CN106385112A - 无线供电的电子门锁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子门锁技术领域，提供了一种无线供电的电子门锁，包括鉴权单元、执行机构、人机界面，无线充电发射单元、无线充电接收单元；无线充电发射单元集成有发射线圈；无线充电接收单元集成有接收线圈；无线充电发射单元、无线充电接收单元分别设置有MCU，当储能元件中存储的电力下降到设定阈值时，MCU控制无线充电发射单元、无线充电接收单元打开，对储能元件充电；发射线圈、接收线圈均采用多个平行线圈，所述多个平行线圈彼此靠近，在同一个平面内或近似同一个平面内。本发明的有益效果为：用无线供电方式来给电子锁或类似设备提供电力，摆脱对电池的依赖；省钱、省力、省人工；结构合理，充电效率高，安全，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及电子门锁技术领域，特别涉及一种无线供电的电子门锁。
背景技术
随着电子技术、物联网和保密通信等技术的发展。电子锁以其更安全、可编辑和可以中央控制等特点正在快速地替代传统的机械锁。电子锁是计算机信息技术、电子技术、机械技术和现代五金工艺的完美结晶。电子锁一般由电子识别与控制、机械联动系统两部分组成。指纹等生理特征的唯一性和不可复制性决定了指纹锁是目前所有锁具中最为安全的锁种。
可是，由于电子锁是依靠电力来工作的。而且在电子锁里包含马达等机电设备。电子锁对电力的要求并不低。在电子锁普及的过程中，目前普遍使用的是用电池供电的办法。电池供电有如下三个明显的缺点：1、要定期更换电池；2、消耗额外的人力，特别是在人数众多的单位更是如此；3、污染环境。
CN204103574U公开了一种电子门锁全自动无线充电装置；实现了电池自动充电。
CN203808645U公开了一种可无线充电门锁，在门关闭时可无线充电。
CN204349544U公开了一种电子门锁的无线自动充放电系统，电子门锁关闭时可充电，开锁时电子门锁与门框远离，充电中止。
上述公开文件中的技术方案，虽实现了电子门锁无线充电，但技术方案简单，充电效率不高，整体功能不强。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种无线供电的电子门锁，结构合理，安全，功能强，充电效率高。
本发明一种无线供电的电子门锁，包括鉴权单元、执行机构、人机界面、无线充电发射单元、无线充电接收单元；
所述无线充电发射单元集成有发射线圈，用于将能量发射出去；所述无线充电接收单元集成有接收线圈，用于接收来自发射线圈的能量；
所述无线充电发射单元、无线充电接收单元分别设置有MCU，当储能元件中存储的电力下降到设定阈值时，MCU控制无线充电发射单元、无线充电接收单元打开，对储能元件充电。
进一步的，所述发射线圈、接收线圈均采用多个平行线圈，所述多个平行线圈彼此靠近，在同一个平面内或近似同一个平面内。
进一步的，所述无线充电发射单元包括第一MCU、电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈；
所述电源电路不断监控输入和输出的电流和电压，同时把电流和电压的工作状态数据传输给第一MCU；
所述第一通讯电路用于无线充电发射单元和无线充电接收单元之间的信息通讯；
所述功率控制电路用于控制功率频率控制器和接口，调节馈给发射线圈的功率；并把功率控制电路的工作状态传输给第一MCU；
所述第一MCU不断检测电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第一MCU分别与电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈连接。
进一步的，所述功率频率控制器和接口设置有状态检查电路，不断将状态检查结果传输给第一MCU；特殊情况下，状态检查电路可以不经过第一MCU的逻辑判断紧急关闭输出。
进一步的，特殊情况下，所述电源电路可以不经过第一MCU的逻辑判断紧急关闭输出。
进一步的，所述无线充电接收单元包括第二MCU、第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件；
所述接收线圈接收所述无线充电发射单元发射的功率，并馈给所述接口匹配和控制电路；
所述接口匹配和控制电路将所述接收线圈接收的功率转换成适合所述储能元件储存的能量形式，并由所述储能元件将能量储存下来；且不断检测自身及所述接收线圈的工作状态，并将工作状态的信息传输给所述第二MCU；
所述第二通讯电路用于所述无线充电接收单元和所述无线充电发射单元之间的信息通讯；
所述第二MCU不断检测所述第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第二MCU分别与所述第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件连接。
