CN207332511U - 门锁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种门锁系统，通过在门锁系统中设置NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，并将NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联。NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的天线匹配电路，将射频能量发送给NFC能量提取模块；NFC能量提取模块将射频能量发送给电源电路，通过电源电路给电池充电。本实用新型实现了当智能门锁的电池电量不足时，由用户携带的移动设备给智能门锁充电，避免了由于智能门锁电池电量不足，从而导致用户开不了门的情况出现。

Description

门锁系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种门锁系统。

背景技术

目前常用的支持刷卡开门的智能门锁，大部分都是用干电池进行供电。当干电池的电量耗尽后，需要重新更换门锁的干电池。然而，若无法及时更换干电池，且有用户在门外需要刷卡开门，则会导致用户无法打开门锁。此时，需要用USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)充电器或者直流充电器给门锁充电，才可以开锁。若用户此时没有携带USB充电器或者直流充电器，则无法打开门锁。由此可知，当智能门锁的干电池的电量耗尽后，会导致用户无法打开门锁，给用户的生活带来极大的不便。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种门锁系统，旨在解决现有门锁的干电池电量不足时，用户无法打开门锁的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种门锁系统，所述门锁系统设有近距离无线通信技术NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，所述NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联；

所述NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的所述天线匹配电路，将所述射频能量发送给所述NFC能量提取模块；

所述NFC能量提取模块将所述射频能量发送给所述电源电路，以通过所述电源电路给所述电池充电。

优选地，所述门锁系统还设有能量提升模块，所述能量提升模块与所述NFC能量提取模块连接，用于提升所述NFC能量提取模块所输出的所述射频能量。

优选地，所述门锁系统还设有与所述能量提升模块连接的稳压器，所述稳压器用于稳定所述能量提升模块提升射频能量后所输出的电压，并将稳定后的所述电压发送给电源电路。

优选地，所述门锁系统还设有第一开关和第二开关，所述天线匹配电路、第一开关、NFC能量提取模块、能量提升模块、稳压器、第二开关、电源电路和电池依次串联；

所述第一开关和所述第二开关用于接通和断开所述NFC能量提取模块。

优选地，所述门锁系统还设有与所述天线匹配电路连接的整流滤波及电压提取电路，以及与所述整流滤波及电压提取电路连接的微处理器；

所述整流滤波及电压提取电路用于对线圈耦合产生的感应电流进行整流并提取电压，将所提取的电压发送至微处理器；

所述微处理器用于根据所述整流滤波及电压提取电路发送的电压响应感应卡，以打开所述门锁系统对应的门锁，其中，所述感应卡为用户打开门锁所需的感应装置。

优选地，所述门锁系统还设有NFC读卡前端电路，所述NFC读卡前端电路与所述微处理器连接，用于给所述感应卡提供电源。

优选地，所述门锁系统还设有天线灵敏度探测电路，所述天线匹配电路、天线灵敏度探测电路和所述NFC读卡前端电路依次串联；

所述天线灵敏度探测电路用于通过调整所述NFC读卡前端电路输入的电压来调整读取所述感应卡数据的灵敏度。

优选地，所述门锁系统还设有滤波器，所述天线匹配电路、滤波器和所述NFC读卡前端电路依次串联，所述滤波器用于滤除电磁干扰信号。

优选地，所述电源电路为低压差线性稳压器LDO，用于给所述门锁系统提供电源。

本实用新型通过在门锁系统中设置NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，并将NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联。当NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的所述天线匹配电路，将所述射频能量发送给所述NFC能量提取模块；所述NFC能量提取模块将所述射频能量发送给所述电源电路，以通过所述电源电路给所述电池充电。实现了当智能门锁的电池电量不足时，由用户携带的移动设备给智能门锁充电，避免了由于智能门锁电池电量不足，从而导致用户开不了门的情况出现。

附图说明

图1是本实用新型门锁系统第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型门锁系统第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型门锁系统第三实施例的结构示意图；

图4是本实用新型门锁系统第四实施例的结构示意图；

图5是本实用新型门锁系统第五实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的解决方案主要是：所述门锁系统设有近距离无线通信技术NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，所述NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联；所述NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的所述天线匹配电路，将所述射频能量发送给所述NFC能量提取模块；所述NFC能量提取模块将所述射频能量发送给所述电源电路，以通过所述电源电路给所述电池充电。以解决门锁的干电池电量不足时，用户无法打开门锁的问题。

参照图1，图1为本实用新型实施例中门锁系统的一种结构示意图。

所述门锁系统设有近距离无线通信技术NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，所述NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联。

