1. Einleitung
Die Entwicklung von Smart Homes, intelligenten Gebäuden, elektronischer Zutrittskontrolle und vernetzten Sicherheitsgeräten hat den Bedarf an kompakten und energieeffizienten Schließmechanismen entstehen lassen. Moderne intelligente Schlösser sollten eine zuverlässige mechanische Funktion bei minimalem Stromverbrauch gewährleisten. Dieses Phänomen ist
Dieses Phänomen ist einer der Gründe, warum Verriegelungsmagnete in intelligenten Verriegelungssystemen immer häufiger eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Magnetspulen, die üblicherweise kontinuierlich mit Strom versorgt werden müssen, um ihre Position zu halten, behalten rastende Magnetspulen ihre Position – verriegelt oder entriegelt – nach dem Abschalten des Stromimpulses bei. Dies kann durch Permanentmagnete, magnetische Kreise oder bistabile mechanische Strukturen erreicht werden.
Verriegelungsmagnete sind besonders vorteilhaft für batteriebetriebene intelligente Schlösser und andere intelligente Sicherheitsvorrichtungen, da sie die Position auch ohne kontinuierliche Stromversorgung beibehalten können.
Verriegelungsmagnete können als effektive Wandler des elektrischen Signals in einen zuverlässigen mechanischen Verriegelungs-/Entriegelungsvorgang bei elektronischen Schrankschlössern, Hotelschlössern, Paketfächern, Zutrittskontrollgeräten, intelligenten Tresoren und Haustürschlössern betrachtet werden.
2. Was ist ein Verriegelungsmagnet?
Ein Verriegelungssolenoid ist ein elektromagnetischer Aktor, der so konstruiert ist, dass er nach dem Entfernen des elektrischen Befehls eine der beiden mechanischen Positionen beibehält.
Im Gegensatz dazu fährt bei herkömmlichen Magnetspulen der Kolben typischerweise aus, wenn eine Spannung angelegt wird, und kehrt, unterstützt durch eine Rückholfeder, in seine Ausgangsposition zurück, wenn der elektrische Strom abgeschaltet wird.
Allerdings können Verriegelungsmagnete ihre Position auch nach dem Abschalten des elektrischen Impulses beibehalten, ohne dass eine kontinuierliche Bestromung der Spule erforderlich ist.
Viele Verriegelungsmechanismen können zwei Positionen beibehalten:
Verriegelte Position
FREIE STELLE
Zur Änderung der Kolbenposition ist ein kurzer elektrischer Impuls erforderlich.
Nach Abschluss der Positionsänderung hält der Aktor seine Position, ohne dass die Spule kontinuierlich mit Energie versorgt wird.
Dieses Funktionsprinzip macht den Aktor besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Energieeffizienz einer der wichtigsten Aspekte ist.
2.1 Sehr geringer Stromverbrauch
Der reduzierte Stromverbrauch ist das Hauptmerkmal von Verriegelungsmagneten in intelligenten Verriegelungsvorrichtungen.
Ein herkömmlicher Magnetschalter benötigt eine konstante Stromversorgung, um eine bestimmte Verriegelungsposition beizubehalten. Solche Konstruktionen können die Batterien tragbarer oder drahtloser Geräte schnell entladen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Aktuatoren benötigt die Verriegelungskonstruktion keinen kontinuierlichen Stromverbrauch, da der elektrische Impuls abgeschaltet werden kann, sobald sich der Aktuator in der gewünschten Position befindet. Die Position wird durch den internen magnetischen oder mechanischen Verriegelungsmechanismus gehalten.
Ein intelligentes, batteriebetriebenes Schrankschloss benötigt beispielsweise nur einen kurzen Stromimpuls, wenn der Benutzer den Schrank entriegelt oder verriegelt. Der Aktor benötigt zwischen den Vorgängen keine konstante Stromversorgung.
Es kann die Lebensdauer Ihres Akkus deutlich verlängern.
