CN107834688A - 一种电池自动切换的智能锁系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池自动切换的智能锁系统及其控制方法，包括门锁驱动模块、为门锁驱动模块供电的供电模块、电量检测模块、主控模块以及开关模块，供电模块包括至少两个电池；电量检测模块分别检测供电模块中各个电池的电能剩余量并输入到主控模块，开关模块包括至少两个输入端、输出端以及控制端，开关模块的输入端与供电模块中的电池一一对应连接，开关模块分别与主控模块、门锁驱动模块连接，主控模块分别切换开关模块中输出端与各个输入端之间的通断状态以实现切换各个电池为门锁驱动模块供电，本设计可以将电量不足的电池拆卸出来进行充电，另外的电池能够继续对智能锁系统供电，安全可靠，同时提高安防等级，提高电池的使用效率。

Description

一种电池自动切换的智能锁系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能锁领域，特别是一种电池自动切换的智能锁系统及其控制方法。

背景技术

现今智能锁的应用越来越广泛，智能锁应用的场所比较多，不能统一使用市电进行供电，更多的是采用储电池进行供电的方式，传统智能锁的供电方式有多种，采用一个电池进行供电，待电池中的电能消耗完后人工进行更换，其中可以采用一次性电池，也可以采用可充电式电池，但无论是一次性电池还是可充电式电池，都有以下问题：操作麻烦，不能准确确定电池的电量，电池电量不足导致智能锁有一段时间是处于失效状态，很容易引发治安问题；除此之外，还有采用可充电电池为智能锁供电，并且在电池内部电量还没有完全消耗完之前，对电池进行充电，此方式充电过程中电流很大，没有进行恒流恒压，电池容易发烫，对电池本身以及智能锁的各个元件都会造成不同程度的损害，电池的使用效率也会降低，使用时间也会缩短。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种通过检测电池剩余电量并且自动切换不同的电池进行持续供电的智能锁系统。

本发明采用的技术方案是：

一种电池自动切换的智能锁系统，包括与外部的锁舌连接以能够驱动锁舌伸缩的门锁驱动模块、为门锁驱动模块供电的供电模块，所述供电模块包括至少两个电池；

还包括，

电量检测模块，分别于供电模块中的电池电性连接以检测电池的电能剩余量；

主控模块，与电量检测模块电性连接以接收电能剩余量信息；

开关模块，开关模块包括至少两个输入端、输出端以及控制端，开关模块的输入端与供电模块中的电池一一对应连接，开关模块的输出端与门锁驱动模块连接，开关模块的控制端与主控模块连接，主控模块根据电能剩余量信息分别切换开关模块中输出端与各个输入端之间的通断状态以实现切换供电模块中的各个电池为门锁驱动模块供电。

所述供电模块包括第一电池和第二电池，所述开关模块包括第一开关和第二开关，主控模块分别与第一开关、第二开关电性连接以能够控制第一开关、第二开关的通断，第一开关的一端分别与第二开关的一端、门锁驱动模块电性连接，该第一电池与第一开关的另一端连接，该第二电池与第二开关的另一端连接，主控模块控制第一开关通断和/或控制第二开关通断以实现第一电池与第二电池分别或者共同为门锁驱动模块供电。

智能锁系统还包括显示模块，该显示模块与主控模块电性连接以显示电能剩余量信息，该显示模块与开关模块的输出端电性连接以由供电模块为显示模块供电。

智能锁系统还包括报警模块，主控模块与报警模块电性连接以在电能剩余量低于阈值时进行报警。

所述门锁驱动模块包括与锁舌连接以驱动锁舌伸缩的电机拖动机构，以及分别与主控模块、电机拖动机构电性连接的电机控制电路，开关模块的输出端与电机控制电路电性连接以由供电模块为电机拖动机构供电。

