CN111173428A - 一种多功能卷帘门系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能卷帘门系统,包括卷筒、导槽、卷帘、卷门机、控制器、激光测距传感器和激光反射器,激光测距传感器能根据控制器的控制信号发射激光并将采集的距离信息发送给控制器,该距离信息为激光测距传感器和激光反射器之间的瞬时距离,通过激光测距,本发明可以实现行程限位、遇阻反弹、防盗报警功能,解决现有技术存在的限位误差大、由于机械疲劳以及行程开关内部电触点烧蚀导致行程开关失灵问题,以及不能遇阻自动停止、卷帘门被盗不能报警问题。
Description
技术领域
本发明涉及卷帘门技术领域,具体为一种多功能卷帘门系统。
背景技术
电动卷帘门在店面、车库等场所得到广泛应用,电动卷帘门一般由卷门机电机通过传动机构驱动卷筒转动,卷筒带动卷帘升降,当卷帘升降到预定位置时会自动停止,该功能由卷帘门限位装置来完成,现有的卷帘门限位装置一般由和卷门机传动机构连接的齿轮带动螺杆旋转,使螺杆上的定位器做轴向运动来触动行程开关,行程开关发出电信号,从而停止卷门机运行。由于现有的卷帘门限位装置采用机械传动式,由于齿轮传动存在一定的间隙,造成限位误差较大(达50mm以上),由于机械疲劳以及行程开关内部电触点烧蚀会导致行程开关失灵,使卷帘门不会停止在预定位置,造成损坏;其次,一般的卷帘门中途没有自动停止功能,关门时遇到障碍物卷帘门不会自动停止,会压坏障碍物或伤害人员,存在安全隐患,同时还会损坏卷帘门;另外,经常发生装有卷帘门的场所被盗现象,一般卷帘门被盗时不能进行报警。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能卷帘门系统,通过激光测距,可以实现行程限位、遇阻反弹、防盗报警功能,以解决现有技术限位误差大、由于机械疲劳以及行程开关内部电触点烧蚀导致行程开关失灵问题,以及不能遇阻自动停止、卷帘门被盗不能报警问题。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种多功能卷帘门系统,包括设于门洞上方的卷筒、设于门洞两侧的导槽、缠绕在卷筒上并能沿导槽上下滑动的卷帘、驱动卷筒转动的卷门机、控制卷门机工作状态的控制器;所述导槽上端侧边设有激光测距传感器,卷帘下端设有激光反射器,激光测距传感器正对激光反射器,能将激光测距传感器发射的激光反射回激光测距传感器;所述激光测距传感器和控制器通信连接,能根据控制器的控制信号发射激光并将采集的距离信息发送给控制器,该距离信息为激光测距传感器和激光反射器之间的瞬时距离s;所述控制器设有存储器,存储器用于记录激光测距传感器和激光反射器之间预先设定的最大距离maxs、最小距离mins以及瞬时距离s、测距传感器的运动速度v;所述控制器进行如下控制:
(1)实现卷帘门开启或关闭到位自动停止功能:当卷门机正转带动卷帘下行关闭时,每隔一段时间△t1控制器控制激光测距传感器采集一次瞬时距离s,将s值存入存储器,并将s值和最大距离maxs进行比较,当s<maxs时,控制器控制卷门机继续正转运行,直至当s≧maxs时,即卷帘门完全关闭后,控制器控制卷门机停止运行;当卷门机反转带动卷帘上行开启时,每隔一段△t1控制器控制激光测距传感器采集一次瞬时距离s,将s值存入存储器,并将s值和最小距离mins进行比较,当s>mins时,控制器控制卷门机继续正转运行,直至当s≦mins时,即卷帘开启到预先设定的高度后,控制器控制卷门机停止运行;
(2)实现遇障碍自动停止并反弹功能:在卷帘门开启或关闭过程中,控制器每隔一段实际△t2,根据步骤存储器记录的△t2时间内的瞬时距离s的变化量△s1,由△s1/△t2=v计算出此时的运动速度v,并存入存储器,控制器将上次△t2时间内的运动速度v和本次△t2时间内的运动速度v进行比较,当上次△t2时间内的运动速度v减去本次△t2时间内的运动速度v的差值超出限定的阈值△v时,即说明卷帘开启或关闭遇到障碍,控制器即控制卷门机停止运行,停止一段时间△t3后,控制器控制卷门机反向运转带动卷帘向相反方向运行;
