CN210323839U

CN210323839U - 一种低功耗门状态检测结构

Info

Publication number: CN210323839U
Application number: CN201921489382.3U
Authority: CN
Inventors: 璧垫尝; 赵波
Original assignee: Shenzhen Zhilai Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhilai Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-06

Abstract

本实用新型属于门状态检测技术领域，尤其涉及一种低功耗门状态检测结构，包括蓝牙模块、微动开关和门状态检测电路，蓝牙模块的两个输出引脚分别通过MOS管控制微动开关和门状态检测电路的电源通断，微动开关的常开端子和常闭端子分别与门状态检测电路连接，用以给门状态检测电路提供门开状态信号或者门关状态信号，状态检测电路输出门状态信号或者门状态触发中断信号并传输给蓝牙模块，而只在门状态发生变化的时候短暂开启门状态检测电路的供电电源，以降低功耗，另外采用中断触发的设计方式来执行门状态检测任务，以降低蓝牙模块控制系统的资源耗费。

Description

一种低功耗门状态检测结构

技术领域

本实用新型属于门状态检测技术领域，尤其涉及一种低功耗门状态检测结构。

背景技术

随着科技的飞速发展，智能快递柜、智能家居等开始进入人们的生活。诸如智能快递柜、智能家居等应用场景中，都会设置门来保管物品或者防止陌生人非法入侵。它们都包含有智能控制系统，能实时检测门是打开还是关闭。智能快快递中，用户先输入取件码，格口箱门打开，用户取件，此时智能控制系统启动门状态检测功能，用于判定用户是否将门关上，如果超时未关闭，智能控制系统可向管理后台发出报警信号；或者格口箱门在没有智能控制系统下发开门指令的情况下打开，智能控制系统检测到门处于打开状态，此时可以认为是格口故障或者有人非法开门，此时同样能向管理后台发出报警信号。这种通过门状态检测电路检测门是打开还是关闭，并判断是否有异常情况发生的机制在智能家居里面同样被应用。

所以，在智能快递柜、智能家居等应用中，要达到智能控制的目的，就必须知道门状态。如今市面上的门状态检测原理，主要有磁原理、红外光学原理，机械开关检测等。基于这些原理的门状态检测电路，其实质都是将物理元件的开、关两种状态，通过检测电路转化为微控制器能识别的数字信号(“0”或者“1”)，微控制器再以此判断门是打开还是关闭。在电池供电的低功耗应用中，需要将各个系统组成部分的功耗控制得很小，以此达到降低系统总能耗的目的。但是基于上述几种检测原理的门状态检测电路都是需要时刻打开电源供电，让检测电路实时处于待命状态，再加上状态切换时检测电路本身的耗电，这都将会造成系统功耗增加，这显然与低功耗设计理念不相符。

此外，现有的门状态检测电路，都需要微控制器主动去查询门是打开还是关闭，如果实际应用的实时性要求很高，一方面控制系统将耗费很多软件资源去查询门状态，降低其他功能的实时性。另一方面，这意味着微控制器不能进入低功耗运行模式，将增加系统的功耗。

实用新型内容

针对现有技术的不足，该实用新型提供提出一种低功耗门状态检测结构，只有在门状态发生变化时开启门状态检测电路的供电电源，以降低功耗，另外采用中断触发的设计方式来执行门状态检测任务，以降低控制系统的资源耗费。

为了实现上述目的，该实用新型提供一种低功耗门状态检测结构，包括蓝牙模块、微动开关和门状态检测电路，所述蓝牙模块的一个输出引脚通过MOS管控制微动开关的供电电源，蓝牙模块的另一个输出引脚通过MOS管控制门状态检测电路的供电电源，所述微动开关的常开端子和常闭端子分别与门状态检测电路连接，用以给门状态检测电路提供门开状态信号或者门关状态信号，所述门状态检测电路输出门状态信号和门状态触发中断信号并传输给蓝牙模块。

