CN101587336A - 扇门控制器 - Google Patents

Abstract

本发明扇门控制器属于门禁控制领域，主要包括：微处理器MCU，用于判断扇门运行状态，控制电机运行；串口通信转换芯片，用于实现串口通信功能；MOS管，用于驱动电机运转；MOS管驱动器，用于控制MOS管的导通与截止。本发明采用直流电机，更加安全；电机速度可调，运行更加平稳可靠；具有不同防夹力度调节功能；单扇门即可控制，模块独立性强。

Description

扇门控制器

技术领域

本发明属于AFC(Automatic Fare Collection，自动售检票)或者门禁控制领域，具体地说是一种扇门控制器。

背景技术

扇门用于自动检票机的阻挡机构，通过自动检票机读卡器和通行控制传感器的联动控制实现对持有效车票的乘客开闸放行和无效车票和其他不正当通行的行为关闸阻拦的功能，闸门可以通过参数控制处于常开和常闭状态，紧急模式下闸门无条件开闸，保证乘客疏散。断电时闸门处于自然开门状态。

在当前扇门控制器从控制电机类型分为直流48V，交流220V。而部分提供的扇门控制器是和通道控制器绑定的，几乎没有二次开发的余地。市场上的扇门控制器不但是和通道控制器绑定的，而且运行速度是不可调节的，保护力度也是不可调节的，不能够适应不同的客户需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构简单、易于控制、安全可靠的扇门控制器。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种扇门控制器，主要包括：微处理器MCU，用于判断扇门运行状态，控制电机运行；串口通信转换芯片，用于实现串口通信功能；MOS管，用于驱动电机运转；MOS管驱动器，用于控制MOS管的导通与截止。

所述微处理器MCU集成了EEPROM，所述EEPROM用于存储参数信息；所述微处理器MCU集成了2路PWM控制器，所述PWM控制器用于控制电机的运行速度以及防夹保护力度的调节。所述串口通信转换芯片为RS232串口通信转换芯片，所述MOS管驱动器是两个半桥MOS管驱动器构成的全桥MOS管驱动器，主要用于控制电机运转和切换电机运转方向。

本发明的有益效果在于：

1.采用直流电机，更加安全；

2.电机速度可调，运行更加平稳可靠；

3.具有不同防夹力度调节功能；

4.单扇门即可控制，模块独立性强。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中控制器的系统框图。

具体实施方式

现结合附图对本发明具体实施方式作进一步说明。

如图1所示是本发明具体实施方式中控制器的系统框图，包括MCU(即微控制器)、串口通信RS-232C、半桥控制器、MOS管，行程开关、接近开关、外来控制信号、速度选择组合、吸力选择组合、左右门选择、摆臂电磁铁、行程开关输出、接近开关输出、电机及电源。

其中MCU是控制器的核心，用于控制电机的运行与扇门的开关。MCU本身集成了EEEPROM，用来保存一些参数。MCU提供输入输出IO口，在本发明具体实施方式中做了4路输入端，即行程开关1、行程开关2、行程开关3和接近开关1，可以接受OC(OC：集电极开路输出)输出信号以及干接点信号，用作扫描扇门的两个行程开关信号和扇门的分离状态信号(即接近开关1)，另一路备用；同时将这3个信号通过IO输出给上位机，以便上位机知道扇门的运行状态。在本发明具体实施方式中还做了3路输入端，即外来控制信号1、外来控制信号2和外来控制信号3，用作接受上位机发来的开关门等信号。另外还有5路输入信号进行参数设置；其中2路组合设置用来控制电机的整体运行速度，即速度选择组合；另2路组合设置用来控制剪刀门的防夹分离力度，即吸力选择组合；最后1路设置用来区别左右扇门，即左右门选择。MCU中还集成了两路PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)控制器，其中一路主要用于控制电机运行的速度。在本发明具体实施方式中，MCU选用了PIC16F877A(51核8位RISC单片机，本身含有256BYTEEEPROM)。

串口通信转换芯片(图1中未标出)用于实现串口通信，在本发明具体实施方式中，串口通信转换芯片可以选用MAX2021D，串口通信为RS232串口通信。

MOS管半桥驱动器1和半桥驱动器2负责控制半桥MOS管的导通与截至，通过两个半桥驱动器的配合，可以组成全桥MOS管驱动器，用于驱动MOS管的组合导通。半桥驱动器本身具有防死角功能，保证了全桥的安全工作。这样通过控制半桥驱动器就可以实现控制电机的正反转及安全快速切换。在本发明具体实施方式中，MOS管半桥驱动器选用IR2104，MOS管选用IRFR360。IRFR360有较小的导通电阻，和较高的耐压以及功率，保证了电机运动过程中，不集热，不击穿。这个元器件的正确选择对本发明的实现十分重要，当然参数相似且满足要求的其它元器件也可以。