Bei intelligenten Türschlössern, die tausende Male ohne Batteriewechsel verwendet werden können, kann ein geringer Standby-Energieverbrauch zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil des Produkts werden.
2.2 Gut geeignet für batteriebetriebene Smart Locks
Viele moderne Verriegelungssysteme sind so konstruiert, dass sie ohne ständige kabelgebundene Stromversorgung funktionieren.
Beispiele dafür sind
Intelligente Türschlösser
Paketfächer
Intelligente Kleiderschränke
Elektronische Aktenschränke.
Hotelzimmerschlösser
Batteriebetriebene Tresore
Intelligente Briefkästen
Zugangskontrollgeräte
Diese Produkte verwenden üblicherweise auch Batterien, da es unpraktisch und teuer ist, jedes Schloss einzeln zu verkabeln.
Bei solchen Anwendungen können Verriegelungsmagnete eingesetzt werden, um den Energieverbrauch für jeden Verriegelungsvorgang zu reduzieren.
Zum Starten des Aktuators sendet die Steuerschaltung einen kurzen Impuls an ihn. Sobald das Schloss die gewünschte Position erreicht hat, kann die Spule abgeschaltet werden.
Eine solche Verriegelungstechnologie eignet sich besonders für Sicherheitsprodukte mit geringem Stromverbrauch.
3. Verriegelungsmagnet mit zwei stabilen Positionen
Viele intelligente Türschlösser benötigen sowohl Verriegelungs- als auch Entriegelungsfunktionen.
Ein Zwei-Positionen-Sperrmagnet kann zwei stabile Positionen einnehmen. Die eine Position bedeutet den verriegelten Zustand, die andere den entriegelten Zustand.
Der Aktor kann mit einem elektrischen Impuls von einer Position in eine andere gebracht werden.
Beispielsweise:
Entriegelungsbefehl → elektrischer Impuls → Kolbenbewegung → Schloss geöffnet
Und später:
Verriegelungsbefehl → entgegengesetzter elektrischer Impuls → Kolbenbewegung → Verriegelung eingerastet
Die Funktionsweise der elektrischen Steuerung hängt von der jeweiligen Konstruktion des Aktuators ab. Beispielsweise verwenden manche Zweispulen-Sperrmagnete separate Spulen für zwei Drehrichtungen, während andere eine einzelne Spule mit umgekehrter Polarität verwenden.
Die Fähigkeit, zwei stabile Positionen beizubehalten, macht Verriegelungsmagnete zur idealen Lösung für intelligente Schlösser.
4. Verbesserte Akkulaufzeit
Eine lange Akkulaufzeit ist ein wichtiges Verkaufsargument für viele intelligente Türverriegelungssysteme.
Nutzer erwarten üblicherweise, dass ein intelligentes Türschloss lange Zeit funktioniert, bevor es aufgeladen oder der Akku ausgetauscht werden muss. Dies ist schwer zu erreichen, wenn das Gerät ständig Strom verbraucht.
Verriegelungsmagnete können ohne ständige Stromversorgung in ihrer Position gehalten werden, was bedeutet, dass nur kurze Stromimpulse erforderlich sind.
Dies bedeutet, dass der Verriegelungsmechanismus deutlich weniger Energie verbraucht als ein ständig mit Strom versorgter Aktor.
Die Akkulaufzeit hängt von Faktoren wie beispielsweise
Aktivierungsfrequenz
Widerstand der Spule
Pulsdauer
Versorgungsspannung
Effizienz des Verriegelungsmechanismus
Leistungsaufnahme der Steuerschaltung
Umgebungstemperatur
Größe der Batterie
Das energiesparende Funktionsprinzip des Verriegelungssolenoids bietet jedoch eine solide Grundlage für die Entwicklung energieeffizienter intelligenter Schlösser.
5. Zuverlässige mechanische Befestigung der Verriegelungsmagnet
Die Positionsgenauigkeit ist für intelligente Verriegelungssysteme von großer Bedeutung.
