CN117115949B - 基于poe供电的高可靠性隐藏式智能门锁 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于揭示一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，涉及智能门锁控制技术领域，包括门体及隐藏于所述门体内的智能门锁；所述智能门锁包括MCU控制器、方舌、驱动电机、备用电池、POE网络通讯线、网络接口电路；所述POE网络通讯线的电源线芯通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电；所述备用电源和所述直流电之间设置切换电路；所述POE网络通讯线通过所述网络接口电路和所述MCU控制器之间通信，技术效果：智能门锁全部隐藏于门体内，从外表无法发现智能门锁确切位置，减少了暴力破坏可能性；POE网络通讯线通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电，同时设置了备用电源，还设置切换电路，实现为智能门锁持续供电。
Description
技术领域
本发明涉及智能门锁控制技术领域，特别是一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁。
背景技术
目前，智能门锁主要包括锁体、前面板、前把手、后面板及后把手等，锁体居中且通过联动机构开关锁。对于保密要求较高的场景，如保险门，当前的门锁能让人一眼看到门锁位置，较为容易被暴力破坏；或者是频繁出入的小区公共自动门，人们无需把手就希望自动进出；另外，当前的门锁采用电池供电，存在可能缺电情况，并且其驱动电机被卡时，无法及时发现，存在安全隐患。
有鉴于此，有必要开发一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，以克服上述缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于揭示一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，实现隐藏智能门锁及通过POE稳定供电。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，包括门体及隐藏于所述门体内的智能门锁；
所述智能门锁包括MCU控制器、方舌、驱动电机、备用电源、POE网络通讯线、网络接口电路；
所述POE网络通讯线的电源线芯通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电；
所述备用电源和所述直流电之间设置切换电路；
所述POE网络通讯线通过所述网络接口电路和所述MCU控制器之间通信。
优选地，所述整流电路包括并列设置的第一整流桥、第二整流桥，所述整流电路连接电源控制芯片，所述电源控制芯片通过PWM信号控制NMOS管并驱动隔离变压器产生脉冲信号，隔离变压器与第一二极管、并列的第一电容和第二电容组成整流滤波电路，所述整流滤波电路产生直流电，所述直流电为智能门锁供电。
优选地，所述网络接口电路包括网络SOC芯片，所述网络SOC芯片和所述MCU控制器通信。
优选地，所述网络SOC芯片采用802.3标准协议；
所述网络SOC芯片内置32bit处理器、大容量Flash及大容量RAM存储空间，所述MCU控制器通过SPI总线与所述网络SOC芯片通信。
优选地，所述切换电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、NMOS管及二极管；
所述POE网络通讯线电连接第一PMOS管的D极，所述第一PMOS管的G极接地，所述第一PMOS管的S极电连接所述第二PMOS管的S极，所述第二PMOS管的D极电连接所述电路输出端；
所述备用电源接入端电连接第三PMOS管的D极，所述第三PMOS管的G极接地，所述第三PMOS管的S极电连接所述第四PMOS管的S极，所述第四PMOS管的G极接地，所述第四PMOS管的D极电连接所述电路输出端；
所述第二PMOS管的G极电连接所述NMOS管的D极，所述NMOS管的S极接地，所述第一PMOS管的S极和所述NMOS管的G极之间设置所述二极管和第一电阻；
