1. Giới thiệu
Sự phát triển của nhà thông minh, tòa nhà thông minh, hệ thống kiểm soát ra vào điện tử và các thiết bị an ninh kết nối đã dẫn đến nhu cầu về các cơ chế khóa nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng. Khóa thông minh hiện đại cần cung cấp chuyển động cơ học đáng tin cậy với mức tiêu thụ điện năng tối thiểu. Hiện tượng này là
Hiện tượng này là một trong những lý do khiến nam châm điện chốt ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị khóa thông minh.
Không giống như các nam châm điện thông thường, thường cần được cấp nguồn liên tục để duy trì vị trí, nam châm điện chốt có thể giữ nguyên vị trí, ở trạng thái chốt hoặc mở chốt, sau khi xung điện đã được ngắt. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nam châm vĩnh cửu, mạch từ hoặc cấu trúc cơ khí lưỡng ổn định.
Các nam châm điện chốt đặc biệt có lợi cho các khóa thông minh chạy bằng pin và các thiết bị an ninh thông minh khác, vì chúng có khả năng duy trì vị trí mà không cần nguồn điện liên tục.
Các nam châm điện chốt có thể được coi là bộ chuyển đổi hiệu quả tín hiệu điện thành hoạt động khóa/mở khóa cơ học đáng tin cậy trong trường hợp khóa tủ điện tử, khóa khách sạn, tủ đựng bưu kiện, thiết bị kiểm soát ra vào, két sắt thông minh và khóa cửa nhà ở.
2. Thế nào là Chốt điện từ?
Nam châm điện chốt là bộ truyền động điện từ được thiết kế để giữ một trong hai vị trí cơ học sau khi ngắt tín hiệu điện.
Ngược lại, các nam châm điện thông thường thường đẩy pít tông ra khi có điện áp và trở lại vị trí ban đầu khi ngắt dòng điện, nhờ sự hỗ trợ của lò xo hồi vị.
Tuy nhiên, nam châm điện chốt có thể giữ nguyên vị trí sau khi xung điện được ngắt mà không cần phải cấp điện liên tục cho cuộn dây.
Nhiều cơ cấu chốt có thể duy trì hai vị trí:
Vị trí bị khóa
MỞ VỊ TRÍ
Cần một xung điện ngắn để thay đổi vị trí của pít tông.
Sau khi quá trình thay đổi vị trí hoàn tất, bộ truyền động sẽ giữ nguyên vị trí mà không cần cấp điện liên tục cho cuộn dây.
Nguyên lý hoạt động này làm cho bộ truyền động khá phù hợp cho các ứng dụng mà hiệu quả năng lượng là một trong những yếu tố quan trọng.
2.1 Mức tiêu thụ điện năng rất thấp
Giảm mức tiêu thụ điện năng là đặc điểm chính của nam châm điện chốt trong các thiết bị khóa thông minh.
Van điện từ thông thường cần nguồn điện liên tục để duy trì vị trí khóa nhất định. Những thiết kế như vậy có thể nhanh chóng làm cạn kiệt pin của các sản phẩm cầm tay hoặc không dây.
Trái ngược với các bộ truyền động thông thường, thiết kế chốt không cần tiêu thụ điện năng liên tục, vì xung điện có thể được ngắt khi bộ truyền động ở vị trí cần thiết. Vị trí được duy trì bởi cơ chế khóa từ tính hoặc cơ khí bên trong.
Ví dụ, một khóa tủ thông minh chạy bằng pin chỉ cần một xung điện ngắn khi người dùng mở/khóa tủ. Bộ truyền động không cần nguồn điện liên tục giữa các lần hoạt động.
Điều này có thể giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ pin của bạn.
Đối với các loại khóa thông minh, có thể sử dụng hàng nghìn lần giữa các lần thay pin, mức tiêu thụ năng lượng ở chế độ chờ thấp có thể trở thành lợi thế cạnh tranh quan trọng của sản phẩm.
2.2 Thích hợp cho khóa thông minh dùng pin
Nhiều thiết bị khóa hiện đại được thiết kế để hoạt động mà không cần nguồn điện lưới liên tục.
Ví dụ về chúng là
Khóa cửa thông minh
Tủ đựng bưu kiện
Tủ quần áo thông minh
Tủ hồ sơ điện tử.
Khóa cửa phòng khách sạn
Két sắt chạy bằng pin
Hộp thư thông minh
Thiết bị kiểm soát truy cập
Các sản phẩm này thường cũng sử dụng pin vì việc đấu dây cho từng ổ khóa riêng lẻ rất bất tiện và tốn kém.
Trong các ứng dụng như vậy, nam châm điện chốt có thể được sử dụng để giảm mức tiêu thụ năng lượng cho mỗi thao tác khóa.
