CN106836988A - 一种实现能源回收的智能门锁 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现能源回收的智能门锁，包括：动能采集模块，太阳能采集模块，锂电池电源管理模块和智能锁控制模块；所述动能采集模块由把手传动机构，发电机机构，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路组成；所述太阳能采集模块由太阳能板阵列，第二稳压电路和第二保护电路依次电连接组成；所述锂电池电源管理模块包括：锂电池和控制管理单元电连接，用于执行供电管理，充电管理。所述智能门锁可以在有光线照射的环境，或者频繁操作开关门的场景大大延长电池使用时间；还可以实现在低电或者断电情况下，通过电筒或者手机等光源照射门锁，或者持续按压几十次把手，就能迅速让智能门锁恢复上电。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现能源回收的智能门锁，属于智能家居和安防技术领域。
背景技术
智能门锁的应用场景日趋广泛，常规的设计中使用电池供电。但应用中却十分受限于两大问题。1）功耗太高，电池待机时间短，需要频繁更换电池；2）低电或者没有电情况下，无法迅速让门锁重新上电。现有技术中为了解决上述技术问题，实现锁本身自供电的方式，采用了一是手动发电为锁供电，二是锁安装有太阳能电池板为其进行供电，但它们各自存在缺陷，比如，一种用手动发电装置供电的锁，申请号CN201120241414.5，其门把手与发电机组直接连接，用力不均影响发电，用力过大损坏发电机组；产生的电能过少，影响体验，机械传动装置经常使用，一定可能破损，可能比锁本身还难以撬开，外置的手动发电装置容易被人为破坏。而太阳能供电锁，如，CN201410360428.7，CN200720047372.5则结构复杂，当外界光源无法为太阳能电池板提供足够光源时，无法进行有效的充电。
发明内容
本发明的目的就是克服上述缺点，提出一种能实现能源回收的智能门锁。可以在绝大多数门锁的应用场景下，同时实现光能回收和按压把手的动能回收，并将电能储存在可充电的锂电池中。该发明可以有光线照射的环境，或者频繁操作开关门的场景大大延长电池使用时间；还可以实现在低电或者断电情况下，通过电筒或者手机等光源照射门锁，或者持续按压几十次把手，就能迅速让智能门锁恢复上电。有效克服了单纯通过动能回收或者太阳能电池板进行能量获取手段的依赖性，通过锂电池电源管理模块对太阳能采集模块和动能采集模块获得电能进行供电和充电以及保护，提升了整个智能门锁的可靠性，适应性，安全性，稳定性。
所采用的技术方案如下：
一种实现能源回收的智能门锁，包括：动能采集模块，锂电池电源管理模块，智能锁控制模块；所述动能采集模块，锂电池电源管理模块和智能锁控制模块依次电连接；其中，
所述动能采集模块包括：把手传动机构，发电机机构，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路；所述把手传动机构与所述发电机机构传动连接；所述发电机机构的电流输出端，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路依次电连接构成动能采集模块；所述把手传动机构将按压所述把手的旋转动作转化为带动发电机旋转的动作；所述发电机机构将动能转换为电能；所述整流滤波电路将发电机正转，反转的能量转换成直流电能；所述第一稳压电路扩展输入电压的范围；所述第一保护电路对所述动能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述动能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电；
所述锂电池电源管理模块包括：锂电池和控制管理单元电连接，用于执行供电管理，充电管理。
进一步的，所述智能门锁还包括：太阳能采集模块，所述太阳能采集模块与所述锂电池电源管理模块电连接；其中，所述太阳能采集模块包括：太阳能板阵列，第二稳压电路和第二保护电路依次电连接；所述太阳能板阵列包括多块太阳能板通过串联升压和/或并联增强电流的方式连接构成；所述第二稳压电路用于将采集的电能稳定到设定电压；所述第二保护电路用于对所述太阳能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述太阳能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电。
进一步的，所述把手传动机构为所述智能门锁的内把手和外把手；所述内把手和外把手的连接端设有第一传动齿轮，所述发电机机构的一端设有第二传动齿轮；所述内把手和外把手的第一传动齿轮与发电机机构的第二传动齿轮齿轮连接，用于将把手转动的动能转化为电能。