Wenn der Aktor versehentlich von der verriegelten in die entriegelte Position schaltet, kann der Sicherheitsmechanismus außer Kraft gesetzt werden.
Verriegelungsmagnete sind so konstruiert, dass sie ihren mechanischen Zustand nach der Aktivierung beibehalten. Ein gut konstruierter magnetischer Verriegelungsmechanismus kann die Positionsstabilität ohne die Notwendigkeit einer permanenten elektrischen Stromversorgung gewährleisten.
Dies kann besonders nützlich sein, wenn das Produkt über einen längeren Zeitraum gesperrt werden muss.
Ein intelligenter Aufbewahrungsschrank kann beispielsweise stunden- oder tagelang verriegelt werden. In diesem Fall benötigt der Aktor keine konstante Stromversorgung, um den Verriegelungszustand aufrechtzuerhalten.
6. Kompakte Bauweise
Intelligente Türschlösser bieten in der Regel nur begrenzten Platz im Inneren.
Moderne Verriegelungsvorrichtungen müssen Batterien, Steuerplatinen, Sensoren, Kommunikationsmodule, mechanische Elemente und den Aktor in einem begrenzten Gehäuse unterbringen.
Ein kompakter Verriegelungsaktuator kann die Produktintegration verbessern.
Der Hersteller kann Anpassungen vornehmen:
Allgemeine Größe des Aktuators
Kolben Ø
Schlaganfall
Montagestruktur
Spulenanordnung
Leitungen oder Steckverbinder
Retentionskraft
Betriebsspannung
Es bietet dem Ingenieur die Möglichkeit, den Aktor für den verfügbaren Platz zu optimieren.
Die Anpassung des Aktuators kann insbesondere für Miniatur-Smart-Locks und elektronische Schrankschlösser von Nutzen sein.
7. Schnelle Reaktion auf den elektronischen Befehl
Schnelle Reaktionszeiten sind eine notwendige Voraussetzung für intelligente Schließsysteme, wenn sich ein Benutzer per Fingerabdruckscanner, Passwort, RFID-Karte, Bluetooth oder mobiler Anwendung authentifiziert.
Die elektronische Steuereinheit kann nach Erhalt des entsprechenden Autorisierungsbefehls einen Aktivierungsimpuls an das Magnetventil senden.
Anschließend führt der Aktor die notwendige mechanische Bewegung aus, wodurch der Verriegelungsmechanismus entriegelt oder verriegelt wird.
Ein Solenoid ist ein sehr reaktionsschneller Betätigungsmechanismus, da er elektrische Energie in lineare Bewegung umwandelt.
8. Einfache Integration mit intelligenten Steuerungssystemen
Moderne intelligente Türschlösser enthalten in der Regel elektronische Steuerplatinen, die für Authentifizierung, Kommunikation, Sensorik und Energiemanagement zuständig sind.
Durch die entsprechende Treiberschaltung kann ein Verriegelungsmagnet in dieses System integriert werden.
Der Controller kann je nach den empfangenen Informationen entscheiden, wann der Aktivierungsimpuls gesendet wird:
Fingerabdruckscanner.
Tastaturen
RFID-Leser
Nahfeldkommunikationssysteme
Bluetooth-Module
Wi-Fi-Systeme
Apps auf Mobilgeräten
Software zur Zutrittskontrolle
Der Magnet entriegelt oder verriegelt den Verriegelungsmechanismus.
Dadurch wird eine direkte Verbindung zwischen der digitalen Steuerung und dem physischen Sicherheitsmechanismus hergestellt.
9. Weniger Wärmeentwicklung
Die geringere Wärmeentwicklung ist ein Vorteil der Verriegelungsmagnete während des Betriebs.
Während bei herkömmlichen Magnetspulen aufgrund des kontinuierlichen Stromverbrauchs in der Spule ständig Wärme entsteht, wird die Spule bei einer Verriegelungskonstruktion nur für kurze Zeit mit Strom versorgt, um ihre Position zu ändern.
