CN219654488U - 电子门锁控制装置及电子门锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子门锁控制装置及电子门锁，涉及智能门锁系统技术领域，解决了传统的电子门锁的运行可靠性差的技术问题。该装置包括微控制器、负载检测模块、采集模块以及电机模块，微控制器与电机模块连接，负载检测模块、采集模块均分别连接微控制器、电机模块。本实用新型通过微控制器、负载检测模块和采集模块的平衡控制，以使得电子门锁以预设周期调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间，提升了电子门锁的可靠性。

Description

电子门锁控制装置及电子门锁

技术领域

本实用新型涉及智能门锁系统技术领域，尤其涉及一种电子门锁控制装置及电子门锁。

背景技术

随着人们对门锁安全性越来越高的要求，市场上出现了各种智能门锁，一种常用的便是电子门锁，由于电子门锁具有可容纳的密钥量大、安全指数高的特性被广泛应用于住宅、酒店等的房门，还用于诸如闸门、玻璃门及过闸机等环境中，是一种代替传统门锁的新型门锁。门锁电机是用于智能电子门锁上的一种智能设备，传统的电子门锁电机采用机械换向器(如有刷电机)来实现换向，一方面无法实现电机的平滑运行；另一方面在转向时存在火花，而且调速性能差，使得电子门锁的运行可靠性差；而且，传统电子门锁还存在使用寿命有限与更换不易维护等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供电子门锁控制装置及电子门锁，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种电子门锁控制装置，包括微控制器、负载检测模块、采集模块以及电机模块；所述微控制器与所述电机模块连接；所述负载检测模块、采集模块均分别连接所述微控制器、电机模块；所述电机模块为无刷直流电机；还包括六路开关管组成的桥式驱动电路，该电路包括开关Q1、开关Q2、开关Q3，每个开关分别由两个MOS管构成；所述开关Q1的U端口、开关Q2的V端口、开关Q3的W端口连接所述无刷直流电机；开关Q1的HPU端口、LNU端口与所述微控制器连接，开关Q2的HPV端口、LNV端口与所述微控制器连接，开关Q3的HPW端口、LNW端口与所述微控制器连接。

优选的，所述无刷直流电机的输出端与所述负载检测模块的输入端、所述采集模块的输入端均连接，所述无刷直流电机的输入端连接所述微控制器。

优选的，所述负载检测模块的输出端、所述采集模块的输出端与所述微控制器均连接；所述负载检测模块用于实时检测所述无刷直流电机的相电流；所述采集模块用于采集所述无刷直流电机工作时的角度和速度。

优选的，所述负载检测模块通过单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样或功率器件内阻采样的方式来采集所述无刷直流电机的所述相电流。

优选的，所述的一种电子门锁控制装置还包括电机驱动控制模块；所述微控制器通过所述电机驱动控制模块与所述电机模块连接。

优选的，所述电机驱动控制模块包括驱动单元以及逆变桥；所述微控制器、驱动单元、逆变桥、电机模块依次连接。

优选的，所述逆变桥为六路开关管组成的桥式驱动电路。

优选的，所述的一种电子门锁控制装置还包括电源模块，所述电源模块与所述微控制器、电机驱动控制模块均连接。

优选的，所述采集模块为霍尔传感器。

本实用新型还提供了一种电子门锁所述电子门锁包括如所述的电子门锁控制装置。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本实用新型通过微控制器、负载检测模块和采集模块的平衡控制，以使得电子门锁以预设周期调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间，提升了电子门锁的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，附图中：

图1是本实用新型实施例的一种电子门锁控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种电子门锁控制装置的微控制器的电路图；

图3是本实用新型实施例的一种电子门锁控制装置的电机驱动控制模块的电路图；

图4是本实用新型实施例的一种电子门锁控制装置的HALL采集模块的电路图。

图中：10、微控制器；20、负载检测模块；30、采集模块；40、电机模块；50、电机驱动控制模块；501、驱动单元；502、逆变桥；60、电源模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

实施例一：

如图1-图3所示，本实用新型提供了一种电子门锁控制装置包括微控制器10、负载检测模块20、采集模块30以及电机模块40。具体的，微控制器10与电机模块40连接，负载检测模块20、采集模块30均分别连接微控制器10、电机模块40。负载检测模块20用于实时检测电机模块40的相电流；采集模块30用于采集电机模块40工作时的角度和速度信息；微控制器10，用于根据负载检测模块20检测的电机模块40的相电流，控制输出至电机模块40的电压，以预设周期调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间(可以根据实际情况设置)，微控制器10还用于根据采集模块30采集的信息计算并控制电机模块40的转速角度。优选的，电机模块40为无刷直流电机。

