CN108958127A - 一种道闸栏杆的控制电路及控制方法 - Google Patents

一种道闸栏杆的控制电路及控制方法 Download PDF

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谭明凤
王诚喜
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Henan Jinmai Industrial Development Co Ltd
Shenzhen Door Intelligent Control Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种道闸栏杆的控制电路及控制方法，包括CPU控制单元、电机霍尔信号接口电路、整流电路和电机驱动电路，电机霍尔信号接口电路和电机驱动电路与CPU控制单元电连接，整流电路与电机驱动电路电连接。本发明提出的一种道闸栏杆的控制电路及控制方法，通过整流电路将220V交流电转换成310V直流电，直接给电机供电，无需降压，电机通过电机驱动电路驱动电机转动，电机转动使得霍尔信号发生变化，通过接线端J12检测霍尔信号的变化，并将信号变化信息输出给CPU控制单元，CPU控制单元分析处理信号后控制电机的转动，控制简单，降低了成本。

Description

一种道闸栏杆的控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及到道闸栏杆技术领域，特别涉及一种道闸栏杆的控制电路及控制方法。
背景技术
道闸栏杆通常自动使用，用发射器或卡对准接收器进行读卡，信号接收后栏杆自动起杆，车过后，由地感带磁线圈碰上，金属物体将信号传送到解码器上，栏杆自动落下，大多产品是采用24V直流电机控制，由于国内供电都是220V交流电，如果采用24V电机需要用电源降压，由于电机的功率比较大，一般在100W左右，所以对电源的要求也高，产品的成本也会增加，还有些产品是采用220V交流电机控制，虽然可以省去降压电源，如果要对电机进行调速控制，需要用到变频器等设备，成本也相应增加了，为解决上述问题，因此提出一种道闸栏杆的控制电路及控制方法。
发明内容
为这解决现有道闸栏杆使用时对电源要求高，成本高的问题，本发明的目的在于提供一种道闸栏杆的控制电路及控制方法，具有控制简单，成本降低的有点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种道闸栏杆的控制电路，包括CPU控制单元、电机霍尔信号接口电路、整流电路和电机驱动电路，电机霍尔信号接口电路和电机驱动电路与CPU控制单元电连接，整流电路与电机驱动电路电连接。
优选的：所述CPU控制单元包括芯片U1，芯片U1的引脚8接M-PHASE-A号端子，芯片U1的引脚9接M-PHASE-B号端子，芯片U1的引脚10接M-PHASE-C号端子，芯片U1的引脚4接FAULT端子，芯片U1的引脚5串接电容C27接地，芯片U1的引脚6接电容C28与电容C27的输出端电连接，电容C27的输入端接晶振器Y3与电容C28的输入端电连接，芯片U1的引脚34接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚35接PWM-V-L号端子，芯片U1的引脚36接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚41接PWM-U-H号端子，芯片U1的引脚42接PWM-V-H号端子，芯片U1的引脚43接PWM-W-H号端子。
优选的：所述电机霍尔信号接口电路包括接线端J12，接线端J12的型号为AWG5.08-5P，接线端J12的引脚1接地，接线端J12的引脚2串接电阻R74接芯片U1的引脚10，接线端J12的引脚3串接电阻R77接芯片U1的引脚9，接线端J12的引脚4串接电阻R80接芯片U1的引脚8，电阻R74的输出端接电容C30和电容C34与电阻R80的输出端电连接，电容C34的输入端接地，电阻R77的输出端接电容C33与电容C34的输入端电连接，电阻R74的输出端接电阻R73和电容C36接地，电容C36的输入端接电源端，电阻R77的输出端接电阻R76与电容C36的输入端电连接，电阻R80的输出端接电阻R79与电容C36的输入端电连接，接线端J12的引脚5串接电容C32接地，电容C32的输入端接电源端。
