CN111766826B - 一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，用于对已安装有机械开关按钮的设备进行改造，使得设备能够同时被机械开关按钮以及非接触开关按钮所控制，其中，机械开关按钮与设备被安装于两个不同的位置且两者之间间隔一定距离，其特征在于，在近端增加本地控制模块、从总线模块及非接触感应传感器天线，在远端增加主总线模块。采用本发明提供的方法后可以有效地对现有的机械式按钮开关进行改造，使得原本只能由机械式按钮开关控制的设备能够同时被非接触式按钮开关所控制，既保留原有机械开关的功能又可以实现非接触式的触发方式。

Description

一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法
技术领域
本发明涉及一种对已经使用的机械开关按钮进行改造，在原有的机械开关的基础上增加非接触式开关的方法，尤其适用于对于残疾人按钮的改造。
背景技术
虽然非接触式开关按钮的技术已经相当成熟，在许多门禁系统中已被大量使用。尤其在公共场所有大量的机械开关按钮被使用，人们在操作这些机械开关按钮时必须与之相接触，从而将自身携带的病毒或细菌残留其上，当其他人再次操作被污染的机械开关按钮后就会存在被感染的可能。
为了避免上述情况出现，最好的解决方法是将机械开关按钮改造为非接触式开关按钮。现有的改造方式是将机械开关按钮完全拆除后，重新安装非接触式开关按钮。该方式存在以下问题：由于非接触式开关按钮与设备之间的接线方式和机械开关按钮与设备之间的接线方式有所不同，重新安装非接触式开关按钮意味着需要增加原有的布线，工作量巨大。更为重要的是，非接触式开关按钮均为有源式的，若有停电情况发生则无法发挥有效的作用。为了有效应对停电等突发情况，安装于公共区域的开关按钮需要保留机械式开关的功能以确保它的可靠性。
发明内容
本发明的目的是：在保留原有的机械式开关功能的基础上，对现有的开关按钮进行改造，增加非接触式开关功能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种把机械开关按钮增加非接触功能及保持原有布线的方法，用于对已安装的机械开关按钮的门控设备进行改造，使得门控设备能够同时被机械开关按钮以及非接触感应传感器所控制，确保门控设备在有电源或掉电的情况下都能被控制，其中，机械开关按钮与门控设备被安装于两个不同的位置且两者之间间隔有一定距离，将机械开关按钮所处位置定义为近端，将门控设备所处位置定义为远端，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在近端增加本地控制模块、从总线模块及非接触感应传感器的天线，在远端增加主总线模块，其中：
主总线模块通过原有的N1根导线与门控设备相连；门控设备为主总线模块供电，向主总线模块发送用于本地控制模块的控制指令，由主总线模块根据该控制指令生成控制数据；主总线模块根据接收自从总线模块的开关状态数据控制设备进行相应的开启操作或关闭操作；将主总线模块与门控设备之间的导线的长度定义为L1；
主总线模块与从总线模块通过总线相连，总线由N2根导线组成，N2＞1且N2＜＜N1，原有的总线复用为供电线及数据传输线；主总线模块通过总线为从总线模块供电；主总线模块通过总线与从总线模块之间进行双向数据通信，从总线模块向主总线模块发送开关状态数据，主总线模块向从总线模块发送状态确认和控制数据；将总线的长度定义为L2，则有L2＞＞L1；
从总线模块通过接插件端子与本地控制模块相连；从总线模块为本地控制模块供电，向本地控制模块发送控制数据；从总线模块接收来自本地控制模块的开关状态信号后生成所述开关状态数据；
本地控制模块可以接收机械开关按钮给出的开关信号的同时也可以接收非接触感应传感器给出的开关信号，本地控制模块依据机械开关按钮或非接触感应传感器的开关状态生成开关状态信号后，将开关状态信号发送给从总线模块；本地控制模块接收到来自从总线模块的控制数据后，改变本地控制模块的状态显示和开关信号是否有效。
优选地，所述总线由2根导线组成。