作为本实用新型一种低功耗门状态检测结构的进一步改进，所述门状态检测电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3、第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3；

所述第一NMOS管Q1的栅极与微动开关的常闭端子电连接，第一NMOS管Q1的源极直接接地，第一NMOS管Q1的漏极与蓝牙模块的GPI引脚电连接，第一NMOS管Q1的通过第一电阻R1连接门状态检测电路的供电电源；

所述第二NMOS管Q2的栅极与微动开关的常开端子电连接，第二NMOS管Q2的源极经第五电阻R5接地，第二NMOS管Q2的漏极与微动开关的常闭端子电连接；

所述第三NMOS管Q3的栅极与微动开关的常闭端子电连接，第三NMOS管Q3的源极经第六电阻R6接地，第三NMOS管Q3的漏极与微动开关的常开端子电连接；

所述第一二极管D1的正极经第二电阻R2接地，第一二极管D1通过第一电容C1与微动开关的常闭端子电连接，第一二极管D1的负极经第四电阻R4与蓝牙模块的INT引脚电连接；

所述第二二极管D2的正极经第三电阻R3接地，并通过第二电容C2与微动开关的常开端子电连接，第二二极管D2的负极经第四电阻R4与蓝牙模块的INT引脚电连接；

所述第三二极管D3与第三电容C3并联于第四电阻R4和蓝牙模块的INT引脚之间，第三二极管D3的正极直接接地，第三二极管D3的负极与蓝牙模块的INT引脚电连接。

作为本实用新型一种低功耗门状态检测结构的进一步改进，所述蓝牙模块的GPI引脚接收门状态检测电路的门状态信号，蓝牙模块的INT引脚接收门状态检测电路的门状态触发中断信号。

作为本实用新型一种低功耗门状态检测结构的进一步改进，所述蓝牙模块通过第十一PMOS管Q11控制微动开关的供电电源，蓝牙模块通过第十二PMOS管Q12控制门状态检测电路的供电电源。

作为本实用新型一种低功耗门状态检测结构的进一步改进，所述第十一PMOS管Q11的栅极与蓝牙模块的GPO1引脚电连接，第十一PMOS管的源极与微动开关的供电电源电连接，第十一PMOS管的漏极与微动开关的电源输入端电连接；所述第十二PMOS管Q12的栅极域蓝牙模块的GPO2引脚电连接，第十二PMOS管Q12的源极与门状态检测电路的供电电源电连接，第十二PMOS管Q12的漏极与门状态检测电路的电源输入端电连接

该实用新型的有益效果：一方面控制门状态检测电路的供电电源，只在门状态发生变化的时候短暂开启，从而降低供电电源的功耗；另一方面采用中断触发的设计方式，在门状态发生变化的时候，门状态检测电路输出中断信号中断蓝牙模块微控制器正在执行的任务或者唤醒蓝牙模块微控制器，转为执行门状态检测任务，从而降低控制系统的资源耗费，在没有中断信号的情况系能够进入低功耗运行模式。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型门状态检测电路的电路示意图；

其中：1-蓝牙模块，2-微动开关，3-门状态检测电路。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

该实用新型提供的一种低功耗门状态检测结构，如图1所示，GPO1和GPO2为蓝牙模块1的两个输出引脚，GPI和INT为蓝牙模块1的两个输入引脚，ANT为蓝牙模块天线，其中第十一PMOS管Q11和第十二PMOS管Q12的栅极分别与蓝牙模块1的两个输出引脚电连接，用以分别控制微动开关2供电电源和门状态检测电路3供电电源的通断，其中K1是电磁锁内的微动开关2，COM为微动开关2的电源输入端，NC为微动开关2的常闭端子，NO为微动开关2的常开端子，并且NC常闭端子和NO常开端子分别与门状态检测电路3电连接，NC端提供门开状态信号、NO端提供门关状态信号，门状态检测电路3输出两个信号给蓝牙模块1，一个是门状态信号，连接至蓝牙模块1的GPI引脚，另一个是门状态触发中断信号，连接至蓝牙模块1的INT引脚。