优选的：所述整流电路包括接线端J2和整流桥IC4，接线端J2的型号为AWG7.62-3，整流桥IC4的型号为KBJ1010，接线端J2的引脚1接地，接线端J2的引脚2接整流桥IC4的引脚3，接线端J2的引脚3串接保险丝FUSE2接整流桥IC4的引脚2，保险丝FUSE2的输出端压敏电阻ZDR2与接线端J2的引脚2电连接，压敏电阻ZDR2的两端并接电容MC2，电容MC2的两端并接电容MC5，电容MC5的输入端接电容MC6和电容MC7与电容MC5的输出端并接，电容MC6的输出端接地，电容MC6的输入端接电容MC8与电容MC7的输出端电连接，电容MC8的输入端接电阻R10和电阻R11与整流桥IC4的引脚3电连接，整流桥IC4的引脚4接地，整流桥IC4的引脚1接继电器K6的1号端子，继电器K6的2号端子接1号端子的输入端，继电器K6的3号端子串接电阻NTC1接1号端子的输入端，继电器K6的5号端子串接电阻R45接三极管Q7的集电极，继电器K6的4号端子接二极管D5和电阻R42与电阻R45的输入端电连接，电阻R45的输入端接二极管D3接二极管D5的输入端，二极管D3的输出端接电源端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串接电阻R71接电源控制端子，电阻R71的输入端接电阻R64与三极管Q7的发射极电连接。
优选的：所述电机驱动电路包括芯片U2，芯片U2的型号为SCM1242MF,芯片U2的引脚17串接电容C65接地，电容C65的输入端串接电阻R90接光电耦合管PC12的引脚2，光电耦合管PC12的引脚1串接电阻R1接电源端，光电耦合管PC12的引脚3接地，光电耦合管PC12的引脚4接芯片U1的引脚40，光电耦合管PC12的引脚4接电阻R96接电源端子，电容C65的输入端接电阻R142接电源端，芯片U2的引脚1接电容C65的输入端，芯片U2的引脚27、引脚29和引脚31串接电阻R137接地，芯片U2的引脚2、引脚10和引脚18串接电阻R138与电阻R137的输入端电连接，电阻R137的两端并接电阻R140，电阻R138的输入端接电容C64接地，芯片U2的引脚3接芯片U1的引脚34，芯片U2的引脚5接芯片U1的引脚41，芯片U2的引脚7接电容EC18接芯片U2的引脚8，电容EC18的两端并接电容C57，芯片U2的引脚15接电容EC19接芯片U2的引脚16，电容EC19的两端并接电容C58，芯片U2的引脚6串接二极管D5接地，二极管D5的输出端接电源端，二极管D5的两端并接电容EC21，电容EC21的两端并接电容C60，电容C60的输入端分别接电容C63和电容C61接地，芯片U2的引脚14串接电容C62接地，电容C62的输入端接电容C63的输入端，芯片U2的引脚22接电容C63的输入端，芯片U2的引脚13接芯片U1的引脚42，芯片U2的引脚11接芯片U1的引脚35，芯片U2的引脚21接芯片U1的引脚43，芯片U2的引脚19接芯片U1的引脚36，芯片U2的引脚30接芯片JP3的引脚1，芯片U2的引脚28接芯片JP3的引脚2，芯片U2的引脚26接芯片JP3的引脚3，芯片JP3的引脚4接地，芯片JP3的型号为AWG7.62-4P，芯片U2的引脚25接继电器K6的3号端子，继电器K6的3号端子接电容C51接地。
芯片U1的型号为STM32F103R8T6-LQFP64，生产厂商为ST意法半导体有限公司。芯片U2的型号为SCM1242MF，生产厂商为SANKEN(三肯)电气有限公司。IC4的型号为KBJ1010，生产厂商SEP上海江宏电子有限公司。
本发明提供另一种技术方案：一种如权利要求1所述的控制方法，包括如下步骤：
S1：上电，并延时约1秒，电源打开；
S2：检测电机的霍尔信号，计算电机角度；
S3：收到开闸信号，根据电机位置，输出PWM控制信号(UVW中的其中两组)；
S4：电机转动后，霍尔信号发生变化后，切换另外两组；
S5：电机继续转动，通过霍尔信号计算闸杆运行角度(0-90°)；
S6：电机运转到90°后，停止PWM输出，电机停转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种道闸栏杆的控制电路及控制方法，道闸栏杆采用310V电机控制，通过整流电路将220V交流电转换成310V直流电，直接给电机供电，无需降压，电机通过电机驱动电路驱动电机转动，电机转动使得霍尔信号发生变化，通过接线端J12检测霍尔信号的变化，并将信号变化信息输出给CPU控制单元，CPU控制单元分析处理信号后控制电机的转动，控制简单，降低了成本。
附图说明
图1为本发明的CPU控制电路图；
图2为本发明的电机霍尔信号接口电路图；
图3为本发明的整流电路图；
图4为本发明的电机驱动电路图；
