CN115341811B - 低功耗智能锁控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低功耗智能锁控制方法，包括以下步骤：S1，智能锁控制系统初始化，进入自学习模式；S2，获取并记录把手由居中初始位转动至解锁状态时电机发生堵转的时间T1；获取并记录把手由居中初始位转动至上锁状态时电机发生堵转的时间T2；S3，执行解锁命令时，控制电机驱动把手转动，直至把手转动的时间到达T1时控制电机停止；执行上锁命令时，控制电机驱动把手转动，直至把手转动的时间到达T2时控制电机停止。本发明低功耗智能锁控制方法能够自学习解锁及上锁时间，以此来作为驱动把手的转动时间执行用户使用时的解锁命令及上锁命令，实现低功耗、节能环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及智能锁技术领域，特别涉及一种低功耗智能锁控制方法。
背景技术
随着科技的发展，在家居安防领域，对更安全、更方便的保护措施的需求越来越多。传统采用机械钥匙以及刷卡等方式的门锁存在着容易丢失、遗忘及被盗用的隐患。而智能锁利用人脸识别、指纹识别、密码输入等技术实现开锁，具有快速、方便等特点，且不存在遗忘或盗用缺陷，成为家居安防领域一种优选的解锁方案，逐渐得到广泛应用。
传统智能锁的解锁与上锁动作过程均是由电机通过减速箱驱动锁芯转动，在到达完全解锁或上锁状态时，电机出现堵转，电流迅速增加，系统检测到这一信号后以此来判断动作到位，进而再控制电机停止。然而，依靠电机堵转来判断动作到位势必会造成能耗增加，过多的电能以热量形式消耗，电能损耗较高，致使用户频繁对其充电或更换电池，降低用户的使用体验感。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低功耗智能锁控制方法，以克服现有智能锁电能损耗较高的缺陷。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低功耗智能锁控制方法，采用以下智能锁实现，所述智能锁包括把手、电机、减速箱和转轴，所述转轴可转动的安装在所述减速箱上，且其一端插接在所述把手上，另一端传动连接于所述智能锁的锁体组件，所述电机能够通过所述减速箱驱动所述转轴转动；所述把手与所述减速箱的壳体彼此相对的侧面上分别安装有磁铁和霍尔元件，当所述把手处于居中初始位时，其上的所述磁铁刚好与所述霍尔元件相对，并触发所述霍尔元件产生脉冲信号。
该控制方法包括以下步骤：
S1，智能锁控制系统初始化，进入自学习模式；
S2，获取并记录所述把手由居中初始位转动至解锁状态时所述电机发生堵转的时间T1；
获取并记录所述把手由居中初始位转动至上锁状态时所述电机发生堵转的时间T2；
S3，执行解锁命令时，控制所述电机驱动所述把手转动，直至所述把手转动的时间到达T1时控制所述电机停止；
执行上锁命令时，控制所述电机驱动所述把手转动，直至所述把手转动的时间到达T2时控制所述电机停止。
作为本发明的进一步改进，所述减速箱内具有一主齿轮，所述主齿轮上开设有供所述转轴穿过的中心孔，所述中心孔沿内圆周壁相对设置有两个第一凸台，所述转轴沿外圆周壁相对设置有两个第二凸台，两个所述第二凸台位于所述中心孔内且与两个所述第一凸台呈环形交叉间隔分布，使得所述转轴与所述主齿轮之间存在容错步距；
在所述S2和S3中的解锁及上锁过程中，所述电机驱动所述主齿轮先空转直至走完该容错步距后才开始带动所述转轴转动。
作为本发明的进一步改进，所述把手与所述壳体之间安装有复位弹簧，所述复位弹簧使得所述把手在无外力作用下保持在居中初始位；
在所述S2和S3中，解锁及上锁完成后均执行复位动作，所述复位动作包括所述把手的复位和所述减速箱的复位；
智能锁控制系统控制所述电机驱动所述减速箱回转，所述把手在所述复位弹簧的弹力作用下跟随转动，直至到达居中初始位时，所述把手完成复位；之后所述电机继续驱动所述减速箱转动设定时间T3后停止，所述减速箱完成复位。
作为本发明的进一步改进，当所述把手离开或回到居中初始位时，所述磁铁均会触发所述霍尔元件产生一个脉冲信号，智能锁控制系统根据该脉冲信号开始计算时间。
