈与发射线圈11之间能形成精准对应，并且两组磁铁吸盘 12之间还配合形成有静磁场；与此同时，无线充钥匙内的发射线圈 11与智能锁具内的接收线圈形成耦合，从而使两组线圈之间产生特定频率的交流感应磁场；交流感应磁场与静磁场相互叠加并产生磁场耦合效应，而后主控芯片根据耦合效应所产生特殊数据判定无线充钥匙与智能锁具之间是否匹配成功(其特殊数据即下述电感量值)，匹配成功后则通过无线充电的方式向智能锁具持续供电，以便于智能锁具通电后完成开锁操作；
具体开锁操作如下：智能锁具通电后采用通过WiFi、蓝牙、射频等无线连接的方式与外部设备建立通讯连接，具体以本实施例中的无线充钥匙作为外部设备，其PCB控制电路板60中的主控芯片接收到智能锁具的开锁指令后，对该无线充钥匙内的电路进行升压，以此提高发射线圈11的输出功率，同时配合发射线圈11提高智能锁具内接收线圈的电路功率，从而克服智能锁具内的机械势能，完成开锁操作。
进一步的，磁铁吸盘12中的若干个强磁圆柱的N极-S极摆放方向和摆放位置组合构成定位编码，且通过该定位编码实现无线充钥匙与智能锁具之间的配对应用；具体可参考图5为磁铁吸盘12的一种摆放方式，对于不同的无线充钥匙和智能锁具而言，其摆放方式各不相同，以此保证仅有对应设置的无线充钥匙与智能锁具之间才能完成对接，从而有效实现无线充钥匙与智能锁具之间的一一对应。
更进一步的，发射线圈11采用以改变的线径、匝数、绕线方向、以及带磁片或不带磁片的方式控制电感量值，其中磁片选择但不局限于纳米晶或铁氧体。
电感量的具体应用原理如下：需要进行开启的智能锁具内的接收线圈的上述特征始终保持不变，此时若无线充钥匙内的发射线圈11 改变上述特征后，使得发射线圈11与接收线圈之间所产生的交流感应磁场也产生改变，此时发射线圈11上对应产生的电感量即发生变化，若主控芯片探测到的电感量与初始预定值相同，则判定无线充钥匙与智能锁具匹配成功；反之，则匹配失败；以此进一步实现无线充钥匙与智能锁具之间的一一对应。
而上述提出的初始预定值指：相互对应的无线充钥匙与智能锁具匹配时所产生的电感量；
以线圈匝数作为变量进行进一步解释：需要进行开启的智能锁具内接收线圈的线圈匝数设定为A，并始终保持不变；采用具有线圈匝数为a、线圈匝数为b的两种无线充钥匙进行匹配；
其中a无线充钥匙与A智能锁具为相应一组，则测得的电感量 a1即为初始预定值，即可进行匹配启动；b无线充钥匙与A智能锁具匹配时，所测得的电感量b1与a1不同，因而无法实现匹配启动。
如图3-图4所示，优选的，下壳体20和上壳体30内均开设有第一容置腔21和第二容置腔22，其中第一容置腔21和第二容置腔 22分别用于卡合发射线圈11和磁铁吸盘12，以此有效保证感应部件 10安装的稳固性。
如图2所示，优选的，开关组件40包括按动开关41、开关按键 42和开关通孔43，其中按动开关41通过螺栓固定于PCB控制电路板 60上，开关通孔43开设于上壳体30上，开关按键42套压于按动开关41上，且穿过开关通孔43并延伸至上壳体30的外部；以此实现本实施例中无线充钥匙的手控启闭。
如图2所示，优选的，指示灯组件50包括指示灯触脚51、指示灯52和灯孔53，其中指示灯52的底部通过指示灯触脚51与PCB控制电路板60焊接，且指示灯52的顶部***于灯孔53内；
进一步的，指示灯52主要包括电源指示灯和工作状态指示灯，以此实现对本实施例中无线充钥匙的供电状态和工作状态进行显示。
优选的，PCB控制电路板60采用type-C接口接入外接电源进行供电，具体的PCB控制电路板60的一端焊接有充电插口62，且充电插口62内卡合连接有密封盖63；在此状态下充电插口62与外接电源连接，并直接对PCB控制电路板60进行供电；密封盖63则用于实现充电插口62的防护，避免在不需要接电时外部灰尘进入充电插口 62内。
第二实施例：
与实施例一相比，本实施例中改变了PCB控制电路板60的供电方式，优选的，PCB控制电路板60采用电池进行供电，具体的PCB 控制电路板60的底端通过导电触脚焊接有充电电池61，且充电电池 61与充电插口62形成电路连接；在此状态下充电插口62与外接电源连接以对充电电池61进行充电操作，而储有电能的充电电池61向 PCB控制电路板60进行供电。
第三实施例：
根据上述两个实施例中的任意一种供电方式，优选的，PCB控制电路板60还包括有控制电源电路的MCU(单片机)，具体的MCU中包括有电流检测模块和温度检测模块，能有效检测电路中电流大小、以及电路中各电子元件的温度；
