CN110778216B - 购物车智能锁及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种购物车智能锁及控制方法，其装置的特征在于，包括：通过短链条连接的锁体和钥匙；所述锁体内安装有电路板和电池，所述电路板上设置有弹簧电磁锁、轻触开关，以及与弹簧电磁锁和轻触开关分别连接的无线模块；所述锁体还设置有钥匙孔和钥匙通道，所述弹簧电磁锁设置在钥匙通道的旁侧；所述弹簧电磁锁的锁芯末端固定有贯穿弹簧电磁锁后部的顶杆，所述轻触开关固定在顶杆的后方；所述短链条的一端固定在锁体上与钥匙孔相对的一侧，所述短链条的长度小于该固定端至钥匙孔的锁体的外周部的长度。结构精简、成本低廉、使用方便的同时还符合智能化解决方案的要求，可以方便实现购物车的借、还功能。

Description

购物车智能锁及控制方法

技术领域

本发明涉及锁具领域，尤其涉及一种购物车智能锁及控制方法。

背景技术

现有的超市购物车锁主要采用一元硬币的方式管理借、还的问题。一方面，一元硬币与购物车本身的价值存在极大的不对等，希望通过一元硬币起到理想的管理作用更多地实际上是依赖顾客的自觉性而非技术方案本身的有效性；另一方面，随着信息化社会的发展，一元硬币越来越淡出人们日常生活的视线，围绕一元硬币提供的锁具及管理方案产生了诸多的不便性，难以符合现实的需求。

中国专利文献“CN201821559499-一种智能超市购物车锁”等，提出了一些利用信息化平台实现购物车管理的方案，但其存在的最大问题就是成本问题，基于一元硬币的锁具，成本十分低廉，在没有太大预期收益的前提下，如果增加了过多的成本，商家没有更替现有锁具的动机；此外，如果采用电子装置进行锁具方案的构建，其电源的维护管理也是一个阻碍推广的难题。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷和不足的问题，本发明通过巧妙的构思利用简单构件的组合，在尽可能低成本的前提下实现智能化的购物车锁方案。

其具体采用以下技术方案：

一种购物车智能锁，其特征在于，包括：通过短链条连接的锁体和钥匙；所述锁体内安装有电路板和电池，所述电路板上设置有弹簧电磁锁、轻触开关，以及与弹簧电磁锁和轻触开关分别连接的无线模块；所述锁体还设置有钥匙孔和钥匙通道，所述弹簧电磁锁设置在钥匙通道的旁侧；所述弹簧电磁锁的锁芯末端固定有贯穿弹簧电磁锁后部的顶杆，所述轻触开关固定在顶杆的后方；所述短链条的一端固定在锁体上与钥匙孔相对的一侧，所述短链条的长度小于该固定端至钥匙孔的锁体的外周部的长度。

优选地，所述锁体上设置有二维码标签。

优选地，所述锁体的外部壳体由上壳体、下壳体和电池盖构成；所述电路板安装在上壳体和下壳体构成的主壳体内；所述电池安装在上壳体、下壳体和电池盖构成的电池仓内；所述电池仓与主壳体相邻且相对钥匙通道一侧的电池盖和下壳体上开设有卡位槽；所述主壳体内设置有卡件，所述卡件的左端朝向卡位槽并带有勾起部，右端设置在钥匙通道内侧，并通过转轴转动固定于转轴和弹簧电磁锁的外壳之间；所述主壳体内设置有两端分别连接卡件和弹簧电磁锁的外壳的复位弹簧。

优选地，所述弹簧电磁锁的外壳的前端带有一个挡片，所述挡片上和弹簧电磁锁的外壳的底部设置有共线的通孔；所述弹簧电磁锁的外壳内设置有电磁铁和径向的弹簧；所述锁芯的舌头设置在挡片前方，末端的柄杆插入前通孔并穿过弹簧；所述顶杆插入后通孔并穿过弹簧，且与柄杆固定连接。

优选地，所述锁芯的舌头为倒三角形，所述钥匙的侧部对称设置有两个倒三角形的锁槽。

优选地，所述电路板上还设置有蜂鸣器。

以及根据以上优选装置方案的控制方法，其特征在于，包括以下三种状态：

状态1：当所述钥匙未插入锁体时，弹簧的弹力使锁芯的舌头伸入钥匙通道内，复位弹簧的弹力使卡件的左端顶在卡位槽中；

状态2：当所述钥匙完全插入锁体的过程中，所述钥匙通过弹簧的弹力使锁芯的舌头收缩后卡在锁槽中，所述钥匙的前端顶起卡件的右端，使卡件左端的勾起部脱离卡位槽；

状态3：当所述弹簧电磁锁收到开锁信号时，电磁铁通电一个单位时间，使弹簧收缩带动锁芯的舌头离开锁槽，同时复位弹簧的弹力带动卡件复位，将钥匙向钥匙通道外侧顶出。

优选地，在状态2和状态3的过程中，所述弹簧收缩使顶杆接触轻触开关，所述轻触开关向无线模块发送一个电平信号。

优选地，移动终端通过扫描二维码与上位机建立连接，并通过上位机向所述弹簧电磁锁发送开锁信号；所述上位机在发送开锁信号后接收到的第一个轻触开关电平信号用于确认开锁成功，接收到的第二个轻触开关电平信号用于确认还车成功。