进一步的，所述太阳能采集模块在光照条件下产生电能，并对所述锂电池电源管理模块输入一个第一电压VIN1，第一电流Iin_1；所述动能采集模块在转动把手的过程中，带动发电机转动产生电能，向锂电池电源管理模块输入一个第二电压VIN2，第二电流Iin_2；所述太阳能采集模块和动能采集模块输入电压VIN=VIN1= VIN2，电流IIN= Iin_1+ Iin_2。
进一步的，所述锂电池电源管理模块的充电管理按照如下方式实现：
所述智能门锁使用电流为ISYS，充电电流为ICHG；
当IIN≥ISYS+ICHG，则对锂电池进行充电；当IIN<ISYS+ICHG，则在保障智能门锁使用电流ISYS的条件下，按照预设速率减小ICHG，当ICHG减小到0，则锂电池停止充电。
进一步的，所述锂电池电源管理模块的供电管理按照如下方式实现：
当智能门锁使用电流ISYS>IIN，则控制锂电池输出供电，保证ISYS的电流供应。
进一步的，锂电池电源管理模块还包括保护单元，所述保护单元用于实现超时保护，过流保护和高温保护。
进一步的，所述控制管理单元为微处理器、mcu或控制芯片。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请的智能门锁结构示意图；
图2为太阳能采集模块的结构示意图；
图3为动能采集模块的结构示意图；
图4为动能采集模块中把手传动机构与发电发电机机构的结构示意图；
图5为本申请的智能门锁系统结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，一种实现能源回收的智能门锁，可实现能源回收，包括：
动能采集模块，锂电池电源管理模块，智能锁控制模块；所述动能采集模块，锂电池电源管理模块和智能锁控制模块依次电连接；其中，
如图3所示：所述动能采集模块包括：把手传动机构，发电机机构，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路；所述把手传动机构与所述发电机机构传动连接；所述发电机机构的电流输出端，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路依次电连接构成动能采集模块；所述把手传动机构将按压所述把手的旋转动作转化为带动发电机旋转的动作；具体的如图4所示：所述把手传动机构为所述智能门锁的把手1（包括但不限于内把手和外把手）；所述内把手和外把手的连接端设有第一传动齿轮3，所述发电机机构2的一端设有第二传动齿轮4；所述内把手和外把手的第一传动齿轮3与发电机机构的第二传动齿轮4齿轮连接，用于将把手1转动的动能转化为电能。
所述发电机机构2将动能转换为电能；所述整流滤波电路将发电机正转，反转的能量转换成直流电能；所述第一稳压电路扩展输入电压的范围，保证给到电源管理芯片的电能是稳定的电压；所述第一保护电路对所述动能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述动能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电；
其中一个实施例为，所述实现能源回收的智能门锁还包括：太阳能采集模块，所述太阳能采集模块与所述锂电池电源管理模块电连接；其中，如图2所示：所述太阳能采集模块包括：太阳能板阵列，第二稳压电路和第二保护电路依次电连接；所述太阳能板阵列包括多块太阳能板通过串联升压和/或并联增强电流的方式连接构成；所述第二稳压电路用于将采集的电能稳定到设定电压；所述第二保护电路用于对所述太阳能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述太阳能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电。
所述锂电池电源管理模块包括：锂电池和控制管理单元电连接，用于执行供电管理，充电管理。
具体的，所述太阳能采集模块在光照条件下产生电能，并对所述锂电池电源管理模块输入一个第一电压VIN1，第一电流Iin_1；所述动能采集模块在转动把手的过程中，带动发电机转动产生电能，向锂电池电源管理模块输入一个第二电压VIN2，第二电流Iin_2；所述太阳能采集模块和动能采集模块输入电压VIN=VIN1= VIN2，电流IIN= Iin_1+ Iin_2。
所述智能门锁使用电流为ISYS，充电电流为ICHG；
当IIN≥ISYS+ICHG，则对锂电池进行充电；当IIN<ISYS+ICHG，则在保障智能门锁使用电流ISYS的条件下，按照预设速率减小ICHG，当ICHG减小到0，则锂电池停止充电。可选的，所述预设速率为预先设置的速率。