系统上电，蓝牙模块1开始执行初始化操作，蓝牙模块1的GPO1引脚输出低电平，控制第十一PMOS管Q11导通，使得电源VCC连通至电磁锁内微动开关的COM端，当电磁锁内微动开关2由NC端切换到NO端，此时蓝牙模块的INT引脚会有一个中断信号，这将中断或者唤醒蓝牙模块1；接着蓝牙模块1再通过其GPO2引脚输出一个低电平，控制第十二PMOS管Q12导通，为门状态检测电路提供电源；随后蓝牙模块1再通过其GPI引脚读取门状态信息，判定此时门状态为门开；最后蓝牙模块1再通过其GPO2引脚输出一个高电平，控制第十二PMOS管Q12关闭，断开门状态检测电路3的电源。当电磁锁内微动开关2由NO端切换到NC端，此时会有一个中断信号被蓝牙模块1检测到，中断或者唤醒蓝牙模块1；接着蓝牙模块1再通过GPO2引脚输出一个低电平，控制第十二PMOS管Q12导通，为门状态检测电路3提供电源；随后蓝牙模块1再通过GPI引脚读取门状态信息，此时门状态为门关；最后蓝牙模块1再通过GPO2引脚输出一个高电平，控制第十二PMOS管Q12关闭，断开门状态检测电路的电源。

上述电磁锁内微动开关2由NC端切换到NO端、NO端切换到NC端，该切换动作能反馈门开与门关两种状态，具体是与电磁锁内连杆结构设计有关，因为本实用新型重点是介绍门状态检测电路的原理，所以对电磁锁结构设计原理不加以详细说明，总之COM端接通NC端，就表示门打开，COM端接通NO端，就表示门关闭。

在上述控制逻辑中，因为加了电磁锁内微动开关2COM端的电源控制、门状态检测电路3的电源控制，加之当门状态发生变化的时候，能提供中断信号，所以能达到降低系统功耗的设计目的，具体说明如下：

(1)电磁锁内微动开关COM端的电源控制，只在规定时间内需要检测门状态时打开，其他时间不开启，整个检测电路近乎没有功耗；

(2)门状态发生变化的时候，能提供中断信号，该中断信号能使蓝牙模块中断正在执行的任务，转为执行检测门状态任务，或者是唤醒处在睡眠模式中的蓝牙模块，转为执行检测门状态任务。这意味着主控系统不用一直巡检门状态信息，一方面可以节省蓝牙模块的软件资源，另一方面可以进一步降低系统的功耗(蓝牙模块可以进入睡眠模式低功耗状态)。

(3)当门状态发生变化，中断信号被蓝牙模块检测到，此时只需将门状态检测电路供电电源打开极短时间，蓝牙模块就能读取门状态信息，进一步的降低了系统功耗。

图2是图1中门状态检测电路3的详细原理图，具体的，系统上电，VCC_Ctrlt1接通电源，某一时刻，门打开，此时电磁锁内微动开关2由NO端切换到NC端(COM端与NO端接通时表示门关闭)，微动开关2刚切换到NC端的瞬间，a点的电位为VCC_Ctrlt1，由于第一电容C1两端电压不会突变，微动开关2刚切换到NC端瞬间，c点的电位为VCC_Ctrlt1，接着电源VCC_Ctrlt1开始对第一电容C1进行充电，充电回路是VCC_Ctrlt1-第一电容C1-第二电阻R2-GND，第一电容C1充电过程中，c点的电位逐渐下降到0V，最终a点、c点的电位差等于VCC_Ctrlt1。根据对上述电路工作过程的分析，从电磁锁内微动开关2由NO端切换到NC端到第一电容C1充满电这段时间，INT端将会有一个正脉冲产生，该脉冲信号直接输入到蓝牙模块的INT引脚，中断蓝牙模块。蓝牙模块被中断以后，它将控制VCC_Ctrlt2接通电源，然后读取GPI的状态。因为微动开关已经稳定的切换到NC端，此时a点的电位为VCC_Ctrlt1，所以第一NMOS管Q1导通，GPI为低电平。当蓝牙模块1检测到GPI引脚为低电平时，可以确定门处于打开状态。最后蓝牙模块1控制VCC_Ctrlt2断开电源。