所述NMOS管的D极和所述电路输出端之间设置第二电阻；
所述第四PMOS管的G极通过第三电阻接地，所述第三电阻电连接于所述二极管和所述第一电阻之间的导线。
优选地，所述直流电电压为5V。
优选地，还包括电机控制电路及充电电路。
优选地，所述电机控制电路包括电机驱动芯片及若干pin脚，所述MCU控制器连接第一pin脚、第二pin脚及第三pin脚，所述电机驱动芯片的第四pin脚为电流输入端，所述电机驱动芯片的第五pin脚、第六pin脚、第七pin脚和第八pin脚控制所述驱动电机正转或反转；
所述第三pin脚通过第四电阻接地；
所述第五pin脚和第六pin脚并联，所述第七pin脚和第八pin脚并联；
所述MCU控制通过ADC采样电路采集所述第三pin脚的电流，若电流超过1A，则所述MCU控制器向所述第一pin脚和第二pin脚分别输入低电平，所述驱动电机停止转动。
优选地，所述充电电路包括充电管理芯片及若干引脚，第一引脚通过PMOS管与POE网络通讯线接通，第二引脚通过热敏电阻向所述备用电源充电。
优选地，所述第一引脚通过PWM信号控制PMOS管；
当所述备用电源充满电，所述热敏电阻因发热而阻值减小，所述第二引脚的电流增大，所述第一引脚的PWM占空比为0，控制所述PMOS管断开。
与现有技术相比，本发明技术效果如下：
（1）智能门锁全部隐藏于门体内，无控制面板，从外表无法发现智能门锁确切位置，减少了暴力破坏可能性。
（2）POE网络通讯线通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电，同时设置了备用电源，还设置了备用电源和直流电之间设置切换电路，实现了智能门锁的持续供电，在POE网络通讯线掉电情况下，备用电源及时切换并供电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明智能门锁的工作原理框图。
图2是本发明智能门锁和POE网络通讯线的位置关系图。
图3是本发明智能门锁隐藏于门体内的示意图。
图4是本发明整流电路和滤波电路原理图。
图5是本发明网络接口电路原理图。
图6是本发明电机控制电路原理图。
图7是本发明充电电路原理图。
图8是本发明切换电路原理图。
其中，1、门体；2、智能门锁；21、方舌；3、充电管理芯片；4、电机驱动芯片。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
参图1至图8所示，本实施例揭示了一种基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁的一种具体实施方式。
基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，参图1至图8所示，包括门体1及隐藏于所述门体1内的智能门锁2；所述智能门锁2包括MCU控制器、方舌21、驱动电机、备用电源、POE网络通讯线、网络接口电路；所述POE网络通讯线的电源线芯通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电；所述备用电源和所述直流电之间设置切换电路；所述POE网络通讯线通过所述网络接口电路和所述MCU控制器之间通信。
具体地，门体1以小区公共自动门为例进行说明，图1是智能门锁的工作原理框图，图2是智能门锁和POE网络通讯线的位置关系图，图3是智能门锁隐藏于门体内的示意图，智能门锁2隐藏于门体1内，在门体1的表面看不出智能门锁2所在位置，从外表无法发现智能门锁确切位置，减少了暴力破坏可能性；参见图1，所述智能门锁2还包括WiFi模块、蓝牙模块和SOC主控芯片，WiFi模块使智能门锁具有互联网功能，便于远程监控，蓝牙模块有助于用户通过手机、小程序等近距离控制智能门锁，使智能门锁智能化。
POE网络通讯线的电源线芯对外输出电压为48V左右，具有第一组电源线芯及备用组电源线芯，POE网络通讯线的电源线芯无法直接对智能门锁供电，本实施例通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电，具体而言，参见图4，所述整流电路包括并列设置的第一整流桥U4、第二整流桥U6，第一整流桥U4用于整流第一组电源线芯的电压，第二整流桥U6用于整流备用电源芯的电压，所述整流电路连接电源控制芯片U5，所述电源控制芯片U5通过PWM信号控制NMOS管Q6并驱动隔离变压器产生脉冲信号，隔离变压器与第一二极管D6、并列的第一电容C31和第二电容C32组成整流滤波电路，所述整流滤波电路产生直流电，所述直流电为智能门锁供电，所述直流电电压为5V，通过本实施例，将POE网络通讯线的不稳定的48V电调整为稳定的5V直流电，向智能门锁稳定供电。
