TW201443324A - 具有多重來源能源獲取電路之電子鎖組 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種具有一射頻獲取電路之電子鎖組。在一項實施例中，該電子鎖組包含可在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動的一機械鎖定部分。提供在該鎖定位置與該解鎖位置之間致動該機械鎖定部分之一或多個能源消耗裝置。一可再充電蓄電池提供電力至該等能源消耗裝置。一射頻(「RF」)傳輸器及RF能源獲取電路用於以無線方式對該蓄電池進行再充電。通常，該RF傳輸器經組態而以一預定頻率傳輸。該RF能源獲取電路被調諧至該預定頻率且與該可再充電蓄電池電耦合以對該蓄電池進行再充電。

Description

具有多重來源能源獲取電路之電子鎖組 相關申請案
本申請案主張於2013年5月5申請之標題為「Electronic Lockset with Multi-Source Energy Harvesting Circuit」之美國臨時申請案第61/820,437號以及於2013年3月12日申請之標題為「Electronic Lockset with Multi-Source Energy Harvesting Circuit」之美國臨時申請案第61/777,872號之權益，該兩個臨時申請案據此以全文引用之方式併入本文中。
本發明大體而言係關於電子鎖組；特定而言，本發明係關於一種自多個來源獲取能源以延長電子鎖組中之蓄電池壽命之電路。
電子鎖組係眾所周知的。此等類型之鎖組需要電能源來操作。現有電子鎖組通常使用多個蓄電池來為電子設備供電。蓄電池隨時間而放電且最終需要更換。在更換蓄電池之前，必須藉助機械鑰匙來操作鎖組，此可係不便的。因此，需要一種可降低蓄電池之電力消耗之裝置。
本發明係關於一種包含一多重來源能源獲取電路之電子鎖組。替代完全依賴於一蓄電池來供應電力至該鎖組中之電子設備，獲取多 個替代性能源來源來補充該蓄電池。舉例而言，用於為該鎖組供電之能源可自諸如光、熱、振動及射頻波之多個來源獲取。藉由獲取此能源來補充該蓄電池，此降低該蓄電池之電力消耗且藉此延長蓄電池壽命。
根據一項態樣，本發明提供一種具有一蓄電池之電子鎖組。提供可在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動之一機械鎖定部分。一或多個能源消耗裝置在該鎖定位置與該解鎖位置之間致動該機械鎖定部分。該鎖組包含一轉換器/聚合器模組，其經組態以將能源之一或多個非電來源轉換成一替代性電能源來源並組合該替代性電能源來源與由該蓄電池供應之電能源。亦提供一儲存器/分配器模組以儲存該經組合能源來源。儲存器/分配器模組與該等能源消耗裝置電連通以供應電力至該等能源消耗裝置。
根據又一態樣，本發明提供一種具有可在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動之一機械鎖定部分之電子鎖組。提供在該鎖定位置與該解鎖位置之間致動該機械鎖定部分之一或多個能源消耗裝置。一可再充電蓄電池提供電力至該等能源消耗裝置。一射頻(「RF」)傳輸器及RF能源獲取電路用於以無線方式對該蓄電池進行再充電。通常，該RF傳輸器經組態而以一預定頻率傳輸。該RF能源獲取電路被調諧至該預定頻率且與該可再充電蓄電池電耦合以對該蓄電池進行再充電。
