一种锁芯结构以及应用该锁芯结构的开关门控制方法与流程

本发明涉及智能门锁领域，特别是指一种锁芯结构以及应用该锁芯结构的开关门控制方法。

背景技术：

智能门锁在近几年逐渐热门起来，开/关锁的实现方式（电机转动控制）也呈现多种多样，各有优缺点。其中不乏是通过固定的电机转动时间实现开/关门，其弊端是电机转动速度受智能门锁电池的电量的影响，电池电量低的时候会出现开关门不到位的情况，存在安全隐患，所以必须设置过盈的电机转动时间来保证电机在电池电量低的情况下依然能转动到位。而这种情况下，电池电量充足的时候，过盈的电机转动时间导致传动齿轮转动到位的时候，电机仍然在转动，不仅会对电机造成损耗，且传动齿轮卡死电机空转时电量消耗比较大，会加大设备的功耗。

也有一些实现方式是通过固定的电机转动角度实现开/关门，利用挡板使电机停止转动，这样的一个堵转电流消耗非常大，同时要设计电流检测电路。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锁芯结构以及应用该锁芯结构的开关门控制方法，根据电池的电量调整电机的转动时间，实现精确的开/关门控制，消除安全隐患，并降低电量消耗和设备损耗。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种锁芯结构，包括安装在智能门锁内的控制系统、电机和光电传感器，以及安装在电机的转轴上的感应齿轮和传动齿轮；所述电机和光电传感器电性连接于控制系统，传动齿轮与智能门锁的锁具配合；所述光电传感器包括红外管和接收管，且光电传感器形成有凹槽，凹槽位于红外管和接收管之间；所述接收管接收红外管的信号并输出低电平，否则输出高电平；所述感应齿轮沿其周向凸出形成有若干个齿轮挡板，齿轮挡板随着感应齿轮的转动活动配合在凹槽中并遮挡红外管与接收管之间的信号。

所述齿轮挡板的数量为十一个。

所述齿轮挡板包括一个第一挡板和两组第二挡板组件，两组第二挡板组件对称设置在第一挡板的两侧。

所述每组第二挡板组件均包括五个第二挡板；各第二挡板的宽度各不相同。

所述第一挡板的宽度不等于第二挡板。

所述光电传感器电性连接于智能门锁的控制系统的gpio。

一种开关门控制方法，应用所述的一种锁芯结构，包括以下步骤：

步骤1、智能门锁开机初始化，控制系统读取光电传感器的脉冲信号，并记录初始状态和终止状态之间的每个脉冲信号的高电平时间，即每个齿轮挡板输出高电平的时间，设每个齿轮挡板输出高电平的时间为xi*t，其中t为第一个齿轮挡板输出高电平的时间，xi为比例系数，i为齿轮挡板的序号，i的最大值为齿轮挡板的个数，x1=1,得到xi的连续序列，根据智能门锁开/关门指令的区分，设置为预置开/关门信号。

步骤2、智能门锁工作时，设电机的预置转动时间为t预置，控制系统采集智能门锁电池的实时电量，根据实时电量占满电电量的百分比a，调整电机2的实时转动时间t实时，其中t实时=t预置/a。

步骤3、智能门锁接收开/关门指令时，锁芯结构转动，控制系统读取光电传感器的连续n个脉冲信号，记录每个齿轮挡板输出高电平的时间，设第一个齿轮挡板输出高电平的时间为t,后续的齿轮挡板输出高电平的时间为yj*t，其中n为齿轮挡板的个数，yj为比例系数，j为齿轮挡板的序号，j的最大值为齿轮挡板的个数，y1=1，得到yj的连续序列，根据开/关门指令的区分，与预置开/关门指令进行匹配，若匹配失败，则进行警报提醒用户。

采用上述结构和方法，本发明通过控制系统采集电池的实时电量，调整适配实时电量的电机实时转动时间，实现智能门锁精确的开/关门控制，消除安全隐患，并保证锁芯结构转动到位，既不会出现齿轮卡死电机空转的情况，也不会出现锁芯旋转不到位的情况，从而实现降低电量消耗和设备损耗。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明光电传感器的立体图；

图3为本发明光电传感器的电路图；

图4为本发明感应齿轮的结构示意图；

图5为本发明具体实施例的脉冲信号示意图。

附图标号说明：控制系统1；电机2；光电传感器3；红外管31；接收管32；凹槽33；感应齿轮4；齿轮挡板41；第一挡板411；第二挡板412；传动齿轮5。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

参考图1至图4所示，本发明为一种锁芯结构，包括安装在智能门锁内的控制系统1、电机2和光电传感器3，以及安装在电机2的转轴上的感应齿轮4和传动齿轮5；上述电机2和光电传感器3电性连接于控制系统1，传动齿轮5与智能门锁的锁具配合。

