CN102747920A - 一种基于雷达传感器的自动门系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于雷达传感器的自动门系统，该系统利用雷达作为运动感知传感器实现对自动门的控制，该系统包括：雷达传感器，当人或者其他异物进入雷达传感器的检测区域内时，雷达传感器产生响应信号传输至控制器中，控制器马上驱动电机把门打开；控制器，控制器采用4级调速：高速、中速、低速和挤压速度，其中，在进行门距测量时采用低速，正常运行时采用高速、中速和挤压速度，这几种速度通过精确电位器调节。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种利用雷达作为运动感知传感器的自动门控制系统。
背景技术
目前，各种饭店、宾馆和智能楼对门的要求很高，而市场上各种自动门大多从国外进口，虽然性能稳定，但是价格高昂，从几万元到十几万元人民币；国内生产的各种自动门质量稍差，虽然价位低，但是整体性能的可靠性不高，功能少且返修率高。自动门系统的核心部分是控制器，该部分对系统的运行至关重要，然而目前市场上自动门控制器的种类单一且相关的研究也较少。新近研制成功的基于单片机的自动门控制器具有性能稳定、功能强、成本低且易扩展的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用雷达作为运动感知传感器的自动门控制系统。
实现本发明目的的技术方案是：一种基于雷达传感器的自动门系统，该系统利用雷达作为运动感知传感器实现对自动门的控制，该系统包括：
雷达传感器，当人或者其他异物进入雷达传感器的检测区域内时，雷达传感器产生响应信号传输至控制器中，控制器马上驱动电机把门打开；
控制器，控制器采用4级调速：高速、中速、低速和挤压速度，其中，在进行门距测量时采用低速，正常运行时采用高速、中速和挤压速度，这几种速度通过精确电位器调节。
作为本发明的进一步改进，所述控制器采用计数法进行速度调节，电机进行转动时由霍耳传感器检测电机状态而发出脉冲，电机每转动一圈，电机驱动板就能够提供两个TTL电平的脉冲信号；如果电机停转，就不会产生脉冲，这样可以判断电机是否停转，即可以判断门是不是已经开到位，该方法可以节省两个门到位检测电路，现把整个门距的长度化为3段进行调速：在开始的1/4部分内门为高速,在接下来的3/4部分内为门为中速，在最后的1/4部分内门按照挤压速度前进。
作为本发明的进一步改进，所述电机的调速执行下列步骤：
（1）正常情况下，在开门时，把电机产生的脉冲数送至单片机进行计数并不断累加，根据累加的计数值
进行调速；
（2）在关门时要记忆门走过的距离，并按照整个门距进行调速；
（3）如果传感器信号到，那么门要迅速打开，这时，门要按照上次关门时走过的距离进行调速。
作为本发明的进一步改进，所述电机驱动板，采用了专用的直流无刷电机驱动芯片，通过霍耳传感器采集电机的旋转信号并转换为TTL电平信号送至控制板，驱动板上还设有5个电机控制信号分别控制电机的启动、停止、速度大小、正反转和刹车；驱动板还具有过流、过压检测和保护功能。
本发明采用模块化设计，利用雷达作为运动感知传感器来检测是否有人进入雷达传感器的检测区域，雷达传感器产生响应信号传输至控制器，通过控制器驱动电机实现对自动门的控制。
本发明的有益效果在于：
（1）本方法相比其他自动门系统的控制器而言，具有操作简单、成本低和可靠性高等优点；
（2）功能人性化：在门没有完全关断但受阻的情况下进行检测并模拟雷达迅速打开门，此类措施进一步提高人的安全系数，防止在关门时出现挤压人的现象；
（3）速度切换电路,本设计采用多路选择开关CD4051进行模拟电压切换，共分为4挡，这4挡电压全部来自设定板，方便对自动门的调试和调速。
附图说明
图1是本发明实施例1基于雷达传感器的自动门结构图；
图2是本发明实施例1控制器结构图；
图3是本发明实施例1雷达信号变换示意图；
图4是本发明实施例1雷达信号变换电路；
图5是本发明实施例1CPU和外部信号的连接方式；
图6是本发明实施例1控制板流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
如图1所示，一种基于雷达传感器的自动门，该系统利用雷达作为运动感知传感器实现对自动门的控制，该系统包括：
雷达传感器，当人或者其他异物进入雷达传感器的检测区域内时，雷达传感器产生响应信号传输至控制器中，控制器马上驱动电机把门打开；
控制器，控制器采用了4级调速：高速、中速、低速和挤压速度，其中，在进行门距测量时采用低速，正常运行时采用高速、中速和挤压速度，这几种速度通过精确电位器调节。
控制器采用计数法进行速度调节，电机进行转动时由霍耳传感器检测电机状态而发出脉冲，电机每转动一圈,电机驱动板就能够提供两个TTL电平的脉冲信号；如果电机停转，就不会产生脉冲，这样可以判断电机是否停转，即可以判断门是不是已经开到位，该方法可以节省两个门到位检测电路，现把整个门距的长度化为3段进行调速：在开始的1/4部分内门为高速,在接下来的3/4部分内为门为中速，在最后的1/4部分内门按照挤压速度前进。
控制器执行下列步骤：
（1）正常情况下，在开门时，把电机产生的脉冲数送至单片机进行计数并不断累加，根据累加的计数值
进行调速；
（2）在关门时要记忆门走过的距离,并按照整个门距进行调速；
