具有多源能量收集回路的电子锁具 |
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| 申请号 | CN201480020989.0 | 申请日 | 2014-03-05 | 公开(公告)号 | CN105324865A | 公开(公告)日 | 2016-02-10 |
| 申请人 | 品谱股份有限公司; | 发明人 | T.尼古延; M.马里达基斯; T.布朗; N.A.阿尔莫马尼; | ||||
| 摘要 | 一种具有射频收集回路的 电子 锁 具。在一个 实施例 中，所述电子锁具包括可在锁定 位置 和解锁位置之间移动的机械锁定部。在所述电子锁具中布置有一个或多个耗能装置，所述耗能装置驱动机械锁定部在锁 定位 置之间和解锁位置之间移动。可充电 电池 为所述耗能装置供电。使用射频(“RF”)发射器和射频 能量 收集回路对电池进行无线充电。典型情况下，射频发射器配置为以预定 频率 发射。射频 能量收集 回路调谐至所述预定频率，并与可充电电池电耦合，以向电池充电。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电子锁具，与配置为以一个或多个预定频率发射的射频(“RF”)发射器结合使用，所述电子锁具包括： |
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| 说明书全文 | 具有多源能量收集回路的电子锁具[0001] 相关申请 [0002] 本专利申请要求于2013年5月7日提交的标题为“Electronic Lockset with Multi-Source Energy Harvesting(具有多源能量收集回路的电子锁具)”的美国临时专利申请61/820,437以及于2013年3月12日提交的标题为“Electronic Lockset with Multi-Source Energy Harvesting(具有多源能量收集回路的电子锁具)”的美国临时专利申请61/777,872的权益，这两个专利申请通过完整引用并入本文。 技术领域背景技术[0004] 电子锁具是众所周知的。这些类型的锁具在工作时需要电能。典型情况下，现有的电子锁具使用多个电池为电子装置供电。电池会随着时间的推移逐渐耗尽，最终需要更换。在更换电池之前，必须使用机械钥匙操作锁具，而这可能不方便。因此，需要一种能够降低电池的功耗的装置。 发明内容[0005] 本发明涉及一种包括多源能量收集回路的电子锁具。这种锁具收集多个代用能量源的能量以辅助电池，而不是完全依赖电池向锁具中的电子装置供电。例如，用于驱动锁具的能量可从多个源收集，例如光源、热源、振动和射频波源。通过收集这种能量以辅助电池，能够降低电池的功耗，从而延长电池寿命。 [0006] 根据一个方面，本发明提供一种带有电池的电子锁具。在所述锁具中布置有可在锁定位置和解锁位置之间移动的机械锁定部。一个或多个耗能装置驱动机械锁定部在锁定位置和解锁位置之间移动。所述锁具包括转换器/聚合器模块，所述转换器/聚合器模块配置为把一个或多个非电能源转换代用电能源，并把代用电能源与由电池提供的电能整合。还布置有存储器/分配器模块，以存储整合的能源。所述存储器/分配器模块与耗能装置电气相通，以向其提供电力。 [0007] 根据另一个方面，本发明提供一种具有可在锁定位置和解锁位置之间移动的机械锁定部的电子锁具。在所述电子锁具中布置有一个或多个耗能装置，所述耗能装置驱动机械锁定部在锁定位置之间和解锁位置之间移动。可充电电池为所述耗能装置供电。使用射频(“RF”)发射器和射频能量收集回路对电池进行无线充电。典型情况下，射频发射器配置为以预定频率发射。射频能量收集回路调谐至所述预定频率，并与可充电电池电耦合，以向电池充电。 [0008] 根据另一个方面，本发明提供一种具有可在伸出位置和缩回位置之间移动的锁定机构的插栓锁。一个或多个耗能装置可配置为驱动所述锁定机构在锁定位置和解锁位置之间移动。可充电电池可配置为向所述耗能装置供电。