CN108487125A - 高速道闸装置 - Google Patents

Abstract

一种高速道闸装置，包括闸杆、驱动电机、控制装置、传感器单元及遥控装置，控制装置与驱动电机电连接，其通过控制驱动电机的高速及变速运行而控制闸杆的速度及控制闸杆自动起杆、落杆及停杆；传感器单元与控制装置电连接，用于检测车辆/行人通行状况及闸杆运行状况，控制装置根据传感器单元检测数据控制闸杆按设定方式起杆、落杆或停杆，并在闸杆接触或即将接触到行人或车辆时进行防砸及遇阻反向运行防护；遥控装置以有线或无线的方式与控制装置连接，并以多种控制方式对闸杆进行控制。本发明的高速道闸装置，其起杆和落杆速度快，且其速度可调节，其还具有防砸和遇阻反向运行的防护功能，并设有多种工作模式可供选择，具有很强的实用性。

Description

高速道闸装置

【技术领域】

本发明涉及车辆通行管理用的道闸，特别是涉及一种运行速度高于普通道闸的高速道闸装置。

【背景技术】

道闸又称挡车器，是专门用于道路、居民小区、停车场等场合，用于管理车辆通行的通道出入口管理设备，现广泛应用于上述场合管理车辆通道，用于管理车辆的出入。电动道闸可单独通过无线遥控实现起落杆，也可以通过停车场管理系统(即IC刷卡管理系统)实行自动管理：入场取卡放行车辆，出场时，收取停车费后自动放行车辆。道闸在人们的日常生活中应用广泛，但闸杆砸人砸车事件也时有发生。闸杆砸人砸车是因为车辆或行人移动至闸杆下方时，闸杆仍以原来的程序而进行落杆，其无法自动判断下方是否有行人或车辆，也无法在碰撞到行人或车辆时自动起杆，因而会对车辆或行人造成伤害。此外，当闸杆遇到人为抬杆时，由于现有的道闸无法自动感应并进行反弹，当人为抬杆力量过大时，便很容易毁坏道闸。此外，现有的道闸起落杆较慢，且其速度无法调节，工作模式单一，因而其无法满足使用需求，无法应对各种不同的场景。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种速度可调，可以多种模式工作并可高速运行，可遇阻反弹而不会碰砸行人或车辆并可避免电机损坏的高速道闸装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种高速道闸装置，包括闸杆及驱动所述闸杆运行的驱动电机，其特征在于，该装置还包括控制装置、传感器单元和遥控装置，所述控制装置与所述驱动电机电连接，其通过控制所述驱动电机的高速及变速运行而控制所述闸杆的速度及控制所述闸杆自动起杆、落杆及停杆；所述传感器单元与所述控制装置电连接，用于检测车辆/行人通行状况及闸杆运行状况，所述控制装置根据传感器单元检测数据控制所述闸杆按设定方式起杆、落杆或停杆，并在闸杆接触或即将接触到行人或车辆时进行防砸及遇阻反弹防护；所述遥控装置以有线或无线的方式与所述控制装置连接，并以多种控制方式对所述闸杆进行控制。

高速道闸装置具有常规工作模式、车队工作模式和计数工作模式；在常规工作模式下，所述控制装置控制所述闸杆在检测到有车辆需放行时自动起杆，在车辆通行后延时落杆；在车队工作模式下，所述控制装置控制所述闸杆保持起杆状态而不落杆，直至切换至其他工作模式；在计数工作模式下，所述控制装置控制所述闸杆按照起杆信号的输入次数而落杆，当通过的车辆数与起杆信号的输入次数一致时，所述控制装置控制所述闸杆落杆。

所述控制装置包括第一控制单元、第二控制单元及电机控制单元，所述第一控制单元分别与所述传感器单元及遥控装置连接，所述第二控制单元分别与所述第一控制单元及电机控制单元电连接，所述电机控制单元则与所述驱动电机电连接。

所述传感器单元包括位置传感器、压力传感器及地磁传感器中的一种或多种的组合；当所述位置传感器检测到所述闸杆未运行到位置传感器所在位置时，且所述驱动电机的速度突然变小，电流突然变大时，所述控制装置根据所述位置传感器的信号控制所述闸杆反向运行而使所述闸杆起杆运行至放行状态；当所述压力传感器在所述闸杆落杆运行期间检测到有效信号时，所述控制装置根据压力传感器的信号控制所述闸杆反向运行而使所述闸杆起杆运行至放行状态；当所述地磁传感器在所述闸杆落杆运行期间检测到有效信号时，所述控制装置根据地磁传感器的信号控制所述闸杆反向运行而使所述闸杆起杆运行至放行状态。

所述遥控装置包括第一遥控装置、第二遥控装置、第三遥控装置及第四遥控装置，所述第一遥控装置与所述控制装置通过RS485通信协议通信连接，用于控制所述闸杆起杆、落杆、停杆及进行功能配置；所述第二遥控装置与所述控制装置通过其IO接口通信连接，其包括有起杆按键、落杆按键及停杆按键；所述第三遥控装置与所述控制装置无线连接，其可无线控制所述闸杆起杆、落杆及停杆；所述第四遥控装置设有火线、零线、地线及控制线，所述第四遥控装置通过控制线掉波的方式来控制所述闸杆起杆、落杆及停杆。

其还包括紧急控制按钮，该紧急控制按钮与所述控制装置电连接，当按下所述紧急控制按钮时，所述紧急控制按钮向所述控制装置发送紧急开闸信息，所述控制装置通过控制所述驱动电机而控制所述闸杆起杆，使所述闸杆起杆运行至放行状态。

所述驱动电机为可正反转的直流无刷电机，其可在所述控制装置的控制下调节所述闸杆的起杆速度。

其设有用于显示工作信息的显示装置和用于进行功能配置的配置装置，所述显示装置为数码管，所述配置装置包括多位拨码开关。

所述闸杆起杆时，其在T1时间内由水平位置快速起杆至80度位置后减速运行而停止至垂直位置处；所述闸杆落杆时，其在T2时间内由垂直位置处快速落杆至20度位置后减速运行而停止至水平位置处；所述T1<1S,所述T2<1S。