优选地，所述主总线模块包括：
DC-DC电路一，用于将主总线模块的输入电压转换为合适的电压供给所述从总线模块及所述主总线模块内部的主MCU、主继电器；
主二总线电路，通过所述总线连接所述从总线模块；主二总线电路将DC-DC电路一输出的电压通过总线供给所述从总线模块；主二总线电路通过总线将主MCU输出的所述控制数据以及状态确认数据发送给所述从总线模块；主二总线电路通过总线接收所述开关状态数据后反馈至所主MCU；
主MCU通过输入检测电路获取所述门控设备发出的开关状态变化指令，根据检测到的状态变化指令生成所述控制数据后发送给主二总线电路；主MCU接收主二总线电路反馈的所述开关状态数据后，控制与主MCU相连的主继电器导通或断开，从而控制所述门控设备进行相应的开启操作或关闭操作，操作完成后，生成状态确认数据。
优选地，所述从总线模块包括：
DC-DC电路二，用于将所述主二总线电路提供的电压转换为合适的电压供给所述从总线模块内部的从MCU；
从二总线电路，通过所述总线连接所述主二总线电路；用于将所述主二总线电路输出的电压输出至所述本地控制模块；从二总线电路将接收自所述主二总线电路的所述控制数据反馈给从MCU；从二总线电路接收由从MCU输出的所述开关状态数据后，通过所述总线将所述开关状态数据发送至所述主二总线电路；
从MCU通过信号输入检测电路获取所述本地控制模块输出的开关状态信号后生成所述开关状态数据，将所述开关状态数据发送给从二总线电路；从MCU将接收自从二总线电路的所述状态确认数据和所述控制数据转发给所述本地控制模块。
优选地，所述本地控制模块包括本地MCU及本地继电器，其中：
本地MCU用于接收所述非接触感应传感器给出的开关信号，根据该开关信号控制本地继电器导通或断开，从而产生所述非接触感应传感器的所述开关状态信号发送给所述从MCU；所述机械开关按钮给出的开关信号并联到本地继电器的输出端，直接作为所述机械开关按钮的所述开关状态信号发送给所述从MCU；本地MCU接收到所述控制数据后，改变本地控制模块的状态显示和开关信号是否有效。
优选地，所述本地控制模块还包括状态显示设备，所述本地MCU依据接收到的所述控制数据控制状态显示设备显示相应的状态信息。
优选地，所述本地控制模块还包括拨码开关，拨码开关与所述本地MCU相连。
采用本发明提供的方法后可以有效地对现有的机械式按钮开关进行改造，使得原本只能由机械式按钮开关控制的设备能够同时被非接触式按钮开关所控制，既保留原有机械开关的功能又可以实现非接触式的触发方式。
附图说明
图1为本实施例所涉及的电路框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，以将本发明应用在残疾人开门关门的改造为例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本发明中，门控设备已经安装有机械开关按钮，其中，门控设备位于远端，而机械开关按钮位于近端，即门控设备与机械开关按钮之间有一定距离。
改造时，在现有设备的基础上增加本地控制模块、从二总线模块、非接触感应传感器天线、主二总线模块。本地控制模块、从二总线模块及非接触感应传感器天线位于近端，而主二总线模块位于远端。
主二总线模块包括DC-DC电路一、主二总线电路、主继电器、输入检测电路及主MCU。DC-DC电路一的输入端与门控设备的电源输出端相连，由门控设备提供12/24V电压。DC-DC电路一一方面将12/24V电压输出给主二总线电路，主二总线电路通过由2根供电和信号传输复用的导线组成的总线将12/24V电压供给位于近端的从二总线模块。DC-DC电路一另一方面将12/24V电压转换成合适的电压供给主继电器及主MCU，使主继电器及主MCU能够正常工作。由主继电器向门控设备给出开关信号REX1、REX2，主继电器由主MCU控制根据接收到的开关状态数据控制导通或断开，从而给出相应的开关信号REX1、REX2至门控设备，使得门控设备将门打开。主MCU通过输入检测电路检测门控设备给出的LED控制信号LEDIN1、LEDIN2以及失效信号DISABLE，主MCU根据接收到的LED控制信号LEDIN1、LEDIN2以及失效信号DISABLE生成相应的控制数据，并将该控制数据发送给主二总线电路，主二总线电路将接收到的控制数据通过总线发送给从二总线模块。
