CN112343427A - 一种智能门锁及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能门锁及其控制系统，该控制系统包括主控板、第一检测组件和感应组件，第一检测组件和感应组件分别与主控板电连接或信号连接；感应组件与锁体方轴适配，用于检测锁体方轴由静止到转动的启动动作并向主控板发送唤醒信号；主控板处于休眠状态直至接收到感应组件发送的唤醒信号，主控板被唤醒后还用于唤醒第一检测组件；第一检测组件与锁体方轴适配，并将检测到的锁体方轴转动的角位移发送给主控板。本发明提供的控制系统结构简单，且活动部件的检测准确度较高。
Description
技术领域
本发明涉及门锁技术领域，特别是涉及一种智能门锁及其控制系统。
背景技术
随着时代发展，智能门锁普及率越来越高，各厂家的门锁，甚至同一厂家不同型号的门锁，都会依据不同的ID、结构选择不同的传动机构和传感器组成多传感器协作的复杂系统。设计智能门锁时，需重点考虑的三个核心问题包括：如何准确检测锁体方轴的转动，如何准确检测电机输出轴的转动，以及如何在待机状态下低功耗地检测锁体方轴的动作。目前的智能门锁在解决上述三个问题时主要存在以下不足：传动机构结构复杂，传感器累积误差大，可靠性较差。因此，如何精简智能门锁的结构，并提高活动部件的检测准确度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能门锁及其控制系统，该控制系统结构简单，且活动部件的检测准确度较高。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能门锁的控制系统，包括主控板、第一检测组件和感应组件，所述第一检测组件和所述感应组件分别与所述主控板电连接或信号连接；
所述感应组件与锁体方轴适配，用于检测所述锁体方轴由静止到转动的启动动作并向所述主控板发送唤醒信号；
所述主控板处于休眠状态直至接收到所述感应组件发送的所述唤醒信号，所述主控板被唤醒后还用于唤醒所述第一检测组件；
所述第一检测组件与所述锁体方轴适配，并将检测到的所述锁体方轴转动的角位移发送给所述主控板。
可选地，在上述控制系统中，所述控制系统还包括齿轮箱和传动组件，所述齿轮箱内集成有电机和齿轮组件；所述传动组件包括主动齿轮和从动件；所述主动齿轮与所述电机传动连接，所述从动件与所述锁体方轴同轴传动；
所述第一检测组件包括与所述从动件传动连接的转动件，以及与所述转动件同轴布置的角度传感器，所述角度传感器与所述转动件连接，用于采集角度信号并输出至所述主控板。
可选地，在上述控制系统中，所述感应组件包括第一感应元件和第二感应元件，所述第一感应元件固定安装在所述从动件或所述转动件上，所述第二感应元件固定安装在锁体上，当所述锁体方轴转动时，可使所述第一感应元件和所述第二感应元件之间相对转动，并触发所述第二感应元件向所述主控板发送所述唤醒信号。
可选地，在上述控制系统中，所述第一感应元件为第一磁性件，所述第二感应元件为霍尔传感器。
可选地，在上述控制系统中，所述从动件和所述转动件为相互啮合的齿轮，所述转动件位于所述从动件的径向一旁。
可选地，在上述控制系统中，所述控制系统还包括与所述主控板电连接或信号连接的第二检测组件，所述第二检测组件与所述传动组件连接或适配，并将通过所述传动组件检测到的所述电机的输出轴转动的角位移发送给所述主控板。
可选地，在上述控制系统中，所述传动组件还包括与所述从动件同轴布置的中间齿轮，所述中间齿轮与所述主动齿轮啮合，所述中间齿轮和所述从动件设置有相互配合的虚位转动连接结构；
所述第二检测组件包括第三感应元件和第四感应元件，所述第三感应元件固定安装在所述中间齿轮或所述主动齿轮上，所述第四感应元件固定安装在锁体上，当所述电机的输出轴转动时，可使所述第三感应元件和所述第四感应元件之间相对转动，并触发所述第四感应元件检测所述第三感应元件的角位移。
可选地，在上述控制系统中，所述中间齿轮和所述主动齿轮均为锥齿轮。
可选地，在上述控制系统中，所述第三感应元件为第二磁性件，所述第四感应元件为磁编码器。
可选地，在上述控制系统中，所述中间齿轮的外径是所述从动件的外径的2倍～3倍，所述角度传感器位于所述转动件和所述中间齿轮之间。
