CN209312116U - 一种自供电智能门锁、门锁控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自供电智能门锁、门锁控制系统，本实用新型中的自供电智能门锁通过采用自发电单元实现自供电工作，克服现有技术中电子门锁需要外加电源或者电池导致工作稳定性低下的技术问题，自供电可有效提高门锁的工作可靠性；另外，一种门锁控制系统实现了对门锁的本地或远程控制。

Description

一种自供电智能门锁、门锁控制系统

技术领域

本实用新型涉及门锁领域，尤其是一种自供电智能门锁、门锁控制系统。

背景技术

现有技术中，通常使用的电子门锁是需要外接电源或者电池的，然而停电时，由于缺电导致电子锁失去功效，工作可靠性差；而且外接的电源线也容易被黑客攻击导致门锁失效，门锁的可靠性的问题导致用户的使用体验极差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种自供电智能门锁，用于实现自供电工作。

为此，本实用新型的第二个目的是提供一种门锁控制系统，实现本地和远程的门锁控制。

本实用新型所采用的技术方案是：

第一方面，本实用新型提供一种自供电智能门锁，包括自发电单元、主控MCU、储能模块、锁体控制模块和生物特征识别模块，所述自发电单元包括磁动能发电模块和/或太阳能发电模块和/或温差电池发电模块和/或离子电池发电模块，所述磁动能发电模块、所述太阳能发电模块、所述温差电池发电模块、所述离子电池发电模块、所述储能模块、所述锁体控制模块、所述生物特征识别模块均与所述主控MCU连接，所述储能模块用于存储所述自发电单元产生的电能并为所述自供电智能门锁供电。

进一步地，所述自供电智能门锁还包括按键模块，所述按键模块与所述主控MCU连接。

进一步地，所述生物特征识别模块包括指纹识别模块、指静脉识别模块或瞳孔识别模块。

进一步地，所述自供电智能门锁还包括显示模块，所述主控MCU与所述显示模块连接。

进一步地，所述自供电智能门锁还包括蓝牙模块，所述主控MCU与所述蓝牙模块连接，所述生物特征识别模块与所述蓝牙模块连接。

进一步地，所述自供电智能门锁还包括NFC读卡模块，所述NFC读卡模块与所述主控MCU连接。

进一步地，所述磁动能发电模块包括一级传动件、二级传动件、永磁转子和绕组定子，所述指纹识别模块进行指纹按压识别时产生的位移带动所述一级传动件转动，所述一级传动件带动所述二级传动件转动，所述二级传动件带动所述永磁转子转动以使所述绕组定子产生电流。

进一步地，所述储能模块包括电容器或可充电电池。

第二方面，本实用新型提供一种门锁控制系统，包括移动终端、MESH网关和所述的自供电智能门锁，所述蓝牙模块与所述MESH网关连接，所述MESH网关接入互联网，所述移动终端与所述自供电智能门锁的蓝牙模块连接，或者，所述移动终端通过互联网与所述MESH网关连接。

进一步地，所述移动终端包括手机或笔记本电脑。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中的自供电智能门锁通过采用自发电单元实现自供电工作，克服现有技术中电子门锁需要外加电源或者电池导致工作稳定性低下的技术问题，自供电可有效提高门锁的工作可靠性；另外，一种门锁控制系统实现了对门锁的本地或远程控制。

