一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统。属于电磁离合装置技术领域。

背景技术：

锁具在生活中随处可见，规格、种类很多，目前常见的还是传统机械锁，传统机械锁因为需要随身携带钥匙，万一没有带钥匙给人们生活带来不方便；还有现在的开锁技术开普通的机械锁，很容易打开，安全系数不高。

目前，市场上出售的门锁大致可以分为两种，即机械锁和电子锁。所谓的机械锁是指整个锁体内的各部件之间为机械连接，这类门锁在生活中被广泛使用；其中，机械锁的开锁装置的通常结构是包括内拨片、外拨片以及内、外拨片之间的拨块；机械锁虽然不需要通电，但其存在的缺点是安全性差，主要表现在开启机械锁的钥匙很容易复制，然而用于开启电子锁的电子钥匙不易仿制。

而所谓的电子锁是指锁体内的开锁机构通过电力控制，又可分为电机型电子锁和电磁型电子锁。电机型电子锁开锁装置的通常结构是：电机带动齿轮转动，推动伸缩柱进入或离开离合装置，通过伸缩柱进入离合装置来实现外执手开锁，内部结构较为复杂；而且，如果伸缩柱在未复位时发生断电、离合装置失效，门锁的外执手在有无授权的情况下，都将能开锁。另外，现有的一些电磁型电子锁的开锁方式由于开锁机构直接作用于锁舌，驱动电流过大，以及缺少中间离合装置，所以实施困难。密码锁是锁的一种，开启时用的是一系列的数字或符号，文字密码锁可分为：机械密码锁、数字密码锁等等。密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。部分密码锁只使用一个转盘，把锁内的数个碟片或凸轮转动；亦有些密码锁是转动一组数个刻有数字的拨轮圈，直接带动锁内部的机械。现市面采用电机做动力开启密码锁的离合器居多。

目前常见的密码锁，由一套控制单元和一套动力单元构成，哪一个单元出现问题都会导致锁具无法开启，为了避免此类情况发生，通常会另外增加一套机械锁芯，当锁具出现故障时，可以用机械钥匙开锁。电子锁配置机械钥匙是迫不得已的做法，会大大降低电子锁防技术开启的难度，如果用新型开锁工具，一般的机械锁芯十几秒就可以打开，电子锁的安全面临严峻挑战。

电子锁大都是用电机驱动，电机可靠性差，温差较大时，经常出现内部结构卡死导致机械故障。电机的电消耗也较大，电子锁多用干电池，或充电电池，不具备自主充电功能，这样减小电损耗就成了棘手的问题，电磁铁可以根据调教获得更好的功耗，电磁铁本身结构简单，不宜产生机械故障。

中国专利文献cn204166592u公开了一种动态密码锁，由客户端和动态密码锁组成。动态密码锁包括有udid和时间算子，通过udid和时间算子生成动态密码，客户端获取动态密码，在动态密码锁上输入动态密码后实现解锁。动态密码锁包括键盘传输电路、控制电路、电机驱动电路、锁门传感器和门状态传感器，该控制电路与键盘传输电路、电机驱动电路、门状态传感器、锁门传感器相连接。当智能手机作为客户端时，手机与动态密码锁之间通过时间算子(公钥)和udid(私钥)来生成密码，在手机端输入密码锁的udid与密码锁进行配对，配对后即可用手机生成的动态密码开启密码锁，根据时间算子的变化，手机客户端和密码锁以一定的时间去生成一个唯一的固定位数的密码。现在市面用的电机作为推动离合的动力，但电机的稳定性较差以及使用寿命相对较短，如果用电磁铁做驱动力性能更稳定同时使用寿命大大延长，因此亟需一种用于智能指纹门锁的电磁离合装置。

综上所述，目前亟需发明一种实时状态可知、集成度高，具有自锁功能，结构简单，自动化程度高的基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统。