需说明的是，本实施例的电子门锁控制装置还包括电子门锁，电子门锁与电机模块40固定连接。进一步地，本实用新型通过电子门锁控制装置中的负载检测模块20实时检测电机模块40的相电流，随着电机模块40的相电流的变化，电机模块40的负载就会相应变化，微控制器10就会根据电机模块40负载的变化，控制输出至电机模块40的电压，以预设周期(根据电机的实际情况确定)调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间。同时电子门锁控制装置中的采集模块30也会采集电子门锁工作时的速度和角度，微控制器10就根据采集的速度和角度，控制输出至电极模块的电压，以预设周期调节电子门锁的速度恒定在预设速度区间。可以理解的是，微控制器10通过负载检测模块20检测的电机模块40的相电流的状态，以控制输出至电机模块40的电压，进而电机模块40输出力矩运作不需要机械换向器。因此，本实用新型通过电子门锁控制装置中的负载检测模块20、采集模块30和微控制器10，以预设周期调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间，解决了传统电子门锁需要机械换向器才能恒定力矩输出，由此提升了电子门锁控制装置的可靠性和经济性。

进一步需说明的是，上述预设力矩区间的具体数值需要具体无刷电机参数和负载，一般地通过力矩区间0-100％来设置最大值转矩Te和相电流有关，限制相电流可以限制该预设力矩区间。具体公式如下：

Te＝p×[ψf×iq+(Ld-Lq)id×iq] (1)；

其中，p是极对数，Ld是d轴电感，Lq是q轴电感，id是d轴电流值，iq是q轴电流值，ψf是永磁铁磁链(可由ψf＝e0/ωr求取，e0为空载反电动势，其值为每相绕组反电动势有效值的根号3倍)。

作为一种实施方式，无刷直流电机的输出端与负载检测模块20的输入端、采集模块30的输入端均连接，无刷直流电机的输入端连接微控制器10。本实施例的无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。从而使得无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能，又具有交流电机的结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护。进一步地，负载检测模块20的输出端、采集模块30的输出端与微控制器10均连接，负载检测模块20用于实时检测无刷直流电机的相电流；采集模块30用于采集无刷直流电机工作时的角度和速度。负载检测模块20通过单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样或功率器件内阻采样的方式来采集无刷直流电机的相电流。具体的，相电流包括Ia、Ib、Ic，可以理解的是，负载检测模块20的有感FOC控制器中坐标轴变换包括CLARKE变换和PARK变换，用于把三相旋转坐标轴电流Ia、Ib、Ic通过角度θ变换成D、Q轴垂直坐标轴ID、IQ电流信号；负载检测模块20的电流环控制用于根据D轴参考电流IDREF，Q轴参考电流IQREF和反馈电流信号D轴反馈电流IDREF，Q轴反馈电流信号IQREF，通过PI控制器的PI算法对D轴与Q轴电流进行控制，并输到UD、UQ电压信号；坐标轴反变换用于把D、Q垂直坐标轴UD、UQ信号变换成α、β垂直旋转坐标轴Uα、Uβ电压信号；最后把α、β垂直旋转坐标轴Uα、Uβ电压信号变换成三相U、V、W输出占空比电压信号。

作为一种可选的实施方式，本实施例的电子门锁控制装置还包括电机驱动控制模块50。微控制器10通过电机驱动控制模块50与电机模块40连接，控制电机驱动控制模块50驱动无刷直流电机运行。

