CN109854093A - 一种智能锁锁芯位置的检测方法及装置 - Google Patents

一种智能锁锁芯位置的检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种智能锁锁芯位置的检测方法,所述锁芯包括锁舌、驱动所述锁舌运动的电机以及连接在所述电机的转轴一端的磁铁,所述检测方法包括以下步骤:通过第一霍尔器件获取所述磁铁的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;通过第二霍尔器件获取所述磁铁的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;根据所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号,通过控制器计算所述电机转轴的转动角度,进而计算出所述锁舌的位置。本专利提供的智能锁锁芯位置检测方法,具有适用性广泛、精度高、成本低及使用寿命长的优点。

Description

一种智能锁锁芯位置的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及智能锁技术领域,尤其涉及一种智能锁锁芯位置的检测方法及装置。
背景技术
目前智能锁领域普遍使用减速电机作为驱动锁芯开门/锁门的传动执行器件。减速电机的好处是电机的体积比较小,由于减速电机的存在,放大了转动力矩,从而可以驱动比较大的锁芯,或者是锁芯微微生锈后也还是可以转动。
为了获得锁芯的具体位置,现有技术中提出了很多检测方法。例如,中国专利CN106988619A公开了一种锁舌位置检测方法,该方法通过检测电磁线圈上的电压突变所经历的时间来计算锁舌的位置。该检测方法不具有普遍适用性,只适用于少数具有电磁线圈的锁,而且检测精度不高,随着时间的推移,弹簧的弹性会变化,到达电压突变所经历的时间也会变化,进一步降低了检测精度。又例如,中国专利CN 106639657 A公开了一种电动锁具有减速箱转轴角度位置检测装置,该装置通过在转轴周围布置若干个霍尔开关,转轴上设置有永磁体与所述霍尔开关感应,比较霍尔开关的输出电流大小来判断永磁体靠近哪一个霍尔开关,从而检测所述转轴的旋转角度。该检测装置结构复杂、体积大、成本高,而且无法做到精确的位置检测,只能检测出锁芯处在哪个角度范围内。又例如,中国专利CN202928596 U公开了一种锁舌的位置检测装置,该装置通过设置上锁光电传感器和解锁光电传感器,当锁舌沿着两个传感器分布方法运动时所产生的光路干涉来确定锁舌是在锁定位置还是在开锁位置。该检测装置只能检测出两个位置,没有办法对锁舌的位置进行精确定位。
另外,现有技术中的锁芯位置检测装置,还存在掉电后再上电无法直接获取到锁芯位置的缺陷。针对这一技术问题,现有技术中的解决方案是上电后采用大电流,强行让锁芯转动到开锁或关锁的极限位置。这种解决方案容易对电池产生较大的伤害,降低电池的使用寿命。
因此,现有技术中的锁芯位置检测方法,还存在诸多需要改进的技术问题,以使其具有普遍适用性、高精度、低成本及长使用寿命。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,针对现有智能锁锁芯位置检测技术的缺陷,提供一种智能锁锁芯位置检测方法及装置,以使其具有适用性广泛、精度高、成本低及使用寿命长的优点。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种智能锁锁芯位置的检测方法,所述锁芯包括锁舌、驱动所述锁舌运动的电机、直接连接在所述电机的转轴一端的磁铁,所述检测方法包括以下步骤:
通过第一霍尔器件获取所述磁铁的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
通过第二霍尔器件获取所述磁铁的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
根据所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号,通过控制器计算所述电机转轴的转动角度,进而计算出所述锁舌的位置。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器根据以下公式计算所述电机转轴的转动角度:
tanθc=(第二N极感应信号-第一N极感应信号)/(第二S极感应信号-第一S极感应信号),
其中,θc为所述电机转轴的转动角度;当所述第二S极感应信号与所述第一S极感应信号相等时,则判断所述第一N极感应信号与所述第二N极感应信号的大小,若所述第一N极感应信号大,则所述转动角度为270°,否则为90°。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器根据以下公式计算所述锁舌的位置:
Lc=(Lmm)*θc
其中,Lc为所述锁舌当前伸出的长度,Lm为所述锁舌的最大可伸出长度,θm为所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度。
