CN111502469B - 一种能精确控制转动角度的闭门器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关门控制技术领域，具体涉及一种能精确控制转动角度并具有锁止功能的闭门器，包括壳体，所述壳体内设置有驱动电机、至少一个减速箱、锁止机构以及角度检测组件，角度检测组件包括从左向右依次设置的安装板、检测板和固定件，所述固定件与驱动电机的电机轴尾部固定连接，固定件为磁性材料，固定件靠近检测板的侧壁上均匀设置有多个检测凹点，检测板靠近固定件的侧壁上均匀设置有至少一个霍尔传感器。本发明通过霍尔传感器和检测凹点的配合，可以精确计算出驱动电机转动圈数与开门角度之间的对应关系，从而根据监测驱动电机的转动圈数，精确控制门体的开门角度，实现对门体转动角度的精确控制。

Description

一种能精确控制转动角度的闭门器

技术领域

本发明涉及开关门智能控制技术领域，具体涉及一种能精确控制转动角度并且具有锁止功能的闭门器。

背景技术

现代液压闭门器(简称闭门器)始于二十世纪初期美国人注册的一项专利，它不同于传统的闭门器，是通过对闭门器中的液体进行节流来达到缓冲作用。液压闭门器设计思想的核心在于实现对关门过程的控制，使关门过程的各种功能指标能够按照人的需要进行调节。闭门器的意义不仅在于将门自动关闭，还能够保护门框和门体(平稳关闭)，更重要的是闭门器已成为现代建筑智能化管理的一个不可忽视的执行部分。

现有的闭门器设备中，已很少使用液压闭门器技术了，大多采用电机旋转提供动力，并辅以磁吸的方式进行闭门，如中国专利公开号CN210152477U公开的一种闭门器，包括转动轮、上扭力弹簧、下扭力弹簧、上底座、下底座、连杆和压轮；转动轮套装在轴上，转动轮设置有圆周排列的多个拨动调节孔；轴的上、下端分别与上底座、下底座固定连接，上扭力弹簧的一端与转动轮连接，上扭力弹簧的另一端与上底座连接，下扭力弹簧的一端与转动轮连接，下扭力弹簧的另一端与下底座连接；连杆的一端连接其中一个拨动调节孔，连杆的另一端连接用于顶压门扇的压轮。该闭门器具有调节方便、耐用的优点，但是该闭门器无法准确判断门体的转动角度，进而无法实现门体转动行程的精确控制。同时该闭门器在与门体配合过程中，需要对门体另外加锁对门体状态进行锁定，否则门体能够被自由推动，进而导致该闭门器存在安全风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能精确控制转动角度并具有锁止功能的闭门器，包括壳体，所述壳体内设置有驱动电机、至少一个减速箱、锁止机构以及角度检测组件，角度检测组件包括从左向右依次设置的安装板、检测板和固定件，所述固定件与驱动电机的电机轴尾部固定连接，固定件为磁性材料，固定件靠近检测板的侧壁上均匀设置有多个检测凹点，检测板靠近固定件的侧壁上均匀设置有至少一个霍尔传感器。本发明通过霍尔传感器和检测凹点的配合，可以精确计算出驱动电机转动圈数与开门角度之间的对应关系，从而根据监测驱动电机的转动圈数，精确控制门体的开门角度，实现对门体转动角度的精确控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种能精确控制转动角度的闭门器，包括壳体，所述壳体内设有驱动电机、控制模块、至少一个减速箱、锁止机构和角度检测组件，所述锁止机构及角度检测组件均设在驱动电机的后端，驱动电机的电机轴贯穿驱动电机的前后端，从驱动电机前端穿出的电机轴与减速箱连接，从驱动电机后端穿出的电机轴与角度检测组件连接，角度检测组件包括从左至右依次设置的安装板、检测板和固定件，所述固定件与驱动电机的电机轴固定连接，固定件为磁性材料，靠近检测板的固定件的侧壁上均匀设置有多个检测凹点，多个检测凹点均设置在同一圆周上，安装板与检测板固定连接，检测板与固定件平行设置，在靠近固定件的检测板的侧壁上设有至少一个霍尔传感器；所述锁止机构设在角度检测组件和驱动电机之间，锁止机构包括磁吸件和基座，所述磁吸件通过弹力件与固定件连接，所述基座固定安装在驱动电机上，安装板与基座固定连接，在靠近磁吸件的基座的侧壁上嵌设有电磁件，电磁件在断电状态下，磁吸件和基座之间具有自由间隙，使磁吸件或基座的旋转互不影响。

