基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁制造技术

本发明专利技术涉及一种基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，是针对现有使用NFC技术的智能锁具产品需要电池或外部供电的技术问题而设计。该无源智能电子锁由壳体和壳体上的NFC天线电，壳体内的与NFC天线相连的电路板，以及与电路板连接的开关锁执行机构；其要点是所述壳体为非金属材质，其表面设有NFC天线；所述电路板设有控制单元、NFC数据通讯单元和临时储能单元；所述开关锁执行机构包含解/上锁执行单元、状态检测单元、锁定卡扣及备用解锁机构，临时储能单元为常规电容及其电路；从而在通讯连接过程中NFC数据通讯单元对具有NFC功能的上端设备提供的NFC信号电磁场进行能量收集并储存，为解/上锁执行单元的动作提供能量。

Passive intelligent electronic lock based on NFC electromagnetic field

The invention relates to a passive intelligent electronic lock based on NFC electromagnetic field, which is designed for the technical problem that the intelligent lock products using NFC technology need battery or external power supply. The passive intelligent electronic lock is electrified by the shell and the NFC antenna on the shell, the circuit board connected with the NFC antenna in the shell and the switch lock actuator connected with the circuit board; the key point is that the shell is made of non-metallic material, and the surface is provided with the NFC antenna; the circuit board is provided with the control unit, NFC data communication unit and temporary energy storage unit; the switch lock actuator includes the/ The locking execution unit, state detection unit, locking buckle and standby unlocking mechanism, and the temporary energy storage unit are conventional capacitors and circuits; thus, during the communication connection process, the NFC data communication unit collects and stores the energy of the NFC signal electromagnetic field provided by the upper equipment with NFC function, so as to provide energy for the action of the unlocking / locking execution unit.

