用于电子锁定装置功率管理的系统和方法_2

文档序号:8268931阅读:来源:国知局
榻柜 锁,电子汽车配件锁(例如,钩锁、悬挂销化itch pin)锁、拖车锁等)和/或适于汽车的方 向盘锁或口锁,适于诸如自行车、摩托车、滑板车、ATV和/或雪地摩托的其它机动或非机动 车辆的车锁(例如,轮穀锁或点火锁),存储箱,具有电子锁的箱(例如,文件箱或适于小的 贵重物品的箱),电子电缆锁(例如,经使能具有报警功能的缆线锁,诸如用于确保计算装 置安全),用于出于安全目的确保访问安全(例如,用于在正实施电力工作的同时确保电控 箱安全)的安全上锁/挂牌装置,具有电子锁的储物柜(locker),和/或电子行李锁。在一 些实施方式中,电子挂锁或其它锁定装置可配备成使用组合输入或小键盘输入之外的另一 用户界面装置来锁定或解锁。例如,无线通信技术(例如,无线射频识别(RFID)、WiFi等) 可用于W无线的方式将电子锁定装置锁定/解锁(例如,RFID密钥卡可放置于所述锁定装 置附近W便将锁定装置解锁)。
[0024] 图1是根据示例性实施方式的电子锁定装置100(例如,电子挂锁)的框图。所述 电子锁定装置100可包括输入机构102。例如,输入机构可W是小键盘、拨号盘、生物辨识 装置(例如,指纹扫描仪)或可用于给电子锁定装置100提供解锁码的任何其它类型的输 入装置。输入机构102可给低功率处理器104提供数据。在一个示例性实施例中,低功率 处理器104可具有约0. 15mA的操作电流,约0. 001mA的休眠电流(即由处理器104在未处 于操作状态下时所汲取的电流),W及约1. 8V的最小操作电压。在一个示例性的实施方式 中,处理器可从Texas Instruments⑥MSP430系列低功率微处理器中挑选。该处理器104 可确定是否通过输入机构102提供正确的解锁码(例如,通过将解锁码与存储于可由处理 器104访问的存储器中的代码相比较)。如果提供了正确的解锁码,则处理器104可向马达 106发信号W将电子锁定装置100锁定/解锁。马达106可W可操作地连接到将电子锁定 装置100机械地锁定/解锁的锁定机构108。在一个示例性的实施例中,锁定机构108可 包括禪连到杆或其它阻挡机构化locking mechanism)的电磁阀,所述杆或其它阻挡机构配 置成防止所述锁定装置100的锁円被打开直到经由输入机构102提供有效代码为止。电池 110可W可操作地连接到处理器104和马达106 W便给该些部件供电。如果需要的话,电池 110还可W可操作地连接到输入机构102 (例如,电子输入机构,诸如电子键盘)。在一个实 施方式中,电池110可W是薄的裡纽扣电池。在一些例示性的实施方式中,裡纽扣电池可包 括在约500mV至3. 7V范围内的电压。在一个示例性的实施方式中,裡纽扣电池可为CR2032 纽扣电池。在一个示例性的实施方式中,钮扣电池可具有约3. 0V的标称电压,约10mA的典 型脉冲电流,约240mAh的容量,约小于0. 05mA的典型的连续电流,和/或约40ohms的内阻。 为了降低功率要求和形状因数,处理器104可W是低功率处理器,并且可选择电池110 W减 小所述电子锁定装置100的内部部件的尺寸。该可进而有助于减小外壳的尺寸和所述电子 锁定装置100的整体尺寸。
[0025] 例如裡纽扣电池的薄的纽扣电池具有小的形状因数,并且可作为电源被集成到各 种装置内,例如集成到电子锁定装置100内。然而钮扣电池具有的一个问题是其可包括高 内阻,所述高内阻禁止由纽扣电池生成高电流。如下文所述,裡纽扣电池可能无法提供充足 的电压和电流W驱动电子锁定装置的处理器和高电流负载马达。具体地,随着电池被略微 消耗,电池的增加的内阻可能使由电池所供应的电压下降。在一些实施方式中,电压可能会 下降到由微处理器所需的最小操作电压W下。由于微处理器正控制给马达的功率的供应 (例如,通过开关),当微处理器由于来自电池的压降而停止正常操作时,电源可能在马达 可充分完成锁定/解锁操作之前从马达切断。