进一步的，特殊情况下，所述接口匹配和控制电路可以不经第二MCU的逻辑判断而直接断开，所述特殊情况包括电流过大、温度过高。
进一步的，所述储能元件包含电流、电压和温度检测电路，该检测电路不断将检测到的参数信息传输给所述第二MCU；当所述储能元件中储存的电能下降到设定阈值时，所述储能元件向所述第二MCU发出请求信息，所述第二MCU通过所述第二通讯电路向所述无线充电发射单元发出请求信息来启动充电过程。
进一步的，所述储能元件为超级电容或充电电池。
进一步的，所述第二MCU分别与鉴权单元、执行机构、人机界面连接。
上述的特殊情况，特指人为设定的特定情况，或危害到电路安全的紧急情况。
本发明的有益效果为：用无线供电方式来给电子锁或类似设备提供电力，摆脱对电池的依赖；省钱、省力、省人工；结构合理，充电效率高，安全，应用前景广阔。
附图说明
图1所示为本发明实施例无线供电的电子门锁整体结构示意图。
图2所示为实施例中无线充电发射单元结构示意图。
图3所示为实施例中无线充电接收单元结构示意图。
其中：101-电子门锁、102-无线充电接收单元、103-无线充电发射单元、104-门框、202-功率控制电路、203-第一通讯电路、204-电源电路、205-功率频率驱动器和接口、206-发射线圈、207-第一MCU、302-鉴权单元、303-第二通讯电路、304-执行机构、306-接口匹配和控制电路、307-第二MCU、308-储能元件、309-人机界面、310-接收线圈。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
如图1-3所示，本发明实施例一种无线供电的电子门锁，包括鉴权单元302、执行机构304、人机界面309，还包括无线充电发射单元103、无线充电接收单元102；
所述无线充电发射单元103集成有发射线圈206，用于将能量发射出去；所述无线充电接收单元102集成有接收线圈310，用于接收来自发射线圈206的能量；
所述无线充电发射单元103、无线充电接收单元102分别设置有MCU（207、307），当储能元件308中存储的电力下降到设定阈值时，MCU（207、307）控制无线充电发射单元103、无线充电接收单元102打开，对储能元件308充电。
优选的，所述发射线圈206、接收线圈310均采用多个平行线圈，所述多个平行线圈彼此靠近，在同一个平面内或近似同一个平面内。传统的前后配置的线圈结构在两个线圈距离比较近的时候有很强的耦合，通常需要拉大两个线圈直接的距离来减少耦合，但这在空间比较有限的情况下很难实现，平行配置能够很好地解决两个线圈耦合过强的问题，从而提高捕获空间能量的能力。
优选的，所述无线充电发射单元103包括第一MCU 207、电源电路204、第一通讯电路203、功率控制电路202、功率频率控制器和接口205、发射线圈206；
所述电源电路204不断监控输入和输出的电流和电压，同时把电流和电压的工作状态数据传输给第一MCU 207；
所述第一通讯电路203用于无线充电发射单元103和无线充电接收单元102之间的信息通讯；
所述功率控制电路202用于控制功率频率控制器和接口205，调节馈给发射线圈206的功率；并把功率控制电路202的工作状态传输给第一MCU 207；
所述第一MCU 207不断检测电源电路204、第一通讯电路203、功率控制电路202、功率频率控制器和接口205、发射线圈206的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第一MCU 207分别与电源电路204、第一通讯电路203、功率控制电路202、功率频率控制器和接口205、发射线圈206连接。
所述功率频率控制器和接口205设置有状态检查电路，不断将状态检查结果传输给第一MCU 207；特殊情况下，状态检查电路可以不经过第一MCU 207的逻辑判断紧急关闭输出。
特殊情况下，所述电源电路204可以不经过第一MCU 207的逻辑判断紧急关闭输出。
优选的，所述无线充电接收单元102包括第二MCU 307、第二通讯电路303、接口匹配和控制电路306、接收线圈310、储能元件308；
所述接收线圈310接收所述无线充电发射单元103发射的功率，并馈给所述接口匹配和控制电路306；
所述接口匹配和控制电路306将所述接收线圈310接收的功率转换成适合所述储能元件308储存的能量形式，并由所述储能元件308将能量储存下来；且不断检测自身及所述接收线圈310的工作状态，并将工作状态的信息传输给所述第二MCU 307；
所述第二通讯电路303用于所述无线充电接收单元102和所述无线充电发射单元103之间的信息通讯；
所述第二MCU307不断检测所述第二通讯电路303、接口匹配和控制电路306、接收线圈310、储能元件308的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第二MCU307分别与所述第二通讯电路303、接口匹配和控制电路306、接收线圈310、储能元件308连接。