Để khởi động bộ truyền động, mạch điều khiển sẽ gửi một xung ngắn đến nó. Khi khóa đã được di chuyển đến vị trí mong muốn, cuộn dây có thể được tắt.
Công nghệ khóa chốt như vậy đặc biệt phù hợp với các sản phẩm an ninh tiêu thụ điện năng thấp.
3. Van điện từ có hai vị trí ổn định
Nhiều loại khóa thông minh cần cả chức năng khóa và mở khóa.
Nam châm điện chốt hai vị trí có khả năng duy trì hai vị trí ổn định. Một vị trí biểu thị trạng thái khóa; vị trí còn lại biểu thị trạng thái mở khóa.
Bộ truyền động có thể được thay đổi từ vị trí này sang vị trí khác bằng xung điện.
Ví dụ:
Lệnh mở khóa → xung điện → chuyển động pít tông → khóa được mở
Và sau đó:
Lệnh khóa → xung điện ngược chiều → chuyển động pít tông → khóa được gài
Nguyên lý hoạt động của điều khiển điện phụ thuộc vào thiết kế cụ thể của bộ truyền động. Ví dụ, một số nam châm điện chốt hai cuộn dây sử dụng các cuộn dây riêng biệt cho hai hướng, trong khi một số khác sử dụng một cuộn dây duy nhất với sự đảo cực.
Khả năng duy trì hai vị trí ổn định khiến nam châm điện chốt trở thành lựa chọn hoàn hảo cho khóa thông minh.
4. Cải thiện tuổi thọ pin
Thời lượng pin kéo dài là một điểm bán hàng quan trọng đối với nhiều thiết bị khóa thông minh.
Người dùng thường kỳ vọng khóa thông minh sẽ hoạt động trong thời gian dài trước khi cần sạc pin hoặc thay pin. Điều này khó đạt được nếu thiết bị liên tục tiêu thụ điện năng.
Các nam châm điện chốt có thể duy trì vị trí của chúng mà không cần nguồn điện liên tục, điều đó có nghĩa là chỉ cần các xung điện ngắn là đủ.
Điều này có nghĩa là cơ chế khóa tiêu thụ ít năng lượng hơn đáng kể so với bộ truyền động được cấp điện liên tục.
Thời lượng pin sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như:
Tần số kích hoạt
Điện trở của cuộn dây
Độ dài xung
Cung câp hiệu điện thê
Hiệu quả của cơ chế khóa
Mức tiêu thụ điện năng của mạch điều khiển
nhiệt độ môi trường
Kích thước của pin
Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động tiết kiệm năng lượng của nam châm điện chốt cung cấp nền tảng vững chắc cho việc phát triển các loại khóa thông minh tiết kiệm năng lượng.
5. Khả năng giữ cơ học đáng tin cậy của nam châm điện chốt
Độ tin cậy về vị trí rất quan trọng đối với các sản phẩm khóa thông minh.
Nếu bộ truyền động vô tình chuyển từ vị trí khóa sang vị trí mở khóa, cơ chế an ninh có thể bị vô hiệu hóa.
Các nam châm điện chốt được thiết kế để duy trì trạng thái cơ học của chúng sau khi kích hoạt. Một cơ chế chốt từ tính được thiết kế tốt có thể đảm bảo giữ nguyên vị trí mà không cần nguồn điện liên tục.
Điều này đặc biệt hữu ích nếu sản phẩm cần được khóa trong một thời gian dài.
Ví dụ, một tủ lưu trữ thông minh có thể được khóa trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày. Trong trường hợp này, bộ truyền động không cần nguồn điện liên tục để duy trì trạng thái khóa.
6. Xây dựng nhỏ gọn
Khóa thông minh thường có không gian bên trong hạn chế.
Các thiết bị khóa hiện đại phải bao gồm pin, bảng điều khiển, cảm biến, mô-đun truyền thông, các bộ phận cơ khí và bộ truyền động bên trong một vỏ bọc hạn chế.
Bộ truyền động chốt nhỏ gọn có thể cải thiện khả năng tích hợp sản phẩm.
Nhà sản xuất có thể điều chỉnh:
Kích thước tổng quát của bộ truyền động
Pít tông Ø
cú đánh
Kết cấu gắn kết
Bố trí cuộn dây
Dây dẫn hoặc đầu nối
Khả năng giữ lại
điện áp làm việc
Nó cho phép kỹ sư tối ưu hóa bộ truyền động cho không gian có sẵn.
Việc tùy chỉnh bộ truyền động có thể đặc biệt hữu ích cho các khóa thông minh thu nhỏ và khóa tủ điện tử.
7. Phản hồi nhanh chóng đối với lệnh điện tử
Phản hồi nhanh là yêu cầu cần thiết đối với các hệ thống khóa thông minh khi người dùng xác thực bằng máy quét vân tay, mật khẩu, thẻ RFID, Bluetooth hoặc ứng dụng di động.
