CN102493697A - 一种汽车车位锁及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车锁装置技术领域中的一种汽车车位锁及方法。本发明的车位锁包括遥控器、压板、压杆、弹簧、连接轴、推拉杆、控制模块、底板、滑杆和档杆。本发明利用无线射频技术进行远距离遥控，避免了手动车位锁在开启和关闭时上下车的不便；利用重力势能以及存储的弹性势能作为车位锁升降的能量来源，所以达到了耗电量少，使用寿命增长，并达到了环保，价位低廉的目的。

Description

一种汽车车位锁及方法

技术领域

本发明属于车锁装置技术领域，尤其涉及一种汽车车位锁及方法。

背景技术

现有车位锁主要分为：手动车位锁和遥控车位锁。

手动车位锁靠手动升降车位锁，价格低廉，但是使用不便。用户每次停车都必须先下车对车位锁进行手动升降，才能将车开进或开出车位。

遥控车位锁在手动车位锁的基础上有所改良，利用无线射频技术控制车位锁的升降。其中有0，K，X，A型车位锁等占据主要市场，现以X型车位锁为例，说明其工作原理及特点。

X型车位锁在闲置状态下是以X型立于地面，当车位锁下降时，以X的交点为轴，其中支架的一边的支点固定不动，另一边滑动最终使X型车位锁变成一字型。在支架的两支点中间连接着拉伸弹簧，可以利用弹性势能代替一部分的电能。上升为其反过程。整个过程均以220伏交流电或蓄电池为动力。操作方便，但耗能较大，使用220伏交流电供电时需要铺设供电电路，使用蓄电池供电时需要及时充电，同时价位太高，所以没有得到普及。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有车位锁耗能大、价格高等不足，本发明提出了一种汽车车位锁。

本发明的技术方案是，一种汽车车位锁，其特征是该车位锁包括遥控器、压板、压杆、弹簧、连接轴、推拉杆、控制模块、底板、滑杆和档杆；

所述压板的一侧固定在地面，压板的另一侧下安装有弹簧，弹簧的另一端固定在底板上；压板的另一侧和压杆连接；压杆和连接轴连接；连接轴和推拉杆连接；推拉杆位于底板的滑道内，并和滑杆连接；滑杆和档杆连接；底板固定在地面；

所述推拉杆上有设定数量个孔；

所述控制模块包括供电单元、无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元和微控单元；

所述供电单元分别与无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元和微控单元连接；微控单元分别与无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元连接；

所述位置检测单元包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述指示单元位于档杆上；

所述第一传感器位于压板受压前连接轴的正下方；第二传感器位于压板受压且和地面平行时连接轴的正下方；第三传感器位于电插锁的插锁出口处；

所述插锁单元位于推拉杆上的孔的对应位置。

所述供电单元为电压为12伏的锂离子电池。

所述第一传感器、第二传感器和第三传感器为型号为RPR220的反射型光电探测器。

所述指示单元为LED灯。

所述微控单元为型号为STC89C52RC的51单片机。

一种汽车车位锁的使用方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：进入车位时，司机按下遥控器指定的按钮，无线通信单元接收到信号后，使得微控单元打开插锁，此时压板可以被压下，指示单元变红；

步骤2：位置检测单元检测连接轴的位置，微控单元检测车位锁状态，当压板被汽车轮胎压至水平位置时，微控单元控制插锁固定推拉杆，从而固定压板，控制模块处于待机状态；

步骤3：车离开车位后，司机按下遥控器指定的按钮，微控单元控制插锁松开推拉杆，压板下的弹簧将压板自动弹起，位置检测单元检测连接轴的位置，确定压板完全弹起后，微控单元控制插锁固定推拉杆，压板不能被压下，指示单元变绿，控制模块处于待机状态。

本发明改进的关键技术是比以往的车位锁增加了压板这个部分，从而实现了汽车的重力势能到压板下弹簧的储存的弹性势能这一能量转化，挡杆充分利用了弹性势能从而实现了车位锁耗能的减小。