扇门传动工作原理为，DC48V有刷电机通过蜗杆减速器降低转速增加力矩带动连杆。连杆牵引着主摆臂，主摆臂的上端装有电磁铁，电磁铁通电后便吸引住吸引片。由于吸引片是固定在扇门摆臂上的，因此扇门能够随着主摆臂的摆动而一起运动。

当上电后，MCU采集开关信号，判断行程开关的位置，如果两者相符，门不动作；两者不相符，门动作。详细为，如果开关信号为开门，且通过判断行程开关的位置门已经开到位，则电机不需转动，反之亦然。如果开关信号为开门，但是通过判断行程开关的位置门没有开到位，则门开始转动，转到开到位的位置，然后停止。开关信号为关门的情况同理。

完全开门过程，当门现状是关到位时，此时有开门命令，则电机顺时针转动开始开门，然后不停扫描行程开关的位置，等到行程开关显示开到位，电机停止运转。这个过程中，程序控制着电机的速度。在整个运动过程中MCU通过PWM控制着占空比间隔性地给电机供电，占空比越大电机运行速度越快，占空比越小电机运行速度越慢。电机先慢慢加速，达到高速以后开始匀速，等到快到位置的时候开始减速，等到停止时这时速度已经比较低，这样使门有一个速度递升递减的过程，使扇门的运转更加稳定，减少了启停带来的震动。在这个过程中，PWM一直在变化着占空比来变换电机的运行速度。以下情况都包含了变速过程。

完全关门过程，当门现状是开到位时，此时有关门命令，则电机逆时针转动开始关门，然后不停扫描行程开关的位置，等到行程开关显示关到位，电机停止运转。这个过程中，程序控制着电机的速度。在整个运动过程中，电机先慢慢加速，达到高速以后开始匀速，等到快到位置的时候开始减速，等到停止时这时速度已经比较低，这样使门有一个速度递升递减的过程，减少了启停带来的震动。

开关过程中响应关开过程，先举一个例子，另一种情况与此相同。比如：当关门的过程中，这时候来了一个开门的命令，MCU会先让电机停止运动，然后马上让电机向相反的方向动作去开门，之后开到位，电机停止。反之亦然。

关门过程中的保护功能，关门时，如果有人闯关，当门夹到人或者物体时，这时反作用给门有一定的力度(这个力度是夹的越紧力度越大)，当力度超过我们设定的保护力度值时，门板与摆臂自动分离，以达到保护的目的。此后微处理器发现摆臂与门板分离了，它会驱动电机向开门方向运动直到再次吸引到门板为止。其实这个过程一般不会发生，因为在整机通道中，都有安全传感器的存在，当关门时，如果安全传感器被挡住，通道控制器应该会通知扇门控制器马上开门，以防夹人。即使通道控制器反应比较慢或者没有做出判断亦或是失灵了，扇门控制器本身还是会夹人弹开的，以起到保护作用，而且此防夹力度大小可以通过参数调整。

以上的分离状态，和门的位置状态时时反映给上位机，以便上位机做出相应的开关门命令。

此外防夹力度的设置与实现如下：2路组合设置用来控制剪刀门的防夹分离力度，即吸力选择组合，2路二进制组合可以设置4种力度。力度的实现是通过另外1路的PWM控制器来控制电磁铁的得电占空比以实现变换电磁铁的吸引力度，占空比越大吸力越大，占空比越小吸力越小。该4种力度有默认值，也可以根据客户的要求进行修改。如果通过串口设置力度参数，理论上可以实现0-250牛的任意力度。

上述说明只是该发明的具体实施方式，其不对发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对上述的具体实施方式作修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (5)

1.一种扇门控制器，其特征在于，该控制器主要包括：

微处理器MCU，用于判断扇门运行状态，控制电机运行；

串口通信转换芯片，用于实现串口通信功能；

MOS管，用于驱动电机运转；

MOS管驱动器，用于控制MOS管的导通与截止。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述微处理器MCU集成了EEPROM，所述EEPROM用于存储参数信息。

3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述微处理器MCU集成了2路PWM控制器，所述PWM控制器用于控制电机的运行速度以及防夹保护力度的调节。

4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述串口通信转换芯片为RS232串口通信转换芯片。

5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述MOS管驱动器是两个半桥MOS管驱动器构成的全桥MOS管驱动器，主要用于控制电机运转和切换电机运转方向。

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