技术实现要素：

本发明提出一种实时状态可知、集成度高，具有自锁功能，结构简单，自动化程度高的基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统，解决现有技术存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置，包括离合器装置外壳、锁体连接件、把手连接件，把手连接件设于锁体连接件内部，把手连接件可相对锁体连接件转动，所述离合器装置外壳内设置有可相对于所述离合器装置外壳转动的从动盘和主动盘，所述锁体连接件包括有一连接轴，所述离合器装置外壳设置有电极、二极管和碳刷，所述主动盘内设置有电磁铁，所述从动盘设置有圆柱销，所述圆柱销与连接轴之间设置有棘轮结构，当所述电极通电时，所述碳刷与所述主动盘电气回路相连，给所述电磁铁供电，转动所述把手连接件和锁体连接件，所述电磁铁吸附所述圆柱销进入所述凹槽中，使所述从动盘和主动盘相卡接。

所述圆柱销一测还触发有永磁铁，所述电磁铁上设置有触电开关。所述触电开关为单刀双掷开关，具有1、2、3触点，2号触点为旋转轴(二选一开关的公共端)，1号和2号触电中间设置有弹簧，默认2号和3号相连，永磁铁吸入时会触发触电开关。

碳刷下和上通电时，电流由下至上，电流走电阻涂剂(0欧姆电阻图层，0欧姆电阻图层是导体，阻抗约为0欧姆)，电压集中上线圈，电磁异性吸引，(圆柱销)触发触点开关，切换高阻通道，线圈阻抗约为定值，由于圆柱销一测还设置有永磁铁，会继续吸引，保持卡位。

所述离合器装置外壳均匀设置有干簧关，在电磁铁通电时，实时检测离合器位置(此处位置，为绝对位置，用于高阻计算方法中，矫正算法和电磁铁阻抗估算使用)。

所述主动盘一侧电极涂覆有距离很近且相互绝缘的两段平行的电阻涂剂，保证碳刷能够接触到两处)。

所述主动盘可自由在限位区做旋转运动，保证电磁铁回路导通。

一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置的控制系统，所述控制系统包括控制部分和位置检测部分。

所述控制部分包括电磁铁供电和电磁铁断电；所述电磁铁供电时，由微控制单元控制发出供电控制指令，使晶体管工作在饱和状态使能电源，给离合器电磁铁电气回路供电，电磁系统开始工作，所述电磁铁断电时，由微控制单元控制发出断电控制指令，使晶体管工作在截止状态，使离合器电磁铁电气回路断电，电磁系统停止工作。

通电控制是由下到上0r层，然后电磁铁异级相吸，

由上到下，过一个二极管，过了二极管才能保证过0r图层。电磁铁工作同级排斥，由于圆柱销有弹簧所以归位，此时开关也会由于弹簧而归位。

所述电磁铁是将线圈绕线到铁上，只有铁才会吸到永磁铁，此时有两种可能，可能一：断电情况，此时也自锁；可能二：由下到上，过高阻，即微弱电流。电磁铁的吸引力可忽略。

所述位置检测部分中主动盘一侧电极由具有一定导电特性、电阻率均匀分布的电阻涂剂制成。

所述位置检测部分为所述主动盘转动时碳刷固定不动形成相对运动，碳刷到电磁铁输入端中间的磁极长度发生变化，既电阻发生变化，根据欧姆定律，电阻变化导致回路中电流变化，这样在回路中的分压电阻的电压发生变化，分压电阻采样点的电压输入到运放电路，经运放电路放大后的信号输入到模数转换器完成模拟到数字的转换，微控制单元通过总线读取模数转换器的结果，离合器的位置状态量化为数字信号可供微控制单元完成计算和分析。因为提到了分压电阻，实际情况是这样的，如果用分压电阻，在电磁铁正常通电的情况下，此电阻不一过大，因为会消耗掉供电电压，导致效率过低或者电磁铁供电不足；在高阻测量情况下，分压电阻不宜过小，本身高阻图层阻抗就够大的了，如果分压电阻太小，导致分压过小，这样超过了运放的精度区间，采样值误差大和噪声引人导致采用不正确。较好的做法是根据上面网址提供的图在接地端在连一个大阻值，并且并联一个开关管(同其它开关管)可控制，通电控制电磁铁时是开关导通，电流不过电阻，反之，关闭开关管，过电阻测分压。