根據又一態樣，本發明提供一種具有可在一延伸位置與一縮回位置之間移動之一鎖定機構之鎖定插銷。一或多個能源消耗裝置可經組態以在鎖定位置與解鎖位置之間致動該鎖定機構。一可再充電蓄電池可經組態以提供電力至該等能源消耗裝置。一射頻(「RF」)傳輸器可經組態以插入至一AC電源插座中。該RF傳輸器可經組態以傳輸RF能源。一RF能源獲取電路可經組態以與該可再充電蓄電池電耦合。通常，該RF能源獲取電路經組態以將自該RF傳輸器接收之RF能源轉 換成一直流(「DC」)電源用於對該一或多個可再充電蓄電池進行再充電。
根據再一態樣，本發明提供一種用於一電子鎖組之蓄電池固持器。該蓄電池固持器包含具有用於接納一或多個蓄電池之一腔之一主體。由該主體承載經組態以對接納於該主體中之任何蓄電池進行充電之一RF能源獲取電路。該主體經組態以由一電子鎖組接納。在某些情形中，此允許現有蓄電池固持器經改裝用於使用一RF接收器及一壁插式傳輸器來對該等蓄電池進行無線再充電。
在考量舉例說明如目前所感知之執行本發明之最佳模式之所圖解說明實施例之以下詳細說明之後，本發明之額外特徵及優點對熟習此項技術者旋即將變得顯而易見。所有此等額外特徵及優點意欲包含在此說明內且在本發明之範疇內。
100‧‧‧門
102‧‧‧鎖組
104‧‧‧把手
106‧‧‧電子鎖定插銷/鎖定插銷
200‧‧‧能源電源
202‧‧‧轉換器/聚合器模組/模組
204‧‧‧儲存器/分配器模組
206‧‧‧能源消耗組件/能源消耗裝置
208‧‧‧主蓄電池/蓄電池/可再充電蓄電池
210‧‧‧光(太陽能源)
212‧‧‧熱(熱能源)
214‧‧‧振動
216‧‧‧射頻能源/射頻獲取電路
218‧‧‧控制器
220‧‧‧小鍵盤
224‧‧‧射頻功能模組
300‧‧‧射頻能源獲取電路
302‧‧‧射頻傳輸器/傳輸器
304‧‧‧選擇器
305‧‧‧電插座
306‧‧‧接收器/射頻接收器
307‧‧‧叉股
308‧‧‧電轉換電路/直流轉換電路
310‧‧‧信號調節電路
312‧‧‧蓄電池充電電路
314‧‧‧選擇器
400‧‧‧蓄電池固持器
402‧‧‧主體
404‧‧‧凹槽
406‧‧‧正端子
408‧‧‧負端子
410‧‧‧正觸點
412‧‧‧負觸點
414‧‧‧脊
此後將參考僅作為非限制性實例提供之所附圖式來闡述本發明，在圖式中：圖1係根據一項實施例之具有一實例性電子鎖組(其具有能源獲取系統安裝在其中)之一門之一前概略圖；圖2係展示根據一項實施例之能源獲取系統之一實例之一方塊圖；圖3係展示根據一項實施例之一RF能源獲取電路之一實例性實施例之一方塊圖；圖4係根據一項實施例之具有一積體RF能源獲取電路之一實例性蓄電池固持器之一透視圖；及圖5係具有在圖4中展示之一積體RF能源獲取電路之實例性蓄電池固持器之一前視圖。
在所有數個視圖中對應參考字符指示對應部件。圖中之組件未 必按比例繪製，而是著重圖解說明本發明之原理。本文所陳述之例證圖解說明本發明之實施例，且不應將此等例證視為以任何方式限制本發明之範疇。
雖然本發明之概念易於作出各種修改及替代形式，但已在圖式中藉助於實例展示並將在本文中詳細闡述其具體例示性實施例。然而應理解，並非意欲將本發明之概念限制於所揭示之特定形式，而是相反，本發明意欲涵蓋落在本發明之精神及範疇內之所有修改、等效及替代形式。
本發明大體而言係關於使用能源獲取來補充一電子鎖組之能源需求。術語「電子鎖組」意欲廣泛地包含以某一方式(包含(但不限於)電子鎖定插銷及電子槓桿組)使用電力之任何類型之鎖組。本發明並非意欲限於一特定類型之電子鎖組，而是適用於補充任何類型之電子鎖組之電源供應器。
