CN2521326Y - 一种感应式电子门锁的节电设计 - Google Patents

Abstract

一种感应式门锁的节电设计，由电源控制线路、蜗杆、蜗轮摆杆离合器、改码键盘、液晶显示屏和电池盒组成，从供电线路和机械结构二方面着手，降低整机功耗，改善电池的工作状态来提高开启次数，电源电路中设触发源，***触发上电后，由主控电路中的CPU控制延时和断电，在无开门动作和***操作时时，整个***处于断电状态，只维持时钟芯片的工作电流，使电池供电寿命延长，提高了每组电池对门的开启次数达到三万次以上。

Description

一种感应式电子门锁的节电设计

本实用新型涉及了一种感应式电子锁，特别是一种对感应式电子门锁的节电设计结构。

电子锁由于可具有上亿次的密码组合，因而比机械锁有更高的保密性和可靠性，越来越受到用户和生产厂家的重视，然而大部分电子门锁都要使用碱性干电池作为电源，整机的功耗将决定电池的工作寿命，也就是决定了电子门锁每更换一组电池后的开启次数，为了降低功耗和提高抗干扰的能力，较先进的电子门锁都放弃了使用电磁铁作为驱动元件的设计而普遍采用了微电机，在整个门锁的电器元件中微电机成为一个高耗能点，为了解决其开启瞬间需要的大电流问题，CN2371288Y智能卡门锁的专利中采用了储能电容、晶体三极管、场效应管和光电耦合器构成的充放电控制电路，以使得电路维持电流保持在较低的水平，来延长电池的使用期，达到每组电池开启一万次的目的。然而电容的充电能源来自干电池，驱动微电机工作瞬间的高峰能量消耗又从电容释放中获得，仅相当一个零存整取的过程，并未能有助于电池消耗水平的降低，其有效开启次数的增加，完全是来自降低整机工作电流的结果。(从普通的200毫安降至60毫安)。

本实用新型的目的是针对上述技术的缺欠，从供电电路和机械结构二方面着手，彻底降低电子门锁的整机功耗，改善电池的工作状态来延长使用寿命。

本实用新型的目的是这样实现的：感应式电子门锁通常由前锁体、锁芯、主控电路、备份电路，射频感应线路和门内锁体以及液晶显示屏、改码键盘所组成，其能源消耗来自下述几个方面，高峰是开关门时的电机转动，此外的消耗是射频基站发射电磁波以及附有自制卡和改写卡密码功能锁体的键盘与液晶显示操作时的电路消耗，还有控制电路本身CPU自身消耗的能量。本设计以中央CPU控制，分别切换启动每一方，使各部分在非工作的其他时间均处于切断或休眠状态达到彻底节能的目的。

唤醒激活每一方的办法是在锁体结构上做了如下的设计

1.前锁体上设计出上电延时启动开关，加电时间有限，不开门时的控制电路上只保留微安级的休眠电流，仅维持***时钟在工作。

2.减少机械部分的传动负荷，采用蜗杆、蜗轮摆杆离合器控制联动，让微电机在低负载下瞬间工作，控制其工作电流限制在60-40毫安的范围内。

3.制卡与改码用的操作键盘设启动开关键，使用延时自闭的办法，操作停止即自动断电。

4.各启动开关均采用脉冲上电方式，通过CPU促使电源控制电路工作，避免按动时间过长消耗无谓的能源。

按上述四方面做结构设计后，感应式电子门锁的每组电池的开启次数由通常的一万五千次提高到三万次以上，效果极其显著。

下面结合附图阐述本实用新型的具体实施例：

附图1是电源控制电路原理图

附图2是锁芯中的蜗杆、蜗轮摆杆离合器二种位置图

    a离合器打开态           b离合器闭合态

图中 1蜗杆、2蜗轮块、3离合轮、4离合棘爪、5摆杆。

附图3是一种感应式电子门锁的门内锁体上方设置的改码键盘和液晶显示屏的外观图。

图中 a.罩壳后的门内锁体外观   b.去掉罩壳后的门内锁体

附图4是前锁体触发源的二种结构形式

附图1中***的供电由MOS管Q1供给，Q1的导通受如下几方面控制：

①装入电池BAT后，BAT通过电阻R3、R4电容C4、使Q2导通，继而Q3导通，MOS管Q1导通，***VCC得到供电，此时微处理器控制I/O端输出高电平，使Q5导通后Q4也导通，维持Q1的导通，当***完成初始化后，微处理器控制I/O端输出低电平，使Q5、Q4截止，进而使Q1截止，***断电，自动上电工作结束。

②按动前锁体上的上电触发器，***即可加电，前锁体触发源的结构可以是按键、触摸开关或其他多种形式，例如用轻转手柄的形式时，手柄转角限位板使一个常开微动开关闭合，电池BAT通过电阻R9、电容C1和电阻R1、R4电容C4，使Q2导通，从而使Q3导通，***VCC上电，微处理器CPU控制I/O端输出高电平，使Q5、Q4导通，维持Q1的导通，由于C4、C3的电容量都很小，Q2、Q3导通很快会就截止，但由于微处理器CPU的I/O端保持着高电平，Q1仍通过Q4、Q5保持导通状态，***继续维持供电。当CPU完成了读卡、识别、驱动电路开门之后，再控制I/O端使其变成低电平，从而使Q5、Q4关断，进而关断Q1，***断电。