（3）如果传感器信号到，那么门要迅速打开，这时，门要按照上次关门时走过的距离进行调速。
图2是本发明实施例1控制器结构图，控制器分为控制板、设定板和电机驱动板3部分。控制板是整个硬件的核心，负责雷达信号处理、速度转换、发出电机驱动信号等功能；设定板主要负责数码管显示、4挡速度设定、雷达和关门灵敏度设定等，该板也嵌有一颗CPU,还配有一片串行EEPROM芯片24LC01B，其作用是记忆开关门的次数；电机驱动板的主要功能是驱动直流无刷电机，通过齿轮啮合和皮带传输带动玻璃门以一定速度运行，该板还配有霍耳传感器，收集电机转动时产生的脉冲信号，送至控制板处理。整个控制器需要两种电源，由专门的电源板进行供电。
图3是本发明实施例1雷达信号变换示意图，整个控制器的硬件电路共分为雷达信号处理电路、速度切换电路和数字信号控制电路3部分。自动门系统采用先进的感应雷达作为移动目标的检测传感器，与其他检测方法(例如红外线或者微波检测)相比具有检测范围广、可靠性高和安装方便等特点。为方便进出时都可启动自动门，采用了两个雷达实现信号传输。单个雷达通过一个4芯电缆与控制器相连，其中2根电源线，2根信号线。正常情况下，信号线两端产生50 Hz正弦调制信号；一旦雷达检测到有物体在检测区域内移动，信号线两端的相对电势立刻变为0 V。为了方便处理雷达信号，需要把信号进行变换，即把正弦信号变为处理器可以接受的TTL电平，处理电路把正弦信号变为直流稳压信号，当雷达检测到有移动物体时，直流稳压信号变为0 V。为了去除电压毛刺和提高可靠性，使用了两个非门处理。
图4是本发明实施例1雷达信号变换电路，VS1、RS1和DZ1用来限制调制信号的幅度并进行半波整流；U5是一个电压比较器，把半波正弦信号变为方波信号，其输出端电容C52与VS2则完成限压功能并把方波变为直流稳压信号，幅度约为3.5V；U1和U2为两个非门电路，主要作用是延时、电压去噪和整形。经过最后处理的信号送至CPU的外部中断进行处理。
图5是本发明实施例1CPU和外部信号的连接方式，CPU和串行EEPROM通过I2C进行通信，EEPROM采用Microchip公司的24LC01B芯片，芯片具有1 024个存储位，设计中用来存储门距值；CPU和雷达通过中断进行信号处理，使用单片机的外部中断1；CPU与设定板之间通过RS2232通信，主要进行门的移动方向、门的各种开关次数等信息传递；另外，CPU与电机驱动板之间通过7芯电缆进行信号对接，为了实现抗干扰功能，使用了一片CD40106进行信号滤波。
图6是本发明实施例1控制板流程图。
具体实施步骤如下：
（1）进行各种参数的初始化，包括雷达灵敏度和关门灵敏度计算等，并判断是否进行门距测量。如果要进行门距测量，那么电机控制门以低速开门和关门，关门的全程测量门距大小,关门完毕后门距测量结束，然后计算门距大小、门距的1/4大小、门距的2/4大小等参数,测量的门距值存入EEPROM中，在进行门距测量时，雷达传感器不起作用；
（2）程序初始化后，如果没有进行门距测量,那么电机控制门向两边以低速移动，等检测到门到位后，电机控制门以门距长度进行调速并关门；
（3）门关到位后，如果在属于雷达检测的区域内有移动物体被检测到，那么雷达执行开门子程序。
Claims (6)
1.一种基于雷达传感器的自动门系统，该系统利用雷达作为运动感知传感器实现对自动门的控制，该系统包括：
雷达传感器，当人或者其他异物进入雷达传感器的检测区域内时，雷达传感器产生响应信号传输至控制器中，控制器马上驱动电机把门打开；
控制器，控制器采用4级调速：高速、中速、低速和挤压速度，其中，在进行门距测量时采用低速，正常运行时采用高速、中速和挤压速度，这几种速度通过精确电位器调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于雷达传感器的自动门系统，其特征是，所述雷达传感器采用霍耳传感器，控制器的CPU采用AT89S51单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于雷达传感器的自动门系统，其特征是，所述控制器采用计数法进行速度调节。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于雷达传感器的自动门系统，其特征是，所述控制器执行下列步骤：
（1）正常情况下，在开门时，把电机产生的脉冲数送至单片机进行计数并不断累加，根据累加的计数值进行调速；
（2）在关门时要记忆门走过的距离,并按照整个门距进行调速；
（3）如果传感器信号到，迅速打开门，并按照上次关门时走过的距离进行调速。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于雷达传感器的自动门系统，其特征是，控制器包括控制板、设定板和电机驱动板3部分。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于雷达传感器的自动门系统，其特征是，电机驱动板采用专用的直流无刷电机驱动芯片，通过霍耳传感器采集电机的旋转信号并转换为TTL电平信号送至控制板，驱动板上还设有5个电机控制信号分别控制电机的启动、停止、速度大小、正反转和刹车；驱动板还具有过流、过压检测和保护功能。
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