創(chuàng)新型超級(jí)節(jié)能機(jī)電門鎖系統(tǒng)的開發(fā)

　　黃旭東

　　摘要：本文介紹了機(jī)電門鎖系統(tǒng)的重要評(píng)論。為了挑戰(zhàn)磁性鎖定，電磁閥現(xiàn)在成為自動(dòng)門鎖的優(yōu)選儀器，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省高達(dá)50%以上的能量。市場(chǎng)需求顯示，失敗的安全和失敗安全模式現(xiàn)在是重中之重。鎖的故障安全模式描述了一種模式，其中當(dāng)鎖定電源或關(guān)閉故障時(shí)，門可以被門鎖打開。相反，故障安全模式描述了當(dāng)鎖的電源關(guān)閉或故障時(shí)門不能被門把手打開的模式。在此分析和揭示了近期發(fā)展的十種機(jī)電門鎖。除此之外，在節(jié)能，性能，質(zhì)量和效率方面，提出了一種新的創(chuàng)新解決方案。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電門鎖;電磁鎖;故障安全

　　一、機(jī)電門鎖介紹

　　圖1所示的設(shè)計(jì)與本文相關(guān)，故障安全電致動(dòng)器尤其涉及改進(jìn)的致動(dòng)器。螺線管是主要電氣部件，涉及致動(dòng)柱塞用于鎖定目的。在螺線管斷電的情況下，螺線管由彈簧致動(dòng)到非活動(dòng)位置，并且當(dāng)產(chǎn)生用于補(bǔ)充彈簧作用的磁力時(shí)將其并入作為故障安全特征，并且確保機(jī)構(gòu)到非活動(dòng)位置的運(yùn)動(dòng)。這種鎖定設(shè)計(jì)顯示了螺線管功能和彈簧反應(yīng)之間的集成。彈簧用螺栓操作，當(dāng)螺栓被致動(dòng)(螺線管通電)到解鎖位置時(shí)被壓縮，并利用螺栓解鎖位置。設(shè)計(jì)還包括兩個(gè)磁體安裝在它們各自的位置，如極面對(duì)面，其目的是確保螺栓獨(dú)立地反應(yīng)，以在彈簧失效的情況下移動(dòng)螺栓解鎖位置。從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來看，門沒有自動(dòng)起作用。門需要用戶指示門打開和鎖定，因此這表明門不提供節(jié)能或?yàn)橛脩籼峁┓奖�，盡管提供了補(bǔ)救彈簧動(dòng)作的故障安全功能。

　　圖1 電磁閥驅(qū)動(dòng)裝置的故障安全裝置

　　圖2包括安裝在具有用于接收滑動(dòng)螺栓的孔的門上的螺栓板。螺線管是用于致動(dòng)螺栓以鎖定門并接合閂鎖中的孔的電氣裝置。這種類型的鎖包括可以安裝在門上的閂鎖板，其具有帶有用于接收鎖定螺栓的開口的閂鎖舌。安裝在該塊中的孔內(nèi)的螺栓有意地與閂鎖的舌部中的開口接合。鎖定件由接合位置的壓縮彈簧裝載。螺線管柱塞還通過壓縮彈簧加載并連接到頂置電動(dòng)開門器的電動(dòng)機(jī)的電源。在該特定設(shè)計(jì)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電以打開門時(shí)，螺線管也將被通電以使閂鎖舌片與螺栓脫離接觸，因此功率將用于操作電動(dòng)機(jī)并且在門打開時(shí)保持電磁線圈行程。

　　圖2 機(jī)電門鎖系統(tǒng)