所述锂电池电源管理模块的供电管理按照如下方式实现：
当智能门锁使用电流ISYS>IIN，则控制锂电池输出供电，保证ISYS的电流供应。
锂电池电源管理模块还包括保护单元，所述保护单元用于实现超时保护，过流保护和高温保护。
以下结合详细的实施例对本申请的智能门锁说明如下：
一种智能门锁包括：太阳能采集模块，动能采集模块，太阳能采集模块的电能输出端分别与锂电池电源管理模块电能输入端电连接，所述锂电池电源管理模块和智能锁控制模块电连接；所述锂电池电源管理模块为智能锁控制模块供电；其中，
所述动能采集模块包括：把手传动机构，发电机机构，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路；所述把手传动机构与所述发电机机构传动连接。具体的把手传动机构是一种动能传递的机构，将我们每次按压把手开门的旋转动作转化为带动发电机旋转的动作。所述把手传动机构为所述智能门锁的内把手和外把手；所述内把手和外把手的连接端设有第一传动齿轮，所述发电机机构的一端设有第二传动齿轮；所述内把手和外把手的第一传动齿轮与发电机机构的第二传动齿轮齿轮连接，用于将把手转动的动能转化为电能。所述发电机机构的电流输出端，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路依次电连接构成动能采集模块；所述把手传动机构将按压所述把手的旋转动作转化为带动发电机旋转的动作；所述发电机机构将动能转换为电能；所述整流滤波电路将发电机正转，反转的能量转换成直流电能；所述第一稳压电路扩展输入电压的范围，保证给到电源管理芯片的电能是稳定的电压（稳压电路一方面是扩展输入电压的范围，一方面保证给到电源管理芯片的电能是稳定的电压）；所述第一保护电路对所述动能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述动能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电。
所述太阳能采集模块与所述锂电池电源管理模块电连接；其中，所述太阳能采集模块包括：太阳能板阵列，第二稳压电路和第二保护电路依次电连接；所述太阳能板阵列包括多块太阳能板通过串联升压和/或并联增强电流的方式连接构成；例如9块太阳能板串联实现升压，或者块太阳能板并联实现增强电流。也可以是每三块太阳能板串联，3组串联的太阳能板并联实现串联升压和并联增强电流的方式；保证在有光照条件下能够采集到较高电压和较大电流，以满足门锁供电或者充电需求。所述太阳能板不限于单晶硅，多晶硅，强光型和弱光型太阳能板。
所述第二稳压电路用于将采集的电能稳定到设定电压，给到适合所述锂电池电源管理模块处理的电压；所述第二保护电路用于对所述太阳能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述太阳能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电。
所述锂电池电源管理模块包括：锂电池分别与保护单元和控制管理单元电连接，用于执行供电管理，充电管理以及保护功能。
其中，所述锂电池电源管理模块的供电管理，充电管理，具体实现为：所述太阳能采集模块在光照条件下产生电能，并对所述锂电池电源管理模块输入一个第一电压VIN1，第一电流Iin_1；所述动能采集模块在转动把手的过程中，带动发电机转动产生电能，向锂电池电源管理模块输入一个第二电压VIN2，第二电流Iin_2；所述太阳能采集模块和动能采集模块输入电压VIN=VIN1= VIN2，电流IIN= Iin_1+ Iin_2。
所述智能门锁使用电流为ISYS，充电电流为ICHG；
当IIN≥ISYS+ICHG，则对锂电池进行充电；当IIN<ISYS+ICHG，则在保障智能门锁使用电流ISYS的条件下，按照预设速率减小ICHG，当ICHG减小到0，则锂电池停止充电。
所述锂电池电源管理模块的供电管理按照如下方式实现：
当智能门锁使用电流ISYS>IIN，则控制锂电池输出供电，保证ISYS的电流供应。
锂电池电源管理模块还包括保护单元，所述保护单元用于实现超时保护，过流保护和高温保护，实现所述锂电池电源管理模块的保护功能。
所述智能锁控制模块包括，电源模块，半导体指纹模块，触摸按键模块，NFC模块，PIR传感器，门锁状态传感器等。所述锂电池通过锂电池电源管理模块为电源模块供电。