本发明具有以下的特点和有益效果：

本发明涉及的一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统通过设置带碳刷的离合器，保证主动盘可自由在限位区做旋转运动并保证电磁铁回路导通，电磁铁与主动盘结合成为一体，节省整个结构的空间，减少结构设计并容易控制电磁铁磁力，整个结构实时状态可知、集成度高，具有自锁功能，结构简单，自动化程度高。电磁铁本身比电机省电，可靠性远高于电机驱动，使用方式更省电，电流由下到上接通瞬间后，由于单刀双掷开关，切换到高阻，说明通电时间非常非常的短，电的消耗能量是瓦＝u*i*t，u电压固定，i是电磁铁电流，可以小于电机使用的电流，电机一般是100～300ma，而我们的应用是80～100ma，t非常短，所以功耗非常小。

自动位置实施检测旋转位置，如果旋转不到位或者机械故障，能够检测到错误，并报警，如果出现结构故障，也能够通过限位开关和当前策略阻值判断出来。位置的变化是实时测量的，通过程序可以设置报警行为，通过开锁的方法，如开锁旋转长短和次数触发预先设定的报警阀值，控制器可根据其它信道将报警信息发送出去。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统的结构示意图；

图2为本发明一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统中棘轮结构的结构示意图。

图中，1-电极；2-碳刷；3-外壳；4-电阻涂剂；5-连接轴；6-主动盘；7-从动盘；8-圆柱销；9-电磁铁；10-棘轮结构；11-永磁铁；12-触电开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1和图2所示的一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置和控制系统的结构示意图和棘轮结构的结构示意图。一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置，包括离合器装置外壳3、锁体连接件、把手连接件，把手连接件设于锁体连接件内部，把手连接件可相对锁体连接件转动，所述离合器装置外壳3内设置有可相对于所述离合器装置外壳3转动的从动盘7和主动盘6，所述锁体连接件包括有一连接轴5，所述离合器装置外壳3设置有电极1、二极管和碳刷2，所述主动盘6内设置有电磁铁9，所述从动盘7设置有圆柱销8，所述圆柱销8与连接轴5之间设置有棘轮结构10，当所述电极通电时，所述碳刷2与所述主动盘6电气回路相连，给所述电磁铁9供电，转动所述把手连接件和锁体连接件，所述电磁铁9吸附所述圆柱销8进入所述凹槽中，使所述从动盘7和主动盘6相卡接。

所述圆柱销8一测还设置有永磁铁11，所述电磁铁9上设置有触电开关12。所述棘轮结构10包括上下齿柱，上下齿柱的啮合为不完全啮合，只有齿尖部咬合了一部分，而咬合的两个齿后面的导向筋，被设计在同一个导向槽里面滑动，当下齿柱在上齿柱推动下滑出导向槽后，由于弹簧的作用，下齿柱的齿会沿着相啮合的上齿柱的齿的斜面滑动，这样在斜面的作用下，下齿柱会转过一个角度，滑到另一侧去，就被按下去了，在锁体连接件的重复工作下，所述棘轮结构10可带动所述圆柱销8与电磁铁9间断连接。

所述离合器装置外壳3均匀设置有干簧关，在电磁铁9通电时，实时检测离合装置位置。所述主动盘6一侧电极涂覆有电阻涂剂4。所述主动盘6可自由在限位区做旋转运动，保证电磁铁9回路导通。

一种基于有刷、可位置测量的电磁离合装置的控制系统，所述控制系统包括控制部分和位置检测部分。所述控制部分包括电磁铁9供电和电磁铁9断电；所述电磁铁9供电时，由微控制单元控制发出供电控制指令，使晶体管工作在饱和状态使能电源，给离合器电磁铁9电气回路供电，电磁系统开始工作，所述电磁铁9断电时，由微控制单元控制发出断电控制指令，使晶体管工作在截止状态，使离合器电磁铁9电气回路断电，电磁系统停止工作。

所述位置检测部分中主动盘6一侧电极由具有一定导电特性、电阻率均匀分布的电阻涂剂4制成。

所述位置检测部分为所述主动盘6转动时碳刷2固定不动形成相对运动，碳刷2到电磁铁9输入端中间的磁极长度发生变化，既电阻发生变化，根据欧姆定律，电阻变化导致回路中电流变化，这样在回路中的分压电阻的电压发生变化，分压电阻采样点的电压输入到运放电路，经运放电路放大后的信号输入到模数转换器完成模拟到数字的转换，微控制单元通过总线读取模数转换器的结果，离合器的位置状态量化为数字信号可供微控制单元完成计算和分析。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。