(3)实现防盗功能:当卷帘完全关闭后,控制器每隔一段时间△t4控制激光测距传感器采集一次瞬时距离s,并将s值和最大距离maxs进行比较,当最大距离maxs与瞬时距离s的差值大于限定的阈值△s2时,说明卷帘门被撬,控制器发出报警信息。
优选的,所述控制器设有单片机。
优选的,所述激光反射器为激光反射板。
优选的,所述控制器设有电源稳压模块。
优选的,所述控制器设有与其无线通信连接的无线控制模块。
优选的,所述控制器设有无线接收模块。
优选的,所述控制器设有卷门机控制输出模块。
优选的,所述控制器设有用于报警、语音提示的语音播报模块。
优选的,所述控制器设有控制面板及指示模块。
优选的,当卷帘遇障碍反弹上行时,控制器控制语音播报模块发出遇到障碍的提示语。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、采用激光测距传感器、激光反射器,在控制器的控制下,通过激光测距,发挥激光测距反应速度快、能点对点测距、精度高、稳定性强的优点,可以实现行程限位的精确控制,控制精度可达2mm,大大高于现有技术50mm的控制精度,还能克服现有技术存在的由于机械疲劳以及行程开关内部电触点烧蚀导致行程开关失灵问题。
2、具有遇阻自动反弹、防盗自动报警的功能,能克服现有技术不能遇阻自动停止、卷帘门被盗不能自动报警问题。
3、采用单片机控制,能进行自动限位,开启到位和关闭到位能自动停止。
4、采用单片机控制,方便设置卷帘门开启的最大高度和关闭的最低高度。
5、开启、关闭、遇障碍反弹时能进行语音提示,增大卷帘门的安全性能。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图;
图2为本实施例的电路结构示意图;
图3为本实施例的电路图;
图4为本实施例的电源稳压模块的电路图;
图5为本实施例的单片机结构示意图;
图6为本实施例的无线控制模块的电路图;
图7为本实施例的无线接收模块的电路图;
图8为本实施例的激光测距传感器的结构示意图;
图9为本实施例的卷门机控制输出模块的电路图;
图10为本实施例的语音播报模块的电路图;
图11为本实施例的控制面板及指示模块的电路图。
图中:卷筒1、导槽2、卷帘3、卷门机4、控制器5、激光测距传感器6、帘片7、激光反射板8、存储器9、喇叭10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1~11,本发明的一个实施例:一种多功能卷帘门系统,包括设于门洞上方的卷筒1、设于门洞两侧的导槽2、缠绕在卷筒1上并能沿导槽2上下滑动的卷帘3、驱动卷筒1转动的卷门机4、控制卷门机4工作状态的控制器5、与控制器5无线通信连接的无线控制模块;所述导槽2上端侧边设有激光测距传感器6,卷帘3由长条形的帘片7上下铰接串联而成,卷帘3下端设有激光反射板8作为激光反射器,激光测距传感器6正对激光反射板8,能将激光测距传感器6发射的激光反射回激光测距传感器6;
如图2~3所示,所述控制器5设有电源稳压模块、单片机IC1、无线控制模块、无线接收模块、卷门机控制输出模块、语音播报模块、控制面板及指示模块。
如图4所示,电源稳压模块设有变压器B1、整流桥D9和三端稳压器TS,变压器B1将220V交流电降压后,经整流桥D9整流后输出12V直流电作为电源VCC,12V直流电输入三端稳压器TS,三端稳压器TS输出+5V稳定电压,电源稳压模块为单片机IC1和各模块提供VCC电源和+5V电源;变压器B1型号采用2813,整流桥D9型号采用FD107,三端稳压器TS型号采用U3LM7805CT。
如图5所示,单片机IC1采用FT61F046芯片,该型号的单片机内置有存储器9,有VCC、GND、D1~D8、Q1~Q8、IFIN、LE端口;存储器9可用于记录预先设定的激光测距传感器6和激光反射板8之间的最大距离maxs、最小距离mins以及瞬时距离s、反射板的运动速度v。由于激光反射板8安装在卷帘3的下端,最大距离maxs、最小距离mins、瞬时距离s也是激光测距传感器6和卷帘3下端的最大距离、最小距离、瞬时距离。
