CN105041060B - 一种可实现多路通讯的节能电控锁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实现多路通讯的节能电控锁，属于电控锁具结构技术领域。特征在于，所述外部主控系统采用了数据总线多路通讯方式同时控制多个电控锁具，所述电控锁具内部设有受控于外部主控系统并驱动锁具开锁的电子系统组件，由所述电子系统组件输出信号驱动所述电控锁具内部的减速电机，所述减速电机输出扭矩带动所述电控锁具内部的机械控制部分来实现锁具的启闭。本锁具每个锁具都有一个独立的通讯地址，外部主控系统通过一个数据总线控制多个锁具，而所有锁具之间互不干扰。锁具电子系统超低能耗，本锁可支持电池供电并可保持长时间的稳定工作，能够承受外部较大范围的供电电压。

Description

一种可实现多路通讯的节能电控锁

技术领域

本发明涉及一种电控锁，物别是一种可实现多路通讯的节能电控锁，属于电控锁具结构技术领域。

背景技术

目前市场上使用的类似电控锁，其动力来源主要是采用电磁铁，在通电时，电磁铁吸入铁芯产生拉力，带动解锁装置开锁。这种装置的缺点1是在有限的空间内电磁铁形体较小，产生的拉力小，即解锁力量小，有时开锁困难，或磁铁寿命降低；如果增大拉力则需增大电磁铁尺寸，从而增大锁具尺寸；2是电磁铁工作瞬时电流峰值过高，耗电较大，不节能，对控制系统寿命也有影响；3是在外部控制系统控制多个锁具时（如超市储物柜），需要每个锁具导线独立与控制系统链接，造成控制体统接口过多，走线复杂，安装检修麻烦，外部控制系统需要做得尺寸较大，占用较大空间。

发明内容

本发明旨在解决现有技术电控锁具存在的不节能、外部控制系统控制多个锁具时结构复杂的问题，进而提供一种自身具有独立通讯地址的通过数据总线可实现多路通讯的节能电控锁。本发明通过一条数据总线可以联控许多个锁具，而每个锁具独立工作、互不干扰，这将大大简化外部控制系统结构和线路布置。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种可实现多路通讯的节能电控锁，包括外部主控系统，其特殊之处在于，所述外部主控系统采用了数据总线多路通讯方式同时控制多个电控锁具，所述电控锁具内部设有受控于外部主控系统并驱动锁具开锁的电子系统组件09，由所述电子系统组件09输出信号驱动所述电控锁具内部的减速电机04，所述减速电机04输出扭矩带动所述电控锁具内部的机械控制部分来实现锁具的启闭；

所述外部主控系统采用的是能够支持多路通讯方式的标准ModBus RTU通讯协议；每个锁具都有一个独立的通讯地址，外部主控系统通过一个数据总线控制多个锁具，而所有锁具之间互不干扰。

所述电控锁具至少设计有两个；

所述电控锁具的锁壳体内部的机械控制部分包括由外部门钩17推动控制以实现上锁的弹性推杆02，在推入所述弹性推杆02后与所述门钩17相挂紧的锁钩14；由减速电机04驱动控制以实现开锁的曲臂05，所述曲臂05驱动连接有滑块06，所述滑块06联动有锁止块12，所述锁止块12与所述锁钩14相互配合以实现锁具的上锁和开锁；

所述曲臂05用以接受电机转动扭矩，并将扭矩传递至与相连的滑块06上，其具有与所述减速电机04的输出轴端相连的电机连接轴孔051，以及与所述滑块06相连接的曲臂伸出段052；

所述滑块06在所述曲臂05的带动下能够沿预设于锁壳体内部的滑动区段内往复滑动，其一端设有曲臂连接孔061，另一端设有用于联动锁止块12的长杆槽孔063，所述滑块06上还设有在锁止状态触发所述电子组件系统09用以检测所述滑块位置的电子组件控制凸台064；

所述锁止块12通过锁止块扭簧13转动安装于锁壳体内部，其一端设有贯穿于所述滑块06的长杆槽孔063内部的锁止长杆123，另一端设有在锁止状态时与所述锁钩14相锁止，在解锁状态时与所述锁钩14相脱离的锁止凸点121；

所述锁钩14通过锁钩扭簧15转动安装于所述锁止块12的一侧，其一端具有在锁止状态时与所述锁止块12配合锁止、在解锁状态时与所述锁止块12相脱离的锁钩止锁点145，另一端具有在锁止状态时与所述门钩17相挂紧、在解锁状态时与所述门钩17相脱离的门钩挂点141；所述锁钩14上还设有在解锁状态能够触发所述电子组件系统09以检测锁具状态的电控凸点144；