　　圖3示出了當(dāng)門從外部打開時(shí)，電磁線圈有意地用于防止罷工的打開。這個(gè)鎖由死螺栓，死螺栓保持器組成，其拉入到位。電子部件存在螺栓傳感器，接收器開啟傳感器，防打開傳感器，其功能是將信號(hào)觸發(fā)并傳輸?shù)诫娮釉L問系統(tǒng)。機(jī)械儀器由執(zhí)行器組成，它是步進(jìn)電機(jī)，蝸輪和螺絲，安裝在與傳感器同側(cè)的接收器內(nèi)側(cè)。蝸輪和螺絲將執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到直線運(yùn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)顯示了螺線管在鎖定狀態(tài)下的應(yīng)用。電磁閥具有兩個(gè)穩(wěn)定的位置，一個(gè)打開位置，其中螺線管的柱塞由螺線管的磁場(chǎng)和閉合位置保持，同時(shí)螺線管的柱塞由彈簧保持。可以使用機(jī)電控制的鎖定和螺栓連接方法來實(shí)現(xiàn)螺線管的功能，當(dāng)系統(tǒng)由電池供電時(shí)，螺線管是優(yōu)選的方法。當(dāng)罷工處于關(guān)閉位置時(shí)，螺線管接收來自微控制器的信號(hào)，并且銷移動(dòng)到其關(guān)閉位置，將銷插入到打孔中。

　　圖3 通用機(jī)電打擊鎖定系統(tǒng)

　　參考圖4揭示了通過反映其功能強(qiáng)調(diào)裝配方式的機(jī)電門設(shè)計(jì)的類型。該鎖提供了從門的外側(cè)隱藏的機(jī)構(gòu)。由于這種情況，這種類型的鎖由機(jī)電部件和位于門板內(nèi)的隱藏位置的電子鎖控制單元組成。可以通過將預(yù)編碼的卡與隱藏的電子鎖定控制單元相互作用來打開鎖定，該位置位于已知的授權(quán)人員的位置。機(jī)電部件由死栓和螺線管組成，其在門打開位置和門鎖定位置之間提供鎖舌的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)。圖4中的螺線管的目的是在死鎖(鎖閉和鎖定位置)之間執(zhí)行運(yùn)動(dòng)。門鎖的鎖舌通過鉸接連接機(jī)構(gòu)與螺線管柱塞連接，該連接機(jī)構(gòu)由樞軸連接到杠桿上。連桿的臂被插入形成在螺栓的尾部上的環(huán)形槽，該環(huán)形槽可以沿著X軸方向滑動(dòng)，以進(jìn)入插入門板的引導(dǎo)套筒并與插銷同軸布置。電子鎖控制單元被設(shè)計(jì)成通過與預(yù)編碼卡的電磁耦合來接收編碼數(shù)據(jù)。

　　圖4 具有提高安全等級(jí)的電磁鎖定機(jī)構(gòu)的門

　　機(jī)械設(shè)計(jì)方法的差異如圖5在鎖定狀態(tài)下允許螺線管彈簧壓縮或膨脹的機(jī)械儀器的設(shè)計(jì)在節(jié)能方面顯示出不同的結(jié)果。彈簧的設(shè)計(jì)位置可以專用螺線管來選擇性地激活鎖定或解鎖。其中采用兩個(gè)單元螺線管來操作鎖。該系統(tǒng)使用兩個(gè)螺線管進(jìn)行操作，這兩個(gè)螺線管連接到執(zhí)行鎖定和解鎖位置的扳手。鎖定罷工是一種偏向于以平常方式關(guān)閉的彈簧。門鎖提供兩種方式，這些模式是故障安全模式。該鎖定系統(tǒng)利用螺線管將止動(dòng)器保持在兩個(gè)位置中的一個(gè)位置。為了執(zhí)行解鎖位置，第一螺線管將被激勵(lì)到形成在肘桿表面上的凸起墊。第二螺線管的激活旨在執(zhí)行鎖定位置。在激活期間，第二螺線管將柱塞驅(qū)動(dòng)到開關(guān)的下表面。該設(shè)計(jì)顯示了安裝或懸掛在門框中的鎖定系統(tǒng)。因此，這些鎖不能安裝在玻璃門上。因此，這些發(fā)現(xiàn)成為可用性方法的缺點(diǎn)。事實(shí)上，通過使用兩個(gè)螺線管，發(fā)現(xiàn)機(jī)械儀器未完全優(yōu)化，因?yàn)樵阪i定操作期間，一個(gè)螺線管將被激活。

