一种互助电机组的控制方法和锁体与流程

本发明涉及电子锁领域，尤其涉及互助电机组的控制方法和锁体。

背景技术：

门锁是我们日常生活中非常常见的实物，几乎是我们进入家门前必须要打交道的。目前大部分家庭和企业都还仍然使用机械锁用于门的安全防护，随着移动互联网，特别是万物互联在近两年的快速普及，传统的机械锁显然远远落后于时代的发展。随着互联网的发展，家庭的电子锁开始慢慢普及，很多家庭也都更换成电子锁。

电子锁能开锁主要有两种方法：第一，通过电机控制手柄活动能力，电机启动后手柄转动打开门闩，进行实现开门；第二，通过电机控制门闩自动开门。

所以，电子锁都需要电机工作才能实现开门的目的，然而电机是有生命周期的，如果电机故障，即使电子锁控制部分正常，但是无法让手柄活动，也无法驱动门闩，这就是典型的单点故障。

技术实现要素：

鉴于此，本发明实施例提供互助电机组的控制方法和锁体。

本发明实施例提供一种互助电机组的控制方法，包括：

所述互助电机组至少包含2个电机；

所述电机的转动方式由mcu控制；

所述mcu按如下标准之一指令电机组工作：

（a）按优先级高低顺序转动；

（b）按顺序循环转动；

（c）按周期时间循环转动；

（d）多个电机同时转动。

进一步地，所述mcu通过sensor端口接收检测器反馈的电平信号判定电机工作正常与否；如果所述mcu指令电机转动后，所述电平信号同时发生变化，所述mcu判定所述电机工作正常；如果所述mcu指令电机转动后，所述电平信号不变，所述mcu判定所述电机故障。

本发明实施例提供一种基于互助电机组的锁体，包括：

所述锁体包含至少两个电机，所述电机组成的互助电机组；

所述互助电机组工作直接驱动锁舌的伸出与收回;

或，

所述互助电机组工作推动阻隔球使手柄轴与齿轮结合成一体，通过手柄轴的转动驱动锁舌的伸出或者收回；当互助电机组停止工作，阻隔球与手柄轴分离，手柄轴的转动无法驱动锁舌活动。

本实施例通过互助电机组的控制方法和锁体，极大提升电子锁的可靠性，杜绝电子锁单点故障的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为传统方法mcu控制单个电机的电路图。

图2为传统方法mcu控制单个电机的流程图。

图3为本发明的实施例一的电路图。

图4为本发明的实施例二的电路图。

图5为本发明的实施例三的电路图。

图6为本发明的实施例四的电路图。

图7为本发明的实施例五的电路图。

图8为本发明的实施例六的总体结构图。

图9为本发明的实施例六的总体结构中具备多种实施方法的局部。

图10为本发明的实施例六的总体结构中局部a17的2种实施方法。

图11为本发明的实施例六的总体结构中局部a15的6种实施方法。

图12为本发明的实施例六的总体结构中局部a14和a16的2种实施方法。

图13为本发明的实施例七中方法1总体结构图。

图14为本发明的实施例七的总体结构中具备多种实施方法的局部。

图15为本发明的实施例七的总体结构中连杆和阻隔球被推离后的情形。

图16为本发明的实施例七的总体结构中局部b15的2种实施方法。

图17为本发明的实施例七的总体结构中局部b16的2种实施方法。

图18为本发明的实施例七中方法2的总体结构图。

图19为本发明的实施例七中方法2的电机与阻隔球联动细节。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电子锁需要电机驱动来实现开锁，由于电机转动时的工作电流较大，所以通过mcu控制的电机工作都通过多个场效应管组成电机驱动集成电路，把mcu的控制信号放大到足以驱动电机工作，本实施例为了说明更加清晰，使用l9110s举例说明。显然，如果电机功率非常低，直接使用mcu的io端口就足以驱动电机工作，则无需使用l9110s这样的电机驱动芯片，本发明的实施例不再赘述。

