CN106394735A - 基于物联网的智能安防自行车锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能安防自行车锁，包括有自行车、转向灯、转向角度传感器和加速度传感器、IC集成电路板、太阳能电池板、步进电机和移动终端，步进电机的主轴上套装有固定块，固定块上设有横向通孔并套装有锁杆，锁座上设有与锁杆相配合的锁孔；CPU分别与转向角度传感器和加速度传感器相连接，与转向灯相连接，与语音提示模块相连接，通过A/D转换电路与蓝牙模块相连接，通过继电器与步进电机相连接，蓝牙模块与移动终端进行无线通信；太阳能电池板与可充电电源模块相连接。本发明解决了现有技术存在的问题同时推陈出新，最终真正的实现了智能物联，在物联网革命浪潮下，推动了自行车锁的一种进步与革新。

Description

基于物联网的智能安防自行车锁

技术领域

本发明涉及自行车、IC集成电路、太阳能光伏发电、智能传感器和低功耗蓝牙技术领域，具体是一种基于物联网的智能安防自行车锁。

背景技术

在现有专利中，授权公开号为CN205243205U的一种电机蓝牙自行车锁，它属于自行车技术领域。包括锁上盖、锁下盖、锁体、锁环、电池组、电机、蓝牙控制板、主控板、电机驱动板和按钮板，锁上盖和锁下盖相互匹配，锁体和锁环相连，该锁体和电池组均安装在锁下盖内，电机、蓝牙控制板、主控板、电机驱动板和按钮板均固定在锁下盖内，主控板分别与蓝牙控制板和电机驱动板相连，电机通过电机驱动板驱动，蓝牙控制板和电机连接。其结构合理，安装和拆卸方便，安全可靠，智能化程度高。该发明专利一种电机蓝牙自行车锁产品结构复杂，实际操作起来繁琐，不能快捷高效的进行自行车的解锁与上锁，而且该蓝牙自行车锁只是在传统自行车锁的基础上加上智能化元素，在某种意义上来说智能化程度不高。

授权公开号为CN204531700U的 一种带有蓝牙功能的压力式报警自行车锁，在锁体内设有蓝牙控制电路板和两个关于锁体中心对称的锁舌外壳，在锁舌外壳内设有锁杆槽、锁舌复位弹簧及主动齿轮，该主动齿轮安装在电机的输出轴上，锁舌的后部为齿轮，在锁舌后设有复位弹簧，在锁杆槽的顶部有一报警垫圈，在锁舌外壳内有一孔处于报警垫圈的下方，锁杆上有与锁舌匹配的凹槽；所述胶套的一端有螺钉一，另一端有螺钉二，锁体中装有备用电池仓与扬声器，胶套内表面紧贴胶套感应层，锁杆的外表面紧贴锁杆感应层且在锁杆感应层上有凸块。采用蓝牙与步进电机组合的结构，且采用感应压力接触的报警方式。紧跟当下时代发展趋势，成本低，效果好。该发明专利一种带有蓝牙功能的压力式报警自行车锁产品结构非常复杂，因为采用的是感应压力接触的报警方式很少容易受环境的影响，实际操作起来存在很大的问题，并且该自行车锁物理结构环节复杂，各部分的衔接度有待考证。

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母 “IC”表示。电子集成技术按工艺方法分为以硅平面工艺为基础的单片集成电路、以薄膜技术为基础的薄膜集成电路和以丝网印刷技术为基础的厚膜集成电路。

太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，但不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。

智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。

低功耗蓝牙(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。低功耗蓝牙技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