如图6所示,无线控制模块采用PT2260-R4S编码芯片IC2,该芯片的第9引脚接地,第16引脚接该模块的VCC,第10~13引脚分别连接下行按钮X1、停止按钮X2、锁定按钮X3、上行按钮X4,第15引脚输出编码后的脉冲信号,经放大后以载波信号从天线发射出去。
如图7所示,无线接收模块采用6002解码芯片IC4,该芯片第3引脚接+5V电源,第1引脚接地GND,第2、4、7引脚分别通过电容C3、C4、C6接地GND,第5、6引脚之间连接电容C5,第8引脚通过压电晶体管Y11接地GND,第5引脚为输出端IFOUT连接单片机IC1的IFIN端口,将接收到的无线控制模块发射的无线编码脉冲信号解码后通过输出端IFOUT发送给单片机IC1。
如图8所示,激光测距传感器6型号为MC-03,该型号的激光测距传感器为双通道结构,反应速度快,精度高,能精确到1mm,该传感器的两个控制端口连接单片机IC1的Q7、Q8端口,两个数据输出端口连接单片机IC1的Q3、Q4端口。
如图1~3所示,卷门机4采用市售220V单相卷门机,如型号为JMJ345 /5.9-1p-Ⅰ卷门机4,该卷门机提供3个控制接口,其中一个为220V零线N控制接口,另两个为正转、反转控制接口;卷门机4另配有市电接口,外接220V市电。
如图9所示,卷门机控制输出模块采用Q1、Q2两个三极管和K1、K2两个继电器的结构,Q1、Q2两个三极管的基极分别连接单片机IC1的Q5、Q6端口,当单片机IC1的Q5、Q6端口输出高电平时三极管导通,继电器线圈得电动作,K1、K2两个继电器分别用于控制卷门机4正转和反转。单片机IC1的Q5、Q6端口输出低电平时,Q1、Q2三极管不导通,K1、K2继电器失电复位,卷门机4停止转动。卷门机控制输出模块的3个输出端分别连接卷门机4的220V零线N接口和正转、反转控制接口。
如图10所示,语音播报模块设有语音芯片IC3和喇叭10,语音芯片IC3采用SFFTU00013A语音芯片IC3,语音播报模块用于报警、语音提示。语音芯片IC3的VCC、WC 和SCL端口分别连接单片机IC1的D2、D2和D5端口,SDA端口接地GND,语音芯片IC3的E0端口通过电容C10接地GND,VSS端口接+5V电源,E2、E3端口连接喇叭10,语音播报模块根据WC端口收到的单片机IC1发出的不同脉冲信号控制喇叭10发出“正在上行”、“正在下行”、“门已开启”、“门已关闭”、“遇到障碍,正在反弹”等提示语及尖锐报警声。
如图11所示,控制面板及指示模块设有上行按键S1、停止按键S2、下行按键S3和指示灯,指示灯设有上行指示灯DS1、停止指示灯DS2、下行指示灯DS3和照明指示灯DS4,当按下上行按键S1、停止按键S2、下行按键S3时相应的指示灯点亮,上行按键S1、停止按键S2、下行按键S3分别连接单片机IC1的D8、D6和D4端口,当按下上行按键S1、停止按键S2、下行按键S3时向单片机IC1相应的端口输入高电平。
本卷帘门系统进行如下控制:
1、控制卷帘门开启和关闭。(1)通过无线控制模块控制。按下无线控制模块上的下行按钮X1或上行按钮X4时,无线控制模块向无线接收模块发出编码脉冲信号,无线控制模块通过解码芯片IC4对编码脉冲信号进行解码后,发送至单片机IC1的IFIN端口,单片机IC1接到信号后,其Q5或Q6端口输出高电平,卷门机控制输出模块的 Q1或Q2三极管导通,K1或K2继电器线圈得电动作,控制卷门机4正转或反转带动卷帘3关闭或开启。如按下无线控制模块上的停止按钮X2,单片机IC1的Q5、Q6端口均输出低电平,Q1和Q2三极管均不导通,K1和K2继电器失电复位,卷门机4停止转动,卷帘3停止关闭或开启。(2)通过控制面板及指示模块控制。当按下控制面板及指示模块的上行按键S1或下行按键S3时,控制面板及指示模块向单片机IC1的D7或D3端口输入高电平,单片机IC1通过卷门机控制输出模块控制卷门机4反转或正转带动卷帘3开启或关闭。当按下停止按键S2时,控制面板及指示模块向单片机IC1的D5端口输入高电平,单片机IC1通过卷门机控制输出模块控制卷门机4停止转动,卷帘3停止关闭或开启。