在本专利提供的优选实施例中,在通过所述控制器计算所述电机转轴的转动角度之前,还包括:
通过运算放大器对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
通过数模转换器将放大后的感应信号转化成数字信号。
在本专利提供的优选实施例中,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板上。
在本专利提供的优选实施例中,所述磁铁112可以直接吸附在电机转轴106上,为了进一步稳固他们之间的连接关系,也可以加一些粘接剂。
相应地,本发明还提供了一种智能锁锁芯位置的检测装置,包括锁舌、驱动所述锁舌运动的电机、连接在所述电机的转轴一端的磁铁,所述检测装置还包括:
第一霍尔器件,用于获取所述磁铁的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
第二霍尔器件,用于获取所述磁铁的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
控制器,用于根据所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号,计算所述电机转轴的转动角度,进而计算出所述锁舌的位置。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器用于根据以下公式计算所述电机转轴的转动角度:
tanθc=(第二N极感应信号-第一N极感应信号)/(第二S极感应信号-第一S极感应信号),
其中,θc为所述电机转轴的转动角度;当所述第二S极感应信号与所述第一S极感应信号相等时,则判断所述第一N极感应信号与所述第二N极感应信号的大小,若所述第一N极感应信号大,则所述转动角度为270°,否则为90°。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器还用于根据以下公式计算所述锁舌的位置:
Lc=(Lmm)*θc
其中,Lc为所述锁舌当前伸出的长度,Lm为所述锁舌的最大可伸出长度,θm为所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度。
在本专利提供的优选实施例中,所述检测装置还包括:
运算放大器,用于对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
数模转换器,用于将放大后的感应信号转化成数字信号。
在本专利提供的优选实施例中,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板上。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:本专利通过两个霍尔器件以及经过创造性设计的计算方案,精确计算出电机转轴的绝对转动角度,计算精度高,足以解决本行业当前面临的技术难题。而且,本专利的检测装置和方法,并不依赖于具体的锁芯结构,因此本专利提供的检测方法具有普遍适用性,而且结构简单,成本低廉,便于工业上大规模推广应用。另外,电机转动过程中,如果出现突然断电,锁芯的位置也不会丢失,无需使用大电流来大幅度转动锁芯,延长了电池及智能锁的使用寿命,具有更好的用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的智能锁锁芯位置的检测方法流程图;
图2是本发明提供的智能锁锁芯位置检测结构示意图;
图3是本发明提供的智能锁锁芯位置检测结构方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参见图1,图1是本发明提供的智能锁锁芯位置的检测方法流程图。该检测方法用于检测智能锁锁芯的位置,精确计算出锁芯伸出的长度。具体地,结合图2所示,所述锁芯可包括锁舌102、驱动所述锁舌102运动的电机104、连接在所述电机104的转轴106一端的磁铁112。进一步结合图3,所述检测方法包括以下步骤:
S1,通过第一霍尔器件114a获取所述磁铁112的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
S2,通过第二霍尔器件114b获取所述磁铁112的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
S3,根据所述第一和第二霍尔器件114a和114b获取的感应信号,通过控制器124计算所述电机转轴106的转动角度,进而计算出所述锁舌102的位置。
本发明的工作原理如下:由于磁铁112固定在转轴106上,当霍尔器件114设置在磁铁112附近时,就会在霍尔器件114上产生感应信号,在不同位置处的霍尔器件就会感应到不同的信号,根据信号的差异就能计算出转轴的绝对转动角度,从而计算出锁舌102的位置。