所述传感器单元包括用于限制所述闸杆运行位置的水平限位开关和垂直限位开关，所述水平限位开关和垂直限位开关分别与所述控制装置电连接，所述水平限位开关设于所述闸杆处于水平状态时的位置处，所述垂直限位开关设于所述闸杆处于垂直状态时的位置处。

本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明的高速道闸装置，其起杆和落杆速度快，且其速度可调节，因而其使用方便，通行效率高，可满足各种不同的使用场景。此外，本发明的高速道闸装置设有多种工作模式，其可用于不同的场所。另一方面，本发明通过设置位置传感器，通过位置传感器检测闸杆的位置，并结合驱动电机的速度和电流进行综合判断，从而可自动判断闸杆当前是否遇到阻力，从而可控制闸杆遇阻反弹，避免闸杆砸到行人或车辆，避免人为抬杆时毁坏道闸。此外，本发明还设有压力传感器、地磁传感器进行自动判断，其可进一步加强判断的准确性，避免闸杆砸到行人或车辆。本发明还设有多种遥控装置，其可方便用户通过多种不同的方式进行控制，因而使用方便。本发明的高速道闸装置具有安全性高、自动化程度高的特点，其具有很强的实用性，宜大力推广。

【附图说明】

图1是本发明的整体结构框图。

图2是本发明的控制装置与驱动电机的连接框图。

图3是本发明的第一控制模块的电路连接示意图。

图4是第一控制模块与第四遥控装置连接的电路原理图。

图5是第一控制模块与第二遥控装置连接的电路原理图。

图6是第一控制模块与位置传感器连接的电路原理图。

图7是第一控制模块与压力传感器、地磁传感器和紧急控制按钮连接的电路原理图。

图8是第一控制模块与第一遥控装置连接的电路原理图。

图9是第一控制模块与刷卡设备连接的电路原理图。

图10是第一控制模块与信号灯连接的电路原理图。

图11是第一控制模块与显示装置连接的电路原理图。

图12是第一控制模块与第三遥控装置、第一拨码开关及第二拨码开关连接的电路原理图。

图13是第二控制模块及外围电路的连接示意图。

图14是第一控制模块与第二控制模块连接的电路原理图。

图15是第二控制模块与驱动电机的霍尔传感器连接的电路原理图。

图16是电机控制模块及外围电路的连接示意图。

图17是电源电路的电路原理图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

如图1～图2所示，本发明的高速道闸装置包括闸杆10、驱动电机20、控制装置30、传感器装置、遥控装置等。所述闸杆10可在所述控制装置30的控制下快速起杆、快速落杆，并且可以调速；此外，本发明的高速道闸装置还具有防砸、遇阻反弹等防护功能，其可避免对行人或车辆造成伤害，并可避免驱动电机损坏。本发明的高速道闸装置可提供多种控制方式进行控制，并可方便进行人机交互控制，其使用方便。本发明的高速道闸装置具有多种工作模式，其可用于不同的使用场所。本发明的高速道闸还具有紧急开闸的功能，其可应对各种紧急场景。

如图1所示，所述起杆是指闸杆10从当前状态运行至放行状态时的最佳位置处；通常情况下，闸杆10处于放行状态时的最佳位置处是指与水平面垂直呈90度的位置，因此，通常情况下，所述起杆便指闸杆10从当前状态运行至垂直状态位置。当然，如果因为场地原因，所述闸杆10起杆时不能起到与水平面垂直呈90度的位置，所述闸杆10处于放行状态时的最佳位置应以实际安装调试的角度位置为准。所述落杆是指闸杆10从当前状态运行至阻挡通行状态时的最佳位置处；通常情况下，闸杆10处于阻挡通行状态时的最佳位置处是指水平状态时的位置，因此，通常情况下，所述落杆便指闸杆10从当前状态运行至水平状态位置。所述停杆是指闸杆10保持当前位置不动，如果其当前处于运动状态，当其收到停杆信号时，闸杆10立即停止运动而保持当前位置。

如图1所示，所述驱动电机20用于驱动所述闸杆10执行动作，本实施例中，所述驱动电机20选用高压直流无刷电机，其运行平稳，无电弧产生，且其方便检测电机速度，并且方便进行速度调节。所述驱动电机20与所述控制装置30电连接，其在控制装置30的控制下而驱动所述闸杆10。本实施例中，所述闸杆10在所述驱动电机20的驱动下可进行快速起杆和落杆，此外，其还具有调速功能，具体的，当所述闸杆10起杆时，闸杆10在驱动电机20的驱动下，由水平位置快速起杆至80度位置，其所用时间为T1，其后闸杆10减速运行而停止至垂直位置处，其所用时间为T2；所述闸杆10落杆时，闸杆10由垂直位置处快速落杆至20度位置，其所用时间为T3，其后其减速运行而停止至水平位置处，其所用时间为T4。其中，T1和T3小于1S,本实施例中，其约为0.8S。T2和T4可根据驱动电机的情况进行调整，其以所述闸杆无明显抖动为最佳。

如图1所示，所述传感器装置用于检测车辆、行人通行情况及闸杆的运行情况，其与所述控制装置30电连接，其用于向所述控制装置30输入检测信号而使得所述控制装置30控制所述闸杆10按设定的方式运行，如起杆、落杆、停杆等。所述传感器装置包括位置传感器40、压力传感器50、地磁传感器60中的一种或多种。本实施例中，所述传感器装置包括位置传感器40、压力传感器50、地磁传感器60。