图5为本发明的电机换相原理表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种道闸栏杆的控制电路，包括CPU控制单元、电机霍尔信号接口电路、整流电路和电机驱动电路，电机霍尔信号接口电路和电机驱动电路与CPU控制单元电连接，整流电路与电机驱动电路电连接；CPU控制单元包括芯片U1，芯片U1的型号为STM32F103R8T6-LQFP64，芯片U1的引脚8接M-PHASE-A号端子，芯片U1的引脚9接M-PHASE-B号端子，芯片U1的引脚10接M-PHASE-C号端子，芯片U1的引脚4接FAULT端子，芯片U1的引脚5串接电容C27接地，芯片U1的引脚6接电容C28与电容C27的输出端电连接，电容C27的输入端接晶振器Y3与电容C28的输入端电连接，芯片U1的引脚34接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚35接PWM-V-L号端子，芯片U1的引脚36接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚41接PWM-U-H号端子，芯片U1的引脚42接PWM-V-H号端子，芯片U1的引脚43接PWM-W-H号端子；电机霍尔信号接口电路包括接线端J12，接线端J12的型号为AWG5.08-5P，接线端J12的引脚1接地，接线端J12的引脚2串接电阻R74接芯片U1的引脚10，接线端J12的引脚3串接电阻R77接芯片U1的引脚9，接线端J12的引脚4串接电阻R80接芯片U1的引脚8。电阻R74的输出端接电容C30后接地，电阻R77的输出端接电容C33后接地，电阻R80的输出端接电容C34后接地；电阻R74的输出端接电阻R73、电阻R77的输出端连接电阻R76、电阻R80的输出端连接电阻R79，电阻R73、电阻R77和电阻R79并连后连接5V电源端，电阻R73、电阻R77和电阻R79并连后连接电容C36后接地，接线端J12的引脚5连接5V电源端、接线端J12的引脚5接电容C32后接地；整流电路包括接线端J2和整流桥IC4，接线端J2的型号为AWG7.62-3，整流桥IC4的型号为KBJ1010，接线端J2的引脚1接地，接线端J2的引脚2接整流桥IC4的引脚3，接线端J2的引脚3串接保险丝FUSE2接整流桥IC4的引脚2，保险丝FUSE2的输出端压敏电阻ZDR2与接线端J2的引脚2电连接，接线端J2与整流桥IC4之间从左至右依次并联有设置在保险丝FUSE2右端的压敏电阻ZDR2、电容MC2、电容MC5、串联电容MC6和MC7、电容MC8、串联电阻R10和R11，MC6和MC7之间接地；整流桥IC4的引脚4接地，整流桥IC4的引脚1接继电器K6的1号端子，继电器K6的2号端子接1号端子的输入端，继电器K6的3号端子串接电阻NTC1接1号端子的输入端，继电器K6的5号端子串接电阻R45接三极管Q7的集电极，继电器K6的4号端子接二极管D5和电阻R42与电阻R45的输入端电连接，电阻R45的输入端接二极管D3接二极管D5的输入端，二极管D3的输出端接电源端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串接电阻R71接电源控制端子，电阻R71的输入端接电阻R64与三极管Q7的发射极电连接；电机驱动电路包括芯片U2，芯片U2的型号为SCM1242MF,芯片U2的引脚17串接电容C65接地，电容C65的输入端串接电阻R90接光电耦合管PC12的引脚2，光电耦合管PC12的引脚1串接电阻R1接电源端，光电耦合管PC12的引脚3接地，光电耦合管PC12的引脚4接芯片U1的引脚40，光电耦合管PC12的引脚4接电阻R96接电源端子，电容C65的输入端接电阻R142接电源端，芯片U2的引脚1接电容C65的输入端，芯片U2的引脚27、引脚29和引脚31串接电阻R137接地，芯片U2的引脚2、引脚10和引脚18串接电阻R138与电阻R137的输入端电连接，电阻R137的两端并接电阻R140，电阻R138的输入端接电容C64接地，芯片U2的引脚3接芯片U1的引脚34，芯片U2的引脚5接芯片U1的引脚41，芯片U2的引脚7接电容EC18接芯片U2的引脚8，电容EC18的两端并接电容C57，芯片U2的引脚15接电容EC19接芯片U2的引脚16，电容EC19的两端并接电容C58，芯片U2的引脚6串接二极管D5接地，二极管D5的输出端接电源端，二极管D5的两端并接电容EC21，电容EC21的两端并接电容C60，电容C60的输入端分别接电容C63和电容C61接地，芯片U2的引脚14串接电容C62接地，电容C62的输入端接电容C63的输入端，芯片U2的引脚22接电容C63的输入端，芯片U2的引脚13接芯片U1的引脚42，芯片U2的引脚11接芯片U1的引脚35，芯片U2的引脚21接芯片U1的引脚43，芯片U2的引脚19接芯片U1的引脚36，芯片U2的引脚30接芯片JP3的引脚1，芯片U2的引脚28接芯片JP3的引脚2，芯片U2的引脚26接芯片JP3的引脚3，芯片JP3的引脚4接地，芯片JP3的型号为AWG7.62-4P，芯片U2的引脚25接继电器K6的3号端子，继电器K6的3号端子接电容C51接地；该道闸栏杆的控制电路在工作时，首先接入220V交流电，220V交流电通过整流电路转换成310V直流输出，然后给电机供电，电机通过电机驱动电路驱动电机转动，电机转动使得霍尔信号发生变化，通过接线端J12检测霍尔信号的变化，并将信号变化信息输出给CPU控制单元，CPU控制单元分析处理信号后控制电机的转动，电机换相原理见图5.