当使用mcu控制一个电机工作时，mcu控制电机的电路如图1，其工作流程是这样的：

步骤201，mcu的两个io端口ma和mb作为电机工作的控制信号，当ma和mb同时是低电平时，电机芯片l9110s的输出ma和mb也同时是低电平，同理当ma和mb同时是高电平时，电机芯片l9110s的输出ma和mb也同时是高电平，此时ma与mb之间电压差为0，电机停止工作。

步骤202，当mcu的ma为高电平，mb为低电平时，l9110s的输出ma为高电平，mb为低电平，此时电机开始转动，假设此时电机转动方向是顺时针方向。

步骤203，当mcu的ma和mb重新设置为低电平时，l9110s的输出ma和mb也变为低电平，此时电机停止工作。

步骤204，当mcu的ma为低电平，mb为高电平时，l9110s的输出ma为低电平，mb为高电平，此时电机又开始转动，此时电机转动方向与步骤202的方向正好相反，是逆时针方向。

步骤205，当mcu的ma和mb重新设置为低电平时，l9110s的输出ma和mb也变为低电平，此时电机停止工作。

本实施例提供一种互助电机组的控制方法，所述互助电机组包括至少2个电机，其中所述电机组任意一个电机在任意时刻都可以工作，或者任意多个电机在任意时刻都可以同时工作。为了高效运作，mcu只会发送指令让工作正常的电机工作，并且把检测到工作不正常的电机纳入到故障列表，并发出告警。

实施例一：

很明显，mcu需要一种方法检测电机工作工作正常与否。

如图3，电机正常运转时，其转子或顺时针转动，或逆时针转动，则转子一定可以带动一个或者多个联动部分发生位置移动。为了更清晰解释，图3中举一个特例来说明，电机motor的转子转动带动齿轮（301）转动，同时齿轮（301）转动也带动齿条（302）发生位置移动。当齿条（302）接触检测器（303）时，所述检测器（303）向mcu反馈高电平；当齿条（302）离开检测器（303）时，所述检测器（303）向mcu反馈低电平，显然，接触时也可以反馈低电平，而离开时反馈高电平，原理是一样的。

mcu通过sensor端口接收检测器（303）反馈的电平信号。当mcu指令电机转动，在电机转动前采集到的所述电平信号（sa），在电机转动停止时采集到的电平信号（sb），如果sa和sb不相等，mcu即判定此电机工作正常；反之，当mcu指令电机转动，如果sa和sb相等，则mcu指令电机反方向转动，采集到的sa和sb仍然相等，mcu即判定此电机故障。

为了说明更加清晰，易于理解互助电机组的工作方式，本实施例使用2个电机加以说明。

实施例二：

如图4，mcu使用m1a和m1b端口控制电机motor-1，使用m2a和m2b端口控制电机motor-2，使用sensor端口接收检测器的信号输入。此时，当m1a为高电平而m1b为低电平时，电机motor-1顺时针转动；m1a为低电平而m1b为高电平时，电机motor-1逆时针转动；m1a和m1b都为高电平或者都为低电平时，电机motor-1停止转动。同样地，当m2a为高电平而m2b为低电平时，电机motor-2顺时针转动；m2a为低电平而m2b为高电平时，电机motor-2逆时针转动；m2a和m2b都为高电平或者都为低电平时，电机motor-2停止转动。当motor-1和motor-2电机状态都是正常时，mcu按如下任一标准指令电机工作：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环；

（4）同时转动。mcu指令motor-1和motor-2同时工作。

实施例三：

如图5，mcu使用ma和mb端口控制电机motor-1和motor-2，使用powerctrl-1控制motor-1的电源供应，使用powerctrl-2控制motor-2的电源供应，使用sensor端口接收检测器的信号输入。此时，当powerctrl-1使能motor-1电源供应，ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-1顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-1逆时针转动，而当powerctrl-1关闭motor-1电源供应，无论ma和mb设置什么电平信号，电机motor-1都停止转动。同样地，当powerctrl-2使能motor-2电源供应，ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-2顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-2逆时针转动，而当powerctrl-2关闭motor-2电源供应，无论ma和mb设置什么电平信号，电机motor-2都停止转动。当motor-1和motor-2电机状态都是正常时，mcu按如下任一标准发送指令：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环；