在上述门状态检测电路3工作原理描述中，因为正脉冲中断信号只在电磁锁内微动开关2由NO端切换到NC端的瞬间产生，且脉冲持续的时间很短，正脉冲的上升沿足矣触发中断蓝牙模块1。因此该门状态检测电路3中断触发动作只在电磁锁内微动开关2由NO切换到NC的瞬间到第一电容C1充满电这段时间耗电，待开关稳定切换到NC端以后，由于第一电容C1具有阻断直流电的性质，电路几乎不耗电。

同理，某一时刻，门关闭，此时电磁锁内微动开关2由NC端切换到NO端(COM端与NC端接通表示门打开)，NC端切换到NO端的瞬间，会在d点产生一个正脉冲中断信号，中断蓝牙模块1，然后蓝牙模块1控制VCC_Ctr1t2接通电源。因为a点的电位为0V，所以Q1关闭，GPI为高电平。当蓝牙模块1检测到GPI引脚为低电平时，可以确定门处于关闭状态。最后蓝牙模块控制VCC_Ctrlt2断开电源。

其中第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3、第五电阻R5、第六电阻R6的作用是在电磁锁内微动开关发生状态切换之后，为第一电容C1、第二电容C2提供放电回路，使其做好下一次充电产生正脉冲中断信号的准备；第一二极管D1、第二二极管D2有两个作用，一个是整流，去掉电容放电时c点产生的负脉冲。另一个作用是隔离，使得门开、门关两组检测电路互不影响；第四电阻R4、第三电容C3、第三二极管D3的作用是稳定INT信号，具有信号滤波消抖，电压限幅的作用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种低功耗门状态检测结构，其特征在于：包括蓝牙模块、微动开关和门状态检测电路，所述蓝牙模块的一个输出引脚通过MOS管控制微动开关的供电电源，蓝牙模块的另一个输出引脚通过MOS管控制门状态检测电路的供电电源，所述微动开关的常开端子和常闭端子分别与门状态检测电路连接，用以给门状态检测电路提供门开状态信号或者门关状态信号，所述门状态检测电路输出门状态信号和门状态触发中断信号并传输给蓝牙模块。

2.根据权利要求1所述的低功耗门状态检测结构，其特征在于：所述门状态检测电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第三NMOS管Q3、第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3；

3.根据权利要求2所述的低功耗门状态检测结构，其特征在于：所述蓝牙模块的GPI引脚接收门状态检测电路的门状态信号，蓝牙模块的INT引脚接收门状态检测电路的门状态触发中断信号。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的低功耗门状态检测结构，其特征在于：所述蓝牙模块通过第十一PMOS管Q11控制微动开关的供电电源，蓝牙模块通过第十二PMOS管Q12控制门状态检测电路的供电电源。

5.根据权利要求4所述的低功耗门状态检测结构，其特征在于：所述第十一PMOS管Q11的栅极与蓝牙模块的GPO1引脚电连接，第十一PMOS管的源极与微动开关的供电电源电连接，第十一PMOS管的漏极与微动开关的电源输入端电连接；所述第十二PMOS管Q12的栅极域蓝牙模块的GPO2引脚电连接，第十二PMOS管Q12的源极与门状态检测电路的供电电源电连接，第十二PMOS管Q12的漏极与门状态检测电路的电源输入端电连接。