基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖的制作方法

本發(fā)明涉及自行車、IC集成電路、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、智能傳感器和低功耗藍(lán)牙技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有專利中，授權(quán)公開號(hào)為CN205243205U的一種電機(jī)藍(lán)牙自行車鎖，它屬于自行車技術(shù)領(lǐng)域。包括鎖上蓋、鎖下蓋、鎖體、鎖環(huán)、電池組、電機(jī)、藍(lán)牙控制板、主控板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和按鈕板，鎖上蓋和鎖下蓋相互匹配，鎖體和鎖環(huán)相連，該鎖體和電池組均安裝在鎖下蓋內(nèi)，電機(jī)、藍(lán)牙控制板、主控板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和按鈕板均固定在鎖下蓋內(nèi)，主控板分別與藍(lán)牙控制板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板相連，電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)，藍(lán)牙控制板和電機(jī)連接。其結(jié)構(gòu)合理，安裝和拆卸方便，安全可靠，智能化程度高。該發(fā)明專利一種電機(jī)藍(lán)牙自行車鎖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際操作起來繁瑣，不能快捷高效的進(jìn)行自行車的解鎖與上鎖，而且該藍(lán)牙自行車鎖只是在傳統(tǒng)自行車鎖的基礎(chǔ)上加上智能化元素，在某種意義上來說智能化程度不高。

授權(quán)公開號(hào)為CN204531700U的 一種帶有藍(lán)牙功能的壓力式報(bào)警自行車鎖，在鎖體內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙控制電路板和兩個(gè)關(guān)于鎖體中心對(duì)稱的鎖舌外殼，在鎖舌外殼內(nèi)設(shè)有鎖桿槽、鎖舌復(fù)位彈簧及主動(dòng)齒輪，該主動(dòng)齒輪安裝在電機(jī)的輸出軸上，鎖舌的后部為齒輪，在鎖舌后設(shè)有復(fù)位彈簧，在鎖桿槽的頂部有一報(bào)警墊圈，在鎖舌外殼內(nèi)有一孔處于報(bào)警墊圈的下方，鎖桿上有與鎖舌匹配的凹槽；所述膠套的一端有螺釘一，另一端有螺釘二，鎖體中裝有備用電池倉(cāng)與揚(yáng)聲器，膠套內(nèi)表面緊貼膠套感應(yīng)層，鎖桿的外表面緊貼鎖桿感應(yīng)層且在鎖桿感應(yīng)層上有凸塊。采用藍(lán)牙與步進(jìn)電機(jī)組合的結(jié)構(gòu)，且采用感應(yīng)壓力接觸的報(bào)警方式。緊跟當(dāng)下時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，成本低，效果好。該發(fā)明專利一種帶有藍(lán)牙功能的壓力式報(bào)警自行車鎖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因?yàn)椴捎玫氖歉袘?yīng)壓力接觸的報(bào)警方式很少容易受環(huán)境的影響，實(shí)際操作起來存在很大的問題，并且該自行車鎖物理結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)復(fù)雜，各部分的銜接度有待考證。

集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母 “IC”表示。電子集成技術(shù)按工藝方法分為以硅平面工藝為基礎(chǔ)的單片集成電路、以薄膜技術(shù)為基礎(chǔ)的薄膜集成電路和以絲網(wǎng)印刷技術(shù)為基礎(chǔ)的厚膜集成電路。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，但不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源可以無處不在。

智能傳感器（intelligent sensor）是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通過軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的編程自動(dòng)化能力；功能多樣化。

低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術(shù)，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設(shè)計(jì)為超低功耗(ULP)無線技術(shù)。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。低功耗藍(lán)牙技術(shù)采用可變連接時(shí)間間隔，這個(gè)間隔根據(jù)具體應(yīng)用可以設(shè)置為幾毫秒到幾秒不等。另外，因?yàn)锽LE技術(shù)采用非?？焖俚倪B接方式，因此平時(shí)可以處于“非連接”狀態(tài)（節(jié)省能源），此時(shí)鏈路兩端相互間只是知曉對(duì)方，只有在必要時(shí)才開啟鏈路，然后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉鏈路。