如图1所示，所述位置传感器40用于检测闸杆10的运行位置，并用于闸杆10的限位。所述位置传感器40与所述控制装置30电连接，当所述位置传感器40检测到所述闸杆10未运行到位置传感器40所在位置时，且所述驱动电机20的速度突然变小，电流突然变大，则所述控制装置30可以判断闸杆10遇阻，如人为抬杆、闸杆10撞碰到车辆等，此时所述控制装置30则发送信号至所述驱动电机20，控制所述驱动电机20驱动所述闸杆10反弹，即反向运行，使所述闸杆10起杆运行至放行状态时的最佳位置处，如垂直90度位置处。当所述位置传感器40检测到所述闸杆10运行到位置传感器40所在位置时，则认为所述闸杆10已运行至最佳位置处，此时所述控制装置30则通过控制所述驱动电机20而控制所述闸杆10停杆，使其停止在当前位置处。由于闸杆10运行时具有放行和阻挡放行两个位置状态，为方便判断闸杆10的运行位置，本实施例中，所述位置传感器40包括第一位置传感器41和第二位置传感器42。所述第一位置传感器41设于所述闸杆10处于阻碍通行时的位置处，即通常设于所述闸杆10处于水平状态时所处的位置处。所述第二位置传感器42设于所述闸杆10处于放行状态时的最佳位置处，即通常设于所述闸杆10处于垂直状态时所处的位置处。所述位置传感器40可选用公知的位置传感器40，本实施例中，其选用限位开关，即第一位置传感器41为水平限位开关，第二位置传感器42为垂直限位开关；当所述闸杆10运行到水平限位开关或垂直限位开关位置时，其触压相应的限位开关而发送相应的动作信号至所述控制装置30，从而可使得所述控制装置30判断出所述闸杆10是否运行至位置传感器40所处的位置处。其他实施例中，所述位置传感器40也可仅设置水平位置处的位置传感器，即仅设置水平限位开关。

如图1、图2所示，通过所述位置传感器40检测闸杆10的位置，并通过所述驱动电机20的速度和电流检测，所述控制装置30便可判断闸杆10运行是否受阻，从而可控制所述闸杆10在受阻时反弹，使其起杆而放行，从而提高闸杆10使用安全。此外，通过所述位置传感器40还能进行闸杆10的限位，当检测到所述闸杆10处于水平状态时，所述控制装置30还可对所述驱动电机20通入适当的电流而锁死该驱动电机，以防止所述闸杆因重力而下垂，以实现自锁功能。

如图1所示，所述压力传感器50可设于车辆通行的地面上，其可通过检测压力大小或有无压力而判断当前是否有车辆正通行。所述压力传感器50与所述控制装置30电连接。当所述闸杆10落杆运行时，若所述压力传感器50检测到有效信号，其便发送信号至所述控制装置30，所述控制装置30通过控制所述驱动电机20而驱动所述闸杆10反向运行，使所述闸杆10起杆运行至放行状态，以避免所述闸杆10撞碰车辆或行人。当所述闸杆10运行至放行状态的最佳位置时，若所述压力传感器50仍检测到有效信号，则所述控制装置30忽略一切落闸信号而使得所述闸杆10保持在放行状态的最佳位置处，如垂直90度位置处。本实施例中，所述压力传感器50的信号采用干接点输入的方式接入所述控制装置30。

如图1所示，所述地磁传感器60可设于车辆通行的地面上，其可检测是否有车辆存在。所述地磁传感器60可选用公知的地磁传感器60，其与所述控制装置30电连接。当所述闸杆10落杆运行时，若所述地磁传感器60检测到有效信号，其便发送信号至所述控制装置30，所述控制装置30通过控制所述驱动电机20而驱动所述闸杆10反向运行，使所述闸杆10起杆运行至放行状态，避免所述闸杆10撞碰车辆或行人。当所述闸杆10运行至放行状态的最佳位置时，若所述地磁传感器60仍检测到有效信号，则所述控制装置30忽略一切落闸信号而使得所述闸杆10保持在放行状态的最佳位置处，如垂直90度位置处。本实施例中，所述地磁传感器60的信号采用干接点输入的方式接入所述控制装置30。

此外，如图1、图7所示，本发明还设有紧急控制按钮70，其用于紧急情况下手动操作进行开闸。所述紧急控制按钮70与所述控制装置30电连接。当按下所述紧急控制按钮70时，所述紧急控制按钮70向所述控制装置30发送紧急开闸信号，所述控制装置30通过控制所述驱动电机20而驱动所述闸杆10起杆，使所述闸杆10运行至放行状态。当紧急开闸信号持续有效时，所述控制装置30控制所述闸杆10保持放行状态，其他控制信号将被屏蔽而无法用于控制所述闸杆10运行，直至所述紧急开闸信号消失。

为方便操控所述闸杆10起杆、落杆及停杆，所述遥控装置包括第一遥控装置81、第二遥控装置82、第三遥控装置83及第四遥控装置84。

如图1、图8所示，所述第一遥控装置81与所述控制装置30通过RS485通信协议进行通信连接。该第一遥控装置81具有两种功能：控制功能和配置功能。控制功能包括通过第一遥控装置81控制所述闸杆10实现起杆、落杆及停杆三种功能。配置功能是通过第一遥控装置81可以读取当前系统状态和配置表，并修改配置表。

如图1、图5所示，所述第二遥控装置82与所述控制装置30通过其IO接口进行通信连接。本实施例中，所述第二遥控装置82包括有起杆按键、落杆按键及停杆按键，通过相应的按键可以控制所述闸杆10实现相应的动作。本实施例中，所述第二遥控装置82的信号采用为干接点输入的方式接入所述控制装置30，当干接点接通时，相应按键的功能有效。本实施例中，所述第二遥控装置可设置成按键的形式。

如图1、图12所示，所述第三遥控装置83与所述控制装置30无线连接，其可无线控制所述闸杆10起杆、落杆及停杆。所述第三遥控装置83可通过公知的无线方式与所述控制装置30连接，如通过射频连接、红外连接等。所述第三遥控装置可设置成无线遥控器形式。