天线匹配电路用于匹配NFC接收天线，具体地，通过阻抗测量NFC接收天线的内阻，通过网络分析仪测量天线匹配电路的容抗和相位偏差，调节NFC接收天线的电容，使得NFC接收天线的内阻和天线匹配电路的阻抗一致。

NFC接收天线工作在13.56MHz(Mega Hertz，兆赫兹)频段，NFC接收天线的数据传输速率可为106kbps(比特率)、212kbps或424kbps，其认读距离在大多数应用中，不超过10厘米。

NFC能量提取模块用于提取携带NFC功能的移动设备的射频能量。在本发明实施例中，通过更改NFC的MAC层的结构，以及在射频、天线、低功耗、零功率配置等进行优化，以增大NFC能量提取模块的接收功率。具体地，通过低功耗技术、天线匹配技术等进行优化。经过实验可得，NFC能量提取模块的接收功率可增大至60mW以上。

电源电路是一种LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)，用于提供给门锁的各个电路和模块工作所需电源。

电池由多节干电池组成，用于给门锁供电。

NFC接收天线用于接收携带NFC功能的移动设备发送的射频能量，并通过所连接的天线匹配电路将射频能量发送给NFC能量提取模块，NFC能量提取模块将所接收到的所射频能量发送给电源电路，电源电路通过所接收的射频能量给电池充电。移动设备为具备NFC无线充电功能的终端，如携带NFC功能的手机、带NFC功能的iPad等。

在具体实施过程中，门锁系统会实时或定时检测电池的电量，得到检测结果，根据检测结果判断门锁电池的电量是否小于或者等于预设电量。如门锁系统可在每间隔200ms，或者280ms等检测一次电池的电量。预设电量可根据具体情况设置，如可将预设电量设置为总电量的3％，总电量的5％，或者设置为0。可以理解的是，当预设电量设置为0时，即检测门锁电池的电量是否耗尽。

门锁系统若检测到门锁电池的电量小于或者等于预设电量，则检测携带NFC功能的移动设备与门锁的距离是否在预设范围内。预设范围可根据具体情况而设置，如预设范围可设置为3cm、2cm或者1.5cm等。可以理解的是，当移动设备与门锁的距离越近，门锁中的NFC接收天线越容易接收到移动设备的射频能量。

若移动设备与门锁的距离在预设范围内，门锁系统则通过NFC接收天线接收移动设备的射频能量，并通过所接收的射频能量给电池充电，以维持门锁电池的电量。进一步的，若移动设备与门锁的距离未在预设范围内，门锁系统则继续检测移动设备与门锁的距离是否在预设范围内。

进一步地，当门锁电量小于或者等于预设电量时，门锁系统输出提示信息，提示用户门锁电池电量不足，请将携带NFC功能的移动设备靠近门锁，并检测移动设备与门锁之间的距离是否在预设范围内。其中，提示信息可为语音提示信息、指示灯提示信息等。

进一步地，门锁系统中还可包括与电池连接显示屏。当门锁电量小于或者等于预设电量时，可在显示屏中输出文字提示信息。如提示信息可为“门锁电池电量不足，请使用携带NFC功能的移动设备靠近门锁，以给电池充电”等。以避免当门锁电池电量不足时，用户开不了门，又不知道开不了门的原因，从而导致用户撬门等情况出现。

本实施例通过在门锁系统中设置NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，并将NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联。NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的所述天线匹配电路，将所述射频能量发送给所述NFC能量提取模块；所述NFC能量提取模块将所述射频能量发送给所述电源电路，以通过所述电源电路给所述电池充电。实现了当智能门锁的电池电量不足时，由用户携带的移动设备给智能门锁充电，避免了由于智能门锁电池电量不足，从而导致用户开不了门的情况出现。

进一步地，参照图2，门锁系统还设有能量提升模块，所述能量提升模块与所述NFC能量提取模块连接，用于提升所述NFC能量提取模块所输出的所述射频能量。

在本实施例中，能量提升模块中设置有开关电容式电压变换器(也叫电荷泵)。通过开关电容式电压变换器，可将所NFC能量提取模块所提取的射频能量在原有的基础上提升30％-50％。

具体地，当门锁系统通过NFC接收天线接收移动设备的射频能量后，NFC能量提取模块通过天线匹配电路提取通过NFC接收天线所接收的射频能量，并将所提取的射频能量发送给能量提升模块，由能量提升模块提升该射频能量，得到提升后的射频能量。能量提升模块将提升能量后的射频能量发送给电源电路，以给电池充电。

在本实施例中，通过能量提升模块，可提高能量提取模块所提取的射频能量，以达到提高电池充电效率的效果。

进一步地，参照图3，门锁系统还设有与能量提升模块连接的稳压器，稳压器用于稳定能量提升模块提升射频能量后所输出的电压，并将稳定后的电压发送给电源电路，以保证电源电路能输出电量。可以理解的是，能量提升模块输出的电压为提升能量后的射频能量对应的电压。

