基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置、方法及控制器与流程

1.本发明涉及一种用于共享单车或自行车、摩托车的电动锁，更具体地说是涉及一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置、方法及控制器，属于锁具技术领域。


背景技术：

2.在国家提倡环保出行的前提下，共享单车已成为人们经常采用的短途交通工具。为了实现远程控制，共享单车普遍使用电动方式进行开锁和关锁。但在实际使用情况中，电动锁存在一定的误操作的风险：在共享单车行驶过程中，当用户误按了电动锁的控制开关或者网络错误下发了锁车命令时，如果电动锁不加判断地立刻关锁，可能造成人身安全事故以及车辆锁具的损坏。
3.为了避免电动锁误锁，实用新型专利(cn 208569324u)提出“一种防止电动锁误锁的装置”，其技术方案是“一种防止电动锁误锁的装置包括磁铁和霍尔元件，所述磁铁设置在闸盒内的闸盘外圈上，所述霍尔元件设置在电动锁上，所述磁铁感应霍尔元件，所述霍尔元件所产生的脉冲信号传送给主机，主机检测闸盘是否转动。”分析认为，现有技术方案存在不足。该技术方案仅根据脉冲信号判断闸盘是否转动，不能精确检测车辆低速运行时的速度大小。在共享单车实际应用场景中，有时会出现客户坐在车座上晃动的同时发出还车请求，或者车辆停靠在铁路附近、路面破碎机等工程机械附近提出还车请求的情况，此时，霍尔元件有一定的几率不断发出脉冲，导致锁车不成功，影响用户的使用体验。如果在车辆低速运行时能够较为精确地检测车速的大小，就可以避免这种不利情况。
4.本发明提出的技术方案是基于线性霍尔元件进行车速的检测。按照霍尔元件的功能可将它们分为霍尔线性器件(也叫线性霍尔器件)和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量或脉冲。当客户坐在车座上晃动时，采用霍尔线性器件输出的模拟电压能够比使用脉冲信号更加精确地检测出车速的大小。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置、方法及控制器。
6.本发明通过以下技术方案予以实现：
7.一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置，电动锁安装在共享单车的闸盒内，电动锁通过主机控制，一种防止电动锁误锁的装置包括磁铁和霍尔线性器件，磁铁设置在闸盒内的闸盘外圈上，霍尔线性器件设置在电动锁内，磁铁感应霍尔线性器件，霍尔线性器件所产生的模拟量信号传送给主机，主机检测闸盘的转动速度，以达到防止电动锁误锁的目的。
8.基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法有多种，其中的优选方案有以下四种：
9.(1)方法一，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，由以下步骤组成：
10.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
11.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
12.步骤3：如果计算出的v1高于预设的速度v3，则转到步骤4，否则转到步骤7；
13.步骤4：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
14.步骤5：如果计算出的v2高于预设的速度v4时，则转到步骤6，否则转到步骤7；
15.步骤6：做出不能锁车的判断；
16.步骤7：做出可以锁车的判断。
17.(2)方法二，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，由以下步骤组成：
18.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
19.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
20.步骤3：如果计算出的v1低于预设的速度v3，则转到步骤4，否则转到步骤6；
21.步骤4：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
22.步骤5：如果计算出的v2高于预设的速度v4时，则转到步骤6，否则转到步骤7；
23.步骤6：做出不能锁车的判断；
24.步骤7：做出可以锁车的判断。
25.(3)方法三，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，由以下步骤组成：
26.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
27.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
28.步骤3：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
29.步骤4：如果计算出的v1低于预设的速度v3或者计算出的v2低于预设的速度v4，则转到步骤5，否则转到步骤6；
30.步骤5：做出可以锁车的判断；
31.步骤6：做出不能锁车的判断。
32.(4)方法四，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，由以下步骤组成：
33.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
34.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
35.步骤3：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
36.步骤4：如果计算出的v1高于预设的速度v3并且计算出的v2高于预设的速度v4，则转到步骤5，否则转到步骤6；
37.步骤5：做出不能锁车的判断；
38.步骤6：做出可以锁车的判断。
39.这四种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法在实际应用中，可以只使用其中的一种，也可以同时使用其中的多种，都可以达到避免电动锁误锁的效果。