所述弹性推杆02上套设有弹簧03，整体呈T形结构，其包括一个用以承受来自所述门钩17推力的门钩推压面021，以及用于产生轴向位移的圆柱面023，所述弹簧03套装于所述圆柱面023上，在所述圆柱面023的中段设有对所述弹簧03起限位压缩作用的弹簧限位面024；在所述门钩推压面021的另一侧设有在推压过程中拉动所述锁钩14的锁钩推压面022。

本发明一种可实现多路通讯的节能电控锁，其优点是：锁具外形尺寸小，解锁力量大，节能，自身具有独立通讯地址；外部主控系统通过数据总线多路通讯方式同时控制多个电控锁具，而每个锁具独立工作、互不干扰，这将大大简化外部控制系统结构和线路布置。

附图说明

图1：本发明一种可实现多路通讯的节能电控锁锁止结构示意图；

图2：底板座结构示意图； 图3：推杆结构示意图；

图4：减速电机结构示意图； 图5：曲臂结构示意图；

图6：滑块结构示意图； 图7：电子系统组件结构示意图；

图8：锁止块结构示意图； 图9：锁止块扭簧结构示意图；

图10：锁钩结构示意图； 图11：锁钩扭簧结构示意图；

图12：门钩结构示意图； 图13：盖板结构示意图；

图14：本发明一种可实现多路通讯的节能电控锁开锁结构示意图；

图15：多路通讯工作原理图；

图16：图2的立体图； 图17：图13的立体图。

图18：盖板结构示意图。

具体实施方式

下面就附图1-4对本发明一种可实现多路通讯的节能电控锁作以下详细说明。

本发明涉及一种可实现多路通讯的节能的电控锁具，具体结构如图1。

该锁具由底板座01、推杆02、弹簧03、减速电机04、曲臂05、滑块06、螺钉07、螺钉08、电子系统组件09、线束10、转轴11、锁止块12、扭簧13、锁钩14、扭簧15、转轴16、门钩17、盖板18等零部件组成。

底板座01是锁具安装的基体，用来定位和安装各种零部件。其上分别预设有锁具安装螺丝孔011，推杆定位座012是带有凹口孔的凸台，左右各一个，用来安装和限制推杆02和弹簧03；电机卡槽013是用来安装并固定减速电机04的；014是用来通过推杆02的推杆半圆孔；线路板定位凸台015是用来安装并定位线路板组件的；盖板定位凸台016是用来安装并固定盖板18的；滑块导向槽017用于安装滑块06并对其起导向作用；应急开启槽018是用于应急开启的长凹口；导线孔019是提供导线10引出的半圆孔；0110是锁止块限位凸台，通过阻挡锁止块限位面125而将锁止块限位，对扭簧13起定位作用；转轴定位座0111是安装并固定转轴11的；0112是应急开启备用长孔；弧形凸台0113是用来保持锁钩14平稳转动的；0114是用来固定扭簧15的扭簧固定凸台；0115是限制锁钩14极限位置的锁钩限位凸台；带孔凸台0116用于安装并固定转轴16；门钩凹口0117用于容纳门钩17（如图2）。

推杆02整体呈T字形结构，其具有在上锁时与门钩17接触关联的门钩推压面021，所述门钩推压面021的反面设为与锁钩142相关联的锁钩推压面022，圆柱长杆023嵌装于所述推杆定位座012内，所述推杆02的圆柱长杆023上还设有用于对所述弹簧03起限位压缩作用的弹簧限位面024（图3）。

弹簧03套在推杆02的圆柱长杆023上，左端抵靠于所述弹簧限位面024，右端压缩抵靠于所述推杆定位座012上。上锁时推杆02的门钩推压面021被门钩17 的钩鼻171推动右移，弹簧03被压缩；开锁时，锁钩14的锁钩止锁点145脱离锁止块12上的锁止凸点121，在弹簧03弹力作用下，将门钩17弹出，同时带动锁钩14逆时针转动。

减速电机04的电机输出轴端041与曲臂05的电机连接轴孔051相连，电子连接端042与电子系统组件09相连（图4）。

曲臂05是装在减速电机输出轴上的零件，其一端设有与减速电机的电机输出轴端041相配合的电机连接轴孔051，另一端具有嵌插于滑块06上长槽孔061内的曲臂伸出段052，当电机转动时，通过曲臂05带动滑块06移动（图5）。