附图说明

图1是车位锁的压板部分；

图2是车位锁的档杆部分；

图3是压板上传感器的位置所在；

图4是车位锁的整体图，显示车位锁各个模块的连接关系；

图5是压板的侧视图；

图6是控制模块的控制关系；

图7是车位锁工作流程图，图7a车驶入；图7b驶出的流程。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明采用压板和挡杆两个主要的机械部分，两部分通过推拉杆以插销的形式连接。压板下固定两个弹簧。挡杆以与推拉杆的交点为中心，可在垂直与地面的平面上立起和倒下。压板下有两个支柱压杆，分别与压板和推拉杆的连接轴以插销的形式灵活连接。当汽车压到压板上时，压板受汽车重力下降，弹簧受到挤压，储存弹性势能，电插锁安装在底板前端，锁销伸出，插入推拉杆相应的销孔内，锁住推拉杆，推拉杆被锁后，压板便不能被压下或者抬起，达到了插锁单元锁住压板的目的。压板下的两个支柱压杆随着压板倒下，带动推拉杠的后移，从而使档杆受到推拉杠的作用力倒下。档杆底部用硬铁丝固定。在档杆适当的位置开孔，使滑杆与档杆以插销形式连接，同时，滑杆也与推拉杆以插销形式连接。在压板压下时，连接杆通过滑杆给档杆向后的力，使档杆顺利倒下。当压板抬起时，滑杆施加向前的力，档杆立起。车位锁恢复到原始状态。

当汽车不在停车位时，车位锁开启，控制模块处于待机状态。档杆(如图2)立起，使其他汽车无法进去停车位。当汽车要进入停车位时，通过遥控器传输信号进行对码，无线通信单元接受到信号后，使得微控单元打开插锁，压板(如图1)可以被压下，同时向指示单元发出指令，LED灯变红。压板受汽车重力下降，弹簧受到挤压，储存弹性势能，电插锁的锁销伸出，插入推拉杆相应的销孔内，锁住推拉杆，推拉杆被锁后，压板便不能被压下或者抬起，达到了插锁单元锁住压板的目的。压板下的两个支柱随着压板倒下，带动推拉杠的后移。在档杆适当的位置开孔，使滑杆与档杆以插销形式连接，同时，滑杆也与推拉杆以插销形式连接。在压板压下时，推拉杆通过滑杆给档杆向后的力，使档杆顺利倒下。压板的下降距离为滑杆长于推拉杆和档杆的水平距离的部分。当汽车驶出停车位后，通过对码，微控单元控制插锁松开推拉杆，压板下的弹簧将压板自动弹起带动推拉杆的后移。推拉杆通过滑杆对档杆施加向上的力，档杆立起。位置检测单元检测连接轴的位置，确定压板完全弹起后，微控单元控制插锁固定推拉杆，压板不能被压下，控制模块处于待机状态。车位锁恢复到原始状态。

档杆底部用硬铁丝固定，滑杆是一个三角支架。在档杆适当的位置开孔，使滑杆与档杆以插销形式连接，同时，滑杆也与推拉杆以插销形式连接，使得滑杆可以在车位锁运作时自由滑动；

压板部分中，压杆分别与压板和底板以插销的形式连接，压杆与底板成一定的倾斜的角度以方便压杆的下降。压杆和推拉杆通过连接杆固定在同一水平线上使得压杆可以通过推拉杆控制档杆的起落；

控制模块如图6：

a.用锂电池供电的低电压低耗能控制电路。供电单元由锂电池和稳压电路构成。

锂电池的电压为12伏，通过三个稳压芯片，LM2541CT-ADJ、LM2940CT-5.0和LM2540S-3.3分别稳压为6伏给电插锁供电；5伏给MCU、位置检测单元和指示单元供电；3.3伏给无线通信单元供电。锂电池安装在底板的电池仓内。

b.控制模块的构成：

1、供电单元——负责提供整个控制模块的电能；

2、无线通信单元——负责监听无线信号，与对码遥控器通讯，将数据送往微控制单元；

3、位置检测单元——负责检测车位锁状态，以确定压板是否到位以及插锁是否打开；

4、指示单元——负责向用户指示当前车位锁状态；

5、插锁单元——负责根据指令打开或关闭，其关闭时，压板被锁住，无法被压下或抬起，打开时，压板可在预订方向自由活动，以完成拉起或推倒挡板的功能；

c.微控制单元(Micro Control Unit，一下简称MCU)——负责控制其他各个单元，以完成控制模块的功能。MCU平时处于待机状态，以降低功耗，当接受到无线通信单元的信号后，进入工作状态，读取无线通信单元的数据，进行对码，当对码成功后，向插锁单元发出指令，打开插锁，接着通过位置检测单元检测插锁是否打开，确认插锁打开后，向指示单元发出指令，指示灯转为红色，等待汽车进入车位；此后，MCU通过位置检测单元检测压板状态，当压板完全压下时，MCU发出指令，关闭插锁；最后，MCU使无线通信单元进入监听状态，同时关闭其他不必要的单元，进入待机状态。