低功耗藍(lán)牙技術(shù)的三大特性成就了ULP性能，這三大特性分別是最大化的待機(jī)時(shí)間、快速連接和低峰值的發(fā)送/接收功耗。低功耗藍(lán)牙技術(shù)“完成”一次連接(即掃描其它設(shè)備、建立鏈路、發(fā)送數(shù)據(jù)、認(rèn)證和適當(dāng)?shù)亟Y(jié)束)只需3ms；而標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)完成相同的連接周期需要數(shù)百毫秒。再次提醒，無線開啟時(shí)間越長(zhǎng)，消耗的電池能量就越多。低功耗藍(lán)牙技術(shù)還能通過兩種其它方式限制峰值功耗：采用更加“寬松的”射頻參數(shù)以及發(fā)送很短的數(shù)據(jù)包。兩種技術(shù)都使用高斯頻移鍵控(GFSK)調(diào)制，但低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用的調(diào)制指數(shù)是0.5，而標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)是0.35。0.5的指數(shù)接近高斯最小頻移鍵控(GMSK)方案，可以降低無線設(shè)備的功耗要求。更低調(diào)制指數(shù)還有兩個(gè)好處，即提高覆蓋范圍和增強(qiáng)魯棒性。低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用非常短的數(shù)據(jù)包——這能使硅片保持在低溫狀態(tài)。因此，低功耗藍(lán)牙收發(fā)器不需要較耗能的再次校準(zhǔn)和閉環(huán)架構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，其特征在于：包括有自行車、安裝在自行車前后側(cè)的轉(zhuǎn)向燈、安裝在自行車把手上的且與轉(zhuǎn)向燈相連接的轉(zhuǎn)向開關(guān)、安裝在自行車前輪的轉(zhuǎn)向角度傳感器和加速度傳感器、IC集成電路板、太陽(yáng)能電池板、步進(jìn)電機(jī)和移動(dòng)終端，所述的自行車在其后輪右側(cè)的支架上固定焊接有支撐架，所述的IC集成電路板和步進(jìn)電機(jī)分別固定安裝在所述支撐架上，所述步進(jìn)電機(jī)的主軸上套裝有固定塊，所述的固定塊上設(shè)有橫向通孔并套裝有鎖桿；所述的自行車在其后輪左側(cè)的支架上固定焊接有鎖座，所述的鎖座上設(shè)有與所述鎖桿相配合的鎖孔；所述的IC集成電路板上集成有CPU、藍(lán)牙模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路、語(yǔ)音提示模塊、可充電電源模塊和繼電器；所述的CPU分別與所述轉(zhuǎn)向角度傳感器和加速度傳感器相連接，與所述轉(zhuǎn)向燈相連接，與所述語(yǔ)音提示模塊相連接，通過A/D轉(zhuǎn)換電路與所述藍(lán)牙模塊相連接，通過繼電器與所述步進(jìn)電機(jī)相連接，所述的藍(lán)牙模塊與所述移動(dòng)終端進(jìn)行無線通信；所述的太陽(yáng)能電池板分別設(shè)置于所述自行車的前、后方，并位于所述自行車的騎坐區(qū)域的下方，同時(shí)與所述可充電電源模塊相連接。

所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的IC集成電路板采用CC3200LanuchPad開發(fā)板。

所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的藍(lán)牙模塊采用CC2541芯片。

所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的可充電電源模塊采用鋰電池。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明采用獨(dú)特新穎的自行車車鎖模式，利用IC集成電路技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)該自行車車鎖微小型化、低功耗、智能化；并且自主設(shè)計(jì)的IC集成電路板不僅能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)終端遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能電池板和鋰電池的交互式充放電效應(yīng)，太陽(yáng)能電池板和鋰電池的交互式使用，解決了傳統(tǒng)智能自行車鎖需定期更換電池的問題。

2、本發(fā)明從產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)，技術(shù)應(yīng)用等層面進(jìn)行突破性的技術(shù)革新，與現(xiàn)有的其他產(chǎn)品相比，很大程度上的實(shí)現(xiàn)了自行車的完全鎖定；將自主設(shè)計(jì)的IC集成電路板和改裝的步進(jìn)電機(jī)引入到車鎖中，利用移動(dòng)終端通過低功耗藍(lán)牙遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)單高效的實(shí)現(xiàn)了自行車的上鎖與解鎖。

3、本發(fā)明中轉(zhuǎn)向燈和智能傳感器的使用，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)用戶手動(dòng)操縱安裝在自行車把手上的轉(zhuǎn)向開關(guān)，另一方面智能傳感器能夠根據(jù)用戶在騎行過程中轉(zhuǎn)彎的角度和加速度進(jìn)行智能開啟轉(zhuǎn)向燈；與此同時(shí)語(yǔ)音提示模塊的使用，能夠?yàn)橛脩籼峁剀笆孢m的服務(wù)。