所述电机拖动机构包括电机、减速箱、拖动部件，所述电机控制电路与电机电性连接，拖动部件与锁舌连接，电机通过减速箱驱动拖动部件运作以使锁舌伸缩运动。

智能锁系统还包括稳压电路，稳压电路分别与开关模块的输出端、主控模块电性连接，稳压电路用于为主控模块调制适配的供电电压及电流。

一种电池自动切换的智能锁系统的控制方法，包括供电模块、门锁驱动模块、电量检测模块、主控模块以及开关模块，供电模块包括第一电池和第二电池，电量检测模块分别与第一电池、第二电池电性连接以检测第一电池的第一电量剩余值以及第二电池的第二电量剩余值，开关模块包括第一开关和第二开关，主控模块分别与第一开关、第二开关电性连接以能够控制第一开关、第二开关的通断，第一开关的一端分别与第二开关的一端、门锁驱动模块电性连接，该第一电池与第一开关的另一端连接，该第二电池与第二开关的另一端连接；

主控模块内设置有低电量阈值，电量检测模块与主控模块电性连接以将第一电量剩余值、第二电量剩余值输入到主控模块中；

主控模块比较第一电量剩余值、第二电量剩余值以及低电量阈值，当第一电量剩余值大于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第二开关导通且第一开关关断以由第二电池为门锁驱动模块供电，当第一电量剩余值小于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第一开关导通且第二开关关断以由第一电池为门锁驱动模块供电；

当第一电量剩余值大于低电量阈值并且第二电量剩余值小于低电量阈值，则控制第一开关导通且第二开关关断以由第一电池为门锁驱动模块供电，当第二电量剩余值大于低电量阈值并且第一电量剩余值小于低电量阈值，则控制第二开关导通且第一开关关断以由第二电池为门锁驱动模块供电；

当第一电量剩余值、第二电量剩余值均小于低电量阈值，则控制第一开关以及第二开关导通以由第一电池、第二电池共同为门锁驱动模块供电。

智能锁系统还包括报警模块，主控模块与报警模块电性连接以在第一电量剩余值、第二电量剩余值任一低于低电量阈值时进行报警。

本发明的有益效果：

本发明电池自动切换的智能锁系统，供电模块采用两块以上的电池，电量检测模块分别对供电模块中各个电池的电量剩余值进行检测，当电池内的电量剩余值均高于低电量阈值时，主控模块控制开关模块使电量剩余值较低的电池先单独对门锁驱动模块供电，直到电量剩余值低于低电量阈值时，主控模块控制开关模块停止此电池的供电，更换另一电池对门锁驱动模块继续供电，如此类推，直到所有电池的电量剩余值也低于低电量阈值时，主控模块再控制开关模块，使得各个电池共同为门锁驱动模块供电；

本设计保证智能锁系统的持续运行，在电池电量剩余值低于低电量阈值时，用户可以将电池拆卸出来进行充电，而另外的电池能够继续对智能锁系统供电，也不存在直接在电池使用过程中为电池充电而造成对电池损伤以及对智能锁系统造成损害等问题，安全可靠，同时也提高了安防等级，提高了电池的使用效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明电池自动切换智能锁系统的原理图。

图2是电机拖动机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明智能锁系统，可应用在一般的门上，一般门包括门框、门板以及能够使门框与门板锁合的锁舌，此处门板与门框铰接，门板绕铰接轴转动，锁舌设置在门板的一侧，门框上设置有与锁舌配合的锁槽。

本智能锁系统包括与外部的锁舌连接以能够驱动锁舌伸缩的门锁驱动模块1、为门锁驱动模块1供电的供电模块2，供电模块2包括至少两个电池；同时还包括电量检测模块3、主控模块4以及开关模块5，电量检测模块3分别与供电模块2中的电池电性连接以检测电池的电能剩余量，主控模块4与电量检测模块3电性连接以接收电能剩余量信息，开关模块5包括至少两个输入端、输出端以及控制端，开关模块5的输入端与供电模块2中的电池一一对应连接，开关模块5的输出端与门锁驱动模块1连接，开关模块5的控制端与主控模块4连接，主控模块4根据电能剩余量信息分别切换开关模块5中输出端与各个输入端之间的通断状态以实现切换供电模块2中的各个电池为门锁驱动模块1供电。