特殊情况下，所述接口匹配和控制电路306可以不经第二MCU 307的逻辑判断而直接断开，所述特殊情况包括电流过大、温度过高。
所述储能元件308包含电流、电压和温度检测电路，该检测电路不断将检测到的参数信息传输给所述第二MCU 307；当所述储能元件308中储存的电能下降到设定阈值时，所述储能元件308向所述第二MCU 307发出请求信息，所述第二MCU 307通过所述第二通讯电路303向所述无线充电发射单元103发出请求信息来启动充电过程。
所述储能元件308为超级电容或充电电池。
所述第二MCU 307分别与鉴权单元302、执行机构304、人机界面309连接。
在实际使用中，如图1所示，在电子门锁101里，有集成的超级电容或可充电电池。无线充电发射单元103中集成有发射线圈206。发射线圈206负责把能量发射出来。在无线充电接收单元102中，集成有接收线圈310；接收线圈310负责能量的接收；308是电力储能元件，例如超级电容或充电电池；无线充电接收单元102接收到的电能存储到储能元件308中；正常工作时，电子锁依靠存储在储能元件308中存储的电力来工作；当储能元件308中存储的电力下降到一个预设的阈值时，无线充电发射单元103打开，给储能元件308充电；充满之后自动关闭；无线充电发射单元103和无线充电接收单元102之间是用无线的方式来通信的。第一MCU 207是整个无线充电器发射部分的心脏。它是以一个单片计算机为中心的系统。它要收集整个发射器的状态并对各种状态做出反应。它和每一个模块直接通讯，并通过第一通讯电路203和第二MCU 307保持通讯。
无线充电发射单元103的结构如图2所示，电源电路204能够自适应地接收交流和直流的电源输入；无论输入是直流还是交流，电源电路204都能够把输出稳定的工作电压；电源电路204可以输出多路不同电压和电流的来支持不同的需求。电源电路204在工作时不断监控输入和输出的电流和电压；同时也把电流和电压的工作状态报告给第一MCU 207。当电压或电流状态异常时，第一MCU 207可以根据不同的情况来选择调整工作参数、直接切断工作电路并记录。在紧急情况下，电源电路204可以不经过第一MCU 207的判断而直接关闭工作电路。第一通讯电路203主要的功能是和电子锁上面的第二通讯电路303通讯，保证无线发射单元103和无线充电接收单元102的通讯。功率控制电路202的主要作用是通过控制功率频率驱动器和接口205来调节馈给功率发射线圈206的功率。在正常工作时，属于功率频率驱动器和接口205的状态检查电路不断把自己的状态汇报给第一MCU 207,第一MCU207智能判断是否需要调整输出。如果需要，则通过功率控制电路202来控制输出。
在紧急情况下，功率频率驱动器和接口205的功率检查电路可以紧急关闭输出而不经过第一MCU 207来确保安全。功率频率驱动器和接口205有三个功能：1，控制馈给功率发射线圈206的功率；2，自我状态检测；3，在极端情况下自我关闭工作电路。功率频率驱动器和接口205在工作时持续汇报自己的工作状态给第一MCU 207。并受第一MCU2 07和功率控制电路202的控制。
图3是无线充电接收单元102结构示意图，其中310是无线接收线圈。它负责把无线充电发射单元103发射出来的功率接收下来并馈给接口匹配和控制电路305。无线接收线圈310也直接受第二MCU 307的控制。第二MCU 307可以直接控制接收线圈的开关来决定是否要充电。
接口匹配和控制电路305负责把接收到的能量尽可能高效率地转换成适合储能元件308能够储存的能量形式并由储能元件308储存下来。接口匹配和控制电路305也不断地检测接收线圈310和它自身的状态。并把这些状态参数传送给第二MCU 307。第二MCU 307可以根据实际情况来决定是否要调整工作状态。在极端情况下，例如过热或电流过大等，接口匹配和控制电路305可以直接关闭接收电路而无需通过第二MCU 307。储能元件308的作用是储存电能，在大多数情况下，电子锁都是依靠储能元件308储存的电能来工作的。当储能元件308中储存的电能下降到某一个阈值时，储能元件308会向第二MCU307提出请求，第二MCU 307会通过第二通讯电路303向无线充电发射单元103提出请求来启动充电过程。储能元件308推荐使用超级电容，当然也可以使用充电电池等元器件。储能元件308模块中还包含电流、电压和温度检测电路。这些检测电路检测到的参数都会集中到第二MCU 307中，由第二MCU 307来决定是否要调整工作状态，例如降低充电电流等。在极端情况下，例如电流过大或温度过高，储能元件308可以自动关闭以达到自我保护的目的。
由于对各种可能的异常情况采取了应对措施，本发明实施例具有更高的安全性。
鉴权单元302、执行机构304和人机界面309是属于传统电子锁固有的部分，鉴权单元302的作用是判断用户是否是合法用户并把结果汇报给第二MCU 307；执行机构304是开锁关锁等动作的执行机构；人机界面309主要是显示、报警等装置。