【技术实现步骤摘要】
基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁
本专利技术涉及近场通讯领域及电子锁领域，是一种基于利用NFC技术通讯并利用NFC信号的电磁场能量收集取电工作的无源智能电子锁。
技术介绍
在科技高速发展的今天，智能电子锁越来越得到大众的认可，并在各个领域发挥了其巨大的作用，而无源电子锁是指一种内部无电池及其它方式供电的智能电子锁。NFC（近场通信）是一种使用了NFC技术的设备（比如智能手机），在彼此靠近的情况下进行数据交换，是一种由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的技术，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。现有一些智能电子锁采用了NFC技术实现开锁，如中国专利文献中披露的申请号201711475130.0，申请公布日2019.07.09，专利技术名称“基于NFC的共享单车锁设备、开锁方法及共享单车”；该锁设备包括锁壳体和设置于所述锁壳体上的开关，所述锁壳体内设置有相连接的NFC通信天线和电路层，所述电路层与开关连接；所述开锁方法包括步骤：A、电路层控制NFC通信天线对外辐射近场磁场；B、在磁场耦合的作用下锁设备与一具有NFC功能的智能设备实现通讯连接；C、在电路层通过NFC通信天线接收到所述智能设备的开锁指令后，控制开关执行开锁动作。但上述产品未公开取供电方式，应该是一种内部带有电池或具有供电接口需要外部供电的共享单车锁具设备，同时其电路设计上无NFC信号电磁场能量采集及储能模块，有待进一步改进完善。r>
技术实现思路
为克服上述不足，本专利技术的目的是向本领域提供一种无需内部电池及外部供电的、基于NFC通讯并通过对NFC信号的电磁场能量采集进行供电工作的无源智能电子锁，使其解决现有使用NFC技术的智能锁具产品需要电池或外部供电，需要为其产品内的电池充电或更换电池，维护成本高，缺少通过NFC技术取存电，较少采用无源结构设计的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。一种基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，包括壳体和壳体上的NFC天线电，壳体内有与NFC天线相连的电路板，以及与电路板连接的开关锁执行机构；其特征在于所述壳体为非金属材质，其表面设有NFC天线，所述NFC天线通过线路与电路板连接；所述电路板设有控制单元、NFC数据通讯单元和临时储能单元；所述开关锁执行机构包含解/上锁执行单元、状态检测单元、锁定卡扣及备用解锁机构。所述NFC天线包含由金属导线绕制或由柔性电路板（FPC）制成的线圈、贴附于线圈下的铁氧体磁性材料及覆盖在线圈上的保护盖板。所述控制单元为具有一定计算能力的低成本单片机及其外围电路，所述NFC数据通讯单元为仅具有感应式卡片功能的NFC芯片及其相关射频电路，所述临时储能单元为常规电容及其电路。所述解/上锁执行单元包含受控制单元控制的超低功耗电机或电磁阀及与其相连的栓体结构，所述检测单元为具有位置检测功能的开关，反馈解/上锁执行单元的栓体结构的位置状态，所述开关通过线路与电路板上控制单元相连接，所述锁定卡扣与解/上锁执行单元的栓体结构相干，为锁体的主要锁定结构。上述备用解锁机构为与上机构构单元并列的备用开锁方式，如常规机械钥匙锁芯、TSA认证的海关锁芯或电子无源锁芯等，绕过解/上锁执行单元的超低功耗电机或电磁阀带动栓体结构运动。所述NFC天线由NFC信号电磁场获取开关锁执行机构运作所需能量。所述壳体内部无电源且无外部供电口，是一种全无源锁设备。该无源智能电子锁的开锁工作方式，其包括以下步骤开锁：a)在具有NFC功能的上端设备贴近锁具NFC天线区域并与锁具NFC电路耦合；b)在NFC信号电磁场环境下，锁具与所述具有NFC功能的上端设备通讯，同时采集并储存能量；c)控制单元按照所述具有NFC功能的上端设备发送的命令控制解/上锁执行单元进行锁操作。所述具有NFC功能的上端设备的APP软件工作流程，其包含步骤：a)开启设备NFC模块并检测周围锁设备；b)当检测到锁设备后读取锁设备状态并持续对其输出NFC信号电磁场；c)在发送开/关锁命令前保持足够时长的不间断NFC信号电磁场提供；d)发送开/关锁命令到锁设备；e)读取锁设备状态并依据状态提示用户。所述具有NFC功能的上端设备包括智能手机、掌机、PDA设备。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1、本专利技术实现一种利用NFC技术通讯并利用NFC的电磁场能量收集取电工作的无源智能电子锁；2、本专利技术锁体内无需电池，也不需要外部供电接口，是一种无源电子锁方案；3、本专利技术使产品在实现NFC应用中的触碰开锁方式基础上，免去电池及供电维护成本，增加锁具使用寿命及可靠性和便利性；4、本专利技术将NFC天线置于锁壳表面并由保护盖板覆盖，在保证天线不被破坏的前提下可增加天线耦合效果；5、本专利技术设有备用解锁机构，从而当用户无NFC设备或锁具的电子部分损坏无法通过电子控制开锁，用户通过备用解锁机构开锁；6、本专利技术构设计合理，生产制造实施可行，生产成本较低，适合作为具备低功耗特性的智能电子锁使用，及其同类产品的结构改进；7、本专利技术对应具有NFC功能的上端设备软件及功能开发成熟且简单，方便使用者对其设备集成。附图说明图1是本专利技术的工作过程方框示意图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术结构作进一步描述。该无源智能电子锁的锁具内设有电路板和开关锁执行机构，锁具的表面设有NFC天线；NFC天线包含由金属导线绕制或由柔性电路板（FPC）制成的线圈、贴附于线圈下的磁性材料及覆盖在线圈上的保护盖板，线圈通过线路与电路板连接；电路板设有控制单元、NFC数据通讯单元和临时储能单元；开关锁执行机构包含解/上锁执行单元、状态检测单元、锁定卡扣及备用解锁机构；智能手机设有锁具的APP软件。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例：实施例1：如图1所示，图中各模块的具体结构及功能如下：1、具有NFC功能的上端设备：包含智能手机、PDA等及其内安装的相关应用程序（APP软件），在用户开关锁时APP软件会根据用户操作调用具有NFC功能的上端设备内的NFC与锁具通讯，与锁通讯时需将具有NFC功能的上端设备的NFC天线区域贴近锁具的NFC天线区域。2、NFC天线：用于锁具内NFC数据通讯单元与智能手机通讯的实际电路信号收发部分，同时负责具有NFC功能的上端设备的NFC信号的电磁场能量耦合收集。NFC天线包含由金属导线绕制或由柔性电路板（FPC）制成的线圈、贴附于线圈下的磁性材料及覆盖在线圈上的保护盖板；磁性材料为磁损低且磁导率高的铁氧体材料，可增加上方天线的磁通量并将电磁场与下方隔离；保护盖板为硬性非金属材质，可保护线圈不被外部损害。3、NFC数据通讯单元：为仅具有感应式卡片功能的NFC芯片及其相关射频电路，利用NFC天线与具有NFC功能的上端设备通讯，是锁具与具有NFC功能的上端设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，由壳体和壳体上的NFC天线电，壳体内的与NFC天线相连的电路板，以及与电路板连接的开关锁执行机构；其特征在于所述壳体为非金属材质，其表面设有NFC天线，所述NFC天线通过线路与电路板连接；所述电路板设有控制单元、NFC数据通讯单元和临时储能单元；所述开关锁执行机构包含解/上锁执行单元、状态检测单元、锁定卡扣及备用解锁机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，由壳体和壳体上的NFC天线电，壳体内的与NFC天线相连的电路板，以及与电路板连接的开关锁执行机构；其特征在于所述壳体为非金属材质，其表面设有NFC天线，所述NFC天线通过线路与电路板连接；所述电路板设有控制单元、NFC数据通讯单元和临时储能单元；所述开关锁执行机构包含解/上锁执行单元、状态检测单元、锁定卡扣及备用解锁机构。


2.根据权利要求1所述基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，其特征在于所述NFC天线包含由金属导线绕制或由柔性电路板（FPC）制成的线圈、贴附于线圈下的铁氧体磁性材料及覆盖在线圈上的保护盖板。


3.根据权利要求1所述基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，其特征在于所述控制单元为具有一定计算能力的低成本单片机及其外围电路，所述NFC数据通讯单元为仅具有感应式卡片功能的NFC芯片及其相关射频电路，所述临时储能单元为常规电容及其电路。


4.根据权利要求1所述基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，其特征在于所述解/上锁执行单元包含受控制单元控制的超低功耗电机或电磁阀及与其相连的栓体结构，所述检测单元为具有位置检测功能的开关，反馈解/上锁执行单元的栓体结构的位置状态，所述开关通过线路与电路板上控制单元相连接，所述锁定卡扣与解/上锁执行单元的栓体结构相干，为锁体的主要锁定结构。


5.根据权利要求1所述基于NFC电磁场取电的无源智能电子锁，其特征在于所述NFC天线由NFC信号电磁场获取开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚春良，张晓宇，
申请(专利权)人：宁波生久柜锁有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33