本专利通过两个霍尔器件以及经过创造性设计的计算方案,精确计算出电机转轴的绝对转动角度,计算精度高,足以解决本行业当前面临的技术难题。而且,本专利的检测装置和方法,并不依赖于具体的锁芯结构,因此本专利提供的检测方法具有普遍适用性,而且结构简单,成本低廉,便于工业上大规模推广应用。另外,本专利计算方法不依赖于电机转轴的转速,电机转动过程中,如果出现突然断电,锁芯的位置也不会丢失,无需使用大电流来大幅度转动锁芯,延长了电池及智能锁的使用寿命,具有更好的用户体验。
具体地,下面将结合具体的例子来进一步阐述本专利的优选技术方案。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器124根据以下公式计算所述电机转轴的转动角度:
tanθc=(第二N极感应信号-第一N极感应信号)/(第二S极感应信号-第一S极感应信号),
其中,θc为所述电机转轴的转动角度;当所述第二S极感应信号与所述第一S极感应信号相等时,则判断所述第一N极感应信号与所述第二N极感应信号的大小,若所述第一N极感应信号大,则所述转动角度为270°,否则为90°。
在本实施例中,将第一和第二霍尔器件114a和114b获取的感应信号的差值与比值与电机转轴的转动角度的正切值相关联,构思精巧,通过最简单的方法精确计算出转轴电机的绝对转动角度。
在本专利提供的优选实施例中,所述控制器124根据以下公式计算所述锁舌的位置:
Lc=(Lmm)*θc
其中,Lc为所述锁舌当前伸出的长度,Lm为所述锁舌的最大可伸出长度,θm为所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度。
在本实施例中,锁舌的最大可伸出长度Lm是可测量的,不同的智能锁锁舌的最大可伸出长度不同,智能锁出厂时就可以确定Lm的值。所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度θm也是可测量的,不同的智能锁,其θm也是不同的,智能锁出厂时就可以确定Lm的值。在智能锁出厂时或者更换锁芯时,这两个值可以直接配制到控制器中。
举个例子,假设锁舌最大可伸出长度为5厘米,并假设所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度为4.5圈,即1620°,也就是电机转轴转动一周,锁舌头前进或者后退1.11厘米。如果霍尔器件的分辨率是360°的话,检测装置的精度也就是1.11厘米/360°,也就是0.003086厘米/度,这个精度足以解决这个行业当前的技术难题。
在本专利提供的优选实施例中,在通过所述控制器计算所述电机转轴的转动角度之前,还包括:
通过运算放大器118对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
通过数模转换器122将放大后的感应信号转化成数字信号。
在本实施例中,运算放大器可以选择高精度零漂移的运算放大器,从而可以实现内部温度补偿。通过数模转换器转换,可以大大降低计算的难度,提高检测的灵敏度和精度。
在本专利提供的优选实施例中,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板116上。在本实施例中,霍尔器件数量少、体积小、成本低,便于工业上的大规模生产。
相应地,本发明还提供了一种智能锁锁芯位置的检测装置,包括锁舌102、驱动所述锁舌运动的电机104、连接在所述电机的转轴106一端的磁铁112,所述检测装置还包括:
第一霍尔器件114a,用于获取所述磁铁112的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
第二霍尔器件114b,用于获取所述磁铁112的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
控制器124,用于根据所述第一和第二霍尔器件114a和114b获取的感应信号,计算所述电机转轴106的转动角度,进而计算出所述锁舌102的位置。
本发明提供的检测装置的工作原理可参照上面检测方法中的阐述,在此不再累述。
如图3所示,在本专利提供的优选实施例中,所述检测装置还包括:
运算放大器118,用于对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
数模转换器122,用于将放大后的感应信号转化成数字信号。
在本实施例中,运算放大器可以选择高精度零漂移的运算放大器,从而可以实现内部温度补偿。通过数模转换器转换,可以大大降低计算的难度,提高检测的灵敏度和精度。
在本专利提供的优选实施例中,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板116上。在本实施例中,霍尔器件数量少、体积小、成本低。