上述能精确控制转动角度的闭门器，在靠近固定件的检测板的侧壁上均匀设置有三个霍尔传感器，三个霍尔传感器均设置在同一圆周上，且所述霍尔传感器所在的圆周与检测凹点所在的圆周相对应，使检测凹点在旋转过程中能与霍尔传感器相对合。

进一步的，靠近检测板的固定件的侧壁上均匀设置有四个检测凹点，所述检测凹点是在固定件上开设的凹坑；所述控制模块与驱动电机、霍尔传感器电连接；所述壳体内还设置有电源，所述电源与控制模块和驱动电机电连接。

上述能精确控制转动角度的闭门器，还包括连杆组件，所述减速箱的输出轴与连杆组件连接；所述壳体内设置有一级减速箱和二级减速箱，所述驱动电机、一级减速箱和二级减速箱依次传动连接。所述固定件与驱动电机的电机轴螺栓连接。

优选的，所述磁吸件为环形结构，磁吸件中心孔的直径大于电机轴的外径，磁吸件套设在电机轴上，与电机轴固定连接的固定件能跟随电机轴旋转，磁吸件因弹力件的连接而能跟随固定件旋转。通过设置锁止机构，在驱动电机控制门体转动至预定位置后，驱动电机停止工作，然后电磁件工作，电磁件产生电磁力将磁吸件吸引，让磁吸件与基座紧紧贴附，进而基座就能够阻止磁吸件进一步转动，实现对驱动电机的锁止，保证门体固定保持该位置状态；而在设备断电时，电磁件产生的磁力消失，磁吸件在弹力件的作用下退回靠近固定件，使得磁吸件和基座之间解除关联，驱动电机解除锁止状态，磁吸件和固定件就能够跟随驱动电机的电机轴自由转动，即，断电状态下，使用者可以手动推动门体自由转动。

进一步的，上述能精确控制转动角度的闭门器，所述固定件的侧壁上设置有至少一个限位孔，在限位孔内安装有限位件，所述电机轴的侧壁上设置有与限位件相适应的限位缺口。

优选的，所述弹力件采用弹性材料制备，具有伸缩特性，当有外力将磁吸件向远离固定件的方向拉拽时，弹力件发生拉伸变形，使磁吸件和固定件之间的距离。增大，当外力撤销后，弹力件收缩，使磁吸件和固定件之间的距离回缩减小，且无论弹力件是否被拉伸变形，弹力件均能使磁吸件和固定件连接成一体，使磁吸件跟随固定件的旋转而旋转，并使固定件跟随磁吸件的停止而停止。

当驱动电机控制门体转动至预定位置后，驱动电机停止工作，电磁件上电工作，电磁件产生电磁力将磁吸件吸引，让磁吸件与基座贴附，自由间隙消除，与驱动电机固定连接的基座能阻止磁吸件、固定件和电动轴的转动，对驱动电机进行锁止，使门体固定保持位置状态；电磁件断电时，磁吸件在弹力件作用下退回靠近固定件，磁吸件和基座之间解除关联，磁吸件和基座之间恢复自由间隙，驱动电机解除锁止状态，磁吸件和固定件能跟随电机轴转动。

进一步地，所述驱动电机和电磁件互锁，在驱动电机通电工作时，电磁件断电，在驱动电机断电时，电磁件通电工作。

作为优选方案，所述基座靠近磁吸件的侧壁上设置有摩擦层。

上述能精确控制转动角度的闭门器，在控制模块内设有采集编码器，通过霍尔传感器、检测凹点和采集编码器配合，能计算得到开关门转动角度所对应的点数，

设驱动电机的电机轴转一圈点数记为K1，变速箱的变比记为K2，开关门转动一圈的点数记为Dot，设定的转动角度记为θ，开关门转动1度的点数记为Dot1，开关门转动角度所对应的点数记为Dot2，

Dot＝K1*K2；

Dot1＝(K1*K2)/360；

Dot2＝((K1*K2)/360)*θ；

将上述公式设于控制模块内，当设定转动角度θ后，通过上述公式计算得到开关门转动角度所对应的点数Dot2，控制模块控制驱动电机旋转点数Dot2，实现开关门的转动角度θ，进而可以精确控制开门角度θ。