参见图5，网络接口电路工作原理如下：所述网络接口电路包括网络SOC芯片U1，所述网络SOC芯片U1和所述MCU控制器通信；所述网络SOC芯片U1采用802.3标准协议；所述网络SOC芯片U1内置32bit处理器、大容量Flash及大容量RAM存储空间，所述MCU控制器通过SPI总线与所述网络SOC芯片U1通信，具体而言，SPI总线包括MOSI输入引脚、MISO输出引脚和CLK时钟同步引脚，网络SOC芯片U1的MOSI是输入引脚，网络SOC芯片U1的MISO是输出引脚，网络SOC芯片U1的CLK是时钟同步引脚；用户发送网络信号，网络SOC芯片U1网络信号的差分数据信号，转换成二进制数据，存储到RAM存储空间，然后MCU控制器通过MISO输出引脚读出接收到的网络数据，并进行处理开锁或关锁；当智能门锁需要发送网络信号时，MCU控制器将信号通过MOSI输入引脚写入RAM存储空间并转化为差分数据信号，差分数据信号被发送至网络，智能门锁和POE网络通讯线之间实现通信。
鉴于小区公共自动门的极端重要性，小区公共自动门不能断电，为此，智能门锁2具有POE网络通讯线接入端，同时安装有备用电源，正常情况下，POE网络通讯线供电除了正常供电外，POE网络通讯线供电同时向备用电源充电，使备用电源处于饱满状态，具体而言，参见图7，所述充电电路包括充电管理芯片3及若干引脚，第一引脚DRV通过PMOS管Q7与POE网络通讯线接通，第二引脚NTC通过热敏电阻NTC向所述备用电源充电，第一引脚DRV通过PWM信号控制PMOS管Q7，当所述备用电源充满电，所述热敏电阻NTC因发热而阻值减小，所述第二引脚NTC的电流增大，所述第一引脚DRV的PWM占空比为0，控制所述PMOS管Q7断开，从而实现了始终保持备用电源处于饱满状态，但不会过充。
为实现POE网络通讯线突然断电情况下随时切换至备用电源供电，参见图8，切换电路包括第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第三PMOS管Q3、第四PMOS管Q4、NMOS管Q5及二极管D4；POE网络通讯线的直流电连接第一PMOS管Q1的D极，所述第一PMOS Q1管的G极接地，所述第一PMOS管Q1的S极电连接所述第二PMOS管Q2的S极，所述第二PMOS管Q2的D极电连接所述电路输出端VOUT；所述备用电源接入端VIN_BACK电连接第三PMOS管Q3的D极，所述第三PMOS管Q3的G极接地，所述第三PMOS管Q3的S极电连接所述第四PMOS管Q4的S极，所述第四PMOS管Q4的G极接地，所述第四PMOS管Q4的D极电连接所述电路输出端VOUT；所述第二PMOS管Q2的G极电连接所述NMOS管Q5的D极，所述NMOS管Q5的S极接地，所述第一PMOS管Q1的S极和所述NMOS管Q5的G极之间设置所述二极管D4和第一电阻R23；所述NMOS管Q5的D极和所述电路输出端VOUT之间设置第二电阻R22，所述第四PMOS管Q4的G极通过第三电阻R24接地，所述第三电阻R24电连接于所述二极管D4和所述第一电阻R23之间的导线。
具体地，参见图8，第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第三PMOS管Q3、第四PMOS管Q4的反向漏电电流小于1μA，隔离效果更好，更加安全。第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q2、第三PMOS管Q3、第四PMOS管Q4的内阻小于30mΩ，产生的热量极小，10A的电流仅产生0.3W的热量。