滑块06上设有用于容纳所述曲臂伸出段052的曲臂连接孔061，所述滑块06上的盖板定位端面062被盖板18上预设的盖板滑块卡槽181容纳并限位，所述滑块06上的底板定位端面065被底板座01上预设的滑块导向槽017容纳并导向定位；所述滑块06上还开设有套接于锁止块12的锁止长杆123上的长杆槽孔063，滑块06在曲臂05驱动下沿滑块导向槽017和盖板滑块卡槽181形成的轨道往复运动，滑块06上还设有在运动中能够触碰到电子系统组件09上微动开关弹性触头0951的电子组件控制凸台064，产生电信号，电子系统组件09控制电机停止转动（图6）。

锁体连接螺钉07将底板座01和盖板18连接并固定。

电子组件固定螺钉08将电子系统组件09固定在底板座01上。

电子系统组件09是锁具的通讯和控制系统，其通过电子组件安装孔0910安装于底板座01上；所述电子系统组件09上分别设有第一电容091、第一芯片092、第一电阻093、第二电容094、带有弹性触头0951的第一微动开关095、第三电容096、第二电阻097、485芯片098、第三电阻099、电机接口0911、开锁芯片0912、卧式贴片插座0913、第二微动开关0914、第四电容0915、第五电容0916、第二芯片0917、第四电阻0918，通讯线路引出端0919（图7）。

09电子系统由内电源部分、中控部分、开锁部分、485通讯部分、检测部分构成。（1）内电源部分包含第一电容091、第一芯片092、第一电阻093、第二电容094、第三电容096及通讯线路引出端0919等电子器件，其作用是将外部电源降压，输出稳定的电压，供内部系统工作。（2）中控部分包括第三电阻099、卧式贴片插座0913、第五电容0916、第二芯片0917等电子器件，其作用是控制开锁和通讯。（3）开锁部分包括电机接口0911、开锁芯片0912、第四电容0915等电子器件，其作用是输出开锁电压，驱动电机转动开锁。（4）485通讯部分包括485芯片098、通讯线路引出端0919等电子器件，其作用是与外部系统进行通讯。（5）检测部分包括第一微动开关095、第二电阻097、第二微动开关0914、第四电阻0918等电子器件，其作用是通过第一微动开关095感知信号判定电机转动位置，通过第二微动开关0914感知信号判定锁钩位置即锁闭状态。

线束10内部与通讯线路引出端0919相连，外部与控制总线相连。

转轴11的一端装入并固定在底板座01的转轴定位座0111内，另一端装入并固定在盖板18的转轴固定孔183内，中间部分穿过锁止块12的锁止块安装孔122内将锁止块12安装在锁体内。

锁止块12通过转轴11转动安装于底板座01和盖板18之间，其具有中部的用于套装转轴11的锁止块安装孔122，锁止凸点121在锁具上锁后与锁钩14的锁钩止锁点145相连，阻止锁钩摆动实现锁止功能，锁止长杆123穿设于滑块06上开设的长杆槽孔063内，当开锁时，滑块06向上移动带动锁止长杆123转动，从而使锁止凸点121与锁钩止锁点145相错离，锁钩14在锁止块扭簧13的作用下转动开锁，所述锁止块12的下端还设有挂接于锁止块扭簧13上的扭簧作用面124（图8）。

锁止块扭簧13的螺旋簧圈131套在锁止块转轴11上，一定位端132固定于底板座01上的转轴定位座0111上，二定位端133靠在锁止块12的扭簧作用面124上，对锁止块12始终产生顺时针扭矩（图9）。

锁钩14的门钩挂点141与门钩17的钩鼻171关联，上锁后阻止门钩17脱出；推杆压点142与推杆02上的锁钩推压面022关联，上锁过程中，推动门钩17进入门钩凹口0117，门钩17的钩鼻171与推杆02的门钩推压面021相接触，继续推动门钩17，推杆02的锁钩推压面022推动锁钩14的推杆压点142，使锁钩14顺时针转动；锁钩安装孔143套装在锁钩转轴16上并可绕其转动；在开锁后，锁钩14在锁钩扭簧15的作用下逆时针转动，电控凸点144触碰到电子系统组件09上的第二微动开关0914，从而可以检测到锁具开启。锁钩止锁点145在上锁时顺时针转动到锁止块12上的锁止凸点121的左边，然后被锁止凸点121阻挡使其不能回转，从而上锁；扭簧挂接面146安装有锁止块扭簧13的二定位端133（图10）。

