CN102540633A - 电磁铁式机械快门的快速开启与保持控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁铁式机械快门的快速开启与保持控制系统，属于电子学控制领域。该控制系统包括：单片机1、光耦2、场效应管3、继电器4、三极管5、快门6。当执行快门快速开启动作时，控制开启信号在电磁铁两端加载高电压，打开快门；打开后如需长时间保持打开状态，控制开启电压信号降低电磁铁两端电压，维持打开状态；需要关闭时，控制开启信号关闭快门。通过这种控制系统能安全有效地控制电磁铁式机械快门的开启、保持、关闭。本发明的优点是电路可靠性高，曝光时间控制精准，最短曝光时间1/2000秒并且有效延长了快门的使用寿命，具有工程实用价值。
Description
技术领域
本发明属于电子学控制领域，涉及电磁铁式机械快门的快速开启与保持控制系统。
背景技术
在电磁铁式机械快门的实际应用中，根据施加在电磁铁线圈两端电源的通断完成快门开启、保持、关闭，常用的控制系统在电磁铁线圈一端连接控制电源正端，在另一端连接控制电源负端，通过控制一端的通断来控制快门开启、保持、关闭；为了拍照时快速开启快门，需要在线圈两端施加较高的电源电压，长时间在线圈两端施加高电压保持快门开启状态，线圈会发热影响快门的使用寿命。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的是设计一个电磁铁式快门快速开启和保持控制系统，用一种控制系统来实现快门在工作过程中安全有效地快速开启、长时间开启保持和关闭几种状态的切换，延长快门的使用寿命。
为实现本发明的目的，本发明设计了电磁铁线圈的快速开启与保持控制系统，即在开启时在线圈两端施加高电压、在快门快速开启后，在线圈两端施加低电压保持快门开启，从而保护快门。该控制系统由单片机、光耦、继电器、三极管、功率电阻、电磁铁机械快门等组成，电路组成如图1所示。
首先由单片机控制快门开启信号、保持控制信号无效，快门处于关闭状态，线圈释放；若需要快门开启，则单片机控制快门开启信号、保持控制信号有效，快门开启信号为高电平，光耦打开，由于电阻R2、R3分压，场效应管V1栅、源极间电压9V，保证场效应管V1源极、漏极导通，控制信号-端通过V1源、漏极与地连通，为低电平；保持控制信号为高电平，三极管V2集电极、发射极导通，继电器K1吸合，R5、R6并联与快门线圈内阻12Ω串联，输入电压+15V电压经过分压使控制信号+端电压达到+12V以上，同时控制信号-端低电平，快门可快速开启，线圈吸合；快门开启后，输出快门到位信号，单片机检测到该信号后，控制快门开启信号为高电平，保持控制信号为低电平。控制快门开启信号为高电平使得快门控制信号-端保持低电平；保持控制信号为低电平，继电器K1断开，输入电压+15V经过R6与快门内阻分压后，快门控制信号+端电压为+5V，保持快门打开状态。若单片机控制快门开启信号为低电平，光耦关闭，场效应管V1漏、源极不导通，快门控制信号-端为高电平，快门关闭。整个控制工作流程可重复操作。
该控制系统的连接关系是：单片机1的引脚PF0输出的快门开启信号经R1330Ω电阻与光耦2输入正端引脚5连接，光耦2输入负端与电源地连接；光耦2的引脚3经R2 200Ω电阻与+12V连接，光耦2的引脚1与场效应管3的引脚1连接；场效应管3的引脚1与引脚3之间跨接680Ω电阻，场效应管3的引脚2与快门6控制信号-端连接；单片机1的引脚PF1输出保持控制信号经1kΩ电阻与三极管5的引脚1相连；继电器4的触点4连接+12V电压，继电器4触点11与三极管5的引脚3连接，继电器4的触点1经3.3Ω功率电阻与+15V连接，触点5经25Ω功率电阻与+15V连接，同时连接至快门6控制信号+端。单片机1的引脚PF3直接与快门6的快门开到位端连接。
控制快门控制系统工作的时序如图3所示，其中，T1是快门快速开启时间，T2是快门开启后保持时间。
