动能锁如何工作：一问一答讲清自发电与认证开锁

没有电池的锁，照样要“动脑子”：它得先确认来人是谁，再做判断，最后驱动机构动作。动能锁（Kinetic Lock，自发电锁）做完这一切，靠的只是把手转动一次产生的能量。围绕动能锁如何工作，我们把工程上最常被问到的几个问题，交给技术团队逐一解答。

问：电是从哪里来的？

答：来自用户的手。转动把手会带动锁内的小型发电机，把转动的机械能转换为电能。动能发电普遍基于电磁感应原理：按照法拉第电磁感应定律，磁通量发生变化就会产生感应电压，LibreTexts 物理课程对此有清楚的讲解。

问：转一下，能量真的够用吗？

答：能量很小，以微焦计，但专门为它设计的电路本身耗电极低。可以参照一个量级：EnOcean 的数据手册显示，一款同类电动式能量转换器每动作一次可输出 120 至 210 µJ，足够发送三条短无线电报文。

问：能量要先存起来吗？

答：不用。我们的动能锁没有储能用的电池或超级电容。电能经过整流后，直接用于建立通信、完成认证和驱动电机开锁，整个过程在同一次转动中完成，即瞬间发电、即时用电。锁内没有会耗尽、漏液或老化的部件，因此锁体的工作温度为 -40 °C 至 +80 °C，防护等级 IP68。

问：这么少的电，怎么完成认证？

答：锁的认证电路通过 Bluetooth（蓝牙）通信频段与用户手机通信，但走的不是标准蓝牙连接。标准的低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）在建立连接、交换数据之前，必须先发现设备；据 Aalto 大学与诺基亚研究人员的测量，预期发现时间取决于广播间隔和扫描占空比。转一次把手，负担不起这些开销。我们的锁改用私有的、无需握手的加密协议，采用不低于 AES-128 的加密，能耗和时延都低于标准蓝牙所能达到的水平。

问：认证通过之后发生什么？

答：认证通过后，电机动作，用户继续转动即可开锁。取能、认证和开锁通常不超过 3 秒，开锁寿命不少于 10,000 次。

问：有哪些需要权衡的地方？

答：每次开锁都需要一部装有配套 App、支持蓝牙的手机，因此要提前规划外包人员的授权，并为现场班组准备备用设备。

动能锁适合哪些场景

动能锁适合那些没人愿意排期去换电池的门和柜子：偏远、无人值守或露天的站点。欢迎联系我们，评估自发电门禁在贵单位各站点的适用范围。

参考来源

1. Faraday's Law: Electricity from Magnetism and Force（法拉第定律：由磁与力产生电）— LibreTexts — chem.libretexts.org/…/8.08:_Faraday's_Law-_Elect… 2. ECO 200 Energy Harvester Data Sheet（ECO 200 能量采集器数据手册）— EnOcean — https://docs.rs-online.com/80d0/0900766b8123eb69.pdf 3. How Low Energy is Bluetooth Low Energy? Comparative Measurements with ZigBee/802.15.4（低功耗蓝牙到底有多低功耗？与 ZigBee/802.15.4 的对比测量）— Siekkinen 等，Aalto 大学与诺基亚研究中心 — https://users.aalto.fi/~siekkine/pub/siekkinen12ble.pdf