本实施例通过稳压器，避免在给电池充电过程中，由于电压不稳定，降低门锁使用寿命的情况出现。

进一步地，参照图4，门锁系统还设有第一开关和第二开关，天线匹配电路、第一开关、NFC能量提取模块、能量提升模块、稳压器、第二开关、电源电路和电池依次串联；

第一开关和第二开关用于接通和断开NFC能量提取模块。

第一开关和第二开关是DPST(Double-Pole Single Throw双刀单掷)联动开关，用于接通和断开NFC能量提取模块。

本实施例通过第一开关和第二开关可以控制是否将电源电路与NFC能量提取模块连接，以避免电源电路与NFC能量提取模块一直处于连接状态。

进一步地，参照图5，门锁系统还设有与天线匹配电路连接的整流滤波及电压提取电路，以及与整流滤波及电压提取电路连接的微处理器。

整流滤波及电压提取电路用于对线圈耦合产生的感应电流进行整流并提取电压，将所提取的电压发送至微处理器。具体地，可采用二极管进行半波整流。

微处理器用于根据整流滤波及电压提取电路发送的电压的大小响应感应卡，以打开门锁系统对应的门锁，其中，感应卡为用户打开门锁所需的感应装置。

感应卡为用户携带的NFC标签门卡，用于在门锁中刷卡打开该门锁。其中，NFC接收天线的线圈设置于门锁上。感应卡可为IC(integrated circuit，集成电路)卡，或者TM(Touch Memory)卡等。

进一步地，门锁系统还设有NFC读卡前端电路，NFC读卡前端电路与微处理器连接，用于给感应卡提供电源。

NFC读卡前端电路是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，支持ISO(International Organization for Standardization，国际标准化组织)/IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)14443TypeA和MIFARE通信协议，是一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写芯片。支持MIFARE及更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达828kbit/s。

NFC读卡前端电路功能特性如下：

①高集成度的调制解调电路；

②支持ISO/IEC 14443TypeA和MIFARE&reg通信协议；

③达到100mm的读写距离，读写距离的大小取决于天线的大小和调制；

④支持MF1xxS20，MF1xxS70和MF1xxS50的读写加密；

⑤支持ISO 14443A高达848kbit/s传输速率的通信；

⑥支持的主机接口：最高到10Mbit/s的SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口；

⑦具备硬件掉电、软件掉电和发送器掉电3种节电模式，前两种模式雷同于MFRC500和CLRC400，其特有的“发送器掉电”则可关闭内部天线驱动器，即关闭RF场；

⑧内置温度传感器，以便在芯片温度过高时自动停止RF发射；

⑨采用相互独立的多组电源供电，以避免模块间的相互干扰，提高工作的稳定性；

⑩具备CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)和奇偶校验功能，CRC协处理器的16位长CRC计算多项式固定为：x16+x12+x5+1，符合ISO/1EC14443和CCTITT协议。

NFC读卡前端电路上集成有NFC非接触式读写器，基于该NFC非接触式读写器，通过电感RF(Radio Frequency Identification，无线射频)耦合提供电源给门锁对应的感应卡。因此，感应卡无需自带电源。

进一步地，门锁系统还设有天线灵敏度探测电路，天线匹配电路、天线灵敏度探测电路和NFC读卡前端电路依次串联。

天线灵敏度探测电路用于通过调整NFC读卡前端电路输入的电压来调整读取感应卡数据的灵敏度。

天线灵敏度探测电路将其所产生的信号输入至NFC读卡前端电路用于调整读取感应卡数据的灵敏度，具体地，通过调整NFC读卡前端电路输入引脚的电压来调整读取感应卡数据的灵敏度。

进一步地，门锁系统还设有滤波器，天线匹配电路、滤波器和NFC读卡前端电路依次串联，滤波器用于滤除电磁干扰信号。

在本实施例中，滤波器为EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)滤波器。EMC滤波器用于滤除电磁干扰信号，具体地，可通过13.56MHz的带通滤波来滤除通过感应卡打开门锁过程中的电磁干扰信号。可以理解的是，在其它实施例中，也可以通过其它频率的带通滤波来滤除干扰信号，在此不再赘述。

进一步地，门锁系统还包括晶振电路，晶振电路用于给NFC读卡前端电路提供工作所需的晶振信号。在本发明实施例中，晶振电路和电源电路属于近场射频接收模块的一部分。需要说明的是，在本实施例中，近场射频接收模块包括NFC接收天线、天线匹配电路、滤波器、NFC读卡前端电路、微处理器、天线灵敏度探测电路、整流滤波及电压提取电路、晶振电路和电源电路。