圖1係一門100之一前視圖，該門100可係一內部或外部門。在此實例中，門100具有一鎖組102，鎖組102具有一把手104及一電子鎖定插銷106。如上文所論述，本發明係關於任何類型之電子鎖組；電子鎖定插銷106係僅出於舉例目的而展示且並非意欲限制本發明之範疇。電子鎖定插銷106之一插銷有選擇地延伸/縮回以鎖定/解鎖門100，此取決於使用者是否已鎖定/解鎖電子鎖定插銷106。舉例而言，電子鎖定插銷106可包含使插銷在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動之一馬達。該馬達可藉由提供一鑑別憑證至電子鎖定插銷(包含(但不限於)將一解鎖碼鍵入至電子鎖定插銷106上之一小鍵盤中，使用電子鎖定插銷106上之一生物識別感測器，或使用一行動裝置將一鑑別碼發送至電子鎖定插銷106)而致動。無論如何提供鑑別憑證，電子鎖定插銷106皆包含一控制器，該控制器經程式化以判定是否授權 所接收憑證，且若是，則允許一使用者解鎖鎖定插銷106。鎖定插銷106之此等電子功能需要電力來操作。如下所闡釋，一主蓄電池係主要能源來源，但提供多個替代性能源來源以延長蓄電池壽命。
圖2係展示鎖定插銷106之某些電子組件之一方塊圖。在所展示之實例中，鎖定插銷106包含多個能源電源200、用於組合能源來源之一轉換器/聚合器模組202、用於儲存自轉換器/聚合器模組提供之能源之一儲存器/分配器模組204以及使用可自儲存器/分配器模組204取得之能源來執行鎖定插銷106之一或多個功能之一或多個能源消耗組件206。在某些實施例中，可提供一或多個類型之能源獲取電源。舉例而言，在一項實施例中，可連同蓄電池提供僅一RF能源獲取電路。
在所展示之實例中，存在多個能源電源200，包含充當主要電源之一主蓄電池208。提供多個替代性能源電源以延長主蓄電池208之壽命，該等替代性能源電源在此實例中包含光(太陽能源)210、熱(熱能源)212、振動214及射頻能源(舉例而言，wifi、蜂巢、AM/FM)216。雖然此等係補充主蓄電池208之替代性能源來源之實例，但此並非意欲作為可使用之每一類型之替代性能源之一詳盡清單。取決於情形，此等替代性能源來源中之一或多者可係選用的。舉例而言，涵蓋其中可提供一或多個替代性能源電源之實施例。在一項實施例中，替代性能源來源可係射頻獲取電路216。熟習此項技術者應理解，用於自光、熱、振動及射頻獲取能源之現有電路係可用的。舉例而言，現有太陽能獲取裝置係由德克薩斯州達拉斯市之德克薩斯儀器公司(Texas Instruments)出售，Texas項下的各種產品皆在太陽能解決方案(Solar Solutions)名稱內命名。藉助於另一實例，一射頻能源獲取裝置可自德克薩斯儀器公司購得，產品名稱係TMS37157。
在所展示之實例中，能源電源200中之每一者饋送至一轉換器/聚合器模組202中。此模組202經組態以將能源來源轉換成電能源並藉由 組合能源來源中之每一者來將能源來源組合成一聚合電源。藉助於實例，可使用一太陽能蓄電池將由照射於鎖定插銷106上之光提供之太陽能輻射轉換成電能源。藉助於另一實例，可使用一眾所周知的熱電效應將施加至鎖定插銷之熱能源(諸如，由一熱天導致之一溫度梯度)轉換成電能源。在另一實例中，可將與鎖定插銷106相關聯之振動(舉例而言，移動)轉換成電能源。同樣地，可獲取某些射頻波用於電能源。可藉由轉換器/聚合器模組202將此等替代性電源中之每一者連同主蓄電池提供之電能源組合在一起。
將此經聚合電能源來源供應至儲存器/分配器模組204，其儲存電能以供能源消耗裝置206中之一或多者稍後使用。在所展示之實例中，儲存器/分配器模組與能源消耗裝置206電連通以提供電能源至此等裝置，在此實例中，能源消耗裝置206係一控制器218、一小鍵盤(舉例而言，使用者介面)220、一馬達動力控制件222及一RF功能模組224。雖然出於舉例展示四個能源消耗裝置，但本發明不限於此等特定能源消耗裝置。在某些情形中，可在鎖定插銷106(或其他類型之鎖組)中提供較多能源消耗裝置，而在其他情形中可提供較少能源消耗裝置。