一种智能门锁，包括如上述任意一项所公开的控制系统。
根据上述技术方案可知，本发明提供的用于智能门锁的控制系统中，第一检测组件和感应组件分别与主控板电连接或信号连接，工作时，一旦锁体方轴有转动发生，感应组件便能立刻唤醒主控板，主控板随即唤醒第一检测组件，而第一检测组件实时检测锁体方轴转动的角位移。利用感应组件可以在待机状态下低功耗地检测锁体方轴的动作，而在锁体方轴开始转动的同时唤醒第一检测组件，有利于对锁体方轴转动的角位移作出及时检测，从而提高检测的准确度。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种智能门锁的控制系统的示意图；
图2是图1中基板4的背面的局部示意图。
图中标记为：
1、从动件；2、转动件；3、角度传感器；4、基板；5、中间齿轮；6、齿轮箱；7、主动齿轮。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
参见图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种智能门锁的控制系统的示意图，图2是图1中基板4的背面的局部示意图。
本发明实施例提供的用于智能门锁的控制系统包括主控板(图中未示出)、第一检测组件和感应组件，第一检测组件和感应组件分别与主控板电连接或信号连接。其中，感应组件与锁体方轴适配，用于检测锁体方轴由静止到转动的启动动作并向主控板发送唤醒信号，主控板处于休眠状态直至接收到感应组件发送的唤醒信号，主控板被唤醒后还用于唤醒第一检测组件，第一检测组件与锁体方轴适配，并将检测到的锁体方轴转动的角位移发送给主控板。
具体地，控制系统还包括齿轮箱6和传动组件，齿轮箱6内集成有电机和齿轮组件，传动组件包括主动齿轮7和从动件1，主动齿轮7与电机传动连接，从动件1与锁体方轴同轴传动，电机能够通过传动组件驱动锁体方轴转动以实现锁体的开闭。从动件1还与门内旋钮同轴传动，门内旋钮即位于门内侧用于上锁和解锁的旋钮。
如图1所示，第一检测组件包括与从动件1传动连接的转动件2，以及与转动件2同轴布置的角度传感器3，角度传感器3与转动件2连接，用于采集角度信号并输出至主控板，主控板根据锁体方轴的转动角度可以判断门锁的锁定和解锁状态。
当无上锁或解锁动作时，主控板处于休眠状态以降低功耗，一旦锁体方轴转动，利用感应组件将主动板快速唤醒以便进行后续控制。为了检测锁体方轴由静止到转动的启动动作，感应组件包括第一感应元件和第二感应元件，第一感应元件固定安装在从动件1或转动件2上，第二感应元件固定安装在锁体上，当锁体方轴转动时，可使第一感应元件和第二感应元件之间相对转动，并触发第二感应元件向主控板发送唤醒信号。
第一感应元件和第二感应元件可以是第一磁性件或霍尔传感器，感应组件的感应元件既可以安装在从动件1上，也可以安装在转动件2上，以设置在从动件1上为例，霍尔传感器和/或第一磁性件的数量可以为两个以上，并围绕从动件1的旋转轴均匀布置。具体地，可以是霍尔传感器的数量为至少两个，并围绕从动件1的旋转轴均匀布置，也可以是第一磁性件的数量为至少两个，并围绕从动件1的旋转轴均匀布置，还可以是霍尔传感器的数量和第一磁性件的数量均为至少两个，并且霍尔传感器和第一磁性二者分别围绕从动件1的旋转轴均匀布置，此时，二者的数量可以相同，也可以不同。
另外，由于锁体方轴和门内旋钮均与从动件1同轴传动，所以第一磁性件可以选择与锁体方轴、从动件1或者门内旋钮固定连接，以此实现第一磁性件与锁体方轴之间的相对固定，霍尔传感器则可以焊接固定在主控板上，并与主控板电连接或信号连接，以此实现相对第一磁性件转动并向主控板发送唤醒信号。
本实施例中，第一感应元件为第一磁性件，第二感应元件为霍尔传感器，使得感应组件整体方案简单、可靠，霍尔传感器与第一磁性件无需直接接触即可实现触发，便于安装布置，且成本较低。同时，二者之间不会因摩擦造成磨损，因此有利于保证使用寿命。
在其他的实施例中，感应组件还可以采用红外对管、电刷等其他实施方式，只要能够检测锁体方轴由静止到转动的启动动作并向主控板发送唤醒信号即可。
具体实际应用中，从动件1和转动件2可以为相互啮合的齿轮，如图1所示，为了便于布置在锁体的外壳内，转动件2一般位于从动件1的径向一旁。