（4）同时转动。mcu指令motor-1和motor-2同时工作。

实施例四：

如图6，mcu使用ma和mb端口控制电机motor-1和motor-2，使用powerctrl控制motor-1和motor-2对应电机芯片的电源供应，使用sensor端口接收检测器的信号输入。此时，当powerctrl输出低电平时使能motor-1电机芯片的电源供应并且同时关闭motor-2电机芯片的电源供应，powerctrl输出高电平时使能motor-2电机芯片的电源供应并且同时关闭motor-1电机芯片的电源供应。所以，当powerctrl输出低电平，motor-2停止转动；ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-1顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-1逆时针转动。当powerctrl输出高电平，motor-1停止转动；ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-1顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-1逆时针转动。当motor-1和motor-2电机状态都是正常时，mcu按如下任一标准发送指令：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环。

实施例五：

如图7，mcu使用ma和mb端口控制电机motor-1和motor-2，使用powerctrl控制motor-1和motor-2的电源供应，使用sensor端口接收检测器的信号输入。此时，当powerctrl输出低电平时使能motor-1电源供应并且同时关闭motor-2电源供应，powerctrl输出高电平时使能motor-2电源供应并且同时关闭motor-1电源供应。所以，当powerctrl输出低电平，motor-2停止转动；ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-1顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-1逆时针转动。当powerctrl输出高电平，motor-1停止转动；ma为高电平而mb为低电平时，电机motor-1顺时针转动，ma为低电平而mb为高电平时，电机motor-1逆时针转动。当motor-1和motor-2电机状态都是正常时，mcu按如下任一标准发送指令：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环。

显然地，本发明的实施例中sensor端口是为了实时获取电机工作状态而设计，本领域的技术人员可以不设计所述sensor端口获取电机状态，而默认所有电机都工作正常，这不具备创新性，但还是本发明的范畴。

根据互助电机组的控制方法，可以实现一种锁体，其锁舌的伸与收的动力源有两个场景：场景a，互助电机组直接驱动锁舌实现自动伸出锁舌（a13）或者收回锁舌（a13）；场景b，电机组推动阻隔球（b4）使手柄轴（b3）与齿轮（b2）结合成一体，通过手柄轴（b3）的转动推动齿轮（b2）转动，并齿轮（b2）带动齿带（b1），从而锁舌（b13）的伸出与收回。

实施例六：

图8示出场景a锁体结构图以及各零部件，其中包括外壳（a13），锁舌（a12），开闭阀（a11），锁舌位置检测器（a3），门位置检测器（a10）。电机（a8）和电机（a9）带动主动齿轮（a7），主动齿轮（a7）带动随动齿轮(a6),随动齿轮（a6）带动随动齿轮（a5），随动齿轮（a5）通过皮带（a4）带动锁舌推动齿轮（a2），最后锁舌推动齿轮（a2）通过锁舌齿带（a1）推动锁舌（a12）的离与合。当锁舌（a12）完全合上时，锁舌位置检测器（a3）输出电平信号。当门关闭以后，开闭阀（a11）被推入外壳内部，这时门位置检测器（a10）输出电平信号。

图9示出场景a锁体多于一种可行方案的4个局部设计，其中局部（a17）是锁舌推动齿轮（a2）的动力传动方法；局部（a16）是门的位置检测方法；局部（a14）是锁舌的位置检测方法；局部（a15）是电机动力转动主动齿轮（a7）的方法。

图10示出局部（a17）中锁舌推动齿轮（a2）的两种动力传动方法。第一种方法是随动齿轮（a5）与锁舌推动齿轮（a2）之间通过皮带（a4）输送动力；第二种方法是随动齿轮（a5）与锁舌推动齿轮（a2）之间通过一个或者多个齿轮转动输送动力。