圖3展示其中一RF能源獲取電路300與鎖組102整合之一實例性實施例。在此實施例中，提供可使用叉股307插入至一電插座305(諸如，一壁式插座)中之一RF傳輸器302。RF傳輸器302傳輸由RF能源獲取電路300接收之一信號以對主蓄電池208進行再充電。在某些實施例中，將RF能源獲取電路300調諧至RF傳輸器302以其來傳輸之一具體頻率。不同於其他RF獲取方法，RF能源獲取電路300可被設計或調諧至一極其具體的頻率，此乃因RF傳輸器302以一已知頻率傳輸。因此，並非藉由使RF能源獲取電路300搜尋可能存在或可能不存在之能源來源而依賴於一任意RF來源，此實施例經設計以匹配RF能源之一 具體來源。
在某些實施例中，RF傳輸器302將在未經許可頻率(諸如，900MHz、2.4GHz、5.8GHz等)中之任何者上傳輸一信號，但本發明並非意欲限於一特定頻率。熟習此項技術者應理解多種類型之電路可用於以一所要頻率產生一信號。在某些情形中，RF傳輸器302以其來傳輸之頻率可係可由使用者(諸如)藉由使用一選擇器304來選擇的。舉例而言，一使用者可使用選擇器304(諸如)藉由循環經過預定頻率來選擇RF傳輸器302以其來傳輸之一頻率。舉例而言，若使用者正在經歷由於在附近具有其他裝置而對RF傳輸器302所使用之頻率之干擾，則此可係所要的。舉例而言，使用者可能夠使用選擇器304使頻率自900MHz改變至2.4GHz或5.8MHz。熟習此項技術者應理解，使用此項技術中已知之多種技術可完成將RF傳輸器302調諧至一使用者選定頻率。選擇器304可係任何類型之選擇器開關，諸如一旋鈕開關、滑動開關、扳鈕開關、按鈕開關、DIP開關等。在某些情形中，RF傳輸器302可以一預定頻率實質上連續地傳輸一信號，此將實質上連續地對蓄電池208進行再充電。在其他情形中，以預定頻率週期性地傳輸一信號持續某一時間段可係所要的。
在圖3中所展示之實施例中，RF能源獲取電路300包含一接收器306、一電轉換電路308、一信號調節電路310及一蓄電池充電電路312。接收器306經組態以接收由RF傳輸器302傳輸之信號。如上文所論述，接收器306可被具體地調諧至RF傳輸器302以其來傳輸一信號所處之一特定頻率。在所展示之實例中，接收器306包含一選擇器314以調諧接收器306來接收對應於RF傳輸器302之一頻率。舉例而言，若使用者選擇900MHz用於RF傳輸器302之頻率，則使用者可使用選擇器314對接收器306之頻率作出一對應改變，使得接收器306被調諧至匹配由RF傳輸器302傳輸之頻率之一頻率。將自接收器306接收之 RF能源提供至一電轉換電路308，電轉換電路308將RF能源轉換成直流(「DC」)能源。熟習此項技術者應理解，可使用多種類型之RF轉DC電路。由於根據傳輸器302調諧接收器306，因此與自未知頻率尋找能源之典型RF能源獲取電路相比，此改良能源轉換效率。信號調節電路310自DC轉換電路308接收DC輸入並提供一適當輸出至蓄電池充電電路312以對蓄電池208進行再充電。
在某些情形中，一使用者會將包含一RF能源獲取電路300及一可再充電蓄電池208(其可單獨出售)之鎖組102安裝至門100上。另外，使用者會將RF傳輸器302(其可係一壁上安裝式模組)插入至最靠近門之一AC插座中。RF傳輸器302將提供一已知RF來源至鎖之RF接收器306(其被調諧至彼頻率)。因此，連續地對可再充電蓄電池進行充電。預期，此方法將降低或消除在鎖之壽命期間更換蓄電池之需要。亦將消除當使用者不在家時由於蓄電池沒電所造成之可能的閉鎖情況。