40.一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁控制器，控制器用于执行上述一种或多种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法。
41.本申请的有益效果在于：本发明提出了基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置，提出了四种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，这些方法可以只使用其中的一种，也可以同时使用其中的多种，都可以达到避免电动锁误锁的效果，也都可以实现在车辆低速运行时较为精确地检测车速大小，从而改善共享单车用户坐在车座上还车时以及在有环境振动的场所还车时的用户体验。
42.本发明应用范围广泛，不但可以用于共享单车，也可用于共享电动车，或其他单车、电动车、汽车、摩托车等领域。
附图说明
43.此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
44.图1是基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置结构示意图。
45.图2是基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法一流程图。
46.图3是基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法二流程图。
47.图4是基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法三流程图。
48.图5是基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法四流程图。
49.图6是霍尔线性器件输出的模拟信号(电压)示意图。
具体实施方式
50.以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
51.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
52.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件
或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
53.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
54.如图1所示为一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置，电动锁2安装在共享单车的闸盒1内，电动锁2通过主机控制，本发明的一种防止电动锁误锁的装置包括磁铁5和霍尔线性器件6，磁铁5设置在闸盒1内的闸盘3 外圈上，霍尔线性器件6设置在电动锁2内，磁铁5感应霍尔线性器件6，霍尔线性器件6所产生的模拟量信号传送给主机，主机检测闸盘3的转动速度，以达到防止电动锁误锁的目的。
55.共享单车骑行时，闸盘3随车轮转动，闸盘3上的缺口可以是1个或多个，缺口可以是均布也可以不均布。线缆4用于提供电源和传递信号。当主机接收到锁车信号且经过判断认为可以落锁时，电动锁上的锁销伸出，插入缺口7中，起到落锁防盗的作用。
56.基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法有多种，其中的优选方案有以下四种：
57.(1)方法一
58.如图2所示，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法可以由以下步骤组成：
59.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
60.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
61.步骤3：如果计算出的v1高于预设的速度v3，则转到步骤4，否则转到步骤7；
62.步骤4：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
63.步骤5：如果计算出的v2高于预设的速度v4时，则转到步骤6，否则转到步骤7；
64.步骤6：做出不能锁车的判断；
65.步骤7：做出可以锁车的判断。
66.方法一中，(1)在步骤1中主机接收到模拟量信号后，一般会通过模数转换器转换为数字量进行处理；(2)在步骤2中，当车轮连续旋转时，霍尔线性器件产生的模拟量信号是类似图6的周期性变化的信号，可以使用通常的数字信号处理技术手段计算出模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为v1＝l*f； (3)在步骤3中，预设的速度v3要设置合适的值，要通过试验验证并优化这个参数，例如可以设置v3为3.5千米/小时；(4)在步骤4中，要预先通过试验获取霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，在试验中给定车辆转速，可以获得类似图6所示的霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率，车速变快时该变化率的绝对值变大，车速变慢时该变化率的绝对值变小，建立起霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映
射关系后，就可以根据实测得到的模拟量信号变化率估算实际车速，得到第二个车速估计值v2；(5)在步骤5中，预设的速度v4要设置合适的值，要通过试验验证并优化这个参数，例如可以设置v4为1.5千米/小时。
67.(2)方法二
68.如图3所示，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法也可以由以下步骤组成：
69.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
70.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
71.步骤3：如果计算出的v1低于预设的速度v3，则转到步骤4，否则转到步骤6；
72.步骤4：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
73.步骤5：如果计算出的v2高于预设的速度v4时，则转到步骤6，否则转到步骤7；
74.步骤6：做出不能锁车的判断；