优选地，所述无线模块为wifi无线通信模块，所述电路板上还设置有蜂鸣器；所述无线模块通过wifi与上位机无线连接，当无线模块无法检测到wifi信号超过阈值时间时，触发蜂鸣器报警。

本发明及优选方案在结构精简、成本低廉、使用方便的同时还符合智能化解决方案的要求，可以方便实现购物车的借、还功能。

本发明提供方案的要点之一在于提供了弹簧电磁锁和轻触开关的配合方案，一方面只有在取车的瞬间需要对电磁铁通电，极大节约了电源，另一方面通过轻触开关和顶杆的构件实现了常规方案下需要较为复杂成本较高的电子器件才能完成的锁具状态的确认和验证的功能；只需要通过无线模块完成简单电平信号的收发即能够完成开锁、还车等动作的控制，甚至无需额外的控制器，使更为复杂的信息传递功能转移到移动终端和上位机这样成熟的信息平台上，极大压缩了成本；

要点之二则在于提供了特殊的电池盖、卡件等相关组件的设计，实现了取车状态下电池仓自锁，确保锁具的可靠性，还车后解锁，便于后勤管理维护的功效。

此外，本发明提供的控制方案还大大拓展了购物车智能锁使用场景的范围，其不但为超市等常规场景的管理提供了便捷性，甚至还可以推广至农贸市场，共享购物车等开放式的应用场景，并保证了很高的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明实施例整体结构爆炸示意图；

图2为本发明实施例整体结构剖视示意图；

图3为本发明实施例电池盖及卡件关系示意图；

图4为本发明实施例弹簧电磁锁剖视示意图；

图5为本发明实施例使用方式示意图；

图中：101-上壳体；102-下壳体；103-电池盖；104-固定支架；105-二维码标签设置区；106-卡位槽；110-电路板；120-电池；130-弹簧电磁锁；131-锁芯；132-外壳；133-挡片；134-电磁铁线圈；135-弹簧；136-顶杆；140-轻触开关；151-卡件；152-复位弹簧；153-转轴；200-短链条；300-钥匙。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

如图1-图5所示，本实施例提供的购物车智能锁方案，从外形和具体在购物车上的设置方位来看，与现有的硬币式锁具相似，包括通过短链条200连接的锁体和钥匙300，锁体通过固定支架104固定在购物车的把手上。短链条200使钥匙300无法完全插入自身连接的锁体，只能通过其他购物车上的钥匙300插入锁体，从而实现还车。更为具体的短链条200的长度限制可以是：短链条200的一端固定在外部壳体上与钥匙300孔相对的一侧，短链条200的长度小于该固定端至钥匙300孔的外部壳体的外周部的长度，在这样的长度范围内，可以保证钥匙300无法完全插入自身连接的锁体。

如图1-图4所示，本实施例提供的方案当中，锁体的外部壳体由上壳体101、下壳体102和电池盖103构成。其中，上壳体101和下壳体102构成的主壳体内安装有电路板110，电路板110上设置有弹簧电磁锁130、轻触开关140，以及与弹簧电磁锁130和轻触开关140分别连接的无线模块。该电路板110的主要作用是集成本实施例采用的电路模块，使之相互构成电气连接关系，其具体形式可以是PCB电路板110，也可以在选用电子器件采用现成器件的情况下采用其他板件的形式完成电子器件的定位和固定。在本实施例中，为了可以设置单片机等器件作为单独的控制器，也可以不单独设置控制模块，因为实现本发明的工作机制只需要发送轻触开关140产生的电平信号，以及弹簧电磁锁130接收到通电的信号并实现通电即可，这些功能通过上述模块结合简单的开关电路既可以实现。

外部壳体上的二维码标签设置区105还设置有二维码标签，方便用户采用移动终端通过扫描二维码的方式与后台的管理系统建立连接。

上壳体101、下壳体102和电池盖103构成的电池仓内安装有电池120，电池120用于给上述电路模块供电，在日常通过打开电池盖103进行更换的维护操作。电池仓和主壳体之间处于相对隔离的状态，不通过专用工具拆卸和破坏无法打开主壳体，确保电路板110在日常维护使用当中的安全性。