图3所示的整流电路中：接线端J为220V交流电压输入端，为整个设备供电；FUSE2为过流保护保险丝，防止电路中电流过载而进行保护；ZNR2为压敏电阻，消除输入端的浪涌电流，保护后端电路不受高压浪涌而损坏；MC2和MC5为X电容，消除输入端的差模干扰；MC6和MC7为Y电容，消除输入端的共模干扰；然后经过整流桥IC4(整流桥IC4为整流桥KBJ1010)将输入的220V交流电进行全波整流，转换成310V直流；为了防止上电瞬间对电机驱动电路造成冲击，采用继电器K6进行延迟供电，继电器K6采用CPU的DDCC_CONTROL端口进行控制。(X电容和Y电容都是安规电容，区别是X电容接在输入线两端用来消除差模干扰，Y电容接在输入线和地线之间，用来消除共模干扰。)
一种道闸栏杆的控制方法，包括如下步骤：
第一步：上电，并延时约1秒，电源打开；
第二步：检测电机的霍尔信号，计算电机角度；
第三步：收到开闸信号，根据电机位置，输出PWM控制信号(UVW中的其中两组)；
第四步：电机转动后，霍尔信号发生变化后，切换另外两组；
第五步：电机继续转动，通过霍尔信号计算闸杆运行角度(0-90°)；
第六步：电机运转到90°后，停止PWM输出，电机停转，从而完成对道闸栏杆的控制。
综上所述，本发明提出的一种道闸栏杆的控制电路及控制方法，道闸栏杆采用310V电机控制，通过整流电路将220V交流电转换成310V直流电，直接给电机供电，无需降压，电机通过电机驱动电路驱动电机转动，电机转动使得霍尔信号发生变化，通过接线端J12检测霍尔信号的变化，并将信号变化信息输出给CPU控制单元，CPU控制单元分析处理信号后控制电机的转动，控制简单，降低了成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种道闸栏杆的控制电路，包括CPU控制单元、电机霍尔信号接口电路、整流电路和电机驱动电路，其特征在于：电机霍尔信号接口电路和电机驱动电路与CPU控制单元电连接，整流电路与电机驱动电路电连接。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述CPU控制单元包括芯片U1，芯片U1的引脚8接M-PHASE-A号端子，芯片U1的引脚9接M-PHASE-B号端子，芯片U1的引脚10接M-PHASE-C号端子，芯片U1的引脚4接FAULT端子，芯片U1的引脚5串接电容C27接地，芯片U1的引脚6接电容C28与电容C27的输出端电连接，电容C27的输入端接晶振器Y3与电容C28的输入端电连接，芯片U1的引脚34接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚35接PWM-V-L号端子，芯片U1的引脚36接PWM-U-L号端子，芯片U1的引脚41接PWM-U-H号端子，芯片U1的引脚42接PWM-V-H号端子，芯片U1的引脚43接PWM-W-H号端子。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述电机霍尔信号接口电路包括接线端J12，接线端J12的型号为AWG5.08-5P，接线端J12的引脚1接地，接线端J12的引脚2串接电阻R74接芯片U1的引脚10，接线端J12的引脚3串接电阻R77接芯片U1的引脚9，接线端J12的引脚4串接电阻R80接芯片U1的引脚8，电阻R74的输出端接电容C30和电容C34与电阻R80的输出端电连接，电容C34的输入端接地，电阻R77的输出端接电容C33与电容C34的输入端电连接，电阻R74的输出端接电阻R73和电容C36接地，电容C36的输入端接电源端，电阻R77的输出端接电阻R76与电容C36的输入端电连接，电阻R80的输出端接电阻R79与电容C36的输入端电连接，接线端J12的引脚5串接电容C32接地，电容C32的输入端接电源端。