作为本发明的进一步改进，智能锁控制系统设置有电压补偿功能，能够根据所述智能锁内电池电压的变化，来调整T1、T2及T3的数值。
作为本发明的进一步改进，在所述S3中，当执行解锁或上锁的次数达到设定次数后，执行所述S1，重新进入自学习模式。
本发明的有益效果是：本发明提供一种低功耗智能锁控制方法，能够自学习解锁及上锁时间，以此来作为驱动把手的转动时间执行用户使用时的解锁命令及上锁命令，后续使用无需再依靠电机堵转来判断动作到位，大大降低功耗，延长智能锁的待机时间，提升用户的使用体验感，即使采用干电池也能够实现长久使用，使得智能锁不再依赖于锂电池，实现低功耗、节能环保的目的；此外，本发明电机是通过减速箱直接驱动转轴转动并联动于锁体组件，只需要转轴旋转一个小角度就能够完成解锁和上锁动作，动作响应迅速，无需像传统那样需要驱动锁芯旋转720°，缩短了时间，也进一步减少了电机能耗。
附图说明
图1为本发明采用的智能锁的结构示意图；
图2为本发明采用的智能锁的爆炸图；
图3为本发明采用的智能锁中电机、减速箱及转轴的爆炸图；
图4为本发明采用的智能锁中把手及磁铁组装的结构示意图；
图5为本发明低功耗智能锁控制方法的步骤流程框图；
图6为本发明低功耗智能锁控制方法的逻辑控制框图。
结合附图，作以下说明：
1、把手；2、电机；3、减速箱；301、壳体；302、主齿轮；3021、第一凸台；4、转轴；401、第二凸台；5、磁铁；6、霍尔元件；7、复位弹簧；8、面壳；9、底板。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的一个较佳实施例作详细说明。
本发明提供一种低功耗智能锁控制方法，采用以下智能锁来实现。
参阅图1至图4，智能锁包括把手1、电机2、减速箱3、转轴4、面壳8、底板9和电池(图中未示出)。底板9用于固定在门板外侧，面壳8罩设在底板9上，起到防护及装饰作用。面壳8通过螺栓与底板9固定连接，两者之间合围形成一容置空间。电机2、减速箱3和转轴4均容纳在容置空间内，转轴4水平横向可转动的穿插在减速箱3上，把手1的一端穿过面壳8与转轴4的一端固定插接；转轴4的另一端贯穿底板9，并通过方杆传动连接于智能锁的锁体组件。
减速箱3包括壳体301、若干依次啮合的传动齿轮和主齿轮302，壳体301使用螺丝固定在底板9上。电机2安装在壳体301上，且其输出轴传动连接于传动齿轮。电机2能够通过减速箱3驱动转轴4转动，再带动方杆联动锁体组件实现开关锁。
其中，电池电连接于电机2和智能锁的控制系统，用于供电。
进一步的，主齿轮302上开设有中心孔，中心孔沿内圆周壁的左右两侧相对设置有两个第一凸台3021。转轴4穿插在中心孔内，且转轴4的两端贯穿壳体301的前后壁，此外在转轴4与壳体301的前后壁之间均安装有轴承。转轴4沿外圆周壁的上下两侧相对设置有两个第二凸台401，两个第二凸台401位于中心孔内且与两个第一凸台3021呈环形交叉间隔分布，使得转轴4与主齿轮302之间存在容错步距(即第一凸台3021与第二凸台401在所处圆周上的间距)。也就是说，在解锁及上锁过程中，电机2驱动减速箱3转动时，只有当主齿轮302先空转直至走完该容错步距使第一凸台3021止挡在第二凸台401上后，才开始带动转轴4转动。需要说明的是，采用此技术手段的目的在于为智能锁的复位提供一定程度的容错，避免复位过度造成误开锁状况。
参阅图2至图4，把手1与壳体301之间安装有复位弹簧7，复位弹簧7使得把手1在无外力作用下保持在居中初始位。本实施例中，复位弹簧7为扭簧。把手1的一端设置有用于与转轴4插接的插槽，且把手1位于该插槽的下部设置有半环形的台阶，并在该台阶的左右两个端面形成两个止位台面。复位弹簧7呈环形结构，套装在转轴4的外侧；复位弹簧7的两端均设置有折弯部。壳体301上正对于两个折弯部设置有两个弧形孔，两个折弯部分别弹性抵置在两个止位台面上且伸入对应的弧形孔内。当把手1转动时，带动复位弹簧7使其上对应的一个折弯部沿弧形孔滑动发生弹性形变进行储能。
参阅图2和图4，把手1与壳体301彼此相对的侧面上分别安装有磁铁5和霍尔元件6，霍尔元件6电连接于智能锁控制系统。当把手1处于居中初始位时，其上的磁铁5刚好与霍尔元件6相对。当把手1离开或回到居中初始位时，磁铁5均会触发霍尔元件6产生一个脉冲信号，并将该脉冲信号反馈给智能锁控制系统。