参见图8，第一PMOS管Q1和第三PMOS管Q3通过极性防反接保护，当电源极性接反时，PMOS管对应的电源不导通，如当POE网络通讯线反情况下，第一PMOS管Q1不导通，当备用电源接反情况下，第三PMOS管Q3不导通；第二PMOS管Q2、NMOS管Q5和第四PMOS管Q4组成POE网络通讯线供电和备用电源的切换电路，具体而言，所述第四PMOS管Q4的G极通过第三电阻R24接地，所述第三电阻R24电连接于所述二极管D4和所述第一电阻R23之间的导线，所述第一电阻R23的阻值为10kΩ，所述第二电阻R22的阻值为510kΩ，所述第三电阻R24的阻值为1MΩ。
参见图8，第二PMOS管Q2、NMOS管Q5和第四PMOS管Q4组成POE网络通讯线供电和备用电源的切换电路的同时，还能够实现对POE网络通讯线供电和备用电源的相互隔离，具体而言，当只有所述POE网络通讯线供电接入端VIN_MAIN接通时，所述二极管D4和所述第一电阻R23均输出高电平并使所述NMOS管Q5导通，进而使所述第二PMOS管Q2的G极接地，所述第二PMOS管Q2导通，使所述POE网络通讯线供电接入端VIN_MAIN与所述电路输出端VOUT导通，同时，所述第四PMOS管Q4的G极为高电平，所述第四PMOS管Q4截止，从而使备用源被隔离；当只有所述备用电源接入端VIN_BACK接通时，所述第三电阻R24接地，第四PMOS管Q4的G极为低电平，所述第四PMOS管Q4导通，使所述备用电源接入端VIN_BACK与所述电路输出端VOUT导通，同时，所述NMOS管Q5的G极为0，所述NMOS管Q5截止，所述第二PMOS管Q2的G极为高电平，所述第二PMOS管Q2截止，从而使POE网络通讯线供电被隔离；当POE网络通讯线供电接入端VIN_MAIN和所述备用电源接入端VIN_BACK均接通时，所述二极管D4和所述第一电阻R23均输出高电平并使所述NMOS管Q5导通，进而使所述第二PMOS管Q2的G极接地，所述第二PMOS管Q2导通，使所述POE网络通讯线供电接入端VIN_MAIN与所述电路输出端VOUT导通，同时，所述第四PMOS管Q4的G极为高电平，所述第四PMOS管Q4截止，实现在POE网络通讯线供电和备用电源同时存在情况下，备用电源被隔离，当POE网络通讯线供电突然断电，此时仅备用电源存在，所述第三电阻R24接地，第四PMOS管Q4的G极为低电平，所述第四PMOS管Q4导通，使所述备用电源接入端VIN_BACK与所述电路输出端VOUT导通，即，当所述POE网络通讯线供电接入端VIN_MAIN断电，只有所述备用电源接入端VIN_BACK接通，实现在0.1ms内启用备用电源并通过备用电源向电路输出端VOUT持续供电，保证了智能门锁的供电连续性。
由于智能门锁2完全通过驱动电机开锁和关锁，一旦驱动电机被卡，智能门锁2则无法正常工作，门体1无法正常使用，长时间无人管理，驱动电机可能被烧坏，为此，参见图6，所述电机控制电路包括电机驱动芯片4及若干pin脚，所述MCU控制器连接第一pin脚INF、第二pin脚INR及第三pin脚GND，所述电机驱动芯片的第四pin脚VCC为电流输入端，所述电机驱动芯片4的第五pin脚OUTF1、第六pin脚OUTF、第七pin脚OUTR1和第八pin脚OUTR控制所述驱动电机正转或反转；所述第三pin脚GND通过第四电阻R21接地，所述第四电阻R21为0.05Ω的采样电阻；具体而言，所述MCU控制器通过ADC采样电路采集所述第三pin脚GND的电流，若电流超过1A，则所述MCU控制器向所述第一pin脚INF和第二pin脚INR分别输入低电平，所述驱动电机停止转动，即将驱动电机刹车，防止驱动电机被烧坏；智能门锁2正常工作时，所述第五pin脚OUTF1和第六pin脚并联OUTF，所述第七pin脚OUTR1和第八pin脚OUTR并联，并联有助于提高驱动电机的工作电流；所述MCU控制器向所述第一pin脚INF输入低电平，所述MCU控制器向所述第二pin脚INR输入高电平，所述驱动电机正转；所述MCU控制器向所述第一pin脚INF输入高电平，所述MCU控制器向所述第二pin脚INR输入低电平，所述驱动电机反转，通过驱动电机的正转和反转，驱动方舌21伸缩，从而实现开锁或关锁。
Claims (2)
1.基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，其特征在于，包括门体及隐藏于所述门体内的智能门锁，门体用于小区公共自动门，所述智能门锁无控制面板；
所述智能门锁包括MCU控制器、方舌、驱动电机、备用电源、POE网络通讯线、网络接口电路；