此处电量检测模块3可以是对电池端电压检测的电路，根据电压的变化得知电量剩余值，并输入到主控模块4中。

本设计的开关模块5可以是由主控模块4控制的MOS开关，而作为本设计的优选实施例，供电模块2包括第一电池21和第二电池22，开关模块5包括第一开关51和第二开关52，主控模块4分别与第一开关51、第二开关52电性连接以能够控制第一开关51、第二开关52的通断，第一开关51的一端分别与第二开关52的一端、门锁驱动模块1电性连接，该第一电池21与第一开关51的另一端连接，该第二电池22与第二开关52的另一端连接，主控模块4控制第一开关51通断和/或控制第二开关52通断以实现第一电池21与第二电池22分别或者共同为门锁驱动模块1供电，其中由图中可知，第一开关51和第二开关52为并联状态，第一开关51的一端与第二开关52的一端连接并且为开关模块5的输出端，而第一开关51的另一端与第二开关52的另一端分别构成开关模块5的若干个输入端。

此处以两个电池作为本设计的实施例，同时开关数量与电池匹配，但是本设计并不限定为两个电池的情况，电池的数量也可以增加到三个、四个或者更多。

同时，本设计还包括显示模块6，该显示模块6与主控模块4电性连接以显示电能剩余量信息，该显示模块6与开关模块5的输出端电性连接以由供电模块2为显示模块6供电，显示模块6可以是OLED高清显示屏，用户可以通过显示模块6实时查看电能剩余量信息，并且将电能剩余量低的电池取出进行充电。

本设计还包括报警模块7，主控模块4与报警模块7电性连接以在电能剩余量低于阈值时进行报警，此处报警模块7可以是播放语音的喇叭或者指示灯，当电池电能剩余量低于低电量阈值时，及时提醒用户对电池进行更换，保证智能锁系统的稳定运行。

本设计主控模块4可以采用CPU或者MCU，还包括稳压电路8，稳压电路8分别与开关模块5的输出端、主控模块4电性连接，稳压电路8用于为主控模块4调制适配的电压电流，此处稳压电路8对储电池电压进行稳压处理调制5V或3.3V电压为MCU供电。

同时，如图2所示，本设计的门锁驱动模块1包括与锁舌连接以驱动锁舌伸缩的电机拖动机构11，以及分别与主控模块4、电机拖动机构11电性连接的电机控制电路12，开关模块5的输出端与电机控制电路12电性连接以由供电模块2为电机拖动机构11供电。

电机拖动机构11包括电机111、减速箱112、拖动部件113，所述电机控制电路12与电机111电性连接，拖动部件113与锁舌连接，电机通过减速箱112驱动拖动部件113运作以使锁舌伸缩运动，此处减速箱112与电机111的驱动轴连接，经过减速箱112输出较慢的转速以适配拖动部件113，拖动部件113可以是丝母丝杆配合的结构，也可以是齿轮啮合齿条的结构，将转动行程转变为直线行程以驱动锁舌伸缩。

此处的电机111可以是直流电机，电机控制电路12能够根据主控模块4的指令调整输出到直流电机的正负极位，进而控制电机111的正转和反转，电机控制电路12可以由开关闸构成，进而调整输出正负极的方向。

此处以优选实施例中采用两个电池为例，对控制方法进行说明，如图1所示，对于增加更多数量电池的情况，控制方法随相应的原理变化，其中优选实施例中的控制方法如下：主控模块4内设置有低电量阈值，电量检测模块3与主控模块4电性连接以将第一电量剩余值、第二电量剩余值输入到主控模块4中；