本实施例中，由于门控设备与机械开关按钮之间有一定距离，因而连接从二总线模块及主二总线模块的总线的导线较长，为了便于布线，本实施例中，总线由2根供电电源和通信信号传输复用的导线组成。
本实施例中，从二总线模块包括DC-DC电路二、从二总线电路、信号输入检测电路及从MCU。DC-DC电路二接收到12/24V电压后，将其转换为合适的电压后供给从MCU，使从MCU能够正常工作，同时为本地控制模块供电。
从二总线电路还接收发自主二总线电路的控制数据，并将该控制数据转发给本地控制模块。从二总线电路还将从MCU生成的开关状态数据通过总线转发给主二总线电路。
从MCU通过信号输入检测电路检测本地控制模块输出的开关状态信号，随后依据该开关状态信号生成开关状态数据，并将开关状态数据发送给从二总线电路。从MCU接收到来自从二总线电路的控制数据后，将该控制数据转发给本地控制模块。
本实施例中，本地控制模块包括本地继电器、本地MCU、LED灯、蜂鸣器及拨码开关。从二总线电路将5V电压供给本地控制模块，使其能正常工作。现有的机械开关按钮以及新增的非接触感应传感器通过本地控制模块间接和直接给出开关信号，其中，非接触感应传感器向本地MCU给出开关信号，本地MCU依据接收到的开关信号控制本地继电器导通或断开，由此产生开关状态信号；机械开关按钮给出的开关信号并联在本地继电器的输出端，直接产生开关状态信号。从MCU通过输入检测电路检测该开关状态信号。本地MCU还接收来自从MCU的控制数据，本地MCU依据控制数据中的LED控制信号LEDIN1、LEDIN2点亮相应的LED灯，并根据相应的亮灯状态控制蜂鸣器给出相关的声音提示信息。本地MCU还可以根据检测到的开关信号点亮相应的LED灯。本地MCU依据控制数据中的失效信号DISABLE，使本地MCU不再响应非接触感应传感器给出的开关信号。
本发明的工作过程简述如下：
1)本地控制模块上的本地MCU通过感应天线检测到开关信号后，蜂鸣器响、LED闪烁、本地继电器动作；
从二总线模块上的从MCU检测到本地控制模块上的本地继电器动作后，通过二总线电路发送开关状态数据给主二总线模块。
主二总线模块接收到开关状态数据后，控制主继电器动作，控制门控设备开门。
2)本地控制模块上的机械开关按钮输出的开关信号并联到本地继电器的输出端。机械开关按钮按下后，按照如上1)同样的数据传输原理，可以控制门控设备开门。
3)主二总线模块上的主MCU检测到门控设备的LED控制端口的LEDIN1、LEDIN2上的电平变化后，通过二总线电路，发送控制数据给从二总线模块。
从二总线模块接收到数据后，控制相应的数据接口LEDIN1、LEDIN2输出同样的电平控制本地控制模块上的LED灯显示。
4)按照如上3)同样的数据传输原理，门控设备可以通过DISABLE接口关闭本地控制模块的触发功能。

Claims (7)

1.一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，用于对已安装有机械开关按钮的门控设备进行改造，使得门控设备能够同时被机械开关按钮以及非接触感应传感器所控制，确保门控设备在有电源或掉电的情况下都能被控制，其中，机械开关按钮与门控设备被安装于两个不同的位置且两者之间间隔一定距离，将机械开关按钮所处位置定义为近端，将门控设备所处位置定义为远端，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在近端增加本地控制模块、从总线模块及非接触感应传感器的天线，在远端增加主总线模块，其中：
