CN111719957A - 带电源切换的网络管理非接触电子锁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带电源切换的网络管理非接触电子锁，包括电子锁模块和电源模块，所述电源模块包括电池、直流应急供电电源和POE供电电源，所述电池连接电源切换电路，所述直流应急供电电源和POE供电电源分别连接降压电路后与所述电源切换电路连接，所述电源切换电路的输出端连接所述电子锁模块，为电子锁模块提供工作电压。本发明为带网络管理功能的非接触电子锁增加电源切换，一组为网络供电(POE供电)、直流应急供电，一组为电池供电，当网络供电出现故障时，产品还能正常工作，保持产品开锁、关锁功能正常使用。

Description

带电源切换的网络管理非接触电子锁
技术领域
本发明涉及电子锁技术领域，具体的说，是一种带电源切换的网络管理非接触电子锁。
背景技术
现有技术中，工程非接触电子锁通常采用锂电池或者长供电，而锂电池充电不太方便，需要将电池拆卸下来或者单独连线充电；而采用长供电在长供电出现故障不能提供电源时，会导致用户的开锁或关锁操作受到影响。现有技术中没有一种可以实现电池和长供电切换的供电方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带电源切换的网络管理非接触电子锁，用于解决现有技术中电子锁无法实现电池与长供电电源切换的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种带电源切换的网络管理非接触电子锁，包括电子锁模块和电源模块，所述电源模块包括电池、直流应急供电电源和POE供电电源，所述电池连接电源切换电路，所述直流应急供电电源和POE供电电源分别连接降压电路后与所述电源切换电路连接，所述电源切换电路的输出端连接所述电子锁模块，为电子锁模块提供工作电压。
电源模块包括电池、直流应急供电电源和POE供电电源，直流应急供电电源和POE供电电源分别通过不同的接口输入并与降压电路连接，降压后连接到电源切换电路的输出端VCC_IN；当直流应急供电电源和POE供电电源断电后，电源切换电路的输出端VCC_IN与电池接通，由电池电源给整机提供电源。
所述电源切换电路包括MOS管QJ1，所述MOS管QJ1的漏极连接电池，MOS管QJ1的源极连接发光二极管AJD1后作为输出端，MOS管QJ1的栅极连接电阻R1和电阻R6后分别连接所述直流应急供电电源和POE供电电源，所述电阻R1和电阻R6之间的节点接地，MOS管QJ1的栅极和漏极之间连接电阻R14。
当接入POE供电电源或直流应急供电电源同时，MOS管QJ1-G极为高电平，MOS管QJ1断开电池电源，整机电源给整机提供电源。当POE供电电源、直流应急供电电源同时断电时，MOS管QJ1的G极为低电压，电池通过MOS管QJ1输出，给电子锁模块提供电源。这样，当直流应急供电或POE供电出现停止供电，电池提供供电，用户使用不会受到影响。
所述电子锁模块包括单片机以及与单片机连接的双向数据交换芯片、供电管理电路、非接触读卡模块、电机驱动模块、LED指示模块和语音播报模块，所述供电管理电路用于根据单片机的输出信号向所述双向数据交换芯片供电或断电。
所述供电管理电路包括与所述单片机的输出引脚连接的电阻R64和电阻R63，所述电阻R63连接MOS管Q5的栅极，所述电阻R64连接所述电源切换电路的输出端和MOS管Q5的漏极，MOS管Q5的源极连接所述双向数据交换芯片的电压输入引脚。
所述双向数据交换芯片还连接有双向数据芯片浪涌电路和ESD保护电路。
所述非接触读卡模块包括与所述单片机连接的读卡芯片，所述读卡芯片还连接电压采样电路，用于采集有卡接近时电压信号的变化并传递给单片机。
还包括ADC检测电路，所述ADC检测电路的输入端与所述电源切换电路的输出端连接，ADC检测电路的输入端与所述单片机的输入引脚连接，用于检测电量。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明为带网络管理功能的非接触电子锁增加电源切换，一组为网络供电(POE供电)、直流应急供电，一组为电池供电，当网络供电出现故障时，产品还能正常工作，保持产品开锁、关锁功能正常使用。
(2)本发明中单片机根据检测得到供电方式，并根据供电方式控制电子锁进入低功耗运行模块并关闭双向数据管理。
附图说明
图1为本发明的电源模块的原理框图；
图2为本发明的电源模块的电路原理图；
图3为双向数据交换芯片和供电管理电路的电路原理图；
图4为读卡芯片及外围的电路原理图；
图5为单片机及外围电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