Bộ điều khiển điện tử có thể gửi xung kích hoạt đến van điện từ khi nhận được lệnh ủy quyền thích hợp.
Sau đó, bộ truyền động thực hiện chuyển động cơ học cần thiết, dẫn đến việc mở khóa hoặc khóa cơ cấu khóa.
Nam châm điện là một cơ cấu truyền động khá nhạy bén vì nó chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động tuyến tính.
8. Dễ dàng tích hợp với các hệ thống điều khiển thông minh
Các loại khóa thông minh hiện đại thường chứa các bảng mạch điều khiển điện tử thực hiện chức năng xác thực, giao tiếp, cảm biến và quản lý nguồn điện.
Mạch điều khiển phù hợp có thể tích hợp một nam châm điện chốt vào hệ thống này.
Bộ điều khiển có thể quyết định thời điểm gửi xung kích hoạt tùy thuộc vào thông tin nhận được từ:
Máy quét vân tay.
Bàn phím
Đầu đọc RFID
Hệ thống giao tiếp trường gần
Mô-đun Bluetooth
Hệ thống Wi-Fi
Ứng dụng trên thiết bị di động
Phần mềm kiểm soát truy cập
Cuộn dây điện từ sẽ mở khóa hoặc khóa cơ cấu khóa.
Điều này tạo ra mối liên hệ trực tiếp giữa lệnh điều khiển kỹ thuật số và cơ chế an ninh vật lý.
9. Ít tỏa nhiệt hơn
Ưu điểm của van điện từ chốt là giảm thiểu sự sinh nhiệt trong quá trình hoạt động.
Trong khi nam châm điện thông thường liên tục sinh nhiệt do tiêu thụ điện năng liên tục trong cuộn dây, thiết kế chốt chỉ cấp điện cho cuộn dây trong một thời gian ngắn để thay đổi vị trí của nó.
Mức tiêu thụ điện năng trung bình thấp hơn đặc biệt hữu ích để giảm lượng nhiệt sinh ra bên trong vỏ khóa thông minh nhỏ.
Tính năng này đặc biệt hữu ích nếu sản phẩm có một số linh kiện điện tử nhạy cảm với nhiệt như bộ xử lý, cảm biến, mô-đun truyền thông không dây và pin.
10. Áp dụng cho nhiều ứng dụng khóa thông minh khác nhau
Tính linh hoạt của công nghệ chốt khóa giúp nó phù hợp với nhiều ứng dụng khóa thông minh khác nhau.
Khóa thông minh
Nam châm điện chốt được sử dụng cho cơ chế khóa và mở cửa trong các cửa thông minh dân dụng và thương mại.
Khóa điện tử cho tủ
Chúng có thể dùng để khóa tủ văn phòng, tủ điều khiển công nghiệp, kho chứa hàng và đồ nội thất thông minh.
Tủ đựng đồ
Chỉ với sự hỗ trợ của hệ thống điều khiển điện tử đáng tin cậy và khóa cơ khí, người ta mới có thể tạo ra tủ khóa bưu kiện thông minh. Bộ truyền động chốt được sử dụng để duy trì vị trí khóa với mức tiêu thụ điện năng thấp.
Hệ thống khóa cho khách sạn
Các bộ truyền động điện cơ nhỏ có thể được sử dụng trong khóa điện tử khách sạn để vận hành cơ chế khóa.
Két sắt thông minh
Cơ cấu chốt có thể được sử dụng trong két sắt điện tử và các thiết bị an ninh khác để điều khiển các chốt bên trong hoặc cơ cấu mở khóa.
Hộp thư thông minh
Cơ chế khóa nhỏ gọn với mức tiêu thụ điện năng thấp đặc biệt phù hợp với các hộp thư thông minh, vốn hoạt động bằng pin và có thể ở trạng thái chờ trong thời gian dài.
Thiết bị điều khiển truy cập
Các thiết bị kiểm soát truy cập thương mại có thể kết hợp công nghệ xác thực với bộ truyền động chốt để kiểm soát việc truy cập vật lý.
11. Chốt điện từ vs. Van điện từ thông thường
Hiểu rõ sự khác biệt giữa van điện từ thông thường và van điện từ có chốt giúp các kỹ sư lựa chọn bộ truyền động phù hợp.
| Tính năng | Chốt điện từ | Van điện từ thông thường |
| Giữ vị trí | Duy trì vị trí mà không cần nguồn điện liên tục | Thường cần nguồn điện để giữ |
| Tiêu thụ năng lượng | Mức tiêu thụ trung bình rất thấp | Có thể cao hơn |
| Ứng dụng pin | Xuất sắc | Ít thích hợp hơn cho việc giữ liên tục. |
| Sinh nhiệt | Nhiệt độ trung bình nhìn chung thấp hơn | Có thể cao hơn trong quá trình cấp điện liên tục. |
| Kiểm soát | Dựa trên xung | Thường là nguồn điện liên tục hoặc nguồn điện chuyển mạch |
| Vận hành hai vị trí | Chung | Thông thường chỉ có một vị trí hoạt động |
| Khóa thông minh | Rất phù hợp | Thích hợp cho một số thiết kế. |
Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào cơ chế khóa và yêu cầu của hệ thống. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm thông minh chạy bằng pin, nơi mà mức tiêu thụ năng lượng ở chế độ chờ là yếu tố quan trọng, thiết kế chốt khóa có ưu thế rõ rệt.