电磁铁式机械快门需要快速开启或长时间开启保持时，可通过单片机发出的开启信号控制快门的打开与关闭；通过开启电压信号控制开启快门时加载在快门电磁铁两端的开启电压。执行快门快速开启动作时，控制开启信号在电磁铁两端加载高电压，打开快门，打开后如需长时间保持打开状态，控制开启电压信号降低电磁铁两端电压，维持打开状态，需要关闭时，控制开启信号关闭快门。通过这种控制系统能安全有效地控制电磁铁式机械快门的开启、保持、关闭。
本发明的优点是设计巧妙，成本低廉，电路可靠性高，曝光时间控制精准，最短曝光时间1/2000秒，并且有效延长了快门的使用寿命，具有工程实用价值。
附图说明
图1本发明控制的电路示意图，其中包括：单片机1、光耦2、场效应管3、继电器4、三极管5、快门6。
图2本发明控制的电路实施例示意图。
图3本发明的控制时序图。
具体实施方式
本发明将结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的目的、特征、优点进行深入了解。
本发明实例参考如图2所示，包括单片机1、光耦2、场效应管3、继电器4、三极管5、快门6。
单片机1采用AVR系列的ATmega64，光耦2采用JAN4N48，场效应管3采用IRF620，继电器4采用12V直流继电器JRC071M，三极管5采用BC848、快门6为电磁铁式机械快门，型号VS14S。
单片机1PF0输出快门开启信号为低电平、PF1输出保持控制信号为低电平，快门6处于关闭(线圈释放)状态；当单片机1的PF0、PF1同时为高电平，则光耦2打开，由于电阻R2、R3分压，场效应管3的栅、源极电压达到9V，保证场效应管3源极、漏极导通，控制信号-端通过场效应管3源、漏极与地连通，为低电平；保持控制信号为高电平，三极管5集电极、发射极导通，继电器4吸合，R5、R6并联与快门6线圈内阻12Ω串联，输入电压+15V电压经过分压使快门6控制信号+端电压达到+12V以上，快门6可快速开启(线圈吸合)；快门6开启后，快门6光电对输出快门开到位信号，单片机1PF3脚检测到该信号后，PF0脚电平保持为高电平，PF1变为低电平。PF0脚为高电平使得快门6控制信号-端保持低电平；PF1为低电平，继电器4触点1、5断开，输入电压+15V经过R6与快门6内阻分压后，快门6控制信号+端电压为+5V，保持快门打开状态。若单片机1PF0为低电平，光耦关闭，场效应管3漏、源极不导通，快门控制信号-端为高电平，快门关闭。
本快门控制系统目前已在机载测绘相机上成功应用，电路可靠性高，曝光时间控制精准，最短曝光时间1/2000秒，并且有效延长了快门的使用寿命。
Claims (1)
1.电磁铁快门的快速开启与保持控制系统，其特征在于在开启时在线圈两端施加高电压，快门快速开启后，在线圈两端施加低电压保持快门开启，从而保护快门，该控制系统包括：单片机(1)、光耦(2)、场效应管(3)、继电器(4)、三极管(5)、快门(6)；
控制系统的连接关系是：单片机(1)的引脚PF0输出快门开启信号经R1电阻与光耦(2)输入正端引脚5连接，光耦(2)输入负端与电源地连接；光耦(2)的引脚3经R2电阻与+12V连接，光耦(2)的引脚1与场效应管(3)的引脚1连接；场效应管(3)的引脚1与引脚3之间跨接R3电阻，场效应管(3)的引脚2与快门(6)控制信号-端连接；单片机(1)的引脚PF1输出保持控制信号经R4电阻与三极管(5)的引脚1相连；继电器(4)触点4连接+12V电压，继电器(4)的触点11与三极管(5)的引脚3连接，继电器(4)的触点1经R5功率电阻与+15V连接，继电器(4)的触点5经R6功率电阻与+15V连接，同时连接至快门(6)控制信号+端；单片机(1)的引脚PF3直接与快门(6)的快门开到位端连接。
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