Ein geringerer durchschnittlicher Stromverbrauch ist besonders nützlich, um die Wärmeentwicklung im Inneren kleiner intelligenter Türschlösser zu verringern.
Diese Funktion ist besonders nützlich, wenn das Produkt wärmeempfindliche elektronische Bauteile wie Prozessoren, Sensoren, drahtlose Kommunikationsmodule und Batterien enthält.
10. Anwendbar für verschiedene Smart-Lock-Anwendungen
Die Flexibilität der Verriegelungstechnologie macht sie für eine Vielzahl intelligenter Verriegelungsanwendungen geeignet.
Smart Lock
Verriegelungsmagnete werden für Entriegelungs- und Verriegelungsmechanismen in intelligenten Türen im Wohn- und Gewerbebereich verwendet.
Elektronische Schlösser für Schränke
Sie können Büroschränke, industrielle Steuerschränke, Lagereinheiten und intelligente Möbel abschließen.
Paketschließfächer
Nur mit einer zuverlässigen elektronischen Steuerung und einem mechanischen Schloss lässt sich ein intelligentes Paketfach realisieren. Der Verriegelungsaktuator hält die Schlossposition bei geringem Stromverbrauch aufrecht.
Schließsysteme für Hotels
Kleine elektromechanische Aktuatoren können in elektronischen Hotelschlössern zur Betätigung von Verriegelungsmechanismen eingesetzt werden.
Intelligente Safes
Ein Verriegelungsmechanismus kann in elektronischen Tresoren und anderen Sicherheitsvorrichtungen verwendet werden, um interne Riegel oder Auslösemechanismen zu steuern.
Intelligente Briefkästen
Ein kompakter Verriegelungsmechanismus mit geringem Stromverbrauch eignet sich besonders gut für intelligente Briefkästen, die batteriebetrieben sind und über lange Zeiträume ungenutzt bleiben können.
Zugangskontrollgeräte
Kommerzielle Zutrittskontrollgeräte können Authentifizierungstechnologie mit Verriegelungsaktuatoren kombinieren, um den physischen Zugang zu steuern.
11 Verriegelungsmagnet vs Konventionelles Magnetventil
Das Verständnis des Unterschieds zwischen einem herkömmlichen Magneten und einem Verriegelungsmagneten hilft Ingenieuren bei der Auswahl des geeigneten Aktuators.
| Funktion | Verriegelungsmagnet | Konventionelles Magnetventil |
| Positionsinhaber | Hält die Position auch ohne kontinuierliche Stromversorgung. | Oftmals ist zum Halten Energie erforderlich. |
| Energieverbrauch | Sehr niedriger durchschnittlicher Verbrauch | Kann höher sein |
| Batterieanwendungen | Ausgezeichnet | Weniger geeignet für die kontinuierliche Lagerung |
| Hitzeerzeugung | Im Allgemeinen niedrigere Durchschnittstemperatur | Kann bei kontinuierlicher Einspeisung höher sein. |
| Kontrolle | Pulsbasiert | Oftmals kontinuierliche oder geschaltete Stromversorgung |
| Zwei-Positionen-Betrieb | gemeinsam | Normalerweise eine aktive Position |
| Intelligente Schlösser | Sehr gut geeignet | Geeignet für einige Designs |
Die beste Wahl hängt vom Verriegelungsmechanismus und den Systemanforderungen ab. Bei batteriebetriebenen Smart-Produkten, bei denen der Standby-Energieverbrauch kritisch ist, bietet die Verriegelungskonstruktion jedoch klare Vorteile.
12. Wie wählt man ein Verriegelungsmagnetventil aus?
Bei der Auswahl eines Verriegelungsmagneten ist weit mehr zu beachten als nur die Überprüfung der Betriebsspannung.
Ingenieure müssen mehrere wichtige Spezifikationen berücksichtigen.