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述整流电路包括接线端J2和整流桥IC4，接线端J2的引脚1接地，接线端J2的引脚2接整流桥IC4的引脚3，接线端J2的引脚3串接保险丝FUSE2接整流桥IC4的引脚2，保险丝FUSE2的输出端压敏电阻ZDR2与接线端J2的引脚2电连接，压敏电阻ZDR2的两端并接电容MC2，电容MC2的两端并接电容MC5，电容MC5的输入端接电容MC6和电容MC7与电容MC5的输出端并接，电容MC6的输出端接地，电容MC6的输入端接电容MC8与电容MC7的输出端电连接，电容MC8的输入端接电阻R10和电阻R11与整流桥IC4的引脚3电连接，整流桥IC4的引脚4接地，整流桥IC4的引脚1接继电器K6的1号端子，继电器K6的2号端子接1号端子的输入端，继电器K6的3号端子串接电阻NTC1接1号端子的输入端，继电器K6的5号端子串接电阻R45接三极管Q7的集电极，继电器K6的4号端子接二极管D5和电阻R42与电阻R45的输入端电连接，电阻R45的输入端接二极管D3接二极管D5的输入端，二极管D3的输出端接电源端，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串接电阻R71接电源控制端子，电阻R71的输入端接电阻R64与三极管Q7的发射极电连接。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述电机驱动电路包括芯片U2，芯片U2的引脚17串接电容C65接地，电容C65的输入端串接电阻R90接光电耦合管PC12的引脚2，光电耦合管PC12的引脚1串接电阻R1接电源端，光电耦合管PC12的引脚3接地，光电耦合管PC12的引脚4接芯片U1的引脚40，光电耦合管PC12的引脚4接电阻R96接电源端子，电容C65的输入端接电阻R142接电源端，芯片U2的引脚1接电容C65的输入端，芯片U2的引脚27、引脚29和引脚31串接电阻R137接地，芯片U2的引脚2、引脚10和引脚18串接电阻R138与电阻R137的输入端电连接，电阻R137的两端并接电阻R140，电阻R138的输入端接电容C64接地，芯片U2的引脚3接芯片U1的引脚34，芯片U2的引脚5接芯片U1的引脚41，芯片U2的引脚7接电容EC18接芯片U2的引脚8，电容EC18的两端并接电容C57，芯片U2的引脚15接电容EC19接芯片U2的引脚16，电容EC19的两端并接电容C58，芯片U2的引脚6串接二极管D5接地，二极管D5的输出端接电源端，二极管D5的两端并接电容EC21，电容EC21的两端并接电容C60，电容C60的输入端分别接电容C63和电容C61接地，芯片U2的引脚14串接电容C62接地，电容C62的输入端接电容C63的输入端，芯片U2的引脚22接电容C63的输入端，芯片U2的引脚13接芯片U1的引脚42，芯片U2的引脚11接芯片U1的引脚35，芯片U2的引脚21接芯片U1的引脚43，芯片U2的引脚19接芯片U1的引脚36，芯片U2的引脚30接芯片JP3的引脚1，芯片U2的引脚28接芯片JP3的引脚2，芯片U2的引脚26接芯片JP3的引脚3，芯片JP3的引脚4接地，芯片JP3的型号为AWG7.62-4P，芯片U2的引脚25接继电器K6的3号端子，继电器K6的3号端子接电容C51接地。
6.一种如权利要求1所述的道闸栏杆的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：上电，并延时约1秒，电源打开；
S2：检测电机的霍尔信号，计算电机角度；
S3：收到开闸信号，根据电机位置，输出PWM控制信号(UVW中的其中两组)；
S4：电机转动后，霍尔信号发生变化后，切换另外两组；
S5：电机继续转动，通过霍尔信号计算闸杆运行角度(0-90°)；
S6：电机运转到90°后，停止PWM输出，电机停转。
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