结合附图1所示，一种带电源切换的网络管理非接触电子锁，包括电子锁模块和电源模块，所述电源模块包括电池、直流应急供电电源和POE供电电源，所述电池连接电源切换电路，所述直流应急供电电源和POE供电电源分别连接降压电路后与所述电源切换电路连接，所述电源切换电路的输出端连接所述电子锁模块，为电子锁模块提供工作电压。
如图2所示，直流应急供电电源由第一接口AJCH3输入，通过降压芯片AJU1(DC/DC)后转换为DC6.4V连接到VCC_IN。POE供电电源由第二接口AJD5进入降压芯片AJU1(DC/DC)转换为DC6.4V连接到VCC_IN。电源切换电路包括MOS管QJ1、电阻AJR14、电阻AJR1、电阻AJR4和电阻AJR6；所述MOS管QJ1的漏极连接电池，MOS管QJ1的源极连接发光二极管AJD1后作为输出端，MOS管QJ1的栅极连接电阻AJR1和电阻AJR6后分别连接所述直流应急供电电源和POE供电电源，所述电阻AJR1和电阻AJR6之间的节点接地，MOS管QJ1的栅极和漏极之间连接电阻AJRR14。电池通过第三接口AJCH2连接MOS管QJ1。
当接入POE供电电源或直流应急供电电源同时，MOS管QJ1-G极为高电平，MOS管QJ1断开电池电源，整机电源给整机提供电源。当POE供电电源、直流应急供电电源同时断电时，MOS管QJ1的G极为低电压，电池通过MOS管QJ1输出，给电子锁模块提供电源。这样，当直流应急供电或POE供电出现停止供电，电池提供供电，用户使用不会受到影响。
电源模块还包括与电子锁模块连接的外接应急供电接口。
如图3、图4和图5所示，所述电子锁模块包括单片机U2以及与单片机U2连接的双向数据交换芯片U10、供电管理电路、非接触读卡模块U6、电机驱动模块、LED指示模块和语音播报模块，所述供电管理电路用于根据单片机的输出信号向所述双向数据交换芯片U10供电或断电。
双向数据交换芯片U10型号为W5500。所述供电管理电路包括与所述单片机的输出引脚连接的电阻R64和电阻R63，所述电阻R63连接MOS管Q5的栅极，所述电阻R64连接所述电源切换电路的输出端和MOS管Q5的漏极，MOS管Q5的源极连接所述双向数据交换芯片U10的电压输入引脚。
所述双向数据交换芯片还连接有双向数据芯片浪涌电路和ESD保护电路。
双向数据芯片浪涌电路包括FD1、电容C76、瞬态电压抑制二极管TVS1、瞬态电压抑制二极管TVS2、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60组成，
ESD保护电路由芯片U11构成，型号为NUP4301MR6。
双向数据交换芯片U10将前端数据信号通过其5脚、6脚转换为SPI接口传递给单片机U2，单片机U2需要上传的数据通过单片机SPI接口传输给双向数据交换芯片U10转换为网络接口，双向数据交换芯片U10通过1脚、2脚将信号传递给前端。
POE供电电源通过网线接入，通过RJ45的4、5脚为正，7、8脚为负提供电源，到第二接口AJD5。
当接入为电池电源时，单片机U2的13脚输出高电平使MOS管Q5-G极为高电平，电池的直流3V3通过MOS管Q5停止给双向数据交换芯片U10供电，双向数据交换芯片U10将处于低功耗状态≤5uA；当接入为POE供电电源或直流应急供电电源时，单片机U2的13脚拉低电平使Q5-G极为低电平，Q5将给双向数据交换芯片U10供电。
所述非接触读卡模块包括与所述单片机连接的读卡芯片U6，读卡芯片U6读取A类卡、B类卡信息通过其SPI接口将数据传输给单片机U2，读卡芯片U6为非接触式读卡芯片。当产品接入为直流应急供电电源或POE供电电源时，读卡芯片U6连续发送读卡射频信号，读卡芯片U6不处于低功耗工作状态；当产品接入为电池电源时，读卡芯片U6间断发送射频信号，产品处于低功耗状态平均功耗≤10uA；间断发送射频信号通过单片机U2的19脚控制读卡芯片U6工作状态，当无卡靠近产品时单片机U2的19脚每隔1～2秒输出高低电平控制读卡芯片U6工作状态，当有卡靠近产品时射频波形将幅度变低，同时电压采样电路(由电容C39、电阻R28、二极管D5、电容C23、电阻R21、电容C24、电阻R19、电阻R20组成)将电压信号传递给单片机U2的18脚(ADC采集)，当低于原来电平100mV，单片机U2的19脚连续输出高电平，读卡芯片U6将连续工作读取卡信息并传递给单片机U2；当卡离开时单片机U2的19脚恢复每隔1～2秒输出高低电平控制读卡芯片U6工作状态。单片机U2采用STM32L单片机实现以下功能：
读取读卡芯片U6的工作状态，判断是否进入低功耗以及判断卡的种类；
获取双向数据交换芯片U10的工作状态，控制供电或断电，与双向数据交换芯片U10进行接收数据信息和上传数据信息；