d.无线通信单元

无线通信单元采用挪威NORDIC公司的型号为nRF24L01的2.4Ghz无线通信芯片，nRF24L01是一款工作在2.4～2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0毫安接收模式时为12.3毫安，掉电模式和待机模式下电流消耗更低该芯片通过SPI总线与MCU交换数据。

本方案中，nRF24L01工作在ShockBurst模式下，ShockBurst模式下nRF24L01可以MCU低速相连。高速信号处理是由芯片内部的射频协议处理的，ShockBurst模式通过允许与MCU低速通信而无线部分高速通信，减小了通信的平均消耗电流。ShockBurst模式的具体配置方法，可以参考挪威NORDIC公司的nRF24L01说明手册。

e.位置检测单元

如图3所示，位置检测单元即位置传感器，该传感器在底板里的位置分别为：①压板完全抬起时，连接轴所处位置的下方；②压板完全压下时，连接轴所处位置的下方；③电插锁插销的下方。电插锁安装在底板前端，锁销伸出后，插入推拉杆相应的销孔内，锁住推拉杆，推拉杆被锁后，压板便不能被压下或者抬起，达到了插锁单元锁住压板的目的。控制模块安装在底板内部，避免遭到物理损伤。

位置检测单元由3个反射型光电探测器、3个电压比较芯片、3个三极管组成，探测器型号为RPR220，电压比较芯片为LM339，三极管型号为8550。位置检测单元由供电单元5.0伏接口供电。

5.0伏电源通过8550三极管接入RPR220工作电路，三极管基极由MCU的一个I/O口控制通断，以此来实现由MCU控制探测器工作或者关闭。RPR220的输出接至电压比较芯片正输入口，与芯片负输入口电压进行比较，电压比较芯片输出接至MCU I/O口，MCU通过读取此I/O口电平的高低，用以判断连接轴和电插锁插销的位置。

f.指示单元

指示单元由高亮度发光二极管(Light-Emitting Diode，一下简称LED)和三极管8550构成。指示单元由供电单元5.0伏接口供电。

LED有红色和绿色两种，分别和三极管T1，T2射极串联，三极管集电极接5.0伏电源，基极接MCU I/O口，LED负极接地；当MCU打开电插锁，压板可以被压下时，MCU输出一定频率方波，打开关闭三极管T1，红色LED闪烁；当MCU关闭电插锁，压板被锁住后，MCU输出一定频率方波，打开关闭三极管T2，绿色LED闪烁；30秒后MCU关闭T2，LED熄灭。LED灯安装在档板上部，显示车位锁的运行状态。

g.插锁单元

插锁单元主要部分由一块电插锁和一块驱动芯片组成，电插锁型号为KT-XL01。电插锁为常闭型，通电后锁销缩进，插锁打开，断电后锁销伸出，插锁闭合。驱动芯片型号为BTS7960，BTS7960芯片电路根据MCU发出的信号，导通或者关断电插锁电源，达到MCU控制电插锁打开或者关闭的目的。插锁单元电源由供电单元的6.0伏接口提供。

h.微控制单元

微控制单元由微控制器和周边元件组成，一下统称MCU。MCU采用51系列单片机，型号为STC89C52RC。MCU由供电单元5.0伏接口供电。MCU通过I/O口与其他单元连接，控制其他单元，其中由4个I/O口模拟SPI总线与无线通信芯片交换数据。

(二)控制模块整体电路。

利用电子装置提供较小的作用力，控制作用力大的机械装置工作。整体方案着眼于环保，低能耗、低价位，从而实现感应式汽车车位锁的普及。

(三)车位锁工作流程图

驶入车位流程：如图7a。

当汽车驶入车位时，首先，车主按下识别遥控器按钮，发射无线信号，无线通信单元接受到信号后进行无线识别，对码成功后，微控制单元打开插锁，使压板可以被压下，就绪后指示灯转为红色；然后，汽车驶入车位，将压板压下，进而使挡杆倒下，在这个过程中，微控制单元检测车位锁状态，一旦压板完全压下，微控制单元发出指令关闭电插锁，这样便锁住了压板，使其不能恢复抬起状态，挡板也就不能抬起；最后，微控制单元关闭不必要的用电单元，控制电路进入待机状态以节省电能。