上述描述涉及各种模块。这些模块通常包括硬件和/或硬件与软件的组合(例如固化软件)。这些模块还可以包括包含指令(例如,软件指令)的计算机可读介质(例如,永久性介质),当处理器执行这些指令时,就可以执行本发明的各种功能性特点。相应地,除非明确要求,本发明的范围不受实施例中明确提到的模块中的特定硬件和/或软件特性的限制。作为非限制性例子,本发明在实施例中可以由一种或多种处理器(例如微处理器、数字信号处理器、基带处理器、微控制器)执行软件指令(例如存储在非永久性存储器和/或永久性存储器)。另外,本发明还可以用专用集成电路(ASIC)和/或其他硬件元件执行。需要指出的是,上文对各种模块的描述中,分割成这些模块,是为了说明清楚。然而,在实际实施中,各种模块的界限可以是模糊的。例如,本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如,本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外,由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地,除非明确要求,本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种智能锁锁芯位置的检测方法,所述锁芯包括锁舌、驱动所述锁舌运动的电机以及连接在所述电机的转轴一端的磁铁,其特征在于,所述检测方法包括以下步骤:
通过第一霍尔器件获取所述磁铁的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
通过第二霍尔器件获取所述磁铁的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
根据所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号,通过控制器计算所述电机转轴的转动角度,进而计算出所述锁舌的位置。
2.根据权利要求1所述的智能锁锁芯位置的检测方法,其特征在于,所述控制器根据以下公式计算所述电机转轴的转动角度:
tanθc=(第二N极感应信号-第一N极感应信号)/(第二S极感应信号-第一S极感应信号),
其中,θc为所述电机转轴的转动角度;当所述第二S极感应信号与所述第一S极感应信号相等时,则判断所述第一N极感应信号与所述第二N极感应信号的大小,若所述第一N极感应信号大,则所述转动角度为270°,否则为90°。
3.根据权利要求2所述的智能锁锁芯位置的检测方法,其特征在于,所述控制器根据以下公式计算所述锁舌的位置:
Lc=(Lmm)*θc
其中,Lc为所述锁舌当前伸出的长度,Lm为所述锁舌的最大可伸出长度,θm为所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度。
4.根据权利要求1所述的智能锁锁芯位置的检测方法,其特征在于,在通过所述控制器计算所述电机转轴的转动角度之前,还包括:
通过运算放大器对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
通过数模转换器将放大后的感应信号转化成数字信号。
5.根据权利要求1所述的智能锁锁芯位置的检测方法,其特征在于,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板上。
6.一种智能锁锁芯位置的检测装置,包括锁舌、驱动所述锁舌运动的电机、连接在所述电机的转轴的磁铁,其特征在于,所述检测装置还包括:
第一霍尔器件,用于获取所述磁铁的第一N极感应信号以及第一S极感应信号;
第二霍尔器件,用于获取所述磁铁的第二N极感应信号以及第二S极感应信号;
控制器,用于根据所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号,计算所述电机转轴的转动角度,进而计算出所述锁舌的位置。
7.根据权利要求6所述的智能锁锁芯位置的检测装置,其特征在于,所述控制器用于根据以下公式计算所述电机转轴的转动角度:
tanθc=(第二N极感应信号-第一N极感应信号)/(第二S极感应信号-第一S极感应信号),
其中,θc为所述电机转轴的转动角度;当所述第二S极感应信号与所述第一S极感应信号相等时,则判断所述第一N极感应信号与所述第二N极感应信号的大小,若所述第一N极感应信号大,则所述转动角度为270°,否则为90°。
8.根据权利要求7所述的智能锁锁芯位置的检测装置,其特征在于,所述控制器还用于根据以下公式计算所述锁舌的位置:
Lc=(Lmm)*θc
其中,Lc为所述锁舌当前伸出的长度,Lm为所述锁舌的最大可伸出长度,θm为所述锁舌达到最大伸出长度时所述电机转轴转动的角度。
9.根据权利要求6所述的智能锁锁芯位置的检测装置,其特征在于,所述检测装置还包括:
运算放大器,用于对所述第一和第二霍尔器件获取的感应信号进行放大;
数模转换器,用于将放大后的感应信号转化成数字信号。
10.根据权利要求6所述的智能锁锁芯位置的检测装置,其特征在于,所述第一和第二霍尔器件设置在同一PCB板上。
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