在通过感应卡打开门锁过程中，门锁系统检测是否存在与门锁对应的感应卡在NFC接收天线的预设距离内。其中，预设距离可根据具体情况而设置，只要保证在预设距离内NFC接收天线可以接收到感应卡所发出的信号即可，具体的在此不再赘述。

若存在感应卡在NFC接收天线的预设距离内，NFC接收天线的线圈通过电磁感应作用产生感应电流，通过天线匹配电路将所产生的感应电流发送给半波整流单路以及分压电路，即发送给整流滤波及电压提取电路，整流滤波及电压提取电路根据所接收的感应电流产生与对应的电压，并将该电压发送给微处理器。当微处理器接收到该电压时，通过该电压与NFC读卡前端电路进行通讯，接收NFC读卡前端电路所读取的感应卡的数据，并根据所接收的数据打开门锁。

具体地，当感应卡在NFC接收天线的预设距离内，NFC接收天线在接收到感应卡的信号后，NFC接收天线通过天线匹配电路将所接收的信号分为三路，分别为第一路信号、第二路信号和第三路信号。其中，第一路信号通过天线匹配电路和整流滤波及电压提取电路提取出第一路信号对应的电压信号，将所提取的电压信号发送至微处理器的A/D(analogue-to-digital conversion，模数转换)输入端口。当微处理器检测到该电压信号后，建立与NFC读卡前端电路的通讯。第二路信号通过天线匹配电路、EMC滤波器，将第二路信号发送至NFC读卡前端电路进行降噪、滤波和解调等处理，并将处理后的第二路信号发送至微处理器。当微处理器接收到第二路信号后，对第二路信号进行降噪，解码和编码等处理，以得到处理后的第二路信号。第三路信号通过天线匹配电路、天线灵敏度探测电路，将第三路信号发送给NFC读卡前端电路进行降噪、滤波和解调等处理，得到第三路信号对应的数据，并将该数据发送至微处理器中，以供微处理器根据该数据打开门锁。进一步地，通过第三路信号可设置NFC读卡前端电路的读卡灵敏度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种门锁系统，其特征在于，所述门锁系统设有近距离无线通信技术NFC接收天线、天线匹配电路、电源电路、NFC能量提取模块和电池，所述NFC接收天线、天线匹配电路、NFC能量提取模块、电源电路和电池依次串联；

所述NFC接收天线接收携带NFC功能的移动设备的射频能量，并通过所连接的所述天线匹配电路，将所述射频能量发送给所述NFC能量提取模块；

所述NFC能量提取模块将所述射频能量发送给所述电源电路，以通过所述电源电路给所述电池充电。

2.如权利要求1所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有能量提升模块，所述能量提升模块与所述NFC能量提取模块连接，用于提升所述NFC能量提取模块所输出的所述射频能量。

3.如权利要求2所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有与所述能量提升模块连接的稳压器，所述稳压器用于稳定所述能量提升模块提升射频能量后所输出的电压，并将稳定后的所述电压发送给电源电路。

4.如权利要求3所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有第一开关和第二开关，所述天线匹配电路、第一开关、NFC能量提取模块、能量提升模块、稳压器、第二开关、电源电路和电池依次串联；

所述第一开关和所述第二开关用于接通和断开所述NFC能量提取模块。

5.如权利要求1所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有与所述天线匹配电路连接的整流滤波及电压提取电路，以及与所述整流滤波及电压提取电路连接的微处理器；

所述整流滤波及电压提取电路用于对线圈耦合产生的感应电流进行整流并提取电压，将所提取的电压发送至微处理器；

所述微处理器用于根据所述整流滤波及电压提取电路发送的电压响应感应卡，以打开所述门锁系统对应的门锁，其中，所述感应卡为用户打开门锁所需的感应装置。

6.如权利要求5所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有NFC读卡前端电路，所述NFC读卡前端电路与所述微处理器连接，用于给所述感应卡提供电源。

7.如权利要求6所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有天线灵敏度探测电路，所述天线匹配电路、天线灵敏度探测电路和所述NFC读卡前端电路依次串联；

所述天线灵敏度探测电路用于通过调整所述NFC读卡前端电路输入的电压来调整读取所述感应卡数据的灵敏度。

8.如权利要求7所述的门锁系统，其特征在于，所述门锁系统还设有滤波器，所述天线匹配电路、滤波器和所述NFC读卡前端电路依次串联，所述滤波器用于滤除电磁干扰信号。

9.如权利要求1至8任一项所述的门锁系统，其特征在于，所述电源电路为低压差线性稳压器LDO，用于给所述门锁系统提供电源。