另外，本实用新型还通过设置蓝牙模块，则通过蓝牙无线可对门锁进行开关控制。

附图说明

图1是本实用新型中一种自供电智能门锁的一具体实施例结构框图；

图2是本实用新型中一种自供电智能门锁的太阳能发电模块和主控MCU的一具体实施例电路图；

图3是本实用新型中一种自供电智能门锁的储能模块和电池保护电路的一具体实施例电路图；

图4是本实用新型中一种自供电智能门锁的太阳能发电模块和储能模块的另一具体实施例电路图；

图5是本实用新型中一种自供电智能门锁的主控MCU的另一具体实施例电路图；

图6是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一具体实施例立体装置示意图(省略部分壳体)；

图7是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一具体实施例爆炸图；

图8是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一级传动件的一具体实施例立体示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参考图1，图1是本实用新型中一种自供电智能门锁的一具体实施例结构框图，自供电智能门锁包括自发电单元、主控MCU、储能模块、锁体控制模块、生物特征识别模块、按键模块、显示模块、蓝牙模块和NFC读卡模块，自发电单元包括磁动能发电模块和/或太阳能发电模块和/或温差电池发电模块和/或离子电池发电模块，其中，磁动能发电模块是利用切割磁感线原理进行发电，太阳能发电模块是利用光电效应将太阳能转换成电能，实际使用时，太阳能发电模块采集门上的微光，在40流明的光照下可以提供约50uA的电流；温差电池发电模块是利用温差能转化成电能的模块，可以利用热电半导体来实现，而离子电池发电模块是利用离子定向移动产生电流的原理进行发电；生物特征识别模块包括指纹识别模块、指静脉识别模块或瞳孔识别模块，指纹识别模块用于获取用户的指纹信息，指静脉识别模块用于获取用户的手指静脉特征信息，瞳孔识别模块用于获取用户的用户的瞳孔特征信息，根据用户的指纹信息、手指静脉特征信息、瞳孔特征信息等进行身份验证。按键模块用于输入密码和门锁参数设置，显示模块用于显示门锁的状态信息，例如指示门锁被打开，门锁被关上；NFC读卡模块用于读取RFID卡的信息，磁动能发电模块、太阳能发电模块、温差电池发电模块、离子电池发电模块、储能模块、锁体控制模块、生物特征识别模块均与主控MCU连接，储能模块用于受主控MCU控制存储自发电单元产生的电能并为自供电智能门锁供电，NFC读卡模块与主控MCU连接以将所读取的RFID卡的信息传输至主控MCU；主控MCU与蓝牙模块连接，按键模块与主控MCU连接，主控MCU与显示模块连接；主控MCU根据按键模块输入的按键密码、生物特征识别模块获取的生物特征信息或NFC读卡模块所获取的RFID卡的信息进行信息对比以验证身份，身份验证通过则控制锁体控制模块进行开锁。更进一步地，锁体控制模块、生物特征识别模块、按键模块、显示模块均与蓝牙模块连接，蓝牙模块为一个蓝牙主控模块，用于控制锁体以及显示，并接收生物特征识别模块获取的用户的生物特征信息(指纹、手指静脉、瞳孔等)以及接收按键模块输入的按键信号，例如开锁密码按键信号。蓝牙模块不仅可以作为门锁对外通信的通道，还可以作为开锁的通道之一，当用户利用手机等移动终端与蓝牙模块建立通信后，传入蓝牙密码至蓝牙模块，密码验证通过则蓝牙模块可以控制锁体控制模块进行开锁；另外，蓝牙模块也可以根据用户的生物特征信息或者开锁密码进行对比以判断身份是否符合要求，符合要求则控制锁体开锁。同时，蓝牙模块可以控制显示模块进行门锁状态显示，即对应门锁状态显示“成功开锁”或者“开锁失败”，显示模块可以使用SPI接口的OLED显示屏。

自供电智能门锁通过采用自发电单元实现自供电工作，克服现有技术中电子门锁需要外加电源或者电池导致工作稳定性低下的技术问题，自发电单元产生的电能由主控MCU控制存储在储能模块，存储的电能用于完成生物特征验证、按键密码验证或者蓝牙密码验证、开锁的动作，无需外接电源和电池，通过自发电完成验证和开锁，做到了免布线，免电源，免电池，无需拆卸，无安装位置限制；它有智能锁的安全，方便，快捷；也有机械锁的可靠，安装方便等优点。

具体地，主控MCU负责处理自发电单元的电能采集，存储以及对整个系统的供电进行管理和能量输出。参考图2，图2是本实用新型中一种自供电智能门锁的太阳能发电模块和主控MCU的一具体实施例电路图；它由一个HC32L110型号的MCU(即U8)来负责整个的采集，存储和供电。参考图3，图3是本实用新型中一种自供电智能门锁的储能模块和电池保护电路的一具体实施例电路图；储能模块包括电容器或可充电电池，本实施例中，可充电电池采用3.2V的铁锂电池BAT来实现。主控MCU控制自发电单元对储能模块的充电过程，参考图2，以太阳能发电模块为例，太阳能发电模块包括太阳能电池板(即SC+1、SC-1)，光能经过太阳能电池板后产生电能，产生的电能通过电阻R7进入主控MCU(即U8)。太阳能电池板产生的电经过U8后通过电感L4，经过非线性转换后对铁锂电池BAT进行充电。U8通过控制输入至MOS管Q1的PWM信号SOLAR_ON以实现MPPT控制，具体地，PWM信号包括PWM的频率或者PDM密度，使太阳能发电模块的输出始终工作在最大功率点。另外，自供电智能门锁还设置有电池保护电路，电池保护电路与电池连接用于保护电池，具体地，采用锂电池保护芯片U5(如DW01或者HY2122型号)以及锂电充电保护MOS芯片U6(FS8205型号)来实现。参考图4和图5，图4是本实用新型中一种自供电智能门锁的太阳能发电模块和储能模块的另一具体实施例电路图；图5是本实用新型中一种自供电智能门锁的主控MCU的另一具体实施例电路图；太阳能发电模块包括太阳能电池板(即SC+1、SC-1)，主控MCU包括HC3F003型号的MCU(即U9)，适用于在电池BAT的输入能量电流<30mA的能量采集，可以使用MCU的IO mos实现ZES(zeroelectric voltage switch)电流采集。具体地，当太阳能电池板的电压SOLAR_CHK<电池电压V_batt时，MCU(即U9)的SOLAR-脚悬空，切断太阳能电池板的电压输入，太阳能电池板不对电池BAT进行充电。而当太阳能电池板的电压SOLAR_CHK>电池电压，且小于1.4倍的电池电压时，MCU的SOLAR-脚内部mos导通到地，MCU的B_BATT脚也内部mos导通到地，太阳能电池板直接对电池进行充电。最后，当太阳能电池板的电压SOLAR_CHK>1.4倍的电池电压时，MCU的SOLAR-脚内部mos导通到地，MCU通过B_BATT脚启动MPPT控制以实现电池的最大功率采集。

