CN113093660A - 一种应用于人行通道闸的伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种应用于人行通道闸的伺服控制系统，涉及人行通道闸的控制技术领域。该系统中，控制单元通过RS485通讯单元与伺服驱动器连接；伺服驱动器与伺服电机连接；编码器设置在伺服电机上且与伺服控制器连接；伺服电机用于与闸机连接且驱动闸机开合。控制单元通过RS485通讯单元与伺服驱动器连接，通过RS485通讯方式能够实现控制单元与伺服驱动器实时数据通讯，保证闸机运行的同步与状态的统一，提高控制精准度。同时，通过编码器高精度的位置反馈，使得伺服控制器可以实现速度、位置以及电流的闭环控制，提高对伺服电机的控制精度，使得闸机运行动作更加精准、抖动小以及噪音小。

Description

一种应用于人行通道闸的伺服控制系统

技术领域

本发明涉及人行通道闸的控制技术领域，尤其涉及一种应用于人行通道闸的伺服控制系统。

背景技术

随着现代管理技术的提升，越来越多的地方需要进行进出管控。闸机是进出管控中必须要用到的设备。

传统的闸机使用直流有刷电机，方波驱动电机，且闸机与上位机之间无通讯接口或通讯简单，只有简单的开关闸功能，存在寿命相对较低、启动停止运行抖动，噪音大等缺点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是现有闸机与上位机之间无通讯接口或通讯简单，导致启动停止运行抖动，噪音大以及控制不精准的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提出一种应用于人行通道闸的伺服控制系统，所述伺服控制系统包括控制单元、伺服驱动器、RS485通讯单元、编码器以及伺服电机；控制单元通过RS485通讯单元与伺服驱动器连接；伺服驱动器与伺服电机连接；编码器设置在伺服电机上，用于检测伺服电机转子的位置；编码器与所述伺服控制器连接；伺服电机用于与闸机连接且驱动闸机开合。

其进一步的技术方案为，所述RS485通讯单元包括RS485收发芯片，所述RS485收发芯片分别与所述控制单元与所述伺服驱动器连接。

其进一步的技术方案为，还包括红外传感器，所述红外传感器与所述控制单元连接。

其进一步的技术方案为，所述红外传感器设置在闸机上。

其进一步的技术方案为，还包括防汛开闸信号输入单元，所述防汛开闸信号输入单元与控制单元连接。

其进一步的技术方案为，所述防汛开闸信号输入单元包括分压电阻、上拉电阻、限流电阻、发光二极管、二极管以及短接端口；分压电阻的一端与电压源连接，分压电阻的另一端与发光二极管的正极连接；上拉电阻的一端与电压源连接，上拉电阻的另一端通过限流电阻与控制单元连接；二极管的正极分别与发光二极管的负极、上拉电阻以及限流电阻连接，二极管的负极与短接端口连接，短接端口接地。

其进一步的技术方案为，还包括指示灯单元，所述指示灯单元与控制单元连接。

其进一步的技术方案为，所述指示灯单元包括光电耦合器、MOS管以及指示灯，光电耦合器的输入端与控制单元连接，光电耦合器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管与指示灯连接。

其进一步的技术方案为，所述RS485收发芯片的型号为SP3085，所述控制单元为单片机。

其进一步的技术方案为，所述RS485收发芯片包括RO接口以及DI接口；RO接口与控制单元上的信号接收接口连接，DI接口与控制单元上的信号发送接口连接。

与现有技术相比，本发明实施例所能达到的技术效果包括：

本发明的技术方案中，控制单元通过RS485通讯单元与伺服驱动器连接，通过RS485通讯方式能够实现控制单元与伺服驱动器实时数据通讯，保证闸机运行的同步与状态的统一，提高控制精准度。同时，通过编码器高精度的位置反馈，使得伺服控制器可以实现速度、位置以及电流的闭环控制，提高对伺服电机的控制精度，使得闸机运行动作更加精准、抖动小以及噪音小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的RS485通讯单元的电路图；