射频(“RF”)发射器可配置为插入交流电源插座中。所述射频发射器可配置为发射射频能量。射频能量收集回路可配置为与可充电电池电耦合。典型情况下，所述射频能量收集回路配置为把从射频发射器接收的射频能量转换为直流(“DC”)电源，以对一个或多个可充电电池充电。 [0009] 根据另一个方面，本发明提供一种用于电子锁具的电池座。所述电池座包括具有用于接收一个或多个电池的腔体的本体。在所述本体上载有配置为对收纳在所述本体中的任何电池充电的射频能量收集回路。所述本体配置为由电子锁具收纳。在某些情况中，这允许把现有的电池座改造为使用射频接收器和墙壁插装式发射器对电池进行无线充电。 [0010] 通过阅读以下的示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征和优点对于本领域技术人员来说将变得更明显，所述实施例示出了当前所知的实施本发明的最佳方式。所有此类其它特征和优点都应视为包含在本说明中，并且在本发明的范围之内。附图说明 [0011] 下面将参照附图详细说明本发明，附图是作为非限定性例子给出的，在附图中： [0012] 图1是带有示例性电子锁具的门的示意性前视图，所述电子锁具中安装有本发明的一个实施例的能量收集系统； [0013] 图2是本发明的一个实施例的能量收集系统的一个例子的框图； [0014] 图3是本发明的一个实施例的射频能量收集回路的一个示例性实施例的框图； [0015] 图4是具有本发明的一个实施例的一体化射频能量收集回路的示例性电池座的透视图；和 [0016] 图5是图4所示的具有一体化射频能量收集回路的示例性电池座的前视图。 [0017] 在多个视图中，对应的附图标记表示对应的部件。附图中的部件不一定是按比例绘制的，其重点在于示出本发明的原理。在此给出的示例仅用于示例性地说明本发明的实施例，不应解释为以任何方式限制本发明的范围。 具体实施方式[0018] 虽然本公开内容的构思可有各种修改和替代形式，但是在附图中通过实例示出了一些具体的示例性实施方式，并且在此将对这些实施方式进行详细说明。但是，应理解，本发明的构思不局限于所公开的特定形式，相反，本发明涵盖在本发明的精神和范围之内做出的所有此类修改、等效变化和替换。 [0019] 本发明总体涉及利用能量收集来辅助满足电子锁具的能量需求。术语“电子锁具”在广义上包括以某种方式使用电力的任何类型的锁具，包括但不局限于电子插栓锁具和电子杠杆锁具。本发明不局限于特定类型的电子锁具，而是适用于辅助任何类型的电子锁具的供电。 [0020] 图1是门100的前视图，所述门100可以是内门或外门。在此例子中，门100具有带手柄104和电子插栓锁106的锁具102。如上所述，本发明涉及任何类型的电子锁具；所示的电子插栓锁106仅是示例性的，不应视为限制本发明的范围。电子插栓锁106的插栓根据用户是否已锁定/解锁电子插栓锁106而有选择性地伸出/缩回，以锁定/解锁门 100。例如，电子插栓锁106可包括使插栓在锁定和解锁位置之间移动的电机。可通过向电子插栓锁提供鉴权凭证来开动电机，包括但不局限于向电子插栓锁106上的键盘输入解锁密码，使用电子插栓锁106上的生物识别传感器，或者使用移动装置向电子插栓锁106发送鉴权代码。不论以何种方式提供鉴权凭证，电子插栓锁106都包括控制器，所述控制器被编程为确定接收到的凭证是否已被授权，若该凭证已被授权，则允许用户解锁插栓锁106。插栓锁106的这些电子功能需要电力才能工作。如下文所说明的，主电池是主能源，但是还布置有多个代用能源，以延长电池寿命。 [0021] 图2是插栓锁106的一些电子部件的框图。在所示的例子中，插栓锁106包括多个能源200、用于整合能源的转换器/聚合器模块202、用于存储从转换器/聚合器模块提供的能量的存储器/分配器模块204、以及一个或多个耗能部件206，这些耗能部件206使用从存储器/分配器模块204获得的能量执行插栓锁106的一个或多个功能。在一些实施例中，可布置有一个或多个类型的能量收集源。例如，在一个实施例中，可布置与电池配套的单条射频能量收集回路。 [0022] 在所示的例子中，有多个能源200，包括作为主能源的主电池208。并且布置有多个替代能源以延长主电池208的寿命，在此例子中，这些替代能源包括光源(太阳能)210、热源(热能)212、振动源214以及射频能源(例如Wifi、蜂窝、AM/FM)216。虽然在此列出了用于辅助主电池208的代用能源的一些例子，但是这不是各种可用的替代能源的详尽清单。根据具体情况，可以选择这些代用能源之中的一个或多个。例如，可考虑在其中布置有一个或多个替代能源的实施方式。在一个实施例中，代用能源可以是射频收集回路216。本领域的技术人员应理解，有各种从光、热、振动和射频收集能量的现有回路。例如，位于美国得克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司(Texas Instruments)以Solar Solutions品牌销售不同产品名称的现有太阳能收集装置。再例如，德州仪器公司(Texas Instruments)销售产品名称为TMS37157的射频能量回收装置。 [0023] 在所示的例子中，每个能源200都向转换器/聚合器模块202输入。模块202配置为把能源转换为电能，并通过整合每一个能源来把这些能源整合为聚合电源。例如，可利用太阳能电池把照射在插栓锁106上的日光辐射转化为电能。在例如，可利用众所周知的热电效应把施加到插栓锁上的热能(例如由高温天气导致的温度梯度)转化为电能。在另一个例子中，可把与插栓锁106相关的振动(例如移动)转化为电能。同样，可收集某些射频波，以获得电能。由这些替代能源之中的每一个提供的电能可与主电池的电能一起被转换器/聚合器模块202整合。 [0024] 此聚合电能源向存储器/分配器模块204供电，所述存储器/分配器模块204存储电能，以便随后由一个或多个耗能装置206使用。在所示的例子中，存储器/分配器模块与耗能装置206电气相通，以向这些装置供电，在此例子中，这些装置是控制器218、键盘(例如用户接口)220、电机功率控制装置222、以及射频功能模块224。虽然在此示例性地示出了四种耗能装置，但是本发明不局限于这些特定的耗能装置。在某些情况中，可在插栓锁106(或其它类型的锁具)中布置更多耗能装置，而在其它情况中，可布置较少的耗能装置。 [0025] 图3示出了一个示例性实施例，其中，射频能量收集回路300与锁具102整体构成。在此实施例中，射频发射器302布置为可利用插脚307插入到电插座305中，例如壁装插座。射频发射器302发射信号，该信号被射频能量收集回路300接收，以向主电池208充电。在一些实施例中，射频能量收集回路300调谐至射频发射器302的发射频率。与其它射频收集方法不同的是，射频能量收集回路300可设计或调谐至很具体的频率，因为射频发射器302以已知频率发射。因此，此实施例设计为与特定射频能源相配，而不是通过让射频能量收集回路300搜索可能存在或不存在的能源来依靠随机的射频源。 [0026] 在一些实施例中，射频发射器302会以任何未经许可的频率发生信号，例如900MHz、2.4GHz、5.8GHz等，但是本发明不局限于特定频率。本领域的技术人员应理解，有很多类型的回路可用于以所需频率产生信号。在某些情况中，射频发射器302的发射频率可由用户选择，例如使用选择器304选择。例如，用户可使用选择器304选择射频发射器302的发射频率，例如通过在预定频率之间循环来选择。例如，如果用户感觉到射频发射器302所用的频率与附近的其它装置发生干扰，那么这可能是合乎需要的。例如，用户可使用选择器304把频率从900MHz改为2.4GHz或5.8MHz。本领域的技术人员应理解，可使用本领域的许多已知技术把射频发射器302调谐到用户选定的频率。选择器可以是任何类型的选择开关，例如旋钮开关、滑动开关、拨动开关、按钮开关、DIP开关等。在某些情况中，射频发射器302可基本上以预定频率连续不断地发射信号，而这能基本上连续不断地对电池208充电。在其它情况中，可能希望在一段时间内以预定频率定期发射信号。 [0027] 在图3所示的实施例中，射频能量收集回路300包括接收器306、电气转换回路308、信号调节回路310、以及电池充电回路312。接收器306配置为接收由射频发射器302发射的信号。如上所述，接收器306可调节至射频发射器302发射信号的特定频率。在所示的例子中，接收器306包括选择器314，所述选择器314用于调谐接收器306，以接收与射频发射器302对应的频率。例如，如果用户选择900MHz作为射频发射器302的发生频率，那么用户可使用选择器314对接收器306的频率进行相应的更改，从而使接收器306被调谐至与射频发射器302的发射频率相符的频率。从接收器306接收的射频能量被送至电气转换回路308，电气转换回路308把射频能量转换为直流(“DC”)能量。本领域的技术人员应理解，可使用多种类型的RF-DC转换回路。由于接收器306被调谐为与发射器302频率一致，因此，与从未知频率寻求能量的典型射频能量收集回路相比，这能提高能量转换效率。信号调节回路310从直流转换回路308接收直流输入，并向蓄电池充电回路312提供适当的输出，以对电池208充电。 [0028] 在某些情况中，用户会在门100上安装包括射频能量收集回路300和可充电电池208(单独销售)的锁具102。另外，用户会把射频发射器302(可以是壁装模块)插入到最靠近门的交流电插座中。射频发射器302会向锁具的射频接收器306提供已知射频源，而射频接收器306被调谐至该发射频率。因此，能连续地对可充电电池充电。这种方法有希望降低或消除在锁具的寿命期内更换电池的需求。还能消除电池在用户外出的时间内耗尽的可能的锁死状况。 [0029] 在一些实施例中，例如图4和图5所示的实施例中，射频能量收集回路300可集成到插置在锁具102中的电池座400中。在所示的例子中，电池座400包括具有多个凹入部404的本体402，每个凹入部404的尺寸适合于收纳一个电池。图中所示的电池座400具有四个凹入部，可收纳四个电池，但这仅是示例性的；根据具体情况，电池座400具有的凹入部可少于四个或多于四个。如图所示，每个凹入部404包括用于与电池电耦合的正极端子 406和负极端子408。在此例子中，负极端子408是使电池以某种方式偏置的弹簧，以便把电池保持在各自的凹入部中。虽然所示的示例性电池座400提供了更换电池的途径，但是本发明人也考虑了具有密封的电池座的实施例，在此情况中，无法拆卸内部电池。 [0030] 电池座404包括用于与锁具102的电子装置耦合的正极触点410和负极触点412。通过这种方式，电池座400中的电池形成电连接，以向锁具102中的电子装置供电。锁具 102包括腔体，所述腔体的尺寸适合于收纳电池座400。在所示的例子中，电池座包括脊部 414，所述脊部414允许用户握住电池座，以便从锁具102上拆卸下来。 [0031] 许多现有的锁具包括与电池座400类似的电池座，但是没有任何射频能量收集回TM路。例如，在位于加利福尼亚州森林湖城的Kwikset Corporation销售的SmartCode 电子锁具中，就有这种电池座。由于电池座400可具有与现有电池座相似的尺寸，因此可改造电池座400，以便与这些现有的锁具配合使用。用户仅需把现有电池座换为电池座400(包括射频能量收集回路300的电池座)，并把射频发射器302插入到附近的交流电插座中。通过这种方式，可把现有锁具改造为具有利用电池座400和射频发射器302对电池进行无线充电的能力。 [0032] 在操作过程中，可利用多个能源对电子锁具(在此例子中为插栓锁106)供电。虽然主电池作为电子装置的主电源，但是所述的多个代用能源能降低主电池的功耗，从而延长电池寿命。 [0033] 虽然在上文中本发明的公开内容是参照特定装置、材料和实施例来说明的，但是本领域技术人员能够轻松认清本发明的基本特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下，能够进行各种变化和修改，以适应不同的用途和特点。 |
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