4、本發(fā)明成功的解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題同時(shí)推陳出新，研發(fā)探索出一套全新的技術(shù)方案，最終真正的實(shí)現(xiàn)了智能物聯(lián)，在物聯(lián)網(wǎng)革命浪潮下，也推動(dòng)了自行車鎖的一種進(jìn)步與革新。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明控制原理框圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1、2，一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防自行車鎖，包括有自行車1、安裝在自行車1前后側(cè)的轉(zhuǎn)向燈、安裝在自行車1把手上且與轉(zhuǎn)向燈相連接的轉(zhuǎn)向開關(guān)、安裝在自行車1前輪的轉(zhuǎn)向角度傳感器和加速度傳感器、IC集成電路板、太陽(yáng)能電池板9、步進(jìn)電機(jī)2和移動(dòng)終端，自行車1在其后輪右側(cè)的支架3上固定焊接有支撐架4，IC集成電路板和步進(jìn)電機(jī)2分別固定安裝在支撐架上，步進(jìn)電機(jī)2的主軸上套裝有固定塊5，固定塊5上設(shè)有橫向通孔并套裝有鎖桿6；自行車1在其后輪左側(cè)的支架7上固定焊接有鎖座8，鎖座8上設(shè)有與鎖桿6相配合的鎖孔；IC集成電路板上集成有CPU、藍(lán)牙模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路、語(yǔ)音提示模塊、可充電電源模塊和繼電器；CPU分別與轉(zhuǎn)向角度傳感器和加速度傳感器相連接，與轉(zhuǎn)向燈相連接，與語(yǔ)音提示模塊相連接，通過A/D轉(zhuǎn)換電路與藍(lán)牙模塊相連接，通過繼電器與步進(jìn)電機(jī)2相連接，藍(lán)牙模塊與移動(dòng)終端進(jìn)行無線通信；太陽(yáng)能電池板9分別設(shè)置于自行車1的前、后方，并位于自行車1的騎坐區(qū)域的下方，同時(shí)與可充電電源模塊相連接。

本發(fā)明中，IC集成電路板采用CC3200LanuchPad開發(fā)板。

藍(lán)牙模塊采用CC2541芯片。

可充電電源模塊采用鋰電池。

當(dāng)用戶通過移動(dòng)終端連接藍(lán)牙模塊，最終能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自行車1的上鎖與解鎖功能。同時(shí)當(dāng)自行車1處于上鎖狀態(tài)時(shí)，語(yǔ)音提示模塊會(huì)發(fā)出“你的愛車已上鎖”提示音，當(dāng)自行車1處于解鎖狀態(tài)時(shí)，語(yǔ)音提示模塊會(huì)發(fā)出“你的愛車已解鎖” 提示音。

太陽(yáng)能電池板9能夠?qū)⒐饽芨咝У霓D(zhuǎn)化成電能，一方面可以直接給IC集成電路板供電，另一方在電能轉(zhuǎn)化過多時(shí)可用于向鋰電池充電，實(shí)現(xiàn)交互式的充放電效應(yīng)。

IC集成電路板和步進(jìn)電機(jī)2高度集成化，實(shí)現(xiàn)微型化一體，不需要復(fù)雜的線路連接就可以實(shí)現(xiàn)硬件電路的所有功能。

步進(jìn)電機(jī)2經(jīng)過自主改裝，通過驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2能夠帶動(dòng)固定塊5上的鎖桿6的前進(jìn)與后退，并且鎖桿6前進(jìn)能夠伸進(jìn)與其相對(duì)應(yīng)的鎖孔中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自行車1的完全鎖定。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端（智能手機(jī)）通過藍(lán)牙發(fā)送指令就可以與IC集成電路板進(jìn)行通信，進(jìn)而將藍(lán)牙的指令通過與IC集成電路板連接步進(jìn)電機(jī)的線路進(jìn)行傳輸，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而能實(shí)現(xiàn)自行車的上鎖與解鎖。

本發(fā)明對(duì)普通自行車進(jìn)行改裝，在自行車后輪的左、右兩側(cè)支架分別焊接有部分裝置用于實(shí)現(xiàn)自行車的上鎖與解鎖；左側(cè)的焊接的是帶有鎖孔的鎖座，右側(cè)焊接的是支撐架，用來安裝步進(jìn)電機(jī)，從而構(gòu)成了普通自行車車鎖的原型。

步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過自主改進(jìn)，在步進(jìn)電機(jī)的主軸上套裝固定塊，并且固定塊與用于安裝步進(jìn)電機(jī)的支撐架之間有一定的間隙，防止存在摩擦，有利于步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鎖桿前進(jìn)與后退，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自行車的解鎖與上鎖。

太陽(yáng)能電池板的發(fā)電方式有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

本發(fā)明采用的是光—電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。

本發(fā)明中轉(zhuǎn)向燈和智能傳感器的使用，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)用戶手動(dòng)操縱安裝在自行車把手上的轉(zhuǎn)向開關(guān)，另一方面智能傳感器能夠根據(jù)用戶在騎行過程中轉(zhuǎn)彎的角度和加速度進(jìn)行智能開啟轉(zhuǎn)向燈；與此同時(shí)語(yǔ)音提示模塊的使用，能夠?yàn)橛脩籼峁剀笆孢m的服務(wù)；兩者的結(jié)合為用戶的使用便捷以及安全提供了可能，智能化的同時(shí)也順應(yīng)了用戶的需求。

本發(fā)明將自主設(shè)計(jì)的IC集成電路板和改裝的步進(jìn)電機(jī)引入到車鎖中，利用移動(dòng)終端通過低功耗藍(lán)牙遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，簡(jiǎn)單高效的實(shí)現(xiàn)了自行車的上鎖與解鎖。IC集成電路技術(shù)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的引入對(duì)整個(gè)自行車車鎖的實(shí)現(xiàn)起到了決定性的作用，利于實(shí)施與推廣。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。