图11示出局部（a15）中电机动力转动主动齿轮（a7）的五种方法。第一种方法如图11-a，是至少2个电机转轴分别接触主动齿轮（a7）的切面的不同的切点，直接转动主动齿轮（a7），此时电机（a8）和电机（a9）转轴转动方向与主动齿轮（a7）转动方向是相反的。第二种方法如图11-b，是2个电机共转轴，并接触主动齿轮（a7）的切面的一个同的切点，直接转动主动齿轮（a7）,此时电机（a8）和电机（a9）转轴转动方向与主动齿轮（a7）转动方向是相反的。第三种方法如图11-c，是2个电机共转轴，并通过皮带（a18）带动主动齿轮（a7）,此时电机（a8）和电机（a9）转轴转动方向与主动齿轮（a7）转动方向是相同的。第四种方法如图11-d，是2个电机共转轴，并接触主动齿轮（a7）的切面的一个同的切点，通过电机转轴的齿与主动齿轮（a7）的齿相互咬合，直接推动主动齿轮（a7）,其接触点（a19）如图11-f所示。第五种方法如图11-e，是至少2个电机转轴分别接触主动齿轮（a7）的切面的两个不同的切点，并接触主动齿轮（a7）的切面的不同的切点，通过电机转轴的齿与主动齿轮（a7）的齿相互咬合，直接推动主动齿轮（a7）,其接触点如图11-f所示。

图12示出局部（a14）和局部（a16）所使用的位置检测装置，所述装置包括但不限于如下方法：（一）机械开关，即当锁舌远离监控装置时此机械开关为打开状态，即不输出电平信号，否则机械开关为闭合状态，即输出电平信号；同理当门打开后，开闭阀（a11）由于弹簧的作用伸出锁体的外壳，此时机械开关为打开状态，即不输出电平信号，否则机械开关为闭合状态，即输出电平信号。（二）红外距离传感器，即当锁舌位置检测装置时此红外距离传感器为打开状态，即输出打开状态电平信号，否则红外距离传感器为闭合状态，即输出闭合电平信号；同样门打开时，开闭阀（a11）由于弹簧的作用伸出锁体的外壳，此时红外距离传感器为打开状态，即输出打开电平信号，否则红外距离传感器为闭合状态，即输出闭合电平信号。（三）激光距离传感器，即当锁舌远离监控装置时此激光距离传感器为打开状态，即输出打开电平信号，否则激光距离传感器为闭合状态，即输出闭合电平信号；同样门打开时，开闭阀（a11）由于弹簧的作用伸出锁体的外壳，此时激光距离传感器为打开状态，即输出打开电平信号，否则激光距离传感器为闭合状态，即输出闭合电平信号。

微型直流电机的特点是转速大，扭矩小，本场景a通过主动齿轮（a7）、随动齿轮（a6）和随动齿轮（a5）完成多倍减速后，最终输出的转速降低并适合锁舌伸收的速度，同时扭矩增大到足以轻易推动锁舌伸和收。当然，本方法这里列举的减速是三个齿轮，本方法完全可以通过更多齿轮，或者更少齿轮来实现减速目的，其关键在于最终输出的速度和扭矩，是适合锁舌的伸和收。

随动齿轮（a5）完成最终合适速度和扭矩后，把速度和扭矩无损地传送到锁舌推动齿轮（a2）。对于这个过程，有两个方法：（一）在随动齿轮（a5）与锁舌推动齿轮（a2）之间通过皮带（a4）连接，通过皮带（a4），随动齿轮（a5）的速度和扭矩输送到锁舌推动齿轮（a2），进而推动锁舌的伸和收。（二）在随动齿轮（a5）与锁舌推动齿轮（a2）之间通过一个或者多个齿轮转动等速地输送动能，进而推动锁舌的伸和收。

利用互助电机组的控制方法控制所述锁体的电机时，mcu按照如下标准之一指令锁体的电机工作：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环；