图3为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的单片机的接口分配图；

图4为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的红外传感器的连接示意图；

图5为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的防汛开闸信号输入单元的电路图；

图6为本发明实施例提出的一种应用于人行通道闸的伺服控制系统的指示灯单元的电路图。

附图标记

控制单元10、RS485通讯单元20、伺服驱动器30、伺服电机40、编码器50、闸机60以及红外传感器70。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将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作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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

参见图1-图6，本发明实施例提出一种应用于人行通道闸的伺服控制系统，该伺服控制系统包括控制单元10、伺服驱动器30、RS485通讯单元20、编码器50以及伺服电机40。各部件的功能以及连接关系如下：

控制单元10通过RS485通讯单元20与伺服驱动器30连接，RS485通讯单元20用于实现控制单元10与伺服驱动器30之间的RS485通讯，通过RS485通讯方式能够实现控制单元10与伺服驱动器30实时数据通讯，保证闸机60运行的同步与状态的统一。

伺服驱动器30与伺服电机40连接，用于驱动伺服电机40运转。伺服电机40用于与闸机60连接且驱动闸机60开合。伺服驱动器30具有预驱电路、电容自举电路、MOS半桥电路、采用运算放大电路、硬件泄放电路、采集霍尔信号I/O电路。例如，在本发明中，伺服驱动器30具体的型号为LD-ZJ。

编码器50设置在伺服电机40上，例如，在本发明中，编码器50集成在伺服电机40的尾端。编码器50用于检测伺服电机40转子的位置。编码器50的读数头型号可具体为H9731。

编码器50与所述伺服控制器连接，并将电机转子的位置信息反馈给伺服驱动器30。具体地，通过编码器50高精度的位置反馈，使得伺服控制器可以实现速度、位置以及电流的闭环控制，从而确保闸机60在运行过程中位置定位准确、响应快速、运行平稳、无抖动延迟等现象；电机运行时无刺耳啸叫、运行通畅无误阻挡、力矩合适、使用寿命长。

本发明的技术方案中，控制单元10通过RS485通讯单元20与伺服驱动器30连接，通过RS485通讯方式能够实现控制单元10与伺服驱动器30实时数据通讯，保证闸机60运行的同步与状态的统一，提高控制精准度。同时，通过编码器50高精度的位置反馈，使得伺服控制器可以实现速度、位置以及电流的闭环控制，提高对伺服电机40的控制精度，使得闸机60运行动作更加精准、抖动小以及噪音小。

进一步地，所述RS485通讯单元20包括RS485收发芯片，所述RS485收发芯片分别与所述控制单元10与所述伺服驱动器30连接。RS485收发芯片用于将控制单元10传输的TTL信号转换为RS485信号后输出给伺服驱动器30，实现控制单元10与伺服驱动器30之间的实时信号交互，从而实现控制单元10控制的实时性，控制精度更高，控制方式更加多样。

参见图2，在一实施例中，所述RS485收发芯片的型号为SP3085，所述控制单元10为单片机。该单片机为基于

内核的32位的微控制器。该单片机的结构图如图3所示。

RS485收发芯片包括RO接口、RE接口、DE接口、DI接口、VCC接口、B接口、A接口、以及GND接口。

RO接口与控制单元10上的信号接收接口连接，DI接口与控制单元10上的信号发送接口连接。

SP3085的RS485通讯接口(即B接口以及A接口)与伺服驱动器的RS485通讯接口连接。

同时在图2中，发光二极管D33是数据发送指示灯；电阻R77用于防止发光二极管D33的电流过大而损坏；电阻R26用于防止三极管Q10导通时大电流损坏；电阻R27用于防止发光二极管D19电流过大损坏；发光二极管D19是数据接收指示灯；电阻R16用于限制三极管Q10的基极导通电流；三极管Q10用于自动切换RS485收发芯片的接收和发送状态；电容C7用于让RS485收发芯片供电电压稳定；电阻R28是下拉电阻；电阻R41是匹配电阻；电阻R31是上拉电阻；多个瞬态二极管TVS4-TVS6用于防止电压及电流的瞬态干扰；TX1_EN用于连接到控制单元10的管脚，用于发送数据使能。