如图1、图4所示，所述第四遥控装置84与所述控制装置30电连接，其设有火线、零线、地线及控制线，其通过控制线掉波的方式来控制所述闸杆10起杆、落杆及停杆。

本发明的高速道闸装置具有常规工作模式、车队工作模式和计数工作模式；其中，车队工作模式和计数工作模式属于自动工作模式。在常规工作模式下，所述控制装置30控制所述闸杆10在检测到有车辆需通行时进行自动起杆，在车辆通行后延时落杆；换言之，在常规工作模式下，所述控制装置30控制所述闸杆10根据车辆进行一车一行的放行，例如，常见的通过刷卡放行，刷卡一次放行一辆车；在常规工作模式下，通过修改闸杆的落杆时间也可使得所述闸杆一直竖起而始终保持放行状态。在车队工作模式下，所述控制装置30控制所述闸杆10保持起杆状态而不落杆，直至切换至其他工作模式；换言之，在该工作模式下，当所述闸杆10起杆后，车辆通过后不自动落杆，待所述控制装置30接收到落杆信号后，如切换至常规工作模式下，所述闸杆10才进行落杆，此时车队工作模式结束。在计数工作模式下，所述控制装置30控制所述闸杆10按照起杆信号的输入次数而进行落杆，当通过的车辆数与起杆信号的输入次数一致时，所述控制装置30控制所述闸杆10落杆。所述计数工作模式可用于高速公路的ETC通道，当控制装置30连续收到若干个起杆信号，但时间间隔很短，闸杆10来不及反复起杆和落杆时，此时一次起杆后，计数所通过的车辆，当通过的车辆与起杆信号输入的次数一致时，所述闸杆10才自动落杆。本发明的高速道闸装置的三种工作模式可根据需要而选择，从而使得其可应用于各种不同的应用场所。

如图11、图12所示，为方便进行功能配置及实时显示相关信息，以便于人机交互，本发明还设有配置装置和显示装置。所述显示装置用于显示相关工作信息，本实施例中，其选用数码管。所述配置装置用于进行功能配置，本实施例中，所述配置装置包括多位拨码开关、第一遥控装置81及第二遥控装置82。其中，第一遥控装置81通过RS485与所述控制装置30通信连接，其也可以用于对高速道闸装置进行功能配置。所述第二遥控装置82的起杆按键、落杆按键及停杆按键还可复用为功能键，分别用于实现“+”、“—”、“确认”等功能。所述多位拨码开关可包括第一拨码开关和第二拨码开关。

如图12所示，所述第一拨码开关选用为5位拨码开关，其第1～3位(DP1/DP2/DP3)用于对所述闸杆10自动落杆功能进行设置，本实施例中，其具体参数如下表所示：

所述第一拨码开关的第4位用于选择工作模式。本实施例中，其“OFF”端表示自动工作模式，其“ON”端表示常规工作模式。所述第一拨码开关的第5位用于设置道闸固定方式。对于道闸而言，其分为左固定方式和右固定方式。按照车辆通行方向，闸机固定于左侧的为左固定方式，闸机固定于右侧的为右固定方式。本实施例中，第5位的“OFF”端表示有固定方式，“ON”端表示左固定方式。

如图12所示，所述第二拨码开关选用4位拨码开关，其第1位为设置开关，其“ON”端表示进入设置菜单，其“OFF”端为退出设置菜单。第二拨码开关的第2～3位用于设置道闸速度，本实施例中，其配置参数如下：

第二拨码开关的第4位用于力矩自检，即通电时系统查询闸杆10运行的区间，本实施例中，其具体配置参数如下：

例如，当本发明的高速道闸装置进行功能参数配置时，其可采用以下的方式进行配置：

⑴将第二拨码开关的“设置”拨码DP1调整到“ON”端，数码管显示菜单“1--2”；

⑵通过起杆按键和落杆按键操作可选择不同的菜单项，同时数码管显示当前菜单序号；

⑶按停杆按键进入到对应菜单项中，同时数码管显示对应菜单中的参数值；

⑷通过起杆按键和落杆按键可对参数值内容进行“增”、“减”操作；

⑸按停杆按键对修改后的菜单内容进行暂存，同时数码管恢复显示当前菜单序号；

⑹如需修改其它菜单内容，可重复执行步骤(2)～(5)。

⑺完成参数的调整后，按停杆按键3秒对修改后的所有参数进行保存，保存成功后，数码管将显示“SAVE”。完成设置后，将第二拨码开关的拨码DP1拨至非设置端OFF，退出设置模式。

如图1所示，所述控制装置30用于根据接收到的信息控制所述驱动电机20按指定的方式运动，从而驱动所述闸杆10实现起杆、落杆、停杆及遇阻反向运行等功能。为避免驱动电机20的驱动电路与人机交互电路之间的相互干扰，本实施例中，如图3～图17所示，所述控制装置30包括电机控制单元33、第一控制单元31和第二控制单元32。所述第一控制单元31用于接收外部控制信息，如遥控指令、传感器信号等，其与所述地磁传感器60、压力传感器50、紧急控制按钮70及遥控装置电81、82、83、84连接。所述第二控制单元32连接第一控制单元31和电机控制单元33。所述电机控制单元33用于根据接收到的信号而控制所述驱动电机20按设定的方式进行运作。为更清楚的描述本发明的闸机装置是如何实现控制的，以下以具体的实现电路进行说明。需说明的是，本发明所述的控制装置30应该包括但不限于以下具体的实现结构：

如图3所示，所述第一控制单元31包括第一控制模块IC9和相应的外围电路。本实施例中，所述第一控制模块IC9选用G80F960A型号芯片，其是一款集成ADC和PWM的增强型8051微控制器。如图3、4所示，该第一控制模块IC9的OP1N/P1.0引脚和C1P/OP1P/P1.1引脚经外围电路与所述控制线及零线电连接，其用于通过控制线掉波的方式来控制所述闸杆10起杆、落杆及停杆。具体的，本实施例中，所述零线ACN分别与PC817型号的光电耦合器IS6的阳极和光电耦合器IS5的阴极连接，所述控制线CTRL经电阻R107及双向触发二极管DB3分别与光电耦合器IS5的阳极及光电耦合器IS6的阴极连接；此外，在控制线CTRL与零线ACN的输入端之间连接有电阻R34，在双向触发二极管DB3的负极与零线ACN之间连接有电阻R35。所述光电耦合器IS5的集电极与第一控制模块IC9的OP1N/P1.0引脚连接，且该集电极还经电阻R36与+5V1工作电源连接，还经电容C28接地。所述光电耦合器IS5的发射极接地。所述光电耦合器IS6的集电极与第一控制模块IC9的C1P/OP1P/P1.1引脚连接，且该集电极还经电阻R37与+5V1工作电源连接，经电容C29接地；所述光电耦合器IS6的发射极接地。