（4）同时转动。mcu指令motor-1和motor-2同时工作。

实施例七：

图13示出场景b锁体结构图以及各零部件，其中包括外壳（b15），锁舌（b14），开闭阀（b13），锁舌离合监控仪（b2），门位置检测器（b12）。电机（b9）推动连杆(b8)把中间隔(b7)和阻隔球(b6)一起推向手柄轴(b4),使得手柄轴(b4)与齿轮(b3)结合在一起,手柄轴(b4)转动时因为阻隔球(b6)的存在而推动齿轮(b3)一起转动,从而使锁舌实现伸出与收回。

当电机（b9）被断开电源，电机（b9）不再具有动力，此时连杆（b8）不再有推力推动阻隔球（b6），只要手柄轴（b4）转动，阻隔球（b6）、中间隔（b7）和连杆（b8）将一起被推离手柄轴（b4），所以，此时手柄轴（b4）与齿轮（b3）无法结合在一起，手柄轴（b4）自由转动无法推动齿轮（b3）一起转动。如图15所示，阻隔球（b6）、中间隔（b7）和连杆（b8）将一起被推离手柄轴（b4）。

图16示出图14中场景b的局部（b15）中连杆（b8）推动阻隔球（b6）的两种方法：方法一，连杆（b8）直接推动中间隔（b7）和阻隔球（b6）；方法二，通过一个支点（b20）和杠杆（b21）实现连杆（b8）力矩改变。

图17示出图14中场景b的局部（b16）中电机组分布的两种方法：方法一，电机组的两个电机共同一个转轴推动连杆（b8）；方法二，电机组的电机转轴各自不同转轴推动连杆（b8）。

图18示出多于一个阻隔球（b5）时的实现方法。此时只要其中一个阻隔球（b5）被推入手柄轴（b4）都能使手柄轴（b4）与齿轮（b3）结合在一起转动。

图13和图18示出的场景b的方法，都是阻隔球（b5）从手柄轴（b4）外向手柄轴（b4）中心推动来实现手柄轴（b4）与齿轮（b3）结合在一起转动，而图19则相反，连杆（b8）与阻隔球（b5）都在手柄轴（b4）内部，连杆（b8）通过占位挤着阻隔球（b5）远离手柄轴（b4）中心，从而使手柄轴（b4）与齿轮（b3）结合在一起转动。

场景b解决方案与场景a解决方案的不同在于，场景a时锁舌的伸出与收回时电机驱动自动完成的，而场景b时电机只控制阻隔球（b5）使手柄轴（b4）与齿轮（b3）结合或者分离，锁舌的伸出与收回最终需要人力转动手柄轴（b4）来实现。当电机组被断开电源而不能推动连杆时，手柄轴（b4）无法与齿轮（b3）结合一起，此时人力转动手柄轴（b4）时只有手柄轴能转动，阻隔球（b5）会被挤离手柄轴，齿轮（b3）无法推动锁舌活动，如图8所示。而电机组被使能并推动连杆（b8）把阻隔球（b5）推向手柄轴（b4）的中心时，手柄轴（b4）与齿轮（b3）结合一起，此时人力转动手柄轴（b4）会带动齿轮（b3）一起转动，从而实现锁舌的伸出与收回。

利用互助电机组的控制方法控制所述锁体的电机时，mcu按照如下标准之一指令锁体的电机工作：

（1）按优先级高低顺序转动。例如motor-1为高优先级，motor-2为低优先级，则只要motor-1状态正常，mcu都指令motor-1转动，只有motor-1故障才指令motor-2转动；

（2）按顺序循环转动。例如motor-1和motor-2为同优先级，mcu循环指令motor-1和motor-2转动，即工作顺序如motor-1，motor-2，motor-1，motor-2，……如此循环；

（3）按周期时间循环转动。mcu按周期时间指令motor-1和motor-2转动，即周期时间t时长内总是motor-1转动，下一个周期时间t时长则总是motor-2转动，如此循环；

（4）同时转动。mcu指令motor-1和motor-2同时工作。

本发明的实施例中，为了举例说明清晰，方便读者理解，以2个电机组成互助电机组举例说明，很明显本发明支持多于2个电机组成的互助电机组，本领域的技术人员可轻易想到，这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。