Stromspannung
Die Spulenspannung muss mit dem verfügbaren Netzteil und der Treiberschaltung kompatibel sein.
Schlaganfall
Der Hub sollte ausreichen, um den Verriegelungsmechanismus vollständig zu betätigen.
Stabilität
Der Aktor sollte in der Lage sein, bei dem erforderlichen Hub eine ausreichende Kraft zu erzeugen, um Reibung und mechanischen Widerstand zu überwinden.
Machtposition
Die Haltekraft sollte ausreichen, um die verriegelte/entriegelte Position beizubehalten.
Impulsdauer
Für ein zuverlässiges Schalten muss das Steuerungssystem den richtigen Aktivierungsimpuls liefern.
Tastverhältnis (verriegelnde Magnetspulen können eine geringe durchschnittliche Leistung verbrauchen, aber die Spule muss dennoch innerhalb ihrer elektrischen Grenzen betrieben werden).
Umgebungstemperaturbereich
Der Aktor muss mit dem Temperaturbereich des Endprodukts kompatibel sein.
Lebensdauer
Die Ingenieure müssen die Anzahl der Verriegelungs- und Entriegelungszyklen für kommerzielle intelligente Türschlösser abschätzen.
13. Warum Sie kundenspezifische Verriegelungsmagnete verwenden sollten
Nicht jede Smart-Lock-Anwendung kann einen Standardaktuator verwenden.
Kundenspezifische Verriegelungsmagnete können so konstruiert werden, dass sie den jeweiligen mechanischen und elektrischen Anforderungen des Kunden gerecht werden.
Zu den kundenspezifischen Anpassungen gehören Magnetkreis, Spulenspezifikation, Hub, Kraft, Montagekonstruktion, Kolbengröße, Rückstellmechanismus und elektrische Anschlüsse.
Bei intelligenten Türschlössern mit hohem Produktionsvolumen kann ein kundenspezifischer Verriegelungsmagnet mehrere Vorteile bieten:
Bessere Raumausnutzung
Verbesserter Stromverbrauch
Bessere mechanische Passform
Angemessenere Kraft und Hub
Einfachere Montage
Höhere Zuverlässigkeit des Produkts
Die Zusammenarbeit mit einem zuverlässigen Magnetspulenhersteller während des Produktentwicklungsprozesses kann den Ingenieuren die Möglichkeit geben, diese Parameter abzuschätzen, bevor sie den Verriegelungsmechanismus herstellen.
14. Fazit
Die Entwicklung batteriebetriebener und energieeffizienter Sicherheitssysteme korreliert direkt mit der weitverbreiteten Verwendung von Verriegelungssolenoiden in intelligenten Verriegelungsvorrichtungen.
Diese Aktuatoren sind besonders nützlich für intelligente Schlösser, elektronische Schränke, Paketfächer, Tresore, Zutrittskontrollsysteme und andere intelligente Produkte, da sie ihre Position, ob verriegelt oder entriegelt, ohne kontinuierlichen Stromverbrauch beibehalten können.
Die wichtigsten Vorteile der Verriegelungsmagnete sind geringer Stromverbrauch, lange Batterielebensdauer, Positionshaltung, kompakte Bauweise, schnelle Reaktionszeit, geringe Wärmeentwicklung und flexible elektronische Steuerung.
Hersteller, die neue Generationen intelligenter Verriegelungsprodukte entwickeln, müssen den richtigen Verriegelungsaktuator anhand von Parametern wie Spannung, Hub, Kraft, Haltekraft, Impulsdauer, verfügbarem Einbauraum, Betriebstemperatur und Lebensdauer auswählen.
Der Verriegelungssolenoid verfügt über gut durchdachte magnetische und mechanische Eigenschaften, die ihn zu einem effektiven Bindeglied zwischen elektronischer Intelligenz und physischer Sicherheit machen und so zur Entwicklung zuverlässiger, kompakter und energieeffizienter intelligenter Verriegelungsprodukte beitragen.