主总线模块通过原有的N1根导线与门控设备相连；门控设备为主总线模块供电，向主总线模块发送用于本地控制模块的控制指令，由主总线模块根据该控制指令生成控制数据；主总线模块根据接收自从总线模块的开关状态数据控制设备进行相应的开启操作或关闭操作；将主总线模块与设备之间的导线的长度定义为L1；主总线模块与从总线模块通过总线相连，总线由N2根导线组成，N2>1且N2<<N1，原有的总线复用为供电线及数据传输线；主总线模块通过总线为从总线模块供电；主总线模块通过总线与从总线模块之间进行双向数据通信，从总线模块向主总线模块发送开关状态数据，主总线模块向从总线模块发送状态确认和控制数据；将总线的长度定义为L2，则有L2>>L1；
从总线模块通过接插件端子与本地控制模块相连；从总线模块为本地控制模块供电，向本地控制模块发送控制数据；从总线模块接收来自本地控制模块的开关状态信号后生成所述开关状态数据；
本地控制模块接收机械开关按钮给出的开关信号的同时也接收非接触感应传感器给出的开关信号，本地控制模块依据来自机械开关按钮或非接触感应传感器的开关信号后生成开关状态信号后，将开关状态信号发送给从总线模块；本地控制模块接收到来自从总线模块的控制数据后，改变本地控制模块的状态显示和开关信号是否有效。
2.如权利要求1所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述总线由2根导线组成。
3.如权利要求2所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述主总线模块包括：
DC-DC电路一，用于将设备输出的电压转换为合适的电压供给所述从总线模块及所述主总线模块内部的主MCU、主继电器；
主二总线电路，通过所述总线连接所述从总线模块；主二总线电路将DC-DC电路一输出的电压通过总线供给所述从总线模块；主二总线电路通过总线将主MCU输出的所述控制数据以及状态确认数据发送给所述从总线模块；主二总线电路通过总线接收所述开关状态数据后反馈至所主MCU；
主MCU通过输入检测电路获取所述门控设备发出的控制指令，根据检测到的控制指令生成所述控制数据后发送给主二总线电路；主MCU接收主二总线电路反馈的所述开关状态数据后，控制与主MCU相连的主继电器导通或断开，从而控制设备进行相应的开启操作或关闭操作，操作完成后，生成状态确认数据。
4.如权利要求3所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述从总线模块包括：
DC-DC电路二，用于将所述主二总线电路提供的电压转换为合适的电压供给所述从总线模块内部的从MCU、从继电器及本地控制模块；
从二总线电路，通过所述总线连接所述主二总线电路；从二总线电路将接收自所述主二总线电路的所述控制数据反馈给从MCU；从二总线电路接收由从MCU输出的所述开关状态数据后，通过所述总线将所述开关状态数据发送至所述主二总线电路；
从MCU通过信号输入检测电路获取所述本地控制模块输出的开关控制信号后生成所述开关状态数据，将所述开关状态数据发送给从二总线电路；从MCU将接收自从二总线电路所述状态确认数据和所述控制数据转发给所述本地控制模块。
5.如权利要求4所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述本地控制模块包括本地MCU及本地继电器，其中：
本地MCU用于接收所述非接触感应传感器给出的开关信号，根据该开关信号控制本地继电器导通或断开，从而产生所述非接触感应传感器的所述开关状态信号发送给所述从MCU；所述机械开关按钮给出的开关信号并联到本地继电器的输出端，直接作为所述机械开关按钮的所述开关状态信号发送给所述从MCU；本地MCU接收到所述控制数据后，改变本地控制模块的状态显示和开关信号是否有效。
6.如权利要求5所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述本地控制模块还包括状态显示设备，所述本地MCU依据接收到的所述控制数据控制状态显示设备显示相应的状态信息。
7.如权利要求5所述的一种把机械开关按钮增加非接功能及保持原有布线的方法，其特征在于，所述本地控制模块还包括拨码开关，拨码开关与所述本地MCU相连。
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