驶出车位流程：如图7b。

当汽车驶出车位后，首先，车主按下识别遥控器按钮，发射无线信号，无线通信单元接受到信号后进行无线识别，对码成功后，微控制单元打开插锁，释放压板；然后，压板在弹力装置的作用下，恢复抬起状态，进而拉起挡杆，在这个过程中，微控制单元检测车位锁状态，一旦压板完全抬起，微控制单元发出指令关闭电插锁，这样便锁住了压板，使其不能被压下，挡板也就不能倒下；最后，微控制单元关闭不必要的用电单元，控制电路进入待机状态以节省电能。

(四)结构或装置附图

压板俯视图：如图1。档杆图：如图2。整体图：如图4。压板侧视图：如图5。

针对传统车位锁的缺点，本发明进行了改进。首先利用车的重力势能和强力弹片的弹性势能之间的相互转换来升降车位锁，利用电子装置提供较小的作用力，实现大作用力的作用效果，驱动机械装置工作，实现了能量的循环利用，耗能小，自然用电量就小，解决了频繁充电的问题。用锂电池供电的低电压低耗能控制电路进一步使耗能减小。利用杠杆原理使得车位锁的机械构造简单方便，利用无线射频(RFID)技术自主设计芯片，改进原有的装置，使得价位更加合理，便于普及推广。

利用机械能的转换是本发明的创新点。利用无线射频技术进行远距离遥控，避免了手动车位锁在开启和关闭时上下车的不便。利用重力势能以及存储的弹性势能作为车位锁升降的能量来源，所以达到了耗电量少，使用寿命增长，并达到了环保，价位低廉的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种汽车车位锁，其特征是该车位锁包括遥控器、压板、压杆、弹簧、连接轴、推拉杆、控制模块、底板、滑杆和档杆；

所述压板的一侧固定在地面，压板的另一侧下安装有弹簧，弹簧的另一端固定在底板上；压板的另一侧和压杆连接；压杆和连接轴连接；连接轴和推拉杆连接；推拉杆位于底板的滑道内，并和滑杆连接；滑杆和档杆连接；底板固定在地面；

所述推拉杆上有设定数量个孔；

所述控制模块包括供电单元、无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元和微控单元；

所述供电单元分别与无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元和微控单元连接；微控单元分别与无线通信单元、位置检测单元、指示单元、插锁单元连接；

所述位置检测单元包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述指示单元位于档杆上；

所述第一传感器位于压板受压前连接轴的正下方；第二传感器位于压板受压且和地面平行时连接轴的正下方；第三传感器位于电插锁的插锁出口处；

所述插锁单元位于推拉杆上的孔的对应位置。

2.根据权利要求1所述的一种汽车车位锁，其特征是所述供电单元为电压为12伏的锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的一种汽车车位锁，其特征是所述第一传感器、第二传感器和第三传感器为型号为RPR220的反射型光电探测器。

4.根据权利要求1所述的一种汽车车位锁，其特征是所述指示单元为LED灯。

5.根据权利要求1所述的一种汽车车位锁，其特征是所述微控单元为型号为STC89C52RC的51单片机。

6.一种使用权利要求1所述的汽车车位锁的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：进入车位时，司机按下遥控器指定的按钮，无线通信单元接收到信号后，使得微控单元打开插锁，此时压板可以被压下，指示单元变红；

步骤2：位置检测单元检测连接轴的位置，微控单元检测车位锁状态，当压板被汽车轮胎压至水平位置时，微控单元控制插锁固定推拉杆，从而固定压板，控制模块处于待机状态；

步骤3：车离开车位后，司机按下遥控器指定的按钮，微控单元控制插锁松开推拉杆，压板下的弹簧将压板自动弹起，位置检测单元检测连接轴的位置，确定压板完全弹起后，微控单元控制插锁固定推拉杆，压板不能被压下，指示单元变绿，控制模块处于待机状态。

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