本发明的有益效果为：用无线供电方式来给电子锁或类似设备提供电力，摆脱对电池的依赖；省钱、省力、省人工；结构合理，充电效率高，安全，应用前景广阔。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (10)
1.一种无线供电的电子门锁，包括鉴权单元、执行机构、人机界面，其特征在于，还包括无线充电发射单元、无线充电接收单元；
所述无线充电发射单元集成有发射线圈，用于将能量发射出去；所述无线充电接收单元集成有接收线圈，用于接收来自发射线圈的能量；
所述无线充电发射单元、无线充电接收单元分别设置有MCU，当储能元件中存储的电力下降到设定阈值时，MCU控制无线充电发射单元、无线充电接收单元打开，对储能元件充电。
2.如权利要求1所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述发射线圈、接收线圈均采用多个平行线圈，所述多个平行线圈彼此靠近，在同一个平面内或近似同一个平面内。
3.如权利要求1所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述无线充电发射单元包括第一MCU、电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈；
所述电源电路不断监控输入和输出的电流和电压，同时把电流和电压的工作状态数据传输给第一MCU；
所述第一通讯电路用于无线充电发射单元和无线充电接收单元之间的信息通讯；
所述功率控制电路用于控制功率频率控制器和接口，调节馈给发射线圈的功率；并把功率控制电路的工作状态传输给第一MCU；
所述第一MCU不断检测电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第一MCU分别与电源电路、第一通讯电路、功率控制电路、功率频率控制器和接口、发射线圈连接。
4.如权利要求3所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述功率频率控制器和接口设置有状态检查电路，不断将状态检查结果传输给第一MCU；特殊情况下，状态检查电路可以不经过第一MCU的逻辑判断紧急关闭输出。
5.如权利要求3所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，特殊情况下，所述电源电路可以不经过第一MCU的逻辑判断紧急关闭输出。
6.如权利要求1所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述无线充电接收单元包括第二MCU、第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件；
所述接收线圈接收所述无线充电发射单元发射的功率，并馈给所述接口匹配和控制电路；
所述接口匹配和控制电路将所述接收线圈接收的功率转换成适合所述储能元件储存的能量形式，并由所述储能元件将能量储存下来；且不断检测自身及所述接收线圈的工作状态，并将工作状态的信息传输给所述第二MCU；
所述第二通讯电路用于所述无线充电接收单元和所述无线充电发射单元之间的信息通讯；
所述第二MCU不断检测所述第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件的工作状态，并根据不同情况选择调整工作参数或切断相应电路；
所述第二MCU分别与所述第二通讯电路、接口匹配和控制电路、接收线圈、储能元件连接。
7.如权利要求6所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，特殊情况下，所述接口匹配和控制电路可以不经第二MCU的逻辑判断而直接断开，所述特殊情况包括电流过大、温度过高。
8.如权利要求6所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述储能元件包含电流、电压和温度检测电路，该检测电路不断将检测到的参数信息传输给所述第二MCU；当所述储能元件中储存的电能下降到设定阈值时，所述储能元件向所述第二MCU发出请求信息，所述第二MCU通过所述第二通讯电路向所述无线充电发射单元发出请求信息来启动充电过程。
9.如权利要求6-8任一项所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述储能元件为超级电容或充电电池。
10.如权利要求6所述的无线供电的电子门锁，其特征在于，所述第二MCU分别与鉴权单元、执行机构、人机界面连接。
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- 2016-10-11 CN CN201610888897.5A patent/CN106385112B/zh active Active
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