[0026] 图2是示出根据一个示例性实施方式的与电子锁定装置(例如,电子挂锁)的电 子电路相关联的电力操作条件的踪迹图。在所示出的实施方式中,电池的电压为约3. 0V,适 于处理器的截止低电压(low voltage州toff)为约1.8V,并且由锁定装置的马达所需的电 流为约400mA。在所示出的实施方式中,所述锁定装置的马达要求具有至少65毫秒(US) 脉冲宽度的功率信号W便将锁定机构完全锁定或解锁。在其它实施方式中,马达可能要求 不同的最小脉冲宽度(例如,约45毫秒到100毫秒)。踪迹图包括提供给处理器的电压的 处理器电压踪迹202,示出钮扣电池的电压的电池电压踪迹204,示出由处理器所提供的、 控制给马达施W脉冲的开关的控制信号的开关控制电压踪迹206, W及示出从纽扣电池所 汲取的电流的电池电流踪迹208。
[0027] 如图2中所示的从电池提供给马达的功率信号的脉冲宽度仅为约40毫秒。脉冲 宽度被截断,其原因在于到处理器的电压供应由于由马达所汲取的高电流而下降到低于运 行处理器所需的1.8V的最小电压。当电压降到低于最小电压时,来自处理器的、用于控制 将高电流负载连接到电池的开关的开关控制电压信号(参见踪迹206)被截断,导致所述开 关打开,其进而打开将电池连接到马达的电路。因此马达仅从电池接收充足的高电流脉冲, 其脉冲宽度为40毫秒而不是完成锁定/解锁操作所需要的全部65毫秒。来自电池的脉冲 的提前终止导致高电流负载马达无法将锁定机构完全锁定或解锁。尽管在脉冲期间的电压 电平最终降到低于处理器的最小所需电压,但是即使在电压突降之后,电源电压也可足W 给马达供电W便将锁定机构完全锁定/解锁。
[002引用于在高电流消耗应用中抵消压降的一种可能的解决方案是包括一电容器,其电 禪连到电池、处理器、和负载,并且配置成补充从电池所提供的电流W便给所述处理器和负 载供电。图3是可用于设及高电流负载的应用的一个电路300的电路图。在电路300中, 电池304 W与电容器306并联的方式连接到处理器308。电池304包括内阻,其在电路300 中示意性地由电阻器302表示。电池304给处理器308提供操作功率并给电容器306充电。 高电流负载312也连接到电路300中的电池304。高电流负载312可W是马达或要求大致 瞬时的、高水平的输入电流的任何其它部件。开关310用于将高电流负载312连接到电池 304 W及将高电流负载312与电池304断开连接。处理器308通过将控制信号发送到开关 310来控制开关310的操作,W便闭合开关将负载312连接到电池304, W及W便打开开关 将负载312与电池304断开连接。
[0029] 当开关310处于打开位置时,电池304给电容器306充电。电容器306可由电池 304持续充电直到开关310被打开或电容器306被充分充电到最大容量。当处理器308闭 合开关310时,高电流负载312连接到电池304并且高输入电流被汲取到负载312内。电 流可从电池304和电容器306两者被汲取到负载312。可挑选电容器306, W使得其能够提 供由负载312所需的大的、相对瞬时的电流,并且不需要从电池304拉出大的电流水平,其 允许电池304维持与电容器306不存在的情况相比更稳定的电压水平。负载312可完成诸 如将电子锁定装置的锁円锁定/解锁的操作,并且处理器308可配置成打开开关310并且 将负载312与电池304和电容器306断开连接(例如,在处理器308接收到指示操作已经 完成的输入信号之后和/或在经过预定的时间量之后)。
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