如图1所示，本实施例中，传动组件还包括中间齿轮5，中间齿轮5和从动件1同轴布置，并与主动齿轮7啮合，而且，从图2展示的基板4的背面可知，中间齿轮5和从动件1设置有相互配合的虚位转动连接结构，中间齿轮5往一个方向一直转，则会与从动件1卡接并带动从动件1一起转，然后中间齿轮5向回转，在不超过虚位转动行程时，从动件1不跟随中间齿轮5一起回转，这样就给门内旋钮留了人工旋转从动件1的空间。
电机通过主动齿轮7、中间齿轮5和从动件1可以驱动锁体方轴转动，从而实现上锁和解锁。具体实际应用中，中间齿轮5和主动齿轮7可以为锥齿轮。
为了能够检测电机的输出轴的转动，控制系统还包括与主控板电连接或信号连接的第二检测组件，第二检测组件与传动组件连接或适配，并将通过传动组件检测到的电机的输出轴转动的角位移发送给主控板。
具体地，第二检测组件包括第三感应元件和第四感应元件，第三感应元件固定安装在中间齿轮5或主动齿轮7上，第四感应元件固定安装在锁体上，当电机的输出轴转动时，可使第三感应元件和第四感应元件之间相对转动，并触发第四感应元件检测第三感应元件的角位移。
本实施例中，第三感应元件为第二磁性件，第四感应元件为磁编码器。磁编码器的安装位置应当根据第二磁性件的位置来设置，例如，当第二磁性件安装在中间齿轮5上时，磁编码器一般固定安装在锁体的基板4上，当第二磁性件安装在主动齿轮7上时，磁编码器一般固定安装在锁体的主控板上。
在其他的实施例中，第二检测组件还可以采用磁码盘，红外对管码盘，角度传感器等其他实施方式，只要能够将通过传动组件检测到的电机的输出轴转动的角位移发送给主控板即可。
例如，可以将第二检测组件设置为红外码盘，具体地，在主动齿轮7或中间齿轮5上设置黑白相间的色条，通过红外对管检测，数脉冲并获知转动角度；或者，可以将第二检测组件设置为磁码盘，具体地，在主动齿轮7或中间齿轮5上固设磁环，通过霍尔传感器检测，数脉冲并获知转动角度；再或者，可以将第二检测组件设置为陀螺仪，具体地，将该陀螺仪与主动齿轮7或中间齿轮5固接，陀螺仪在转动时能够读取转动角度。
本实施例通过磁编码器和第二磁性件来检测转动角度，可使得第二检测组件的检测精度高、抗干扰能力强、易于安装且功耗较低。
本发明实施例提供的控制系统的工作原理如下：
a)检测锁体方轴/门内旋钮的转动
由于锁体方轴和门内旋钮均与从动件1同轴传动，而转动件2与从动件1相互啮合，所以当转动锁体方轴或门内旋钮时，转动件2会发生转动，通过与转动件2连接的角度传感器3可以准确地检测锁体方轴/门内旋钮的位置。
b)检测电机的输出轴的转动
主动齿轮7由电机的输出轴驱动，中间齿轮5与主动齿轮7相互啮合，当电机的输出轴转动时，中间齿轮5和主动齿轮7会发生转动，中间齿轮5或主动齿轮7上设置有与磁编码器相配合第二磁性件，通过磁编码器检测第二磁性件转过的角度，进而可以得知电机的输出轴的转动角度。
c)在待机状态下低功耗地检测锁体方轴的动作
角度传感器正常工作时功耗较大，而霍尔传感器的功耗较小，由于从动件1或转动件2上设置有与霍尔传感器相配合的第一磁性件，所以在待机状态下，控制电路可以将角度传感器3断电，而利用霍尔传感器来检测锁体方轴的动作，一旦锁体方轴有动作，即可被霍尔传感器感知，控制电路随即将角度传感器3通电唤醒。
如图1所示，具体实际应用中，中间齿轮5的外径一般为从动件1的外径的2倍～3倍。为了尽量节省空间，角度传感器3可以设置在转动件2和中间齿轮5之间，主动齿轮7可以设置在从动件1的相对转动件2的另一侧。
如图2所示，中间齿轮5和从动件1之间的虚位转动行程可以为120°～170°。
当然，本发明对于磁编码器和霍尔传感器的设置位置不做限制，例如，可以将其(磁编码器或霍尔传感器)固定于锁体的驱动机构的安装板上，不过一般优选将磁编码器和霍尔传感器与主控板固接，这样可使整体结构更为规整，同时，将磁编码器和霍尔传感器与主控板固接后，可保证霍尔传感器和第一磁性件之间的距离以及磁编码器与第二磁性件之间的距离均在良好信号的检测范围之内，从而有利于确保检测精度。
本发明对于第一磁性件和第二磁性件的结构均不作限制，采用块状、条状、环状等均可。具体实际应用中，第二磁性件可以内嵌在主动齿轮7的小端面上。第一磁性件可以为设置在从动件1上的圆环，该圆环的轴线与从动件1的轴线重合。