而NFC读卡模块使用PN532型号的NFC芯片来读取RFID卡的信息，读取到RFID卡的信息后通过SPI把信息传递给主控MCU。按键模块可以采用4*4的IO扫描键盘，按键模块还包括压电片，键盘上的按键设置在压电片的上方，压电片的输出端与主控MCU的输入端连接，按压按键时，压电片产生高位电信号，把主控MCU从深度休眠中唤醒进行电能存储控制以启动门锁系统，此时门锁的模块得电可以进行密码验证以打开门锁。

进一步地，蓝牙模块使用蓝牙5.0的通信协议，它兼容蓝牙，zigbee，2.4G通信的协议，方便用户通过蓝牙、zigbee等网络连接到门锁以控制门锁开关。本实施例中，蓝牙模块采用RTL8762CJF型号的蓝牙主控芯片，它负责门锁与外部的通信，包含蓝牙的数据的收发，指纹识别验证，以及按键信号接收处理、显示模块的显示控制。也就是所有的通信，操作动作都由它来控制，计算和管理。具体地，蓝牙主控芯片通过SPI口和生物特征识别模块进行通信。生物特征识别模块以指纹识别模块为例，指纹识别模块包括指纹传感器，当指纹传感器获取到指纹的信息时，蓝牙主控芯片读取指纹传感器的指纹信息后进行特征数据提取，比对，得出指纹认证结果以控制锁体开关，同时可以控制显示模块进行锁体状态指示。蓝牙模块在通常情况下处于关闭状态，当通过按键等条件唤醒后，快速和手机等移动设备进行验证以建立蓝牙连接，此时可以通过移动设备打开门锁，以及进行门锁的相关参数配置。

另外，锁体控制模块包括电磁阀，蓝牙主控芯片的输出端与电磁阀的控制端连接以控制电磁阀的通电与否，当按键密码通过或者生物特征验证通过，又或者蓝牙密码正确时，蓝牙主控芯片控制电磁阀得电产生电磁力吸引铁芯(门锁锁上时铁芯插入门孔中)使其从门孔中缩出实现开锁。另一方面，锁体控制模块也可以采用马达驱动芯片和马达等来实现，利用马达控制门锁开锁闭锁，蓝牙模块的输出端与马达驱动芯片的输入端连接，马达驱动芯片的输出端与马达的输入端连接，马达驱动芯片可采用NY9M018A马达驱动芯片，当开锁验证通过时，蓝牙主控芯片输出控制信号控制马达驱动芯片驱动马达开始工作以打开门锁。