2、设定最大距离maxs和最小距离mins。本卷帘门系统使用前须对最大距离maxs和最小距离mins进行设置,否则卷帘3上行或下行到指定位置后不能自动停止。设定采用行程学习方式。设定时,按下控制面板及指示模块的停止按键S2 并保持3秒后按下无线控制模块的停止按钮X2进入行程学习,此时语音控制模块播报“行程学习”,松开停止按键S2和停止按钮X2,按上行按钮X4使卷帘3向上运行,每隔一段时间△t1单片机IC1向激光测距传感器6发出一次控制信号,激光测距传感器6进行距离采集并将采集的瞬时距离s发送给单片机IC1,到达指定高度后,按停止按键X2使卷帘3停止上行,此时语音播报“上位停止”,单片机IC1将此时测得的瞬时距离s存入存储器9作为最小距离mins,完成最小距离mins设置;之后,按下行按钮X1使卷帘3下行,每隔一段时间△t1单片机IC1向激光测距传感器6发出一次控制信号,激光测距传感器6进行距离采集并将采集的瞬时距离s发送给单片机IC1,卷帘3下行到指定下位,按停止按钮X2使卷帘3停止下行,此时语音播报“下位停止”,单片机IC1将此时测得的瞬时距离s存入存储器9作为最大距离maxs,完成最大距离maxs设置;最后按锁定按钮X3,语音播报“学习成功”,完成设置。
3、实现上、下限位功能,卷帘3关闭或开启到位后自动停止。当卷门机4正转带动卷帘3下行关闭时,每隔一段时间△t1单片机IC1向激光测距传感器6发出一次控制信号,激光测距传感器6进行距离采集并将采集的瞬时距离s发送给单片机IC1,单片机IC1将s值存入存储器9,并将s值和最大距离maxs进行比较,当s<maxs时,单片机IC1的Q5端口继续输出高电平,卷门机4继续正转运行,直至当s≧maxs时,即卷帘门完全关闭后,单片机IC1的Q5端口输出低电平,继电器K1的线圈失电,卷门机4停止运行;当卷门机4反转带动卷帘3上行开启时,每隔一段时间△t1单片机IC1向激光测距传感器6发出一次控制信号,激光测距传感器6进行距离采集并将采集的瞬时距离s发送给单片机IC1,单片机IC1将s值存入存储器9,并将s值和最小距离mins进行比较,当s>mins时,单片机IC1的Q6端口继续输出高电平,卷门机4继续反转运行,直至当s≦mins时,即卷帘门开启到预先设定的高度后,单片机IC1的Q6端口输出低电平,继电器K1的线圈失电,卷门机4停止运行。在本实施例中,为实现较精确的控制,△t1=0.2秒,控制精度可达到2mm,大大高于现有技术50mm的控制精度。
4、实现遇障碍自动停止并反弹功能。在卷帘门开启或关闭过程中,单片机IC1每隔一段时间△t2,根据存储器9记录的△t2时间内的瞬时距离s的变化量△s1,由△s1/△t2=v计算出运动速度v,将v存入存储器9,并将本次的v和上次的v进行比较。由于卷帘3是由长条形的帘片7上下铰接串联而成,各帘片7之间存在间隙,因此如果卷帘3遇到障碍,v会产生较大的变化。当上次的v减去的本次v的差超出限定的阈值△v时,即说明卷帘3遇到障碍,单片机IC1的Q6或Q5端口输出低电平,控制卷门机4停止运行,停止一段时间△t3后,单片机IC1的Q5或Q6端口输出高电平,控制卷门机4反向运转,带动卷帘3向相反方向运行,单片机IC1的D2端口随即向语音播报模块发出脉冲识别信号,语音播报模块通过喇叭10播报“遇到障碍,正在反弹”的提示语。在本实施例中,△t2=1秒,△t3=1秒,△v根据卷帘门的不同取不同的值,一般情况下,△v的取值为5%v。
5、实现防盗功能,被盗自动报警。当卷帘门完全关闭后,每隔一段时间△t4单片机IC1控制激光测距传感器6采集一次瞬时距离s,并将s值和最大距离maxs进行比较,当最大距离maxs与瞬时距离s的差值大于限定的阈值△s2时,说明卷帘门被撬,单片机IC1的D2端口随即向语音播报模块发出脉冲识别信号,语音播报模块通过喇叭10发出尖锐报警声。在本实施例中,△t4=10秒,△s2=30mm。