75.步骤7：做出可以锁车的判断。
76.方法二中，(1)在步骤1中主机接收到模拟量信号后，一般会通过模数转换器转换为数字量进行处理；(2)在步骤2中，当车轮连续旋转时，霍尔线性器件产生的模拟量信号是类似图6的周期性变化的信号，可以使用通常的数字信号处理技术手段计算出模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为v1＝l*f； (3)在步骤3中，预设的速度v3要设置合适的值，要通过试验验证并优化这个参数，例如可以设置v3为5.5千米/小时；(4)在步骤4中，要预先通过试验获取霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，在试验中给定车辆转速，可以获得类似图6所示的霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率，车速变快时该变化率的绝对值变大，车速变慢时该变化率的绝对值变小，建立起霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系后，就可以根据实测得到的模拟量信号变化率估算实际车速，得到第二个车速估计值v2；(5)在步骤5中，预设的速度v4要设置合适的值，要通过试验验证并优化这个参数，例如可以设置v4为1.5千米/小时。
77.(3)方法三
78.如图4所示，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法也可以由以下步骤组成：
79.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
80.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
81.步骤3：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
82.步骤4：如果计算出的v1低于预设的速度v3或者计算出的v2低于预设的速度v4，则
转到步骤5，否则转到步骤6；
83.步骤5：做出可以锁车的判断；
84.步骤6：做出不能锁车的判断。
85.方法三中，(1)在步骤1中主机接收到模拟量信号后，一般会通过模数转换器转换为数字量进行处理；(2)在步骤2中，当车轮连续旋转时，霍尔线性器件产生的模拟量信号是类似图6的周期性变化的信号，可以使用通常的数字信号处理技术手段计算出模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为v1＝l*f； (3)在步骤3中，要预先通过试验获取霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，在试验中给定车辆转速，可以获得类似图6所示的霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率，车速变快时该变化率的绝对值变大，车速变慢时该变化率的绝对值变小，建立起霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系后，就可以根据实测得到的模拟量信号变化率估算实际车速，得到第二个车速估计值v2；(4)在步骤4中，预设的速度v3和v4要设置合适的值，要通过试验验证并优化这两个参数，例如可以设置v3为1.5千米/小时、v4为1.5千米/小时。
86.(4)方法四
87.如图5所示，一种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法也可以由以下步骤组成：
88.步骤1：主机接收霍尔线性器件产生的模拟量信号；
89.步骤2：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为 v1＝l*f；
90.步骤3：计算霍尔线性器件产生的模拟量信号的变化率δv/δt，其中δv 表示δt时间内的模拟信号变化量，δt表示一个时间片段；按照预先通过试验获取的该模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，可得出车速的第二个估计值v2，可表示为v2＝f(δv/δt)；
91.步骤4：如果计算出的v1高于预设的速度v3并且计算出的v2高于预设的速度v4，则转到步骤5，否则转到步骤6；
92.步骤5：做出不能锁车的判断；
93.步骤6：做出可以锁车的判断。
94.方法四中，(1)在步骤1中主机接收到模拟量信号后，一般会通过模数转换器转换为数字量进行处理；(2)在步骤2中，当车轮连续旋转时，霍尔线性器件产生的模拟量信号是类似图6的周期性变化的信号，可以使用通常的数字信号处理技术手段计算出模拟量信号的频率，并通过该频率计算出车速的第一个估计值v1，设车辆每旋转一周车辆前进的距离为l，霍尔线性器件产生的模拟量信号频率为f，则车速的第一个估计值的计算方法为v1＝l*f； (3)在步骤3中，要预先通过试验获取霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系，在试验中给定车辆转速，可以获得图6所示的霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率，车速变快时该变化率的绝对值变大，车速变慢时该变化率的绝对值变小，建立起霍尔线性器件产生的模拟量信号变化率和车速之间的映射关系后，就可以根据实测得到的模拟量信号变化率估算实际车速，得到第二个车速估计值v2；(4)在步骤4中，预设的速度 v3和v4要设置合适的值，要通过试验验证并优化这两个参数，例如可以设置 v3为3.5千米/
小时、v4为1.5千米/小时。
95.基于霍尔线性器件的电动锁防误锁控制器，控制器用于执行上述一种或多种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法。在具体应用时，控制器可采用具有存储和逻辑编程功能的控制芯片，此处不再赘述。
96.本发明提出了基于霍尔线性器件的电动锁防误锁装置，提出了四种基于霍尔线性器件的电动锁防误锁方法，这些方法可以只使用其中的一种，也可以同时使用其中的多种，都可以达到避免电动锁误锁的效果，也都可以实现在车辆低速运行时较为精确地检测车速大小，从而改善共享单车用户坐在车座上还车时以及在有环境振动的场所还车时的用户体验。
97.上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。