12. Làm thế nào để chọn van điện từ có chốt?
Việc lựa chọn một van điện từ chốt giữ không chỉ đơn thuần là kiểm tra điện áp hoạt động.
Các kỹ sư phải xem xét một số thông số kỹ thuật quan trọng.
điện áp
Điện áp cuộn dây phải tương thích với nguồn điện và mạch điều khiển hiện có.
cú đánh
Hành trình cần đủ dài để vận hành hoàn toàn cơ chế khóa.
Sức mạnh
Bộ truyền động phải có khả năng tạo ra lực đủ lớn ở hành trình cần thiết để khắc phục ma sát và lực cản cơ học.
Nắm giữ quyền lực
Lực giữ phải đủ mạnh để giữ nguyên vị trí khóa/mở khóa.
Thời lượng của xung
Để đảm bảo chuyển mạch đáng tin cậy, hệ thống điều khiển cần cung cấp xung kích hoạt phù hợp.
Chu kỳ hoạt động (nam châm điện chốt có thể tiêu thụ công suất trung bình thấp, nhưng cuộn dây vẫn phải hoạt động trong giới hạn điện của nó).
Nhiệt độ hoạt động
Bộ truyền động phải tương thích với phạm vi nhiệt độ của sản phẩm cuối cùng.
Tuổi thọ:
Các kỹ sư phải ước tính số chu kỳ khóa và mở khóa đối với các loại khóa thông minh thương mại.
13. Tại sao bạn nên sử dụng van điện từ chốt tùy chỉnh
Không phải mọi ứng dụng khóa thông minh đều có thể sử dụng bộ truyền động tiêu chuẩn.
Các van điện từ chốt tùy chỉnh có thể được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cơ khí và điện cụ thể của khách hàng.
Các tùy chỉnh có thể bao gồm mạch từ, thông số cuộn dây, hành trình, lực, cấu trúc lắp đặt, kích thước pít tông, cơ cấu hồi vị và các kết nối điện.
Đối với các sản phẩm khóa thông minh có khối lượng sản xuất lớn, nam châm điện chốt tùy chỉnh có thể mang lại một số lợi ích:
Sử dụng không gian tốt hơn
Cải thiện mức tiêu thụ điện năng
Khớp nối cơ học tốt hơn
Lực và nhịp độ phù hợp hơn
Lắp ráp dễ dàng hơn
Độ tin cậy cao hơn của sản phẩm
Việc hợp tác với một nhà sản xuất van điện từ đáng tin cậy trong quá trình phát triển sản phẩm có thể mang lại cho các kỹ sư cơ hội ước tính các thông số này trước khi chế tạo cơ cấu khóa.
14. Phần kết luận
Sự phát triển của các hệ thống an ninh chạy bằng pin và tiết kiệm năng lượng có mối liên hệ trực tiếp với việc sử dụng rộng rãi các nam châm điện chốt trong các thiết bị khóa thông minh.
Các bộ truyền động này đặc biệt hữu ích cho khóa thông minh, tủ điện tử, tủ đựng bưu kiện, két sắt, hệ thống kiểm soát ra vào và các sản phẩm thông minh khác vì chúng có thể duy trì vị trí của mình, dù là khóa hay mở, mà không cần tiêu thụ điện năng liên tục.
Những ưu điểm chính của nam châm điện chốt là tiêu thụ điện năng thấp, tuổi thọ pin dài, khả năng giữ vị trí, thiết kế nhỏ gọn, phản hồi nhanh, sinh nhiệt thấp và điều khiển điện tử linh hoạt.
Các nhà sản xuất phát triển thế hệ sản phẩm khóa thông minh mới phải lựa chọn bộ truyền động chốt phù hợp dựa trên các thông số như điện áp, hành trình, lực, lực giữ, thời lượng xung, không gian lắp đặt sẵn có, nhiệt độ hoạt động và tuổi thọ.
Nam châm điện chốt có các đặc tính từ tính và cơ học được thiết kế tốt, tạo nên một liên kết hiệu quả giữa trí tuệ điện tử và an ninh vật lý, giúp tạo ra các sản phẩm khóa thông minh đáng tin cậy, nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng.