本发明的有益效果是：本发明能精确控制转动角度的闭门器，通过霍尔传感器和检测凹点配合，可以精确计算出驱动电机转动圈数与开门角度之间的对应关系，从而根据监测驱动电机的转动圈数，精确控制门体的开门角度，实现对门体转动角度的精确控制。同时在门体转动至预定位置后，驱动电机停止工作，然后电磁件通电，吸引磁吸件与基座贴附，让基座阻止电机轴转动，从而保证门体在达到预定位置后，在无需另外加锁就能对门体位置进行锁定，门体也无法被手动推动，有效实现门体结构的简化。

附图说明

图1为本发明闭门器的结构示意图；

图2为本发明闭门器的内部结构示意图；

图3为本发明角度检测组件的结构示意图；

图4为本发明角度检测组件的剖视图；

图中，1-壳体，2-驱动电机，301-一级减速箱，302-二级减速箱，4-角度检测组件，401-安装板，402-检测板，403-固定件，404-霍尔传感器，405-检测凹点，5-锁止机构，501-磁吸件，502-基座，503-弹性件，504-电磁件，6-控制模块，7-连杆组件。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～图4所示，一种能精确控制转动角度的闭门器，包括壳体1，在壳体1内设置有驱动电机2、控制模块6、至少一个减速箱以及角度检测组件4，角度检测组件4设在驱动电机2的后端，驱动电机2的电机轴贯穿驱动电机2的前后端，从驱动电机2前端穿出的电机轴与减速箱连接，从驱动电机2后端穿出的电机轴与角度检测组件4连接。

角度检测组件4包括从左至右依次设置的安装板401、检测板402和固定件403，所述固定件403与驱动电机2的电机轴固定连接，固定件403为磁性材料，固定件403靠近检测板402的侧壁上均匀设置有多个检测凹点405，在本实施方式中，检测凹点405是在固定件403上开设的凹坑，多个检测凹点405均设置在同一圆周上，所述安装板401用于固定安装检测板402，所述检测板402与固定件403平行设置，检测板402靠近固定件403的侧壁上均匀设置有至少一个霍尔传感器404，霍尔传感器404对磁性敏感，在磁性材料的固定件403上开设凹坑状的检测凹点405，当固定件403相对于霍尔传感器404旋转时，在其旋转过程中，霍尔传感器404每经过一个检测凹点405时，便会检测到不一样的磁信号。

如图2和图3所示，所述安装板401与驱动电机2的机壳固定连接。在使用过程中，驱动电机2的电机轴转一圈点数记为K1，变速箱的变比记为K2，门转动一圈的点数记为Dot，那么，

Dot＝K1*K2；

门转动1度的点数记为Dot1，

Dot1＝(K1*K2)/360；

开关门转动角度记为θ，开关门转动角度对应的点数记为Dot2，

Dot2＝((K1*K2)/360)*θ；

在控制模块6内设置MCU采集编码器，通过霍尔传感器404、检测凹点405和MCU采集编码器配合，可计算得到Dot2，而K1、K2和Dot2均已知，进而可以精确控制开门角度θ。

将上述公式设于控制模块6内，当设定转动角度θ后，通过上述公式计算得到开关门转动角度所对应的点数Dot2，控制模块控制驱动电机旋转点数Dot2，实现开关门的转动角度θ。

具体地，所述检测板402靠近固定件403的侧壁上均匀设置有三个霍尔传感器404，三且霍尔传感器404设置在同一圆周上。

具体地，所述霍尔传感器404所在的圆周与检测凹点405所在的圆周相对应，使检测凹点405在旋转过程中能与霍尔传感器404相对合。

具体地，所述固定件403靠近检测板402的侧壁上均匀设置有四个检测凹点405。

具体地，所述控制模块6与驱动电机2和霍尔传感器404分别连接。

具体地，所述壳体1内还设置有电源，所述电源与控制模块6连接。

具体地，所述固定件403与驱动电机2的电机轴螺栓连接。

如图2所示，所述壳体1内还设置有一级减速箱301和二级减速箱302，所述驱动电机2从电机壳前端穿出的电机轴、一级减速箱301和二级减速箱302依次传动连接。

具体地，在壳体1内还设置有锁止机构5，锁止机构5也设在驱动电机2的后端，且锁止机构5设置在角度检测组件4和驱动电机2之间，锁止机构5包括磁吸件501和基座502，所述磁吸件501通过弹力件503与固定件403连接，弹力件503采用弹性材料制备，具有伸缩特性，当有外力将磁吸件501向远离固定件403的方向拉拽时，弹力件503将发生拉伸变形，使磁吸件501和固定件403之间的距离增大，当外力撤销后，弹力件503收缩，使磁吸件501和固定件403之间的距离回缩减小，不管弹力件503是否被拉伸变形，弹力件503均能使磁吸件501和固定件403连接成一体，使磁吸件501跟随固定件403的旋转而旋转，并使固定件403跟随磁吸件501的停止而停止。