LED管理，当出现错误信息发光二极管LED2亮红色；当开锁时，发光二极管LED1亮绿色；当双向数据通讯时，发光二极管LED1为下行数据接收闪亮，发光二极管LED2为上行数据发送闪亮；双向数据量大时发光二极管LED闪亮加快，双向数据量小时LED闪亮变慢；发光二极管LED1由U2的6脚驱动，发光二极管LED2由U2的34脚驱动。
ADC检测，由单片机U2的10脚检测(由电阻R8、电阻R9、电容C9组成)，主要检测产品电量是否正常当低于直流4.8V时发光二极管LED2亮红色。输入电源检测(由电阻AJR7、电阻AJR8、电阻R61、电阻R62组成)单片机U2的5脚输入电源为不同时，进入5脚电压不同，根据电压状态U2判断接入电源种类，例如当为0V时产品为电池提供供电，例为0.46V时为直流应急供电提供供电，例为1.3V时为POE36V提供供电，例为1.8V时为POE48V提供供电；根据供电状态为管理整理是否进入低功耗工作状态提供判断依据，例如U2的5脚为0V时产品必须进入低功耗工作模式，尽量减小电池电量的消耗。电流检测，U2的11脚为电流检测脚，所有模块地通过R65到电源输入地(网络为D-GND)，当工作时R65两端产生压降，通过压降的电压判断整机工作是否在要求范围内，当整机出现异常时LED2亮红色，例如正常产品工作电流≤150mA，当≥160mA时LED亮红色U2并上传错误信息。
错误信号数据提供，当出现发光二极管LED2常亮红色时为产品工作异常，U2通过SPI接口上传给U10，U10将转为网络信号传输到网管系统，出现错误信号包括：电池电量低、电流过大、下发权限数据不正确、错误卡片(未授权卡片、用户开错房号)、超过授权时间(网管通过产品发送语音给用户，播报剩余使用时间)、当有人破坏产品时U2的38脚接防撬开关，产品第一时间上传数据异常信号并产品播报“警告声音”。
供电系统异常提供，当直流应急供电或POE供电出现故障时，网管将出现不能链接到产品，管理员第一时间进行处理；当电池电量过低时，可以通过硬件供电接口(元件位号YJCH1、CH7、D1组成)插入充电宝等应急供电电源设备进行产品供电。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种带电源切换的网络管理非接触电子锁，包括电子锁模块和电源模块，其特征在于，所述电源模块包括电池、直流应急供电电源和POE供电电源，所述电池连接电源切换电路，所述直流应急供电电源和POE供电电源分别连接降压电路后与所述电源切换电路连接，所述电源切换电路的输出端连接所述电子锁模块，为电子锁模块提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，所述电源切换电路包括MOS管QJ1，所述MOS管QJ1的漏极连接电池，MOS管QJ1的源极连接发光二极管AJD1后作为输出端，MOS管QJ1的栅极连接电阻R1和电阻R6后分别连接所述直流应急供电电源和POE供电电源，所述电阻R1和电阻R6之间的节点接地，MOS管QJ1的栅极和漏极之间连接电阻R14。
3.根据权利要求2所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，所述电子锁模块包括单片机以及与单片机连接的双向数据交换芯片、供电管理电路、非接触读卡模块、电机驱动模块、LED指示模块和语音播报模块，所述供电管理电路用于根据单片机的输出信号向所述双向数据交换芯片供电或断电。
4.根据权利要求3所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，所述供电管理电路包括与所述单片机的输出引脚连接的电阻R64和电阻R63，所述电阻R63连接MOS管Q5的栅极，所述电阻R64连接所述电源切换电路的输出端和MOS管Q5的漏极，MOS管Q5的源极连接所述双向数据交换芯片的电压输入引脚。
5.根据权利要求4所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，所述双向数据交换芯片还连接有双向数据芯片浪涌电路和ESD保护电路。
6.根据权利要求3所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，所述非接触读卡模块包括与所述单片机连接的读卡芯片，所述读卡芯片还连接电压采样电路，用于采集有卡接近时电压信号的变化并传递给单片机。
7.根据权利要求3所述的带电源切换的网络管理非接触电子锁，其特征在于，还包括ADC检测电路，所述ADC检测电路的输入端与所述电源切换电路的输出端连接，ADC检测电路的输入端与所述单片机的输入引脚连接，用于检测电量。
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