主控模块4比较第一电量剩余值、第二电量剩余值以及低电量阈值，当第一电量剩余值大于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第二开关52导通且第一开关51关断以由第二电池22为门锁驱动模块1供电，当第一电量剩余值小于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第一开关51导通且第二开关52关断以由第一电池21为门锁驱动模块1供电；

当第一电量剩余值大于低电量阈值并且第二电量剩余值小于低电量阈值，则控制第一开关51导通且第二开关52关断以由第一电池21为门锁驱动模块1供电，当第二电量剩余值大于低电量阈值并且第一电量剩余值小于低电量阈值，则控制第二开关52导通且第一开关51关断以由第二电池22为门锁驱动模块1供电；

当第一电量剩余值、第二电量剩余值均小于低电量阈值，则控制第一开关51以及第二开关52导通以由第一电池21、第二电池22共同为门锁驱动模块1供电。

若在初始情况，两个电池的电量剩余值相同，则随机打开其中一个开关进行供电，当在第一电池21供电的过程中，第一电量剩余值未降低到低电量阈值以下，用户将第一电池21拆卸取出，则主控模块4检测第一电池21空置，则控制第二开关52导通，由第二电池22持续供电，待第一电池21充电完毕后，接入第一开关51，此时第二电池22的电量剩余值仍高于低电量阈值，则仍然由第二电池22供电，上述的控制方法也能够很好地保证此操作手段能够有序的进行，不会因为在拆卸电池或者重新安装电池时会造成系统的紊乱。

同理的，此处是对两个电池为智能锁系统供电的情况进行说明，当增加电池的数量，例如使用三个电池对智能锁系统供电的情况，电量检测模块3对三个电池进行检测，同样包括第三开关，依照上述的控制方法，哪一个电池的电量剩余值较低，就先使用哪个电池进行供电，待三个电池的电量剩余值都下降到低电量阈值后，再让三个电池为智能锁供电。

同时，主控模块4与报警模块7电性连接以在第一电量剩余值、第二电量剩余值任一低于低电量阈值时进行报警。

本设计先对第一电池21和第二电池22的电量剩余值进行检测，当第一电池21和第二电池22的电量剩余值均高于低电量阈值时，先由电量剩余值低的电池进行供电，直至进行供电的电池的电量剩余值下降到低电量阈值时，再由另一个电池进行供电，保证系统的有序进行，能够让电量剩余值较低的电池先耗完电，并且做出报警，提醒用户更换，在其中一个电池电量不足时，另一电池也能提供智能锁运行相当长的时间，此时间也足以让用户发现电池电量不足，及时为电池充电，进一步防止智能锁出现由于电量不足而出现失效的状况。

供电模块2采用两块以上的电池，电量检测模块3分别对供电模块2中各个电池的电量剩余值进行检测，当电池内的电量剩余值均高于低电量阈值时，主控模块4控制开关模块5使电量剩余值较低的电池先单独对门锁驱动模块1供电，直到电量剩余值低于低电量阈值时，主控模块4控制开关模块5停止此电池的供电，更换另一电池对门锁驱动模块1继续供电，如此类推，直到所有电池的电量剩余值也低于低电量阈值时，主控模块4再控制开关模块5，使得各个电池共同为门锁驱动模块1供电。

本设计保证智能锁系统的持续运行，在电池电量剩余值低于低电量阈值时，用户可以将电池拆卸出来进行充电，而另外的电池能够继续对智能锁系统供电，也不存在直接在电池使用过程中为电池充电而造成对电池损伤以及对智能锁系统造成损害等问题，安全可靠，同时也提高了安防等级，提高了电池的使用效率。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池自动切换的智能锁系统，包括与外部的锁舌连接以能够驱动锁舌伸缩的门锁驱动模块、为门锁驱动模块供电的供电模块，其特征在于：所述供电模块包括至少两个电池；