进一步地，参见图4，所述应用于人行通道闸的伺服控制系统还包括红外传感器70，所述红外传感器70与所述控制单元10连接。红外传感器70的数量可为多个，有本领域技术人员按照实际需求布置。

具体地，所述红外传感器70设置在闸机60上，用来检测人员和物体、以及通行状态。本发明通过多红外安装布局及红外逻辑程序开发，实现低成本、运用广泛等特点，适用于工地、工厂、酒店、办公楼等各类公共场合。

进一步地，参见图5，所述应用于人行通道闸的伺服控制系统还包括防汛开闸信号输入单元，所述防汛开闸信号输入单元与控制单元10连接。防汛开闸信号输入单元用于向控制单元10输入防汛开闸信号，确保在紧急状况下，闸门开启。

本实施例中，防汛开闸信号输入单元的数量为2，分别对应正向开门以及方向开门。

具体地，所述防汛开闸信号输入单元包括分压电阻R142、上拉电阻R62、限流电阻R24、发光二极管D31、二极管D3以及短接端口H5；分压电阻R142的一端与电压源连接，分压电阻R142的另一端与发光二极管D31的正极连接；上拉电阻R62的一端与电压源连接，上拉电阻R62的另一端通过限流电阻R24与控制单元10连接；二极管D3的正极分别与发光二极管D31的负极、上拉电阻R62以及限流电阻R24连接，二极管D3的负极与短接端口H5连接，短接端口H5接地。

短接端口H5短接时(即将二极管的负极接地)，发光二极管D31亮起，同时控制单元10接收到的信号由高电平变为低电平。短接可以是人为操作，也可以是控制机器来操作。

进一步地，参见图6，所述应用于人行通道闸的伺服控制系统还包括指示灯单元，所述指示灯单元与控制单元10连接。本发明中，指示灯单元的数量为多个，例如包括灯光分别为红、绿以及蓝的三种指示灯单元。

具体地，所述指示灯单元包括光电耦合器U10、MOS管Q2以及指示灯R。

光电耦合器U10的输入端与控制单元10连接，光电耦合器U10的输出端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2与指示灯R连接。光电耦合器U10起到隔离作用。MOS管Q2起到驱动指示灯开/关的作用。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，包括控制单元、伺服驱动器、RS485通讯单元、编码器以及伺服电机；控制单元通过RS485通讯单元与伺服驱动器连接；伺服驱动器与伺服电机连接；编码器设置在伺服电机上，用于检测伺服电机转子的位置；编码器与所述伺服控制器连接；伺服电机用于与闸机连接且驱动闸机开合。

2.根据权利要求1所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述RS485通讯单元包括RS485收发芯片，所述RS485收发芯片分别与所述控制单元与所述伺服驱动器连接。

3.根据权利要求1所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，还包括红外传感器，所述红外传感器与所述控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述红外传感器设置在闸机上。

5.根据权利要求1所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，还包括防汛开闸信号输入单元，所述防汛开闸信号输入单元与控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述防汛开闸信号输入单元包括分压电阻、上拉电阻、限流电阻、发光二极管、二极管以及短接端口；分压电阻的一端与电压源连接，分压电阻的另一端与发光二极管的正极连接；上拉电阻的一端与电压源连接，上拉电阻的另一端通过限流电阻与控制单元连接；二极管的正极分别与发光二极管的负极、上拉电阻以及限流电阻连接，二极管的负极与短接端口连接，短接端口接地。

7.根据权利要求1所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，还包括指示灯单元，所述指示灯单元与控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述指示灯单元包括光电耦合器、MOS管以及指示灯，光电耦合器的输入端与控制单元连接，光电耦合器的输出端与MOS管的栅极连接，MOS管与指示灯连接。

9.根据权利要求2所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述RS485收发芯片的型号为SP3085，所述控制单元为单片机。

10.根据权利要求9所述的应用于人行通道闸的伺服控制系统，其特征在于，所述RS485收发芯片包括RO接口以及DI接口；RO接口与控制单元上的信号接收接口连接，DI接口与控制单元上的信号发送接口连接。

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