所述POE网络通讯线的电源线芯通过整流电路和滤波电路向所述智能门锁提供直流电；
所述备用电源和所述直流电之间设置切换电路；
所述POE网络通讯线通过所述网络接口电路和所述MCU控制器之间通信；所述整流电路包括并列设置的第一整流桥、第二整流桥，所述整流电路连接电源控制芯片，所述电源控制芯片通过PWM信号控制NMOS管并驱动隔离变压器产生脉冲信号，隔离变压器与第一二极管、并列的第一电容和第二电容组成整流滤波电路，所述整流滤波电路产生直流电，所述直流电为智能门锁供电，第一整流桥用于整流第一组电源线芯的电压，第二整流桥用于整流备用电源芯的电压；
所述切换电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、NMOS管及二极管；
POE网络通讯线电连接第一PMOS管的D极，所述第一PMOS管的G极接地，所述第一PMOS管的S极电连接所述第二PMOS管的S极，所述第二PMOS管的D极电连接所述电路输出端；
所述备用电源接入端电连接第三PMOS管的D极，所述第三PMOS管的G极接地，所述第三PMOS管的S极电连接所述第四PMOS管的S极，所述第四PMOS管的G极接地，所述第四PMOS管的D极电连接所述电路输出端；
所述第二PMOS管的G极电连接所述NMOS管的D极，所述NMOS管的S极接地，所述第一PMOS管的S极和所述NMOS管的G极之间设置所述二极管和第一电阻；
所述NMOS管的D极和所述电路输出端之间设置第二电阻；
所述第四PMOS管的G极通过第三电阻接地，所述第三电阻电连接于所述二极管和所述第一电阻之间的导线；
第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管的反向漏电电流小于1μA，第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管的内阻小于30mΩ；
还包括电机控制电路及充电电路；
智能门锁通过驱动电机开锁和关锁，所述电机控制电路包括电机驱动芯片及若干pin脚，所述MCU控制器连接第一pin脚、第二pin脚及第三pin脚，所述电机驱动芯片的第四pin脚为电流输入端，所述电机驱动芯片的第五pin脚、第六pin脚、第七pin脚和第八pin脚控制所述驱动电机正转或反转；
所述第三pin脚通过第四电阻接地；
所述第五pin脚和第六pin脚并联，所述第七pin脚和第八pin脚并联；
所述MCU控制通过ADC采样电路采集所述第三pin脚的电流，若电流超过1A，则所述MCU控制器向所述第一pin脚和第二pin脚分别输入低电平，所述驱动电机停止转动；
所述MCU控制器向所述第一pin脚输入低电平，所述MCU控制器向所述第二pin脚输入高电平，所述驱动电机正转；所述MCU控制器向所述第一pin脚输入高电平，所述MCU控制器向所述第二pin脚输入低电平，所述驱动电机反转，通过驱动电机的正转和反转，驱动方舌伸缩，实现开锁或关锁；
所述充电电路包括充电管理芯片及若干引脚，第一引脚通过PMOS管与POE网络通讯线接通，第二引脚通过热敏电阻向所述备用电源充电；所述网络接口电路包括网络SOC芯片，所述网络SOC芯片和所述MCU控制器通信；所述网络SOC芯片采用802.3标准协议；所述网络SOC芯片内置32bit处理器、大容量Flash及大容量RAM存储空间，所述MCU控制器通过SPI总线与所述网络SOC芯片通信；
SPI总线包括MOSI输入引脚、MISO输出引脚和CLK时钟同步引脚；用户发送网络信号，网络SOC芯片将网络信号的差分数据信号，转换成二进制数据，存储到RAM存储空间，然后MCU控制器通过MISO输出引脚读出接收到的网络数据，并进行处理开锁或关锁；当智能门锁需要发送网络信号时，MCU控制器将信号通过MOSI输入引脚写入RAM存储空间并转化为差分数据信号，差分数据信号被发送至网络，智能门锁和POE网络通讯线之间实现通信；
所述第一引脚通过PWM信号控制PMOS管；
当所述备用电源充满电，所述热敏电阻因发热而阻值减小，所述第二引脚的电流增大，所述第一引脚的PWM占空比为0，控制所述PMOS管断开。
2.如权利要求1所述的基于POE供电的高可靠性隐藏式智能门锁，其特征在于，所述直流电电压为5V。
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