所述基座502固定安装在驱动电机2的电机壳上，安装板401与基座502固定连接，且基座502靠近磁吸件501的侧壁上嵌设有电磁件504，电磁件504在断电状态下，所述磁吸件501和基座502之间具有自由间隙，使磁吸件504或基座502的旋转互不影响。优选地，所述电磁件504与控制模块6连接。优选地，安装板401通过基座502与驱动电机2的电机壳固定连接。

具体地，所述磁吸件501为环形结构，磁吸件501中心孔的直径大于驱动电机2电机轴的外径，磁吸件501套设在驱动电机2的电机轴上，与电机轴固定连接的固定件403能跟随电机轴的旋转而旋转，磁吸件501因弹力件503的连接而能跟随固定件403的转动而转动。通过设置锁止机构5，在驱动电机2控制门体转动至预定位置后，驱动电机2停止工作，然后电磁件504通电工作，电磁件504产生电磁力将磁吸件501吸引，让磁吸件501与基座502紧紧贴附，磁吸件501与基座502之间的自由间隙消除，进而基座502就能够阻止磁吸件501和固定件403的进一步转动，进而阻止与固定件403固定连接的驱动电机2的旋转，实现对驱动电机2的锁止，保证门体固定保持该位置状态；而在设备断电时，电磁件504产生的磁力消失，磁吸件501在弹力件503的作用下退回靠近固定件403，使得磁吸件501和基座502之间解除关联，磁吸件501和基座502之间恢复自由间隙，驱动电机2解除锁止状态，磁吸件501和固定件403就能够跟随驱动电机2的电机轴自由转动，即，断电状态下，使用者可以手动推动门体自由转动。

具体地，所述驱动电机2和电磁件504互锁，在驱动电机2通电工作时，电磁件504断电，在驱动电机2断电时，电磁件504通电工作。

具体地，所述闭门器还包括连杆组件7，所述减速箱的输出轴与连杆组件7连接。

本实施方式中，在固定件403的侧壁上设置有至少一个限位孔，在限位孔内安装有限位件，所述电机轴的侧壁上设置有与限位件相适应的限位缺口。且在基座502靠近磁吸件501的侧壁上设置有摩擦层。

使用时，通过霍尔传感器404和检测凹点405之间的配合，例如设置三个霍尔传感器404和四个检测凹点405，则可以实现对12个点位的检测，即对应精确检测到驱动电机2每转动30°就对应一次检测信号，驱动电机2转一圈点数记为K1，变速箱变比记为K2，门转动一圈的点数记为Dot，那么，