如图5所示，所述第一控制模块IC9的C2N/AN4/P0.6引脚与第二遥控装置82连接，其用于接收来自第二遥控装置82的控制信号。该第二遥控装置82的起杆按键SW1、SW2、SW3的一端分别与+5V1连接，其另一端分别与电阻R101、R103、R104连接；电阻R101、R103、R104的共同连接端经电阻R100与第一控制模块IC9的C2N/AN4/P0.6引脚连接，且该共同连接端还经电阻R102接地，在电阻R100与电阻R102之间并接有电容C64。

如图6所示，所述第一控制模块IC9的AN5/P0.7引脚经外围电路与所述位置传感器40，即本实施例中的限位开关连接。具体的，AN5/P0.7引脚与电阻R38连接，电阻R38的另一端与光电耦合器IS7的集电极连接，且该电阻R38还经电阻R17与+5V1工作电源连接，还经电容C30接地；所述光电耦合器IS7的发射极接地，其阳极经电阻R21与+5V2工作电源连接，其阴极与连接端子CN4连接。所述连接端子用于接线而连接所述限位开关，其选用B3B-XH型号的连接端子，其端子1接地，其端子2与光电耦合器IS7连接，其端子3与+12V工作电源连接。所述位置传感器40，即本实施例的限位开关则通过公知的接线方式与该连接端子CN4连接，从而可以向所述第一控制模块IC9发送闸杆10的位置检测信号。

如图7所示，所述第一控制模块IC9的经外围电路与接线端子CN7连接而用于连接所述压力传感器50、地磁传感器60及紧急控制按钮70。具体的，所述第一控制模块IC9的P2.2/PWM2引脚与电阻R81连接，电阻R81的另一端则与光电耦合器IS11的集电极连接，同时，电阻R81还经电阻R45与+5V1工作电源连接，经电容C49接地；所述光电耦合器IS11的发射极接地，其阳极经电阻R49与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN7的端子1连接，其与所述地磁传感器60连接，用于向所述第一控制模块IC9发送检测信号。所述第一控制模块IC9的TMS/AN9/INT1/P1.3引脚与电阻R82连接，电阻R82的另一端则与光电耦合器IS14的集电极连接，同时，电阻R82还经电阻R84与+5V1工作电源连接，经电容C50接地；所述光电耦合器IS14的发射极接地，其阳极经电阻R86与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN7的端子2连接，其与所述压力传感器50连接，用于向所述第一控制模块IC9发送检测信号。所述第一控制模块IC9的P2.0/PWM0引脚与电阻R83连接，电阻R83的另一端则与光电耦合器IS15的集电极连接，同时，电阻R83还经电阻R85与+5V1工作电源连接，经电容C51接地；所述光电耦合器IS15的发射极接地，其阳极经电阻R87与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN7的端子4连接，其与所述紧急控制按钮70连接，用于向所述第一控制模块IC9发送紧急控制信号。所述接线端子CN7的端子3接地。通过连接端子CN7与地磁传感器60、压力传感器50及紧急控制按钮70连接，其便能通过自动检测而自动控制所述闸杆10按指定方式起杆、落杆及停杆，以及实现遇阻反向运行的功能。

如图8所示，所述第一控制模块IC9的经外围电路P3.5/INT44/XTAL1引脚、P3.4/INT43/XTAL2引脚、P3.3/INT42引脚经外围电路与所述第一遥控装置81与通信连接。具体的，P3.3/INT42引脚与6N137型号的光耦合器IS2的引脚6连接，且该引脚6经电阻R18与+5V1工作电源连接。所述光耦合器IS2的引脚8与+5V1工作电源连接，其引脚7与6N137型号的光耦合器IS4的引脚7连接。光耦合器IS2的引脚5接地，引脚1悬空，引脚2经电阻R23、光电二极管LED2、电阻R25与SN65LBC184型号的RS-485收发器的RO引脚连接；在电阻R23与光电二极管LED2的公共端还连接有+5V2工作电源；所述光耦合器IS2的引脚3与RS-485收发器的RO引脚连接，光耦合器IS2的引脚4悬空。所述第一控制模块IC9的P3.4/INT43/XTAL2引脚与PC817型号的光电耦合器IS3的阴极连接，该光电耦合器IS3的阳极经电阻R20与+5V1工作电源连接，其发射极接地，其集电极与RS-485收发器的RE引脚连接，且该集电极还经电阻R22与+5V2工作电源连接；所述第一控制模块IC9的P3.5/INT44/XTAL1引脚与6N137型号的光耦合器IS4的引脚3连接，其该引脚3还经电阻R16、光电二极管LED1、电阻R19与光耦合器IS4的引脚2连接，电阻R19与光电二极管LED1的正极端还与+5V1工作电源连接；所述光耦合器IS4的引脚1悬空，引脚4悬空，引脚5接公共地，引脚6与RS-485收发器的DI引脚连接，引脚7与光耦合器IS2连接，引脚8与+5V2工作电源，且引脚6与引脚8之间连接有电阻R24；所述RS-485收发器的DE引脚与RE引脚连接，其VCC引脚与+5V2工作电源连接，其GND引脚与公共地连接，其A引脚经电阻R27与接线端子CN2的端子2连接，其B引脚经电阻R26与接线端子CN2的端子3连接；在电阻R26与电阻R27之间连接有稳压二极管ZD3，该稳压二极管ZD3的正极与电阻R27连接，此外，该稳压二极管ZD3的正极还与稳压二极管ZD4的负极连接，稳压二极管ZD4的正极与接线端子CN2的端子2连接，稳压二极管ZD4的正极与公共地连接。稳压二极管ZD3的负极还与稳压二极管ZD5的负极连接，稳压二极管ZD5的正极与公共地连接。所述接线端子CN2的引脚1与公共地连接，该接线端子CN2与第一遥控装置81连接，从而使得第一遥控装置81可通过RS-485协议与所述第一控制模块IC9进行通信，从而可通过第一遥控装置81发送控制信号以控制所述闸杆10起杆、落杆、停杆及进行相应的配置。