低功耗蓝牙技术的三大特性成就了ULP性能，这三大特性分别是最大化的待机时间、快速连接和低峰值的发送/接收功耗。低功耗蓝牙技术“完成”一次连接(即扫描其它设备、建立链路、发送数据、认证和适当地结束)只需3ms；而标准蓝牙技术完成相同的连接周期需要数百毫秒。再次提醒，无线开启时间越长，消耗的电池能量就越多。低功耗蓝牙技术还能通过两种其它方式限制峰值功耗：采用更加“宽松的”射频参数以及发送很短的数据包。两种技术都使用高斯频移键控(GFSK)调制，但低功耗蓝牙技术使用的调制指数是0.5，而标准蓝牙技术是0.35。0.5的指数接近高斯最小频移键控(GMSK)方案，可以降低无线设备的功耗要求。更低调制指数还有两个好处，即提高覆盖范围和增强鲁棒性。低功耗蓝牙技术使用非常短的数据包——这能使硅片保持在低温状态。因此，低功耗蓝牙收发器不需要较耗能的再次校准和闭环架构。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网的智能安防自行车锁，以解决现有技术存在的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：包括有自行车、安装在自行车前后侧的转向灯、安装在自行车把手上的且与转向灯相连接的转向开关、安装在自行车前轮的转向角度传感器和加速度传感器、IC集成电路板、太阳能电池板、步进电机和移动终端，所述的自行车在其后轮右侧的支架上固定焊接有支撑架，所述的IC集成电路板和步进电机分别固定安装在所述支撑架上，所述步进电机的主轴上套装有固定块，所述的固定块上设有横向通孔并套装有锁杆；所述的自行车在其后轮左侧的支架上固定焊接有锁座，所述的锁座上设有与所述锁杆相配合的锁孔；所述的IC集成电路板上集成有CPU、蓝牙模块、A/D转换电路、语音提示模块、可充电电源模块和继电器；所述的CPU分别与所述转向角度传感器和加速度传感器相连接，与所述转向灯相连接，与所述语音提示模块相连接，通过A/D转换电路与所述蓝牙模块相连接，通过继电器与所述步进电机相连接，所述的蓝牙模块与所述移动终端进行无线通信；所述的太阳能电池板分别设置于所述自行车的前、后方，并位于所述自行车的骑坐区域的下方，同时与所述可充电电源模块相连接。

所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的IC集成电路板采用CC3200LanuchPad开发板。

所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的蓝牙模块采用CC2541芯片。

所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的可充电电源模块采用锂电池。

本发明的有益效果：

1、本发明采用独特新颖的自行车车锁模式，利用IC集成电路技术能够实现该自行车车锁微小型化、低功耗、智能化；并且自主设计的IC集成电路板不仅能够实现移动终端远程驱动步进电机，而且能够实现太阳能电池板和锂电池的交互式充放电效应，太阳能电池板和锂电池的交互式使用，解决了传统智能自行车锁需定期更换电池的问题。

2、本发明从产品物理结构，技术参数，技术应用等层面进行突破性的技术革新，与现有的其他产品相比，很大程度上的实现了自行车的完全锁定；将自主设计的IC集成电路板和改装的步进电机引入到车锁中，利用移动终端通过低功耗蓝牙远程驱动步进电机简单高效的实现了自行车的上锁与解锁。

3、本发明中转向灯和智能传感器的使用，一方面能够实现用户手动操纵安装在自行车把手上的转向开关，另一方面智能传感器能够根据用户在骑行过程中转弯的角度和加速度进行智能开启转向灯；与此同时语音提示模块的使用，能够为用户提供温馨舒适的服务。

4、本发明成功的解决了现有技术存在的问题同时推陈出新，研发探索出一套全新的技术方案，最终真正的实现了智能物联，在物联网革命浪潮下，也推动了自行车锁的一种进步与革新。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明控制原理框图。

具体实施方式

参见图1、2，一种基于物联网的智能安防自行车锁，包括有自行车1、安装在自行车1前后侧的转向灯、安装在自行车1把手上且与转向灯相连接的转向开关、安装在自行车1前轮的转向角度传感器和加速度传感器、IC集成电路板、太阳能电池板9、步进电机2和移动终端，自行车1在其后轮右侧的支架3上固定焊接有支撑架4，IC集成电路板和步进电机2分别固定安装在支撑架上，步进电机2的主轴上套装有固定块5，固定块5上设有横向通孔并套装有锁杆6；自行车1在其后轮左侧的支架7上固定焊接有锁座8，锁座8上设有与锁杆6相配合的锁孔；IC集成电路板上集成有CPU、蓝牙模块、A/D转换电路、语音提示模块、可充电电源模块和继电器；CPU分别与转向角度传感器和加速度传感器相连接，与转向灯相连接，与语音提示模块相连接，通过A/D转换电路与蓝牙模块相连接，通过继电器与步进电机2相连接，蓝牙模块与移动终端进行无线通信；太阳能电池板9分别设置于自行车1的前、后方，并位于自行车1的骑坐区域的下方，同时与可充电电源模块相连接。