锁钩扭簧15的簧圈151套在锁钩转轴16上，第一定位端152固定于底板座01上的扭簧固定凸台0114上，第二定位端153抵靠在锁钩14上的扭簧挂接面146上，对锁钩14始终产生逆时针扭矩（图11）。

锁钩转轴16一端装入并固定在底板座01上的锁钩转轴定位孔0116内，另一端装入并固定在盖板18上的锁钩转轴固定孔185内，中间部分穿过锁钩14的锁钩安装孔143。

门钩17由钩座173和钩鼻171组成，钩座173通过其上开设的钩座孔172安装在门板上，钩鼻171在上锁过程中推动推杆02上的门钩推压面021，在上锁后被锁钩14的门钩挂点141钩住，不能脱出。

盖板18与底板座01配合并被锁体连接螺钉07连接固定后，形成锁具外壳；盖板上分别设有用于容纳盖板定位端面062的滑块卡槽181、用于应急开启的应急开启口182、用于安装并固定锁止块转轴11的锁止块转轴固定孔183、应急开启备用长孔184、用于安装并固定锁钩转轴16的锁钩转轴固定孔185、两个与底板座01上的推杆定位座012相对应且用于安装和限制推杆02和弹簧03的推杆弹簧限位凸台186、用于与底板座01连接固定的安装螺孔187、用于固定整个锁具且与底板座01上的底板螺丝孔011位置相对应的盖板螺丝孔188以及用来通过推杆02的盖板推杆半圆孔189。

一、单个锁具工作原理：

1、上锁原理：

上锁时，推动门钩17进入门钩凹口0117，钩鼻171触碰到推杆上的门钩推压面021，继续推动门钩17，推杆的锁钩推压面022触碰到锁钩的推杆压点142，弹簧03被压缩，锁钩14绕锁钩转轴16顺时针转动，锁钩止锁点145划过锁止块12上的锁止凸点121，然后松开手，锁钩14在锁钩扭簧15和弹簧03的共同作用下往回转，同时锁止块12在锁止块扭簧13的作用下顺时针转动，锁钩止锁点145被锁止块的锁止凸点121挡住，使锁钩14不能继续回转，最终锁钩14的门钩挂点141阻挡住门钩的钩鼻171，完成上锁。

2、开锁原理：

开锁时，485通讯部分接到外部开锁指令，减速电机04开始转动，通过曲臂05驱动滑块06向上移动（参看图1），因滑块06的长杆槽孔063套在锁止块的锁止长杆123上，所以滑块06上移驱动锁止块12绕锁止块转轴11逆时针转动，使锁止块的锁止凸点121脱离对锁钩止锁点145的阻挡，锁钩14在锁钩扭簧15和推杆02的共同作用下逆时针转动，当转动到一定角度时锁钩的门钩挂点141失去对门钩钩鼻171的阻挡，门钩17在弹簧03作用下通过推杆02被弹出，完成开锁（图14）。

3、电子系统和电机工作情况

开锁时，锁钩14逆时针转动最终被设于底板座01上的锁钩限位凸台0115阻挡而停止，此时锁钩的电控凸点144触碰到电子系统组件9上第二微动开关0914的第二弹性触头09141，使第二微动开关0914感知到开锁信号，确认锁被开启（图14）。上锁后，锁钩14被锁止块的锁止凸点121阻挡，第二弹性触头09141弹出，使第二微动开关0914感知到上锁信号，确认已经上锁。上锁和开锁信息都可被系统记录，也可经通讯部分传输到外部主控系统，这样锁具状态可被随时监控。

减速电机04的停止位置是受控的，即滑块06的停止位置是受控的，完成一个开锁动作后滑块永远停止在下端位置，此时电子组件控制凸点064触碰到第一弹性触头0951使第一微动开关095感知到信号（参看图14），这样可确保锁止块限位面125靠紧锁止块限位凸台0110，为下次上锁做好准备。

本发明锁具在初次安装，第一次上电时，内部系统首先检查电机的停止位置，亦即检查滑块06是否停留在下端位置，如果滑块的电子组件控制凸台064没有触压到第一弹性触头0951且不能使第一微动开关095感知到信号时，开锁芯片0912便驱动减速电机04转动，直到滑块的电子组件控制凸台064触压到第一弹性触头0951,并使第一微动开关095感知到信号，此时电机停止转动，滑块停留在下端位置。