在某些實施例中，諸如在圖4及圖5中展示，RF能源獲取電路300可整合至被插入至鎖組102中之一蓄電池固持器400中。在所展示之實例中，蓄電池固持器400包含具有各自經定尺寸以接納一蓄電池之複數個凹槽404之一主體402。蓄電池固持器400展示為具有四個凹槽以接納四個蓄電池，此僅出於舉例目的；蓄電池固持器400可具有少於四個凹槽或多於四個凹槽，此取決於情形。如所展示，凹槽404中之每一者包含一正端子406及一負端子408用於與一蓄電池電耦合。在此實例中，負端子408係以一方式偏置蓄電池以將蓄電池保持在其各別凹槽中之彈簧。雖然所展示之實例性蓄電池固持器400提供通向蓄電池用於更換之入口，但涵蓋其中密封蓄電池固持器而無用於移除內部蓄電池之入口之實施例。
蓄電池固持器400包含一正觸點410及一負觸點412用於與鎖組 102中之電子設備耦合。以此方式，蓄電池固持器400中之蓄電池生成一電連接以供應電力至鎖組102中之電子設備。鎖組102包含經定尺寸以接納蓄電池固持器400之一腔。在所展示之實例中，蓄電池固持器包含允許使用者緊握蓄電池固持器以自鎖組102移除之脊414。
許多現有鎖組包含類似於蓄電池固持器400之一蓄電池固持器，但無任何RF能源獲取電路。舉例而言，此等蓄電池固持器可用於由加利福尼亞州佛瑞斯特湖市(Lake Forest)之Kwikset Corporation公司出售之名稱為SmartCodeTM之一電子鎖組中。由於蓄電池固持器400可具有與現有蓄電池固持器類似之尺寸，因此蓄電池固持器400可經改裝以與此等現有鎖組使用。使用者將僅需要用蓄電池固持器400(其包含RF能源獲取電路300)之開關來切換現有蓄電池固持器並將RF傳輸器302插入至一附近AC電插座中。以此方式，可改裝現有鎖組，其中使用蓄電池固持器400連同RF傳輸器302來以無線方式對蓄電池進行再充電。
在操作期間，使用複數個能源來源為電子鎖組(其在此實例中係一鎖定插銷106)供應電力。雖然主蓄電池充當用於電子設備之主要電源，但此複數個替代性能源來源減少主蓄電池之電力消耗，此延長蓄電池壽命。
雖然已參考特定構件、材料及實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者可自以上闡述容易地確定本發明之基本特性且可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下作出各種變化及修改以適應各種使用及特性。
200‧‧‧能源電源
202‧‧‧轉換器/聚合器模組/模組
204‧‧‧儲存器/分配器模組
206‧‧‧能源消耗組件/能源消耗裝置
208‧‧‧主電池/電池/可再充電電池
210‧‧‧光(太陽能源)
212‧‧‧熱(熱能源)
214‧‧‧振動
216‧‧‧射頻能源/射頻獲取電路
218‧‧‧控制器
220‧‧‧小鍵盤
222‧‧‧馬達動力控制器
224‧‧‧射頻功能模組

Claims (20)

  1. 一種與一射頻(「RF」)傳輸器一起使用之電子鎖組，該射頻(「RF」)傳輸器經組態而以一或多個預定頻率傳輸，該電子鎖組包括：一鎖定裝置，其可在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動；一或多個能源消耗裝置，其經組態以在該鎖定位置與該解鎖位置之間致動該鎖定裝置；至少一個可再充電蓄電池，其經組態以提供電力至該一或多個電源消耗裝置；及一RF能源獲取電路，其經組態以與該可再充電蓄電池電耦合，其中該RF電源獲取電路經組態以將RF能源轉換成一直流(「DC」)電源以用於對該可再充電蓄電池進行再充電。