本发明中，IC集成电路板采用CC3200LanuchPad开发板。

蓝牙模块采用CC2541芯片。

可充电电源模块采用锂电池。

当用户通过移动终端连接蓝牙模块，最终能够实现驱动步进电机2的正转与反转，进而实现自行车1的上锁与解锁功能。同时当自行车1处于上锁状态时，语音提示模块会发出“你的爱车已上锁”提示音，当自行车1处于解锁状态时，语音提示模块会发出“你的爱车已解锁” 提示音。

太阳能电池板9能够将光能高效的转化成电能，一方面可以直接给IC集成电路板供电，另一方在电能转化过多时可用于向锂电池充电，实现交互式的充放电效应。

IC集成电路板和步进电机2高度集成化，实现微型化一体，不需要复杂的线路连接就可以实现硬件电路的所有功能。

步进电机2经过自主改装，通过驱动步进电机2能够带动固定块5上的锁杆6的前进与后退，并且锁杆6前进能够伸进与其相对应的锁孔中，进而实现自行车1的完全锁定。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明实现了移动终端（智能手机）通过蓝牙发送指令就可以与IC集成电路板进行通信，进而将蓝牙的指令通过与IC集成电路板连接步进电机的线路进行传输，驱动步进电机正转与反转，从而能实现自行车的上锁与解锁。

本发明对普通自行车进行改装，在自行车后轮的左、右两侧支架分别焊接有部分装置用于实现自行车的上锁与解锁；左侧的焊接的是带有锁孔的锁座，右侧焊接的是支撑架，用来安装步进电机，从而构成了普通自行车车锁的原型。

步进电机经过自主改进，在步进电机的主轴上套装固定块，并且固定块与用于安装步进电机的支撑架之间有一定的间隙，防止存在摩擦，有利于步进电机带动锁杆前进与后退，进而实现自行车的解锁与上锁。

太阳能电池板的发电方式有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

本发明采用的是光—电直接转换方式，该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。

本发明中转向灯和智能传感器的使用，一方面能够实现用户手动操纵安装在自行车把手上的转向开关，另一方面智能传感器能够根据用户在骑行过程中转弯的角度和加速度进行智能开启转向灯；与此同时语音提示模块的使用，能够为用户提供温馨舒适的服务；两者的结合为用户的使用便捷以及安全提供了可能，智能化的同时也顺应了用户的需求。

本发明将自主设计的IC集成电路板和改装的步进电机引入到车锁中，利用移动终端通过低功耗蓝牙远程驱动步进电机，简单高效的实现了自行车的上锁与解锁。IC集成电路技术和太阳能光伏发电技术的引入对整个自行车车锁的实现起到了决定性的作用，利于实施与推广。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：包括有自行车、安装在自行车前后侧的转向灯、安装在自行车把手上且与转向灯相连接的转向开关、安装在自行车前轮的转向角度传感器和加速度传感器、IC集成电路板、太阳能电池板、步进电机和移动终端，所述的自行车在其后轮右侧的支架上固定焊接有支撑架，所述的IC集成电路板和步进电机分别固定安装在所述支撑架上，所述步进电机的主轴上套装有固定块，所述的固定块上设有横向通孔并套装有锁杆；所述的自行车在其后轮左侧的支架上固定焊接有锁座，所述的锁座上设有与所述锁杆相配合的锁孔；所述的IC集成电路板上集成有CPU、蓝牙模块、A/D转换电路、语音提示模块、可充电电源模块和继电器；所述的CPU分别与所述转向角度传感器和加速度传感器相连接，与所述转向灯相连接，与所述语音提示模块相连接，通过A/D转换电路与所述蓝牙模块相连接，通过继电器与所述步进电机相连接，所述的蓝牙模块与所述移动终端进行无线通信；所述的太阳能电池板分别设置于所述自行车的前、后方，并位于所述自行车的骑坐区域的下方，同时与所述可充电电源模块相连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的IC集成电路板采用CC3200LanuchPad开发板。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的蓝牙模块采用CC2541芯片。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能安防自行车锁，其特征在于：所述的可充电电源模块采用锂电池。