③按下门内锁体键盘上的触发键△，电池通过R8、C2、R2、R4、C4使Q2导通进而使Q3导通，Q1导通，***上电，I/O端输出高电平，使Q5、Q4导通，维持Q1的导通态，微处理器CPU完成了键盘给出的制卡、改码、功能变换等设置后，再控制I/O端使其变成低电平，Q5、Q4截止，进而关断Q1，***断电。

由于电路中选择的电容C4、C3的电容量都很小，实现了加电触发都是脉冲信号，用CPU自己控制供电MOS管Q1的导通时间长短与截止，通过上述电源控制电路，无开关门操作或无功能变换设置操作时，除时钟芯片外的整个电路，即完全处于断电状态，从而制止了电池的无意义功耗，达到提高门锁开启次数的目的。

附图2中展示了锁芯中的蜗杆、蜗轮块、摆杆离合器部分的二个工作位置结构，微电机轴端装有蜗杆1，带动蜗轮块2做左右摆动，(视微电机的正反转决定)，离合轮3外圆周边上有一台肩，中心为一方孔，锁的手柄方轴从中心通过，左a图中为关门状态，离合棘爪4在离合轮外侧，是离合器的脱开态，此时可以按动手柄上下自由转动，锁舌不能被带动，右b图是离合器部分的闭合态，在刷卡后，经主控电路识别认证通过，即启动驱动电路令微电机旋转，蜗杆1推动蜗轮块2摆动至右端，脱出齿牙后打滑，蜗轮块停在此位不动，在蜗轮块2上端有一开口的钢丝簧，摆动时拨动摆杆5做顺时针转动，摆杆上的弧形槽推动离合棘爪4下端的柱销，使离合棘爪4跟着一起向离合轮3靠拢，离合棘爪中腰部的爪台，卡入离合轮3的圆周上的台肩处，此时搬动手柄，通过手柄方轴迫使离合轮3做逆时针转动，带动离合棘爪4上端的柱销，推动凸轮机构，使锁舌缩进，达到开门的目的。此结构中，离合棘爪摆动的力十分轻微，因此经此传动系列加给微电机的负荷也就十分轻微了，电机在40毫安多一点的驱动电流下，即能做正反旋转，大大节约了功耗。

附图3中所示为一种感应式电子门锁的门内锁体，图中1.可打开的上罩壳 2.反锁转钮 3.门内手柄 4.液晶显示屏5.改码键盘 6.主控线路板 7.手柄转角限位板 8.弹性电极座9.电池盒

图3a.中是锁体的外面罩上具有屏蔽作用和装饰及保护性的罩壳后外观图，罩壳分上下二部分，上部罩壳1可以打开，便于键盘操作。图3b.中是去掉罩壳后的门内锁体，其上方安置的是液晶显示屏4和改码键盘5，中间部分放置主控线路板6，门内锁体下方安置的是电池盒9，每组四节五号电池摆放在电池盒内，通过电池盒上方的输出钮，与一对弹性的电极座8相接触。

附图4中列举了前锁体触发源的二种结构形式

    a.按键型    b.微动开关型

图中1.按键 2.手柄 3.微动开关 4.转角限位板

按键型触发源是把一个微动按键1安置在前锁体表面的适当位置，当用手刷卡时手掌即可同时触及，把上电与感应刷卡二个动作结合为一，继而按下手柄就可开门。

微动开关型触发源是把一个常闭微动开关3安置在前手柄转角限位板4的定位边旁，当轻触手柄微动开关即转成闭合，使***上电再刷卡后，按动手柄开门。

经过上述综合设计，电子门锁的功耗大大下降，每组四节五号碱性干电池平均的开启次数达到三万次以上，如果用于家用门锁上，相当可使用四年，超过目前国内外电子门锁的额定水平。

Claims (4)

1.一种感应式电子门锁的节电设计，由电源控制电路、锁芯中的蜗杆、蜗轮摆杆离合器、改码键盘、液晶显示屏和电池盒组成，其特征在于***的上电启动是由安装在前锁体上的前锁体触发源或键盘触发源引发，触发源通过R8、R9与电池电源相连，同时通过C1、C2与R1、R2、三极管Q2相连，MOS管Q1与电池电源、三极管Q3、Q4相连，CPU的I/O端与Q5、Q4相连，在锁芯中的蜗轮摆杆离合器中的离合轮，圆周边上带有台肩，离合棘爪中腰设有凸起的爪台，改码键盘与液晶显示屏和电池盒均安装在门内锁体上。

2.按上述权利要求1所述的节电设计，其特征在于前锁体触发源的具体结构是：

①安置在前锁体面上的一个微动按键

②放置在前锁内的一个微动开关，该微动开关安装在手柄转角限

  位板的旁边，与转角限位板的一个定位边相接触。

3.按上述权利要求1所述的节电设计，其特征在于键盘触发源的具体结构是从键盘上选定的一个按键。

4.按上述权利要求1所述的节电设计，其特征在于电池盒位于门内锁体的下方，其上端的输出钮与一对具有弹性的电极座相接触。

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