  2. 如請求項1之電子鎖組，其中該RF能源獲取電路包含可調諧至一選定頻率之一RF接收器。
  3. 如請求項2之電子鎖組，其中該RF接收器可調諧至來自複數個預定頻率之一選定頻率。
  4. 如請求項3之電子鎖組，其中該複數個預定頻率包含900MHz、2.4GHz及5.8GHz中之一或多者。
  5. 如請求項1之電子鎖組，其中該電子鎖組包含經定尺寸而以可拆卸方式接納一蓄電池固持器之一腔，其中該蓄電池固持器經組態以承載該至少一個可再充電蓄電池，使得該可再充電蓄電池與該等能源消耗裝置中之該一或多者電耦合，且其中該RF能源獲取電路與該蓄電池固持器整合。
  6. 如請求項5之電子鎖組，其中該蓄電池固持器包含具有各自經定尺寸以接納一蓄電池之複數個凹槽之一主體。
  7. 一種電子鎖組，其包括：一機械鎖定部分，其可在一鎖定位置與一解鎖位置之間移動；一或多個能源消耗裝置，其經組態以在該鎖定位置與該解鎖位置之間致動該機械鎖定部分；至少一個可再充電蓄電池，其經組態以提供電力至該等能源消耗裝置；一射頻(「RF」)傳輸器，其經組態以插入至一AC電源插座中，其中該RF傳輸器經組態而以一預定頻率傳輸；一RF能源獲取電路，其經組態以與該可再充電蓄電池電耦合，其中該RF電源獲取電路經組態以將自該RF傳輸器接收之RF能源轉換成一直流(「DC」)電源以用於對該可再充電蓄電池進行再充電；且其中該能源獲取電路包含可調諧至該RF傳輸器之該預定頻率之一RF接收器。
  8. 如請求項7之電子鎖組，其中該RF能源獲取電路與一選擇器可操作地相關聯，該選擇器經組態以將該RF接收器調諧至一選定頻率。
  9. 如請求項7之電子鎖組，其中該RF接收器可調諧至來自複數個預定頻率之一選定頻率。
  10. 如請求項9之電子鎖組，其中該複數個預定頻率包含900MHz、2.4GHz及5.8GHz中之一或多者。
  11. 如請求項7之電子鎖組，其中該RF傳輸器經組態而以該預定頻率實質上連續地傳輸RF能源。
  12. 如請求項7之電子鎖組，其中該RF傳輸器經組態而以該預定頻率週期性地傳輸RF能源。
  13. 如請求項7之電子鎖組，其中該電子鎖組包含經定尺寸而以可拆卸方式接納一蓄電池固持器之一腔，其中該蓄電池固持器經組態以承載該一或多個可再充電蓄電池，使得該一或多個可再充電蓄電池與該等能源消耗裝置中之該一或多者電耦合，且其中該RF能源獲取電路與該蓄電池固持器整合。
  14. 如請求項7之電子鎖組，其中該RF傳輸器包含複數個叉股。
  15. 一種與一電子鎖組一起使用之蓄電池固持器，該蓄電池固持器包括：一主體，其包含用於接納一或多個蓄電池之一腔，其中該主體經定尺寸以由一電子鎖組接納以供應電力至該電子鎖組；及一射頻(「RF」)能源獲取電路，其包含由該主體承載之一RF接收器，其中該RF能源獲取電路經組態以對接納於該主體中之一或多個蓄電池進行再充電。
  16. 如請求項15之蓄電池固持器，其中該RF能源獲取電路整合至該主體中。
  17. 如請求項15之蓄電池固持器，其中該蓄電池固持器包含具有各自經定尺寸以接納一蓄電池之複數個凹槽之一主體。
  18. 如請求項15之蓄電池固持器，其中該RF能源獲取電路與一選擇器可操作地相關聯，該選擇器經組態以將該RF接收器調諧至一選定頻率。
  19. 如請求項18之蓄電池固持器，其中該RF接收器可調諧至來自複數個預定頻率之一選定頻率。
  20. 如請求項19之蓄電池固持器，其中該複數個預定頻率包含900MHz、2.4GHz及5.8GHz中之一或多者。
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