主壳体远离电池仓的一侧设置有钥匙300孔和钥匙300通道，弹簧电磁锁130设置在钥匙300通道的旁侧。其中弹簧电磁锁130锁芯131的舌头为倒三角形，钥匙300的侧部也对称设置有两个形状相同的倒三角形的锁槽，通过锁芯131的卡位使得深入钥匙300通道的钥匙300被固定，同时保证不能够被反向直接拔出。

如图4所示，在本实施例中，弹簧电磁锁130的具体结构是：其外壳132的前端带有一个挡片133，挡片133上和弹簧电磁锁130的外壳132的底部设置有共线的通孔；弹簧电磁锁130的外壳132内设置有电磁铁和径向的弹簧135，电磁铁线圈134设置在弹簧135的周部；锁芯131的舌头设置在挡片133前方，末端的柄杆插入前通孔并穿过弹簧135；顶杆136插入后通孔并穿过弹簧135，且与柄杆固定连接。轻触开关140固定在顶杆136的后方。

如图2、图3所示，在本实施例中，为了实现对电池盖103的自锁功能，电池仓与主壳体相邻且相对钥匙300通道一侧的电池盖103和下壳体102上开设有卡位槽106；主壳体内设置有卡件151，卡件151的左端朝向卡位槽106并带有勾起部，右端设置在钥匙300通道内侧，并通过转轴153转动卡位固定于转轴153和弹簧电磁锁130的外壳132之间；主壳体内设置有两端分别连接卡件151和弹簧电磁锁130的外壳132的复位弹簧152。

根据以上结构的设置，当钥匙300未插入锁体时，弹簧135的弹力使锁芯131的舌头伸入钥匙300通道内，复位弹簧152的弹力使卡件151的左端则顶在卡位槽106中；该种状态对应的是取车后的状态，此时用户取走购物车使用，电池盖103处于自锁的状态，电池120不能在此过程中被随意取出，保障了电路模块的正常工作。

当需要还车时，在当钥匙300完全插入锁体的过程中，钥匙300通过弹簧135的弹力使锁芯131的舌头收缩后卡在锁槽中，钥匙300的前端顶起卡件151的右端，使卡件151左端的勾起部脱离卡位槽106，此时电池盖103脱离自锁状态，便于管理人员的管理和维护，在此状态下，即使电池120被取出，由于购物车已经处于已还车的状态，也不会对运行机制产生不利的影响；

当需要取车时，当弹簧电磁锁130收到开锁信号时，电磁铁通电一个很短的单位时间，使弹簧135收缩带动锁芯131的舌头离开锁槽，与此同时，由于复位弹簧152此先处于压缩的状态，当缺少锁芯131的卡位后，其弹力将自动带动卡件151复位，将钥匙300向钥匙300通道外侧顶出，方便钥匙300的取出以及锁具状态的复位。

在还车和取车的操作中，无论是钥匙300的插入还是电磁铁通电的操作，弹簧135收缩均会使顶杆136接触轻触开关140，轻触开关140被触发后，将向无线模块发送一个电平信号。

移动终端通过扫描二维码与上位机建立连接，并通过上位机向弹簧电磁锁130发送开锁信号；上位机在发送开锁信号后接收到的第一个轻触开关140电平信号用于确认开锁成功，接收到的第二个轻触开关140电平信号用于确认还车成功。

即通过该顶杆136和轻触开关140的设置，通过很简易的结构实现了锁具状态的确认。

进一步地，考虑到易用性和进一步降低成本的考虑，本实施例采用wifi作为无线通信的载体，无线模块采用wifi无线通信模块，同时电路板110上还设置有蜂鸣器。无线模块通过wifi与上位机无线连接，并确定当无线模块无法检测到wifi信号超过阈值时间时，触发蜂鸣器报警的机制。蜂鸣器还可以起到其他的告警功效，比如在电池120低电量的情况下，也可以触发蜂鸣器的报警机制，以防止电路模块的失效。

比如考虑到常规的超市商场的使用场景，现有的超市商场基本都做到了商业场景wifi的全覆盖，且该wifi具有特定的标签，此时只要设定无线模块只能识别并连接该特定的wifi，就可以保证在超市商场的场景内正常与上位机交互，实现其功能的正常使用。而对于超市商场，其wifi一般也仅覆盖其常规的商业活动场景，如果发生购物车离开wifi覆盖范围超过一定时间的情况，自动报警机制即能够有效起到防失窃或者误拿等情况。本方案做到了对现有资源的充分利用，极大降低了成本。