由于道闸通常还可通过刷卡进行放行，因此其还需与刷卡设备进行连接。本实施例中，如图9所示，所述第一控制模块IC9的PWM21/P2.5引脚、P2.4/PWM11引脚、P2.3/PWM01引脚还经外围电路与接线端子CN5连接，接线端子CN5与刷卡设备连接。具体的，PWM21/P2.5引脚与电阻R39连接，电阻R39的另一端与PC817型号的光电耦合器IS8的集电极连接，该电阻R39还经电阻R42与+5V1工作电源连接，经电容C31接地；光电耦合器IS8的发射极接地，其阳极经电阻R46与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN5的端子1连接，其用于接收来自刷卡设备的起杆信号；P2.4/PWM11引脚与电阻R40连接，电阻R40的另一端与PC817型号的光电耦合器IS9的集电极连接，该电阻R40还经电阻R43与+5V1工作电源连接，经电容C32接地；光电耦合器IS9的发射极接地，其阳极经电阻R47与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN5的端子2连接，其用于向第一控制单元31发送落杆信号；P2.3/PWM01引脚与电阻R41连接，电阻R41的另一端与PC817型号的光电耦合器IS10的集电极连接，该电阻R41还经电阻R44与+5V1工作电源连接，经电容C33接地；光电耦合器IS10的发射极接地，其阳极经电阻R48与+5V2工作电源连接，其阴极与接线端子CN5的端子3连接，其用于向第一控制单元31发送停杆信号；所述接线端子CN5的端子3与公共地连接。通过接线端子CN5与刷卡设备连接，其便能通过刷卡而控制所述闸杆10起杆、停杆和落杆。

为直观监视道闸的运行状态，所述第一控制模块IC9还连接有信号灯：第二信号灯和第一信号灯。第二信号灯为正常工作信号灯，当道闸处于正常运转状态时，其继电器干接点闭合而发光指示。所述第一信号灯为警报信号，当道闸处于非正常工作状态时，如非法抬杆等时，其继电器干接点闭合而发光警示。所述第二信号灯和第一信号灯可选用公知的信号灯，如LED闪灯等。具体的，如图10所示，第一控制模块IC9通过接线端子CN12与第二信号灯连接，通过接线端子CN11与第一信号灯连接。所述第一控制模块IC9的P1.7引脚经电阻R106与S8050型号的三极管Q2的基极连接，该三极管Q2的发射极接地，其集电极经IN4007型号的二极管D10与SJ-S-112DM型号的继电器RY2的引脚4、5连接，同时，该继电器RY2的引脚4还与+12V工作电源连接，该继电器RY2的引脚1、2、3分别与3PIN接线端子CN12连接，该接线端子CN12通过公知的接线方式与第二信号灯连接。P1.6/AN10引脚经电阻R105与S8050型号的三极管Q1的基极连接，该三极管Q1的发射极接地，其集电极经IN4007型号的二极管D9与SJ-S-112DM型号的继电器RY1的引脚4、5连接，同时，该继电器RY1的引脚4还与+12V工作电源连接，该继电器RY1的引脚1、2、3分别另一端与接线端子CN11连接，该接线端子CN11通过公知的接线方式与第二信号灯连接。

如图11所示，为直观显示各工作状态和信息参数，所述第一控制模块IC9还与显示装置连接。本实施例中，所述显示装置为数显管，其通过LED控制电路与所述第一控制模块IC9连接。所述LED控制电路可参考公知技术，本实施例中，其包括TM1637型号的LED控制芯片IC7，其分别与所述第一控制模块IC9及数显管连接。

所述第一控制模块IC9还与所述多位拨码开关电连接。具体的，如图12所示，本实施例中，所述第一拨码开关SW1的第1～5位的一端接地，其另一端分别经电阻R71、R73、R74、R75、R76与第一控制模块IC9的OP1OUT/P0.0引脚、C1N/P0.1连接，C2P0/AN0/INT45/P0.2引脚、C2P1/AN1/INT46/P0.3引脚、C2P2/AN2/INT47/P0.4引脚连接，且电阻R71、R73、R74、R75、R76的共同端还与+5V1工作电源连接。所述第二拨码开关SW2的第1～4位的一端接地，其另一端分别经电阻R78、R110、R111、R112与第一控制模块IC9的VREF/AN3/P0.5引脚、P1.5/RST/TCK引脚、TDI/BUZ/P1.4引脚、TDO/AN8/INT0/P1.2引脚连接，且电阻R78、R110、R111、R112的共同端还与+5V1工作电源连接。

所述第一控制模块IC9还通过连接端子CN10与所述第三遥控装置83连接，具体的，所述第一控制模块IC9的P1.5/RST/TCK引脚、TDI/BUZ/P1.4引脚、TMS/AN9/INT1/P1.3引脚、TDO/AN8/INT0/P1.2引脚分别与所述连接端子CN10的2～5端子连接，连接端子CN10的端子1与+5V1工作电源连接，其端子6接地。所述连接端子CN10则通过公知的方式与所述第三遥控装置83连接。

所述第二控制单元32包括第二控制模块IC8和相应的外围电路。如图13所示，所述第二控制模块IC8选用G80F960A型号芯片，其是一款集成ADC和PWM的增强型8051微控制器。所述第二控制模块IC8分别与第一控制模块IC9及电机控制单元33连接。如图13、图14所示，第二控制模块IC8的P1.7引脚经外围电路与第一控制模块IC9的P2.1/PWM1引脚连接，P3.1/INT40/RXD引脚经外围电路与第一控制模块IC9的P3.2/INT41/TXD引脚连接，P3.2/INT41/TXD引脚经外围电路与第一控制模块IC9的P3.1/INT40/RXD引脚连接。具体的，如图14所示，P1.7引脚与PC817型号的光电耦合器IS16的阴极连接，该光电耦合器IS16的阳极经电阻R108与+5V工作电源连接，该光电耦合器IS16的发射极接地，其集电极经电阻R77与第一控制模块IC9的P2.1/PWM1引脚连接，且该集电极还经电阻R109与+5V1工作电源连接，电阻109和电阻R77的公共端经电容C67接地。第二控制模块IC8的P3.1/INT40/RXD引脚与6N137型号的光耦合器IS12的引脚6连接，该光耦合器IS12的引脚6经电阻R67与+5V工作电源连接，其引脚8与+5V工作电源连接，其引脚5接地，其引脚7与光耦合器IS13的引脚3连接。光耦合器IS12的引脚1悬空，引脚4悬空，引脚3与第一控制模块IC9的P3.2/INT41/TXD引脚连接，引脚2与电阻R69连接，电阻R69的另一端则经光电二极管LED8、电阻R72与第一控制模块IC9的P3.2/INT41/TXD引脚连接；且电阻R69与光电二极管LED8的公共端与+5V1工作电源连接。第二控制模块IC8的P3.2/INT41/TXD引脚与6N137型号的光耦合器IS13的引脚7连接，该光耦合器IS13的引脚6经电阻R68、光电二极管LED7、电阻R66与其引脚7连接，且在电阻R68与光电二极管LED7的公共端连接有+5V工作电源；该光耦合器IS13的引脚5悬空，引脚8悬空，引脚4与+5V1工作电源连接，引脚1接地，引脚3与光耦合器IS12的引脚7连接；该光耦合器IS13的引脚2与第一控制模块IC9的P3.1/INT40/RXD引脚连接，且该引脚2经电阻R70与+5V1工作电源连接。