　　圖5電磁操作鎖閂

　　2008年，Syed Sabinal等人通過行車特性進(jìn)行了增強(qiáng)螺線管線性運(yùn)動(dòng)能力的研究。本研究通過定義行程長(zhǎng)度和選擇柱塞端的形狀來關(guān)注電磁閥性能。分析如圖6所示。圖6示出了與顯示的較長(zhǎng)行程長(zhǎng)度相比，螺線管可以在較短的行程長(zhǎng)度上最初產(chǎn)生高能量的能量。

　　圖6 電磁力行程曲線

　　二、建議創(chuàng)新能源節(jié)約門鎖系統(tǒng)

　　所提出的創(chuàng)新SES-Lock具有更好的安全性，效率和節(jié)能特性的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)旨在克服專利文獻(xiàn)和已發(fā)表文章中所有審查的機(jī)電鎖設(shè)計(jì)的現(xiàn)有缺點(diǎn)。SES-Lock是一種節(jié)能鎖定系統(tǒng)，只需要五個(gè)組件(閂鎖組件)，以減少材料和制造成本;盡量減少機(jī)械卡住或故障的風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)還嵌有一個(gè)管理鍵，以確保在激活器故障或電源故障的情況下可以照常操作鎖定。該功能非常重要，迄今為止在電動(dòng)機(jī)械鎖定系統(tǒng)領(lǐng)域尚無其他有能力的設(shè)計(jì)。

　　閂鎖是以通常的方式偏向鎖定位置的彈簧。彈簧連接在閂鎖和螺線管柱塞之間。圖7示出了關(guān)于彈簧如何不通過消耗電而推動(dòng)閂鎖的建議設(shè)計(jì)功能。這種設(shè)計(jì)功能可以稱為故障安全系統(tǒng)，因?yàn)檫@種類型的鎖定在系統(tǒng)故障或電源故障時(shí)保持鎖定狀態(tài)。該設(shè)計(jì)表明，由于不經(jīng)常使用的電磁鐵，操作需要更少的電力。只有當(dāng)用戶想要打開門時(shí)，電磁閥才會(huì)被激活，這意味著當(dāng)彈簧被壓縮時(shí)，螺線管將拉動(dòng)活塞以打開閂鎖。螺線管將握住柱塞3至4秒鐘，如電子接入系統(tǒng)所設(shè)置。

　　圖15 SES-Lock

　　系統(tǒng)中嵌入的管理密鑰的目的是覆蓋系統(tǒng)。這些設(shè)計(jì)間接地執(zhí)行故障安全模式功能。 因此，在機(jī)電鎖的簡(jiǎn)單儀器中組合失效安全無誤，確保達(dá)到安全，高效，節(jié)能的目的。

　　三、結(jié)論

　　從相關(guān)文獻(xiàn)的批判性回顧中，研究每個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及其各自的設(shè)計(jì)功能。因此，提出了配備討論目標(biāo)的超級(jí)節(jié)能(SES-Lock)，開發(fā)出成功的電磁門鎖，滿足客戶的需求，為產(chǎn)品的節(jié)能創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)。

　　通過使用簡(jiǎn)單的部件以最小化機(jī)械卡住或故障的風(fēng)險(xiǎn)，所提出的電磁門鎖可以以 的生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)和商業(yè)化。由于大多數(shù)機(jī)電鎖現(xiàn)在安裝在門內(nèi)，特別是玻璃門安裝的限制，發(fā)現(xiàn)了機(jī)電外殼和支架上的設(shè)計(jì)。

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