作为一种可选的实施方式，电机驱动控制模块50包括驱动单元501以及逆变桥502。微控制器10、驱动单元501、逆变桥502、电机模块40依次连接。

优选的，还包括六路开关管组成的桥式驱动电路，该电路包括开关Q1、开关Q2、开关Q3，每个开关分别由两个MOS管构成；开关Q1的U端口、开关Q2的V端口、开关Q3的W端口连接无刷直流电机；开关Q1的HPU端口、LNU端口与微控制器连接，开关Q2的HPV端口、LNV端口与微控制器连接，开关Q3的HPW端口、LNW端口与微控制器连接。逆变桥502为六路开关管组成的桥式驱动电路。附图3为由六路开关管组成的电机驱动控制模块及连接关系图。图中，Q1、Q2、Q3分别由两个MOS管构成的六路开关，开关Q1的U端口、开关Q2的V端口、开关Q3的W端口分别连接无刷直流电机的3相；开关Q1的HPU端口、LNU端口分别与微控制器10(如图2所示)的15号引脚、16号引脚连接，开关Q2的HPV端口、LNV端口分别与微控制器10(如图2所示)的13号引脚、14号引脚连接，开关Q3的HPW端口、LNW端口分别与微控制器10(如图2所示)的11号引脚、12号引脚连接。采用该电路实现了无需机械换向器为电子门锁控制装置提供直流电机的驱动信号，解决了电子门锁控制装置中的直流电机控制对于机械换向器的依赖。进一步地，附图2中，微控制器10的25号引脚、26号引脚、27号引脚、28号引脚、29号引脚、30号引脚用于连接负载检测模块20；微控制器10的17号引脚、18号引脚、19号引脚用于连接采集模块30。

作为一种可选的实施方式，本实施例的电子门锁控制装置还包括电源模块60，电源模块60与微控制器10、电机驱动控制模块50均连接。需说明的是，本实施例的固定连接包括但不限于螺钉、焊接、卡扣等方式，其他连接包括但不限于电连接、通信连接，本实施例中不做限制。

优选的，采集模块30为霍尔传感器。具体，霍尔传感器的电路图如附图4所示，连接器CON1用于连接无刷直流电机，HALL-A、HALL-B、HALL-C连接微控制器10的17号引脚、18号引脚、19号引脚，进一步需说明的是，无刷直流电机的速度和角度包括：无刷直流电机的采集HALL信号，HALL信号对应有3个IO口，每当有IO口电平变化时，就可得到变化时间T；又由HALL信号的性质，当HALL信号变化时，对应的电气角度60°，可知在一个HALL变化期间电机的角度变化ɑ＝60°/T；可知每个FOC运算周期角度θ＝θ+ɑ；角速度W等于角度的微分，进而得到角度和速度信息给微控制器10来驱动电机模块40。

综上所述，本实施例通过微控制器、负载检测模块和采集模块的平衡控制，以使得电子门锁以预设周期调节电子门锁的力矩恒定在预设力矩区间，提升电子门锁的可靠性。进而提升了电子门锁的使用寿命，门锁更换更为简易。

由于该电子门锁采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

实施例二：

本实施例还提供了一种电子门锁，该电子门锁包括实施例一所述的电子门锁控制装置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子门锁控制装置，其特征在于，包括微控制器、负载检测模块、采集模块以及电机模块；所述微控制器与所述电机模块连接；所述负载检测模块、采集模块均分别连接所述微控制器、电机模块；

所述电机模块为无刷直流电机；

还包括六路开关管组成的桥式驱动电路，该电路包括开关Q1、开关Q2、开关Q3，每个开关分别由两个MOS管构成；所述开关Q1的U端口、开关Q2的V端口、开关Q3的W端口连接所述无刷直流电机；开关Q1的HPU端口、LNU端口与所述微控制器连接，开关Q2的HPV端口、LNV端口与所述微控制器连接，开关Q3的HPW端口、LNW端口与所述微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述无刷直流电机的输出端与所述负载检测模块的输入端、所述采集模块的输入端均连接，所述无刷直流电机的输入端连接所述微控制器。

3.根据权利要求2所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述负载检测模块的输出端、所述采集模块的输出端与所述微控制器均连接；

所述负载检测模块用于实时检测所述无刷直流电机的相电流；所述采集模块用于采集所述无刷直流电机工作时的角度和速度。

4.根据权利要求3所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述负载检测模块通过单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样或功率器件内阻采样的方式来采集所述无刷直流电机的所述相电流。

5.根据权利要求1所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，还包括电机驱动控制模块；所述微控制器通过所述电机驱动控制模块与所述电机模块连接。

6.根据权利要求5所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述电机驱动控制模块包括驱动单元以及逆变桥；所述微控制器、驱动单元、逆变桥、电机模块依次连接。

7.根据权利要求6所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述逆变桥为六路开关管组成的桥式驱动电路。

8.根据权利要求5所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述微控制器、电机驱动控制模块均连接。

9.根据权利要求1所述的一种电子门锁控制装置，其特征在于，所述采集模块为霍尔传感器。

10.一种电子门锁，其特征在于，所述电子门锁包括如权利要求1-9任一所述的电子门锁控制装置。