为控制所述驱动电机运转，所述第二控制模块IC8经连接端子CN6与所述驱动电机20的霍尔传感器连接，具体的，如图15所示，本实施例中，第二控制模块IC8的P3.3/INT42引脚经电阻R56与连接端子CN6的端子3连接，且P3.3/INT42引脚还经电阻R57与+5V工作电源连接，经电容C38接地；所述第二控制模块IC8的P3.4/INT43/XTAL2引脚经电阻R55与连接端子CN6的端子2连接，且P3.4/INT43/XTAL2引脚还经电阻R54与+5V工作电源连接，经电容C36接地；第二控制模块IC8的P3.5/INT44/XTAL1引脚经电阻R52与连接端子CN6的引脚1连接，且该P3.5/INT44/XTAL1引脚还经电阻R51与+5V工作电源连接，经电容C34接地。所述连接端子CN6为5pin连接端子，其引脚5用于连接+5V工作电源，其引脚4接地。所述连接端子CN6以公知的接线方式与所述驱动电机20的霍尔传感器连接，从而可获知驱动电机20的转子转动信息。

如图13所示，所述第二控制模块IC8的PWM21/P2.5引脚、P2.4/PWM11引脚、P2.3/PWM01引脚、P2.2/PWM2引脚、P2.1/PWM1引脚、P2.0/PWM0引脚经电阻R91、R92、R93、R94、R95、R96与电机控制单元33的AL、BL、CL、AH、BH、CH端连接，其用于根据霍尔传感器检测到的转子位置而向所述电机控制单元33提供PWM，使电流依序流经驱动电机20的线圈而产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用而使驱动电机20按指定方式进行顺时/逆时转动。所述电阻R91、R92、R93、R94、R95、R96与所述AL、BL、CL、AH、BH、CH端的公共端分别经电容C56、C57、C59、C60、C61、C62接地。本实施例中，所述电机控制单元33包括SD20A60FA型号的电机控制模块IC6及外围电路。所述SD20A60FA为电机功率控制模块，所述AL、BL、CL、AH、BH、CH端分别与电机控制模块IC6的INUL引脚、INVL引脚、INWL引脚、INUH引脚、INVH引脚、INWH引脚连接。

如图13所示，所述第二控制模块IC8的C2P1/AN1/INT46/P0.3引脚经外围电路与+310V工作电源连接，具体的，该C2P1/AN1/INT46/P0.3引脚与电阻R58的一端连接，该电阻R58的另一端经电容C40接地，且该电阻R58与电容C40的公共端经电阻R59与+310V工作电源连接，经电容R60接地。

如图13所示，为方便调试控制，所述第二控制模块IC8与调试控制装置连接，具体的，本实施例中，第二控制模块IC8的P1.6/AN10引脚与连接端子CN9的端子4连接，第二控制模块IC8的T1/P2.7引脚与连接端子CN9的端子4连接，FLT/T0/P2.6引脚与连接端子CN9的端子2连接，连接端子CN9的端子1接地。

如图16所示，所述电机控制模块IC6的直流电正极输入端P引脚与+310V工作电源连接，且该P引脚经电容C27接地；所述电机控制模块IC6的W引脚、V引脚、U引脚分别与3pin连接端子CN3连接，该连接端子CN3用于连接所述驱动电机20，即本实施例的高压直流无刷电机。所述W引脚经电容C42与其NV引脚连接，并经电阻R33与其VSW引脚连接，且电阻R33与VSW引脚的公共端还经电容C26与其VBW引脚连接；所述V引脚经电容C46与其NV引脚连接，电容C46与NV引脚的公共端还经电容C44、电阻R31与其VSU引脚连接；所述V引脚还经电阻R32与其VSV引脚连接；所述电机控制模块IC6的NW引脚经并联的电阻R62、电阻R63接地，并经电阻R65与第二控制模块IC8的C2N/AN4/P0.6引脚连接；所述电阻R65与C2N/AN4/P0.6引脚的公共端经电容C45接地；所述电机控制模块IC6的NU引脚与其NW引脚连接；所述电机控制模块IC6的VCCH引脚分别与+15V工作电源连接；电机控制模块IC6的CFO引脚经电容C37接地，其VFO引脚与第二控制模块IC8的VREF/AN3/P0.5引脚连接；电机控制模块IC6的COM引脚接地，其VCCL引脚与+15V工作电源连接，且其COM引脚与VCCL引脚之间连接有电容C39。电机控制模块IC6的CSC引脚经电阻R61、电阻R64与第二控制模块IC8的C1P/OP1P/P1.1引脚连接，且CSC引脚与电阻R61的公共端经电容C41接地，电阻R61与电阻R64的公共端经电容C43接地。所述电机控制模块IC6的VBW引脚、VBV引脚、VBU引脚分别经光电二极管D4和电阻R28、光电二极管D5和电阻R29、光电二极管D6和电阻R30而与+15V工作电源连接，且VBW引脚、VBV引脚、VBU引脚是分别与光电二极管D4、D5、D6的负极连接。此外，电机控制模块IC6的VBU引脚还经电容C22与其VSU引脚连接，其VBV引脚还经电容C23与其引脚VSV引脚连接。藉此，通过将电机控制模块IC6与所述驱动电机20连接，便可控制所述驱动电机20按指定方式运转，从而驱动所述闸杆10起杆、落杆、停杆及遇阻反向运行。