参阅图5和图6，本发明低功耗智能锁控制方法包括步骤S1～S3。
S1，上电后，智能锁控制系统初始化，进入自学习模式。
S2，包括S21和S22。
S21，解锁自学习；初始时把手1处于居中初始位；首先，智能锁控制系统控制电机2顺时针旋转，并驱动减速箱3转动，主齿轮302先空转直至走完容错步距后，开始带动转轴4转动，同时转轴4会带动把手1同步跟随转动。当把手1转动离开居中初始位时，相应的把手1上的磁铁5会相对霍尔元件6运动，进行触发霍尔元件6产生一个第一脉冲信号，智能锁控制系统接收到第一脉冲信号后开始计算时间。电机2通过减速箱3驱动转轴4转动直至到达完全解锁状态时，电机2出现堵转，电流瞬间增大，智能锁控制系统检测到该变化的第一电流信号后控制电机2停止，获取并记录把手1由居中初始位转动至电机2发生堵转(也就是第一脉冲信号到第一电流信号)的时间T1。
S22，上锁自学习；初始时把手1处于居中初始位；首先，智能锁控制系统控制电机2逆时针旋转，并驱动减速箱3转动，主齿轮302先空转直至走完容错步距后，开始带动转轴4转动，同时转轴4会带动把手1同步跟随转动。当把手1转动离开居中初始位时，相应的把手1上的磁铁5会相对霍尔元件6运动，进行触发霍尔元件6产生一个第二脉冲信号，智能锁控制系统接收到该第二脉冲信号后开始计算时间。电机2通过减速箱3驱动转轴4转动直至到达完全上锁状态时，电机2出现堵转，电流瞬间增大，智能锁控制系统检测到该变化的第二电流信号后控制电机2停止，获取并记录把手1由居中初始位转动至电机2发生堵转(也就是第二脉冲信号到第二电流信号)的时间T2。
其中，解锁自学习与上锁自学习的先后顺序可以颠倒，既可以先进行上锁自学习，后进行解锁自学习，也可以先进行解锁自学习，后进行上锁自学习。
S3，包括S31和S32。
S31，智能锁控制系统执行用户的解锁命令；初始时把手1处于居中初始位；首先，控制电机2顺时针转动，并驱动减速箱3转动，主齿轮302先空转直至走完容错步距后，开始带动转轴4转动；当把手1转动离开居中初始位时，相应的把手1上的磁铁5会相对霍尔元件6运动，进行触发霍尔元件6产生一个第三脉冲信号，智能锁控制系统接收到该第三脉冲信号后开始倒计时，时间为T1，直至把手1转动的时间T1结束后，系统控制电机2停止，此时智能锁刚好处于解锁状态。
S32，智能锁控制系统执行上锁命令；初始时把手1处于居中初始位；首先，控制电机2逆时针转动，并驱动减速箱3转动，主齿轮302先空转直至走完容错步距后，开始带动转轴4转动；当把手1转动离开居中初始位时，相应的把手1上的磁铁5会相对霍尔元件6运动，进行触发霍尔元件6产生一个第四脉冲信号，智能锁控制系统接收到该第四脉冲信号后开始倒计时，时间为T2，直至把手1转动的时间T2结束后，系统控制电机2停止，此时智能锁刚好处于上锁状态。
进一步的，无论是在上述S2还是在S3中，解锁及上锁完成后均需要执行复位动作，复位动作包括把手1的复位和减速箱3的复位。
智能锁处于完全解锁或完全上锁状态时的具体复位过程如下：首先，由智能锁控制系统控制电机2驱动减速箱3回转，把手1在复位弹簧7的弹力作用下跟随转动，直至把手到达居中初始位时，把手1完成复位；此时，磁铁5会触发霍尔元件6产生一个第五脉冲信号，智能锁控制系统接收到该第五脉冲信号后开始计算时间，电机2继续驱动减速箱3空转到达设定时间T3后停止，减速箱3完成复位。
其中，时间T3是由系统根据容错步距及电机2的转速在程序中进行设定的。
需要指出的是，智能锁处于完全解锁与完全上锁状态下的复位相同。
由于电池随着电量的不断减少，电压会有所降低，而电压会影响电机2的转速，即电压高，电机2的转速相对较快，电压低，电机2的转速相对较慢，因此在智能锁控制系统设置有电压补偿功能，能够根据智能锁内电池电压的变化，来调整T1、T2及T3的数值。例如，应用于本实施例智能锁的电池的工作电压在6.2～4.8V，当电压每降低0.1V，可相应对T1和T2增加100ms，对T3增加25ms。可以理解的是，由于电机2的转速跟采用的电机型号及锁体负载有关，针对于不同型号的电机2及锁体负载可以通过实验反复调试，以获取较优的电压降幅与时间增幅之间对应的关系，以此来消除电压对解锁及上锁精准度的影响。