上述光电传感器3包括红外管31和接收管32，且光电传感器3形成有凹槽33，凹槽33位于红外管31和接收管32之间；上述接收管32接收红外管31的信号并输出低电平，否则输出高电平。本实施例中，上述光电传感器3电性连接于智能门锁的控制系统1的gpio（通用输入/输出口），可以做到节能和实时控制。

上述感应齿轮4沿其周向凸出形成有若干个齿轮挡板41；上述齿轮挡板41包括一个第一挡板411和两组第二挡板组件，两组第二挡板组件对称设置在第一挡板411的两侧；上述每组第二挡板组件均包括若干个第二挡板412，第一挡板411的宽度不等于第二挡板412；本实施例中第二挡板412的数量为五个，且各第二挡板的宽度各不相同。上述齿轮挡板41随着感应齿轮4的转动活动配合在凹槽33中并遮挡红外管31与接收管32之间的信号。上述第一挡板411为智能门锁关门状态的初始位置，即智能门锁关门状态时第一挡板411配合在凹槽33中时，光电传感器3读取到高电平信号；则上述2组第二挡板组件远离第一挡板411的端部之间为智能门锁开门状态的初始位置，即智能门锁开门状态时凹槽33中没有齿轮挡板41遮挡，光电传感器3读取到低电平信号。

智能门锁在开关门状态切换的过程中感应齿轮4仅旋转180°，即根据智能门锁所安装的门的打开方向（左内开、左外开、右内开和右外开）的不同，感应齿轮4仅一个第一挡板411和一组第二挡板组件属于有效工作状态。

通过设置不同宽度的第一挡板411和第二挡板412，便于以下控制方法中精确区分开/关门的起始位置与转动过程。

一种应用该锁芯结构的开关门控制方法，包括以下步骤：

步骤1、智能门锁开机初始化，控制系统1读取光电传感器3的脉冲信号，并记录初始状态和终止状态之间的每个脉冲信号的高电平时间，即每个第二挡板412输出高电平的时间，设每个第二挡板412输出高电平的时间为xi*t，其中t为第一个第二挡板412输出高电平的时间，xi为比例系数，i为第二挡板412的序号，本实施例中i的最大值为5（即每组第二挡板组件的第二挡板412的个数），x1=1,得到xi的连续序列，根据脉冲信号初始位置的高/低电平区分，如图5所示，设置为预置开/关门信号，其中图5的上面一条曲线为开门信号，下面一条曲线为关门信号。初始化的过程中，感应齿轮4仅转动180°，即读取的是一半的第一挡板411和一组第二挡板组件输出高电平的时间。

上述步骤1中，x1=1，即说明x1*t为第一个第二挡板412输出高电平的时间，后续第二挡板412输出高电平的时间都是以第一个第二挡板412为基准，呈比例关系。

步骤2、智能门锁工作时，设电机2的预置转动时间为t预置，控制系统1采集智能门锁电池的实时电量，根据实时电量占满电电量的百分比a，调整电机2的实时转动时间t实时，其中t实时=t预置/a。

通过采集电量实时调整电机2的转动时间，使得锁芯结构在工作时可以转动一个完整的周期，保证锁芯结构转动到位。

步骤3、智能门锁接收开/关门指令时，锁芯结构转动，控制系统1读取光电传感器3的脉冲信号（保证读取一个完整的旋转周期的脉冲信号），记录每个第二挡板412输出高电平的时间，设第一个第二挡板412输出高电平的时间为t,后续的第二挡板412输出高电平的时间为yj*t，其中yj为比例系数，j为第二挡板412的序号，本实施例中j的最大值为5（即每组第二挡板组件的第二挡板412的个数），y1=1，得到yj的连续序列，根据开/关门指令的区分，与预置开/关门指令进行匹配，若匹配失败，则进行警报提醒用户。如图5所示，一个完整的开门信号以高电平起始，以低电平终止；一个完整的关门信号以低电平起始，以高电平终止。

上述步骤3中，通过采集脉冲信号并计算第一个脉冲信号与后续脉冲信号的比例关系，以此判断开/关门信号，判断的过程与电机2的实时转动时间t实时无关，即不受电池的实时电量影响，以保证判断的结果准确。

采用上述结构和方法，本发明通过控制系统1采集电池的实时电量，调整适配实时电量的电机2实时转动时间t实时，实现智能门锁精确的开/关门控制，消除安全隐患，并保证锁芯结构转动到位，既不会出现齿轮卡死电机2空转的情况，也不会出现锁芯旋转不到位的情况，从而实现降低电量消耗和设备损耗。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。