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能卷帘门系统,包括设于门洞上方的卷筒(1)、设于门洞两侧的导槽(2)、缠绕在卷筒(1)上并能沿导槽(2)上下滑动的卷帘(3)、驱动卷筒(1)转动的卷门机(4)、控制卷门机(4)工作状态的控制器(5);其特征在于:所述导槽(2)上端侧边设有激光测距传感器(6),卷帘(3)下端设有激光反射器(8),激光测距传感器(6)正对激光反射器(8),能将激光测距传感器(6)发射的激光反射回激光测距传感器(6);所述激光测距传感器(6)和控制器(5)通信连接,能根据控制器(5)的控制信号发射激光并将采集的距离信息发送给控制器(5),该距离信息为激光测距传感器(6)和激光反射器(8)之间的瞬时距离s;所述控制器(5)设有存储器(9),存储器(9)用于记录激光测距传感器(6)和激光反射器(8)之间预先设定的最大距离maxs、最小距离mins以及瞬时距离s、测距传感器(6)的运动速度v;所述控制器(5)进行如下控制:
(1)实现卷帘门开启或关闭到位自动停止功能:当卷门机(4)正转带动卷帘(3)下行关闭时,每隔一段时间△t1控制器(5)控制激光测距传感器(6)采集一次瞬时距离s,将s值存入存储器(9),并将s值和最大距离maxs进行比较,当s<maxs时,控制器(5)控制卷门机(4)继续正转运行,直至当s≧maxs时,即卷帘(3)门完全关闭后,控制器(5)控制卷门机(4)停止运行;当卷门机(4)反转带动卷帘(3)上行开启时,每隔一段△t1控制器(5)控制激光测距传感器(6)采集一次瞬时距离s,将s值存入存储器(9),并将s值和最小距离mins进行比较,当s>mins时,控制器(5)控制卷门机(4)继续正转运行,直至当s≦mins时,即卷帘(3)开启到预先设定的高度后,控制器(5)控制卷门机(4)停止运行;
(2)实现遇障碍自动停止并反弹功能:在卷帘门开启或关闭过程中,控制器(5)每隔一段实际△t2,根据步骤(1)存储器(9)记录的△t2时间内的瞬时距离s的变化量△s1,由△s1/△t2=v计算出此时的运动速度v,并存入存储器(9),控制器将上次△t2时间内的运动速度v和本次△t2时间内的运动速度v进行比较,当上次△t2时间内的运动速度v减去本次△t2时间内的运动速度v的差值超出限定的阈值△v时,即说明卷帘(3)开启或关闭遇到障碍,控制器(5)即控制卷门机(4)停止运行,停止一段时间△t3后,控制器(5)控制卷门机(4)反向运转带动卷帘(3)向相反方向运行;
(3)实现防盗功能:当卷帘(3)完全关闭后,控制器(5)每隔一段时间△t4控制激光测距传感器(6)采集一次瞬时距离s,并将s值和最大距离maxs进行比较,当最大距离maxs与瞬时距离s的差值大于限定的阈值△s2时,说明卷帘(3)门被撬,控制器(5)发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有单片机(IC1)。
3.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述激光反射器(8)为激光反射板。
4.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有电源稳压模块。
5.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有与其无线通信连接的无线控制模块。
6.根据权利要求5所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有无线接收模块。
7.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有卷门机控制输出模块。
8.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有用于报警、语音提示的语音播报模块。
9.根据权利要求1所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:所述控制器(5)设有控制面板及指示模块。
10.根据权利要求8所述的一种多功能卷帘门系统,其特征在于:当卷帘(3)遇障碍反弹上行时,控制器(5)控制语音播报模块发出遇到障碍的提示语。
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