除此之外，在S3中，当执行解锁或上锁的次数达到设定次数(例如50次)后，系统返回S1，重新进入自学习模式，进而可以避免多次使用后因误差累积而造成的解锁及上锁不精准。
由此可见，本发明提供一种低功耗智能锁控制方法，能够自学习解锁及上锁时间，以此来作为驱动把手1的转动时间执行用户使用时的解锁命令及上锁命令，后续使用无需再依靠电机2堵转来判断动作到位，大大降低功耗，延长智能锁的待机时间，即使采用干电池也能够实现长久使用，使得智能锁不再依赖于锂电池，实现低功耗、节能环保的目的；此外，本发明电机2是通过减速箱3直接驱动转轴4转动并联动于锁体组件，只需要转轴4旋转一个小角度就能够完成解锁和上锁动作，动作响应迅速，无需像传统那样需要驱动锁芯旋转720°，缩短了时间，也进一步减少了电机能耗。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种低功耗智能锁控制方法，其特征在于，采用以下智能锁实现，所述智能锁包括把手（1）、电机（2）、减速箱（3）和转轴（4），所述转轴（4）可转动的安装在所述减速箱（3）上，且其一端插接在所述把手（1）上，另一端传动连接于所述智能锁的锁体组件，所述电机（2）能够通过所述减速箱（3）驱动所述转轴（4）转动；所述把手（1）与所述减速箱（3）的壳体（301）彼此相对的侧面上分别安装有磁铁（5）和霍尔元件（6），当所述把手（1）处于居中初始位时，其上的所述磁铁（5）刚好与所述霍尔元件（6）相对，并触发所述霍尔元件（6）产生脉冲信号；
该控制方法包括以下步骤：
S1，智能锁控制系统初始化，进入自学习模式；
S2，获取并记录所述把手（1）由居中初始位转动至解锁状态时所述电机（2）发生堵转的时间T1；
获取并记录所述把手（1）由居中初始位转动至上锁状态时所述电机（2）发生堵转的时间T2；
S3，执行解锁命令时，控制所述电机（2）驱动所述把手（1）转动，直至所述把手（1）转动的时间到达T1时控制所述电机（2）停止；
执行上锁命令时，控制所述电机（2）驱动所述把手（1）转动，直至所述把手（1）转动的时间到达T2时控制所述电机（2）停止；
其中，在所述S2和S3中，解锁及上锁完成后均执行复位动作，所述复位动作包括所述把手（1）的复位和所述减速箱（3）的复位。
2.根据权利要求1所述的低功耗智能锁控制方法，其特征在于：所述减速箱（3）内具有一主齿轮（302），所述主齿轮（302）上开设有供所述转轴（4）穿过的中心孔，所述中心孔沿内圆周壁相对设置有两个第一凸台（3021），所述转轴（4）沿外圆周壁相对设置有两个第二凸台（401），两个所述第二凸台（401）位于所述中心孔内且与两个所述第一凸台（3021）呈环形交叉间隔分布，使得所述转轴（4）与所述主齿轮（302）之间存在容错步距；
在所述S2和S3中的解锁及上锁过程中，所述电机（2）驱动所述主齿轮（302）先空转直至走完该容错步距后才开始带动所述转轴（4）转动。
3.根据权利要求2所述的低功耗智能锁控制方法，其特征在于：所述把手（1）与所述壳体（301）之间安装有复位弹簧（7），所述复位弹簧（7）使得所述把手（1）在无外力作用下保持在居中初始位；
智能锁控制系统控制所述电机（2）驱动所述减速箱（3）回转，所述把手（1）在所述复位弹簧（7）的弹力作用下跟随转动，直至到达居中初始位时，所述把手（1）完成复位；之后所述电机（2）继续驱动所述减速箱（3）转动设定时间T3后停止，所述减速箱（3）完成复位。
4.根据权利要求3所述的低功耗智能锁控制方法，其特征在于：当所述把手（1）离开或回到居中初始位时，所述磁铁（5）均会触发所述霍尔元件（6）产生一个脉冲信号，智能锁控制系统根据该脉冲信号开始计算时间。
5.根据权利要求3所述的低功耗智能锁控制方法，其特征在于：智能锁控制系统设置有电压补偿功能，能够根据所述智能锁内电池电压的变化，来调整T1、T2及T3的数值。
6.根据权利要求1所述的低功耗智能锁控制方法，其特征在于：在所述S3中，当执行解锁或上锁的次数达到设定次数后，执行所述S1，重新进入自学习模式。
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