4、超低能耗

本锁具能够承受外部较大范围的供电电压，如3V～60V，外部电源经通讯线路引出端0919导入，通过内部电源部分的第一芯片092的减压稳压，能够输出稳定的3.3V电压，供485芯片098、开锁芯片0912、第二芯片0917等芯片使用，由于降压芯片和中控芯片采用的是超低功耗芯片，所以整个电子系统的电能消耗极低，正是因为该系统超低能耗，使得本锁具可支持电池供电并可保持长时间的稳定工作，这也是其他同类锁具无法实现的。

二、多路通讯工作原理

本锁具采用的是标准的ModBus RTU通讯协议，每个锁具都有一个独立的通讯地址，外部主控系统可以通过一个数据总线控制多个锁具，而所有锁具之间互不干扰。这种通过数据总线控制多个锁具的方法在许多应用中将发挥出显著的优越性，如信报箱、储物柜等，往往几十个锁具被一个主控系统控制，这将大大简化线路布置，使得安装和检修工作大为简化，同时因本锁具具有超低功耗，因此也将是节能的好产品（图15）。

Claims (5)

1.一种可实现多路通讯的节能电控锁，包括外部主控系统，其特征在于

所述外部主控系统采用了数据总线多路通讯方式同时控制多个电控锁具，所述电控锁具内部设有受控于外部主控系统并驱动锁具开锁的电子系统组件（09），由所述电子系统组件（09）输出信号驱动所述电控锁具内部的减速电机（04），所述减速电机（04）输出扭矩带动所述电控锁具内部的机械控制部分来实现锁具的启闭；所述电控锁具的锁壳体内部的机械控制部分包括由外部门钩（17）推动控制以实现上锁的弹性推杆（02），在推入所述弹性推杆（02）后与所述门钩（17）相挂紧的锁钩（14）；由减速电机（04）驱动控制以实现开锁的曲臂（05），所述曲臂（05）驱动连接有滑块（06），所述滑块（06）联动有锁止块（12），所述锁止块（12）与所述锁钩（14）相互配合以实现锁具的上锁和开锁；所述曲臂（05）用以接受电机转动扭矩，并将扭矩传递至与相连的滑块（06）上，其具有与所述减速电机（04）的输出轴端相连的电机连接轴孔（051），以及与所述滑块（06）相连接的曲臂伸出段（052）；所述滑块（06）在所述曲臂（05）的带动下能够沿预设于锁壳体内部的滑动区段内往复滑动，其一端设有曲臂连接孔（061），另一端设有用于联动锁止块（12）的长杆槽孔（063），所述滑块（06）上还设有在锁止状态触发所述电子系统组件（09）用以检测所述滑块位置的电子组件控制凸台（064）；所述锁止块（12）通过锁止块扭簧（13）转动安装于锁壳体内部，其一端设有贯穿于所述滑块（06）的长杆槽孔（063）内部的锁止长杆（123），另一端设有在锁止状态时与所述锁钩（14）相锁止，在解锁状态时与所述锁钩（14）相脱离的锁止凸点（121）。

2.如权利要求1所述一种可实现多路通讯的节能电控锁，其特征在于

本锁具采用标准的ModBus RTU通讯协议，每个锁具都有一个独立的通讯地址，外部主控系统通过一个数据总线控制多个锁具，而所有锁具之间互不干扰。

3.如权利要求2所述一种可实现多路通讯的节能电控锁，其特征在于

所述电控锁具至少设计有两个。

4.如权利要求1所述一种可实现多路通讯的节能电控锁，其特征在于

所述锁钩（14）通过锁钩扭簧（15）转动安装于所述锁止块（12）的一侧，其一端具有在锁止状态时与所述锁止块（12）配合锁止、在解锁状态时与所述锁止块（12）相脱离的锁钩止锁点（145），另一端具有在锁止状态时与所述门钩（17）相挂紧、在解锁状态时与所述门钩（17）相脱离的门钩挂点（141）；所述锁钩（14）上还设有在解锁状态能够触发所述电子系统组件（09）以检测锁具状态的电控凸点（144）。

5.如权利要求4所述一种可实现多路通讯的节能电控锁，其特征在于

所述弹性推杆（02）上套设有弹簧（03），整体呈T形结构，其包括一个用以承受来自所述门钩（17）推力的门钩推压面（021），以及用于产生轴向位移的圆柱面（023），所述弹簧（03）套装于所述圆柱面（023）上，在所述圆柱面（023）的中段设有对所述弹簧（03）起限位压缩作用的弹簧限位面（024）；在所述门钩推压面（021）的另一侧设有在推压过程中拉动所述锁钩（14）的锁钩推压面（022）。