更进一步地考虑，采用本实施例方案，购物车还可以应用于农贸市场等开放性场景的临时性租赁。在常规的一元硬币锁的方案中，需要安保人员，或者对商场超市增设围栏等操作才能保证管理维护的有效性。而如果采用本实施例方案，则只需要配合wifi的覆盖，即可实现有效管理。为了管理维护的精确性，也可以在电路板110上增设定位模块（如采用zigbee等技术的定位芯片），方便后台管理确认购物车的实时位置。

此外，采用本实施例方案，购物车还可以进一步拓展至“共享购物车”等场景，通过预设一个购物车的取还点，并覆盖特定的wifi，将上述阈值时间设定为可以通过移动终端进行预约和设置，既可以在很低成本的前提下实现更为广阔的应用前景。

在本实施例方案当中，通过用户移动终端（账户）与上位机（管理系统）的连接，其管理的有效性也显著优于现有的采用一元硬币的锁具装置，其在保障购物车管理安全性的同时，也可以进一步衍生广告投放、会员管理等功能。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的购物车智能锁及控制方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种购物车智能锁，其特征在于，包括：通过短链条连接的锁体和钥匙；所述锁体内安装有电路板和电池，所述电路板上设置有弹簧电磁锁、轻触开关，以及与弹簧电磁锁和轻触开关分别连接的无线模块；所述锁体还设置有钥匙孔和钥匙通道，所述弹簧电磁锁设置在钥匙通道的旁侧；所述弹簧电磁锁的锁芯末端固定有贯穿弹簧电磁锁后部的顶杆，所述轻触开关固定在顶杆的后方；所述短链条的一端固定在锁体上与钥匙孔相对的一侧，所述短链条的长度小于该固定端至钥匙孔的锁体的外周部的长度；

所述锁体上设置有二维码标签；

所述锁体的外部壳体由上壳体、下壳体和电池盖构成；所述电路板安装在上壳体和下壳体构成的主壳体内；所述电池安装在上壳体、下壳体和电池盖构成的电池仓内；所述电池仓与主壳体相邻且相对钥匙通道一侧的电池盖和下壳体上开设有卡位槽；所述主壳体内设置有卡件，所述卡件的左端朝向卡位槽并带有勾起部，右端设置在钥匙通道内侧，并通过转轴转动固定于转轴和弹簧电磁锁的外壳之间；所述主壳体内设置有两端分别连接卡件和弹簧电磁锁的外壳的复位弹簧；

所述弹簧电磁锁的外壳的前端带有一个挡片，所述挡片上和弹簧电磁锁的外壳的底部设置有共线的通孔；所述弹簧电磁锁的外壳内设置有电磁铁和径向的弹簧；所述锁芯的舌头设置在挡片前方，末端的柄杆插入前通孔并穿过弹簧；所述顶杆插入后通孔并穿过弹簧，且与柄杆固定连接；

所述锁芯的舌头为倒三角形，所述钥匙的侧部对称设置有两个倒三角形的锁槽；

其控制方法包括以下三种状态：

状态1：当所述钥匙未插入锁体时，弹簧的弹力使锁芯的舌头伸入钥匙通道内，复位弹簧的弹力使卡件的左端顶在卡位槽中；

状态2：当所述钥匙完全插入锁体的过程中，所述钥匙通过弹簧的弹力使锁芯的舌头收缩后卡在锁槽中，所述钥匙的前端顶起卡件的右端，使卡件左端的勾起部脱离卡位槽；

状态3：当所述弹簧电磁锁收到开锁信号时，电磁铁通电一个单位时间，使弹簧收缩带动锁芯的舌头离开锁槽，同时复位弹簧的弹力带动卡件复位，将钥匙向钥匙通道外侧顶出。

2.根据权利要求1所述的购物车智能锁的控制方法，其特征在于：在状态2和状态3的过程中，所述弹簧收缩使顶杆接触轻触开关，所述轻触开关向无线模块发送一个电平信号。

3.根据权利要求2所述的购物车智能锁的控制方法，其特征在于：移动终端通过扫描二维码与上位机建立连接，并通过上位机向所述弹簧电磁锁发送开锁信号；所述上位机在发送开锁信号后接收到的第一个轻触开关电平信号用于确认开锁成功，接收到的第二个轻触开关电平信号用于确认还车成功。

4.根据权利要求3所述的购物车智能锁的控制方法，其特征在于：所述无线模块为wifi无线通信模块，所述电路板上还设置有蜂鸣器；所述无线模块通过wifi与上位机无线连接，当无线模块无法检测到wifi信号超过阈值时间时，触发蜂鸣器报警。