Dot＝K1*K2；

门转动1度的点数记为Dot1，

Dot1＝(K1*K2)/360；

开关门转动角度记为θ，开关门转动角度对应的点数记为Dot2，

Dot2＝((K1*K2)/360)*θ；

在控制模块内设置MCU采集编码器，通过霍尔传感器404、检测凹点405和MCU采集编码器配合，可计算得到Dot2，而K1、K2和Dot2均已知，进而可以精确控制开门角度θ；另外，通过设置锁止机构5，在驱动电机2控制门体转动至预定位置后，驱动电机2停止工作，然后电磁件504工作，电磁件504产生电磁力将磁吸件501吸引，让磁吸件501与基座502紧紧贴附，进而基座502就能够阻止磁吸件501进一步转动，实现对驱动电机2的锁止，保证门体固定保持该位置状态；而在设备断电时，电磁件504产生的磁力消失，磁吸件501在弹力件503的作用下退回靠近固定件403，使得磁吸件501和基座之间502解除关联，驱动电机2解除锁止状态，磁吸件501和固定件403就能够跟随驱动电机2的电机轴自由转动，即，断电状态下，使用者可以手动推动门体自由转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种能精确控制转动角度的闭门器，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设有驱动电机、控制模块、至少一个减速箱、锁止机构和角度检测组件，所述锁止机构及角度检测组件均设在驱动电机的后端，驱动电机的电机轴贯穿驱动电机的前后端，从驱动电机前端穿出的电机轴与减速箱连接，从驱动电机后端穿出的电机轴与角度检测组件连接，角度检测组件包括从左至右依次设置的安装板、检测板和固定件，所述固定件与驱动电机的电机轴固定连接，固定件为磁性材料，靠近检测板的固定件的侧壁上均匀设置有多个检测凹点，多个检测凹点均设置在同一圆周上，安装板与检测板固定连接，检测板与固定件平行设置，在靠近固定件的检测板的侧壁上设有至少一个霍尔传感器；所述锁止机构设在角度检测组件和驱动电机之间，锁止机构包括磁吸件和基座，所述磁吸件通过弹力件与固定件连接，所述基座固定安装在驱动电机上，安装板与基座固定连接，在靠近磁吸件的基座的侧壁上嵌设有电磁件，电磁件在断电状态下，磁吸件和基座之间具有自由间隙，使磁吸件或基座的旋转互不影响；在靠近固定件的检测板的侧壁上均匀设置有三个霍尔传感器，三个霍尔传感器均设置在同一圆周上，且所述霍尔传感器所在的圆周与检测凹点所在的圆周相对应，使检测凹点在旋转过程中能与霍尔传感器相对合；靠近检测板的固定件的侧壁上均匀设置有四个检测凹点，所述检测凹点是在固定件上开设的凹坑；所述控制模块与驱动电机、霍尔传感器电连接；所述壳体内还设置有电源，所述电源与控制模块和驱动电机电连接；闭门器还包括连杆组件，所述减速箱的输出轴与连杆组件连接；所述壳体内设置有一级减速箱和二级减速箱，所述驱动电机、一级减速箱和二级减速箱依次传动连接；所述固定件与驱动电机的电机轴螺栓连接；所述磁吸件为环形结构，磁吸件中心孔的直径大于电机轴的外径，磁吸件套设在电机轴上，与电机轴固定连接的固定件能跟随电机轴旋转，磁吸件因弹力件的连接而能跟随固定件旋转；所述驱动电机和电磁件互锁。

2.根据权利要求1所述的一种能精确控制转动角度的闭门器，其特征在于：所述固定件的侧壁上设置有至少一个限位孔，在限位孔内安装有限位件，所述电机轴的侧壁上设置有与限位件相适应的限位缺口。

3.根据权利要求1所述的一种能精确控制转动角度的闭门器，其特征在于：所述弹力件采用弹性材料制备，具有伸缩特性，当有外力将磁吸件向远离固定件的方向拉拽时，弹力件发生拉伸变形，使磁吸件和固定件之间的距离增大，当外力撤销后，弹力件收缩，使磁吸件和固定件之间的距离回缩减小，且无论弹力件是否被拉伸变形，弹力件均能使磁吸件和固定件连接成一体，使磁吸件跟随固定件的旋转而旋转，并使固定件跟随磁吸件的停止而停止。

4.根据权利要求3所述的一种能精确控制转动角度的闭门器，其特征在于：当驱动电机控制门体转动至预定位置后，驱动电机停止工作，电磁件上电工作，电磁件产生电磁力将磁吸件吸引，让磁吸件与基座贴附，自由间隙消除，与驱动电机固定连接的基座能阻止磁吸件、固定件和电动轴的转动，对驱动电机进行锁止，使门体固定保持位置状态；电磁件断电时，磁吸件在弹力件作用下退回靠近固定件，磁吸件和基座之间解除关联，磁吸件和基座之间恢复自由间隙，驱动电机解除锁止状态，磁吸件和固定件能跟随电机轴转动。

5.根据权利要求1所述的一种能精确控制转动角度的闭门器，其特征在于：在驱动电机通电工作时，电磁件断电；在驱动电机断电时，电磁件通电工作；所述基座靠近磁吸件的侧壁上设置有摩擦层。

6.根据权利要求1所述的一种能精确控制转动角度的闭门器，其特征在于：在控制模块内设有采集编码器，通过霍尔传感器、检测凹点和采集编码器配合，能计算得到开关门转动角度所对应的点数，

设驱动电机的电机轴转一圈点数记为K1，变速箱的变比记为K2，开关门转动一圈的点数记为Dot，设定的转动角度记为θ，开关门转动1度的点数记为Dot1，开关门转动角度所对应的点数记为Dot2，

Dot＝K1*K2；

Dot1＝(K1*K2)/360；

Dot2＝((K1*K2)/360)*θ；

将上述公式设于控制模块内，当设定转动角度θ后，通过上述公式计算得到开关门转动角度所对应的点数Dot2，控制模块控制驱动电机旋转点数Dot2，实现开关门的转动角度θ。

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