本发明还提供一种智能门锁，该智能门锁包括上述实施例公开的控制系统。由于上述实施例公开的控制系统具有上述技术效果，因此具有该控制系统的智能门锁同样具有上述技术效果，本文在此不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种智能门锁的控制系统，其特征在于，包括主控板、第一检测组件和感应组件，所述第一检测组件和所述感应组件分别与所述主控板电连接或信号连接；
所述感应组件与锁体方轴适配，用于检测所述锁体方轴由静止到转动的启动动作并向所述主控板发送唤醒信号；
所述主控板处于休眠状态直至接收到所述感应组件发送的所述唤醒信号，所述主控板被唤醒后还用于唤醒所述第一检测组件；
所述第一检测组件与所述锁体方轴适配，并将检测到的所述锁体方轴转动的角位移发送给所述主控板。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括齿轮箱(6)和传动组件，所述齿轮箱(6)内集成有电机和齿轮组件；所述传动组件包括主动齿轮(7)和从动件(1)；所述主动齿轮(7)与所述电机传动连接，所述从动件(1)与所述锁体方轴同轴传动；
所述第一检测组件包括与所述从动件(1)传动连接的转动件(2)，以及与所述转动件(2)同轴布置的角度传感器(3)，所述角度传感器(3)与所述转动件(2)连接，用于采集角度信号并输出至所述主控板。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述感应组件包括第一感应元件和第二感应元件，所述第一感应元件固定安装在所述从动件(1)或所述转动件(2)上，所述第二感应元件固定安装在锁体上，当所述锁体方轴转动时，可使所述第一感应元件和所述第二感应元件之间相对转动，并触发所述第二感应元件向所述主控板发送所述唤醒信号。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述第一感应元件为第一磁性件，所述第二感应元件为霍尔传感器。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的控制系统，其特征在于，所述从动件(1)和所述转动件(2)为相互啮合的齿轮，所述转动件(2)位于所述从动件(1)的径向一旁。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与所述主控板电连接或信号连接的第二检测组件，所述第二检测组件与所述传动组件连接或适配，并将通过所述传动组件检测到的所述电机的输出轴转动的角位移发送给所述主控板。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述传动组件还包括与所述从动件(1)同轴布置的中间齿轮(5)，所述中间齿轮(5)与所述主动齿轮(7)啮合，所述中间齿轮(5)和所述从动件(1)设置有相互配合的虚位转动连接结构；
所述第二检测组件包括第三感应元件和第四感应元件，所述第三感应元件固定安装在所述中间齿轮(5)或所述主动齿轮(7)上，所述第四感应元件固定安装在锁体上，当所述电机的输出轴转动时，可使所述第三感应元件和所述第四感应元件之间相对转动，并触发所述第四感应元件检测所述第三感应元件的角位移。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述中间齿轮(5)和所述主动齿轮(7)均为锥齿轮。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述第三感应元件为第二磁性件，所述第四感应元件为磁编码器。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述中间齿轮(5)的外径是所述从动件(1)的外径的2倍～3倍，所述角度传感器(3)位于所述转动件(2)和所述中间齿轮(5)之间。
11.一种智能门锁，其特征在于，包括如权利要求1～10中任意一项所述的控制系统。
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