磁动能发电模块包括一级传动件、二级传动件、永磁转子和绕组定子，指纹识别模块进行指纹按压识别时产生的位移带动一级传动件转动，一级传动件带动二级传动件转动，二级传动件带动永磁转子转动以使绕组定子产生电流。具体地，参考图6、图7和图8，图6是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一具体实施例立体装置示意图(省略部分壳体)；图7是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一具体实施例爆炸图；图8是本实用新型中一种自供电智能门锁的磁动能发电模块的一级传动件的一具体实施例立体示意图；指纹识别模块的指纹传感器1设置在按压装置2上，当进行指纹识别按压指纹传感器1时，致使按压装置2向下做了几毫米的位移，按压装置2上的按压传动齿7带动一级传动件3的第二传动齿32转动，进而带动一级传动件3的第一传动齿31转动，第一传动齿31带动二级传动件4的第三传动齿41转动，进而带动二级传动件4的触头42抵住永磁转子5的缺口51并带动永磁转子5转动形成变化的磁场，使得绕组定子6产生电流。产生的电流经过主控MCU控制对储能模块进行充电，实现为门锁的模块供电，门锁得电工作启动指纹识别模块，完成人体的生物认证以打开门锁。另外，磁动能发电模块设置在上壳体8和下壳体9形成的保护壳体内，其中，按压装置2还包括扭簧(未示出)和连接孔22，下壳体9的内侧包含一个连接柱，连接孔22可以套在连接柱上，使得按压装置2与下壳体9之间只存在以连接柱为中心的具有一定角度转动的运动，连接孔22和连接柱之间具有扭簧，可以使得当没有力施加在按压装置2上时，按压装置2可以快速向施加力的相反方向进行回弹。由于触头42的方向全部为逆时针方向，缺口51也为向逆时针方向倾斜，当二级传动件4顺时针转动时，不会出现触头42与缺口51卡合带动永磁转子5运动的情况，保证了在按压装置2回弹的情况下，不会产生电能；而永磁转子5可以因惯性旋转以使绕组定子6产生更多的电。

作为进一步的改进，自供电智能门锁还可以包括防撬传感器、人感传感器和温度传感器等传感器用于自动检测，实现防撬保护，防撬传感器可以感应振动，防止恶意损坏门锁；增加人感传感器实现人体感应自动启动门锁进行工作，提高门锁的智能度，可以采用人体红外传感器来实现；另外，增加温度传感器可以对门锁实现温度保护，相应地，还可以增加报警模块，如蜂鸣器等发声器件，当温度过高时发声进行报警。由于自供电智能门锁如同机械锁一样，是一体成型的，因此可以做到防水防尘防火。

实施例2

基于实施例1提供实施例2，实施例2提出一种门锁控制系统，包括移动终端、MESH网关和所述的自供电智能门锁，所述蓝牙模块与所述MESH网关连接，所述MESH网关接入互联网，所述移动终端与所述自供电智能门锁的蓝牙模块连接，或者，所述移动终端通过互联网与所述MESH网关连接以实现远程控制。移动终端包括手机、笔记本电脑等，以手机为例，用户可以使用手机与门锁的蓝牙模块连接以实现本地门锁控制，通过验证手机传输的蓝牙密码以控制门锁的开关，实现蓝牙开锁；由于自供电智能门锁通过蓝牙模块与MESH网关连接以接入互联网，用户可以在远程上网以连接至于MESH网关连接的门锁，进行远程门锁开关控制。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种自供电智能门锁，其特征在于，包括自发电单元、主控MCU、储能模块、锁体控制模块和生物特征识别模块，所述自发电单元包括磁动能发电模块和/或太阳能发电模块和/或温差电池发电模块和/或离子电池发电模块，所述磁动能发电模块、所述太阳能发电模块、所述温差电池发电模块、所述离子电池发电模块、所述储能模块、所述锁体控制模块、所述生物特征识别模块均与所述主控MCU连接，所述储能模块用于存储所述自发电单元产生的电能并为所述自供电智能门锁供电。

2.根据权利要求1所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述自供电智能门锁还包括按键模块，所述按键模块与所述主控MCU连接。

3.根据权利要求1所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述生物特征识别模块包括指纹识别模块、指静脉识别模块或瞳孔识别模块。

4.根据权利要求1所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述自供电智能门锁还包括显示模块，所述主控MCU与所述显示模块连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述自供电智能门锁还包括蓝牙模块，所述主控MCU与所述蓝牙模块连接，所述生物特征识别模块与所述蓝牙模块连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述自供电智能门锁还包括NFC读卡模块，所述NFC读卡模块与所述主控MCU连接。

7.根据权利要求3所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述磁动能发电模块包括一级传动件、二级传动件、永磁转子和绕组定子，所述指纹识别模块进行指纹按压识别时产生的位移带动所述一级传动件转动，所述一级传动件带动所述二级传动件转动，所述二级传动件带动所述永磁转子转动以使所述绕组定子产生电流。

8.根据权利要求1至4任一项所述的自供电智能门锁，其特征在于，所述储能模块包括电容器或可充电电池。

9.一种门锁控制系统，其特征在于，包括移动终端、MESH网关和权利要求5所述的自供电智能门锁，所述蓝牙模块与所述MESH网关连接，所述MESH网关接入互联网，所述移动终端与所述自供电智能门锁的蓝牙模块连接，或者，所述移动终端通过互联网与所述MESH网关连接。

10.根据权利要求9所述的门锁控制系统，其特征在于，所述移动终端包括手机或笔记本电脑。