如图17所示，本实施例中所述的310V工作电源、+12V工作电源、+5V1工作电源、+5V2工作电源、+15V工作电源及公共地可通过如图所示的电源电路或公知的电源电路连接市电而产生。

通过如图3～图17所示的电路结构便形成了本实施例所述的控制装置30。本实施例的控制装置30包括第一控制单元31、第二控制单元32和电机控制单元33，第一控制单元31可接收外遥控器的控制指令、压力传感器50的检测信号、地磁传感器60的检测信号、紧急控制按钮70的紧急开闸信号、刷卡信号等，并可将相应的信号发送至所述第二控制单元32。所述第二控制单元32与电机控制单元33连接，其可根据接收到的信号而控制所述驱动电机20按指定的方式进行运行，从而通过控制驱动电机20而控制所述闸杆10实现起杆、停杆、落杆、防砸、遇阻反向运行等功能。由于所述驱动电机20的驱动电路与人机交互电路之间隔离，因而还可避免其之间的信号干扰。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (10)

1.一种高速道闸装置，包括闸杆(10)及驱动所述闸杆(10)运行的驱动电机(20)，其特征在于，该装置还包括：

控制装置(30)，其与所述驱动电机(20)电连接，其通过控制所述驱动电机(20)的高速及变速运行而控制所述闸杆(10)的速度及控制所述闸杆(10)自动起杆、落杆及停杆；

传感器单元，其与所述控制装置(30)电连接，用于检测车辆/行人通行状况及闸杆(10)运行状况，所述控制装置(30)根据传感器单元检测数据控制所述闸杆(10)按设定方式起杆、落杆或停杆，并在闸杆(10)接触或即将接触到行人或车辆时进行防砸及遇阻反弹防护；

遥控装置，其以有线或无线的方式与所述控制装置连接，并以多种控制方式对所述闸杆(10)进行控制。

2.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，该高速道闸装置具有常规工作模式、车队工作模式和计数工作模式；在常规工作模式下，所述控制装置(30)控制所述闸杆(10)在检测到有车辆需放行时自动起杆，在车辆通行后延时落杆；在车队工作模式下，所述控制装置(30)控制所述闸杆(10)保持起杆状态而不落杆，直至切换至其他工作模式；在计数工作模式下，所述控制装置(30)控制所述闸杆(10)按照起杆信号的输入次数而落杆，当通过的车辆数与起杆信号的输入次数一致时，所述控制装置(30)控制所述闸杆(10)落杆。

3.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述控制装置(30)包括第一控制单元(31)、第二控制单元(32)及电机控制单元(33)，所述第一控制单元(31)分别与所述传感器单元及遥控装置连接，所述第二控制单元(32)分别与所述第一控制单元(31)及电机控制单元(33)电连接，所述电机控制单元(33)则与所述驱动电机(20)电连接。

4.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述传感器单元包括位置传感器(40)、压力传感器(50)及地磁传感器(60)中的一种或多种的组合；当所述位置传感器(40)检测到所述闸杆(10)未运行到位置传感器(40)所在位置时，且所述驱动电机(20)的速度突然变小，电流突然变大时，所述控制装置(30根据所述位置传感器(40)的信号控制所述闸杆(10)反向运行而使所述闸杆(10)起杆运行至放行状态；当所述压力传感器(50)在所述闸杆(10)落杆运行期间检测到有效信号时，所述控制装置(30)根据压力传感器(50)的信号控制所述闸杆(10)反向运行而使所述闸杆(10)起杆运行至放行状态；当所述地磁传感器(60)在所述闸杆(10)落杆运行期间检测到有效信号时，所述控制装置(30)根据地磁传感器(60)的信号控制所述闸杆(10)反向运行而使所述闸杆(10)起杆运行至放行状态。

5.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述遥控装置包括第一遥控装置(81)、第二遥控装置(82)、第三遥控装置(83)及第四遥控装置(84)，所述第一遥控装置(81)与所述控制装置(30)通过RS485通信协议通信连接，用于控制所述闸杆(10)起杆、落杆、停杆及进行功能配置；所述第二遥控装置(82)与所述控制装置(30)通过其IO接口通信连接，其包括有起杆按键、落杆按键及停杆按键；所述第三遥控装置(83)与所述控制装置(30)无线连接，其可无线控制所述闸杆(10)起杆、落杆及停杆；所述第四遥控装置(84)设有火线、零线、地线及控制线，所述第四遥控装置(84)通过控制线掉波的方式来控制所述闸杆(10)起杆、落杆及停杆。

6.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，其还包括紧急控制按钮(70)，该紧急控制按钮(70)与所述控制装置(30)电连接，当按下所述紧急控制按钮(70)时，所述紧急控制按钮(70)向所述控制装置(30)发送紧急开闸信息，所述控制装置(30)通过控制所述驱动电机(20)而控制所述闸杆(10)起杆，使所述闸杆(10)起杆运行至放行状态。

7.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述驱动电机(20)为可正反转的直流无刷电机，其可在所述控制装置(30)的控制下调节所述闸杆(10)的起杆速度。

8.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，其设有用于显示工作信息的显示装置和用于进行功能配置的配置装置，所述显示装置为数码管，所述配置装置包括多位拨码开关。

9.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述闸杆(10)起杆时，其在T1时间内由水平位置快速起杆至80度位置后减速运行而停止至垂直位置处；所述闸杆(10)落杆时，其在T2时间内由垂直位置处快速落杆至20度位置后减速运行而停止至水平位置处；所述T1<1S,所述T2<1S。

10.如权利要求1所述的高速道闸装置，其特征在于，所述传感器单元包括用于限制所述闸杆(10)运行位置的水平限位开关和垂直限位开关，所述水平限位开关和垂直限位开关分别与所述控制装置电连接，所述水平限位开关设于所述闸杆(10)处于水平状态时的位置处，所述垂直限位开关设于所述闸杆(10)处于垂直状态时的位置处。