即所述太阳能采集模块在光照条件下会产生电能，对锂电池电源管理模块输入一个电压VIN，电流Iin_1，动能采集模块在转动把手的过程中，带动发电机转动，能产生电能，对锂电池电源管理模块输入一个电压VIN，电路Iin_2。输入电压都是VIN，电路IIN= Iin_1+Iin_2。门锁使用电流为ISYS，充电电流是ICHG。如果IIN≥ISYS+ICHG，锂电池按照特定程序进行充电。如果IIN<ISYS+ICHG，优先保障ISYS，ICHG减小。如果ICHG减小到0，锂电池停止充电。整个过程中如果ISYS>IIN，则锂电池需要输出供电，保证ISYS的电流供应。在锂电池电源管理模块的使用过程中模块会有超时保护，过流保护和高温保护等功能。
图5为本申请的智能门锁系统结构示意图。
所述智能门锁还包括蓝牙通信模块包括但不限于与手机，蓝牙手环进行连接和通信。
所述智能门锁还包括Zigbee通信模块包括但不限于与zigbee网关，zigbee手环进行了连接和通信。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述智能门锁包括：动能采集模块，锂电池电源管理模块，智能锁控制模块；所述动能采集模块，锂电池电源管理模块和智能锁控制模块依次电连接；其中，
所述动能采集模块包括：把手传动机构，发电机机构，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路；所述把手传动机构与所述发电机机构传动连接；所述发电机机构的电流输出端，整流滤波电路，第一稳压电路和第一保护电路依次电连接构成动能采集模块；所述把手传动机构将按压所述把手的旋转动作转化为带动发电机旋转的动作；所述发电机机构将动能转换为电能；所述整流滤波电路将发电机正转，反转的能量转换成直流电能；所述第一稳压电路扩展输入电压的范围；所述第一保护电路对所述动能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述动能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电；
所述锂电池电源管理模块包括：锂电池和控制管理单元电连接，用于执行供电管理，充电管理。
2.根据权利要求1所述的实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述智能门锁还包括：太阳能采集模块，所述太阳能采集模块与所述锂电池电源管理模块电连接；其中，所述太阳能采集模块包括：太阳能板阵列，第二稳压电路和第二保护电路依次电连接；所述太阳能板阵列包括多块太阳能板通过串联升压和/或并联增强电流的方式连接构成；所述第二稳压电路用于将采集的电能稳定到设定电压；所述第二保护电路用于对所述太阳能采集模块进行防倒灌，防静电保护；所述太阳能采集模块输出充电电流通过锂电池电源管理模块为锂电池充电。
3.根据权利要求1所述的实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述把手传动机构为所述智能门锁的内把手和外把手；所述内把手和外把手的连接端设有第一传动齿轮，所述发电机机构的一端设有第二传动齿轮；所述内把手和外把手的第一传动齿轮与发电机机构的第二传动齿轮齿轮连接，用于将把手转动的动能转化为电能。
4.根据权利要求1或2所述的实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述太阳能采集模块在光照条件下产生电能，并对所述锂电池电源管理模块输入一个第一电压VIN1，第一电流Iin_1；所述动能采集模块在转动把手的过程中，带动发电机转动产生电能，向锂电池电源管理模块输入一个第二电压VIN2，第二电流Iin_2；所述太阳能采集模块和动能采集模块输入电压VIN=VIN1= VIN2，电流IIN= Iin_1+ Iin_2。
5.根据权利要求4所述的实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述锂电池电源管理模块的充电管理按照如下方式实现：
所述智能门锁使用电流为ISYS，充电电流为ICHG；
当IIN≥ISYS+ICHG，则对锂电池进行充电；当IIN<ISYS+ICHG，则在保障智能门锁使用电流ISYS的条件下，按照预设速率减小ICHG，当ICHG减小到0，则锂电池停止充电。
6.根据权利要求4所述的实现能源回收的智能门锁，其特征在于，所述锂电池电源管理模块的供电管理按照如下方式实现：
当智能门锁使用电流ISYS>IIN，则控制锂电池输出供电，保证ISYS的电流供应。
7.根据权利要求1所述实现能源回收的智能门锁，其特征在于，锂电池电源管理模块还包括保护单元，所述保护单元用于实现超时保护，过流保护和高温保护。
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