例如：当感应部件10误接触到金属物件时、电路负载过大时、或者在进行外电源供电和电池充电时，整体电路中出现因电流过大而引起电路中的电子元件过热的情况，MCU则根据实时测定的电流大小、以及电子元件的实时温度进行强制关机，待所有电子元件的温度降低后才可实现开机操作，以此有效达到对无线充钥匙本身的自我保护目的。
第四实施例：
对于实施例一中公开的一一对应的测定方式，本实施例中可扩大 PCB控制电路板60中主控芯片的测定范围，使得本实施例中的无线充钥匙能有效识别一个范围或一个类别的智能锁具，同时结合外部掌机进行云端授权或密码对比的操作，以此达到一把钥匙开启若干个锁具的效果。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，包括绝缘外壳、以及安装于绝缘外壳内的开关组件(40)、指示灯组件(50)和PCB控制电路板(60)，其中绝缘外壳包括下壳体(20)和上壳体(30)，且下壳体(20)与上壳体(30)卡合连接，其特征在于：所述绝缘外壳内还固定有感应部件(10)，且感应部件(10)由发射线圈(11)和磁铁吸盘(12)共同组成，其中磁铁吸盘(12)由若干个具有N极-S极导向的强磁圆柱组合构成，且若干个强磁圆柱沿发射线圈(11)的外圈呈阵列分布；
所述PCB控制电路板(60)固定于下壳体(20)内，且PCB控制电路板(60)中包括有具有识别智能锁具的主控芯片、整流部件和逆变部件，其中整流部件和逆变部件实现直流电向交流电的转换，以此使得发射线圈(11)上通过的电流为具体特定频率的交流电。
2.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述磁铁吸盘(12)中的若干个强磁圆柱的N极-S极摆放方向和摆放位置组合构成定位编码，且通过该定位编码实现无线充钥匙与智能锁具之间的配对应用。
3.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述发射线圈(11)采用以改变的线径、匝数、绕线方向、以及带磁片或不带磁片的方式控制电感量值。
4.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述下壳体(20)和上壳体(30)内均开设有第一容置腔(21)和第二容置腔(22)，且第一容置腔(21)和第二容置腔(22)分别用于卡合发射线圈(11)和磁铁吸盘(12)。
5.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述开关组件(40)包括按动开关(41)、开关按键(42)和开关通孔(43)，所述按动开关(41)固定于PCB控制电路板(60)上，所述开关通孔(43)开设于上壳体(30)上，所述开关按键(42)套压于按动开关(41)上，且其订单穿过开关通孔(43)。
6.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述指示灯组件(50)包括指示灯触脚(51)、指示灯(52)和灯孔(53)，所述指示灯(52)的底部通过指示灯触脚(51)焊接于PCB控制电路板(60)，且指示灯(52)顶部***于灯孔(53)内。
7.根据权利要求6所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述指示灯(52)主要包括电源指示灯和工作状态指示灯。
8.根据权利要求1所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述PCB控制电路板(60)的供电方式为电池供电或type-C接口接入外接电源供电。
9.根据权利要求8所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述PCB控制电路板(60)的一端焊接有充电插口(62)，且充电插口(62)内卡合连接有密封盖(63)。
10.根据权利要求9所述一种基于耦合感应自主识别智能锁具的无线充钥匙，其特征在于，所述PCB控制电路板(60)的底端通过导电触脚焊接有充电电池(61)，且充电电池(61)与充电插口(62)之间连接有导电线。
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