还包括，

电量检测模块，分别与供电模块中的电池电性连接以检测电池的电能剩余量；

主控模块，与电量检测模块电性连接以接收电能剩余量信息；

开关模块，开关模块包括至少两个输入端、输出端以及控制端，开关模块的输入端与供电模块中的电池一一对应连接，开关模块的输出端与门锁驱动模块连接，开关模块的控制端与主控模块连接，主控模块根据电能剩余量信息分别切换开关模块中输出端与各个输入端之间的通断状态以实现切换供电模块中的各个电池为门锁驱动模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：所述供电模块包括第一电池和第二电池，所述开关模块包括第一开关和第二开关，主控模块分别与第一开关、第二开关电性连接以能够控制第一开关、第二开关的通断，第一开关的一端分别与第二开关的一端、门锁驱动模块电性连接，该第一电池与第一开关的另一端连接，该第二电池与第二开关的另一端连接，主控模块控制第一开关通断和/或控制第二开关通断以实现第一电池与第二电池分别或者共同为门锁驱动模块供电。

3.根据权利要求1所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：还包括显示模块，该显示模块与主控模块电性连接以显示电能剩余量信息，该显示模块与开关模块的输出端电性连接以由供电模块为显示模块供电。

4.根据权利要求1所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：还包括报警模块，主控模块与报警模块电性连接以在电能剩余量低于阈值时进行报警。

5.根据权利要求1所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：所述门锁驱动模块包括与锁舌连接以驱动锁舌伸缩的电机拖动机构，以及分别与主控模块、电机拖动机构电性连接的电机控制电路，开关模块的输出端与电机控制电路电性连接以由供电模块为电机拖动机构供电。

6.根据权利要求5所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：所述电机拖动机构包括电机、减速箱、拖动部件，所述电机控制电路与电机电性连接，拖动部件与锁舌连接，电机通过减速箱驱动拖动部件运作以使锁舌伸缩运动。

7.根据权利要求1所述的一种电池自动切换的智能锁系统，其特征在于：还包括稳压电路，稳压电路分别与开关模块的输出端、主控模块电性连接，稳压电路用于为主控模块调制适配的供电电压及电流。

8.一种权利要求1-7所述的电池自动切换的智能锁系统的控制方法，其特征在于：包括供电模块、门锁驱动模块、电量检测模块、主控模块以及开关模块，供电模块包括第一电池和第二电池，电量检测模块分别与第一电池、第二电池电性连接以检测第一电池的第一电量剩余值以及第二电池的第二电量剩余值，开关模块包括第一开关和第二开关，主控模块分别与第一开关、第二开关电性连接以能够控制第一开关、第二开关的通断，第一开关的一端分别与第二开关的一端、门锁驱动模块电性连接，该第一电池与第一开关的另一端连接，该第二电池与第二开关的另一端连接；

主控模块内设置有低电量阈值，电量检测模块与主控模块电性连接以将第一电量剩余值、第二电量剩余值输入到主控模块中；

主控模块比较第一电量剩余值、第二电量剩余值以及低电量阈值，当第一电量剩余值大于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第二开关导通且第一开关关断以由第二电池为门锁驱动模块供电，当第一电量剩余值小于第二电量剩余值并且第一电量剩余值、第二电量剩余值均大于低电量阈值，则控制第一开关导通且第二开关关断以由第一电池为门锁驱动模块供电；

当第一电量剩余值大于低电量阈值并且第二电量剩余值小于低电量阈值，则控制第一开关导通且第二开关关断以由第一电池为门锁驱动模块供电，当第二电量剩余值大于低电量阈值并且第一电量剩余值小于低电量阈值，则控制第二开关导通且第一开关关断以由第二电池为门锁驱动模块供电；

当第一电量剩余值、第二电量剩余值均小于低电量阈值，则控制第一开关以及第二开关导通以由第一电池、第二电池共同为门锁驱动模块供电。

9.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于：还包括报警模块，主控模块与报警模块电性连接以在第一电量剩余值、第二电量剩余值任一低于低电量阈值时进行报警。