CN113513216B - 轨道交通站台屏蔽门电磁锁、驱动电路及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁、驱动电路及驱动方法，采用功率开关管、光电耦合器、开合控制信号、反馈开关、分压电阻、反馈开关管、反馈光电隔离器、延时电路、吸合反馈光耦、延时动作开关管、延时电阻、延时电容等实现电磁锁动作。本发明兼顾了开锁时需要的强脉冲电磁力和需要节省功耗的需求，通过增加半导体续流二极管抑制了电感元件断开时产生的脉冲电压，大大降低了电磁锁开闭时的电磁干扰，通过电磁锁提锁后的反馈信号自动延时切换到分压电路，加大电路阻抗，减小流过电磁锁线圈的电流。

Description

轨道交通站台屏蔽门电磁锁、驱动电路及驱动方法

技术领域：

本发明涉及轨道交通安全技术领域，尤其涉及一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁、该电磁锁的驱动电路及该驱动电路的驱动方法。

背景技术：

目前在工业生产过程中，特别是在轨道交通站台门系统中大量应用了机械电磁锁，由于站台屏蔽门重量较大，门闭合后反弹力大，所以应用的电磁锁功率也较大，通常需要直流110V以上的高压来驱动电磁锁，否则产生的解锁力不足将会导致解锁失败。在使用高压电磁锁时产生较大的电磁干扰并且提锁后电磁锁也会产生较大的能耗导致电磁锁发热巨大。

在传统电磁锁驱动电路中采用继电器直接控制电磁锁的接通和断开。继电器起到了强弱电隔离的作用，但是继电器作为机械控制开关其动作寿命较短，本系统中采用光电MOS管作为开关元件，使得系统的开关寿命大幅提高。

另外在传统继电器开关触点开闭过程中会产生强烈的电火花对周围电子设备产生强烈的干扰；传统继电器驱动电磁锁电路仅有开合两种状态，开启后电磁锁中维持较大的工作电流，对锁闭机构来说提锁后产生的电磁力富余过多，产生不必要的能量损耗也导致电磁锁本体严重发热。

图1是传统电磁锁驱动电路的原理图，通过开关信号驱动继电器实现电磁锁的闭锁与解锁。该驱动方式原理简单，但是触点接触时会产生较大的电磁干扰，另外该驱动方式能耗较大，提锁后电磁力产生较大的浪费，发热严重。

发明内容：

本发明提出一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁、驱动电路及驱动方法，兼顾了开锁时需要的强脉冲电磁力和需要节省功耗的需求，通过增加半导体续流二极管抑制了电感元件断开时产生的脉冲电压，大大降低了电磁锁开闭时的电磁干扰，通过电磁锁提锁后的反馈信号自动延时切换到分压电路，加大电路阻抗，减小流过电磁锁线圈的电流。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路，包括

功率开关管，与电磁锁连接，用于直接驱动电磁锁线圈；

光电耦合器，与功率开关管连接，用于驱动功率开关管开关，实现全功率输出；

开合控制信号，与光电耦合器连接，决定电磁锁的断开或者导通；

反馈开关，与电磁锁连接，用于指示电磁锁状态，并由此反馈控制降低电磁锁驱动功率；

分压电阻，与电磁锁连接，用于降低电磁锁驱动功率；

反馈开关管，与分压电阻连接，控制电流从分压电阻流过，降低功耗；

反馈光电隔离器，与反馈开关管连接，用于驱动反馈开关管；

延时电路，与光电耦合器连接，受延时信号控制直接驱动光电耦合器；

吸合反馈光耦，分别与反馈光电隔离器、延时电路连接，在反馈电路中产生反馈信号，发送给延时电路。

在本发明一较佳实施例中，所述延时电路包括

延时动作开关管，与光电耦合器连接，受延时信号控制直接驱动光电耦合器；

延时电阻，分别与吸合反馈光耦、延时动作开关管连接，吸合反馈光耦产生反馈信号后延时电阻放电，改变电阻大小可以调整延时时间；

延时电容，分别与吸合反馈光耦、延时电阻连接，吸合反馈光耦产生反馈信号后延时电容放电，配合延时电阻一同调整延时时间长短。

本发明还提供一种上述轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路的驱动方法，包括如下步骤：

步骤1：控制端开合控制信号导通；

步骤2：光电耦合器导通，功率开关管导通；

步骤3：功率开关管导通后高压驱动电磁锁吸合，电磁锁提锁；

步骤4：电磁锁提锁后，反馈开关导通；

步骤5：反馈开关导通后，反馈光电隔离器导通，串联的吸合反馈光耦也导通；

步骤6：吸合反馈光耦导通后，延时动作开关管的G极开始放电；

步骤7：通过延时电阻和延时电容放电后，经过数秒延时动作开关管导通；

步骤8：延时动作开关管导通后光电耦合器被切断，功率开关管也被切断；

步骤9：高压电流将不再通过功率开关管，而是通过反馈开关管放电，此时放电电流经过分压电阻；

步骤10：完成一次提锁动作。

本发明还提供一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁，所述电磁锁具有上述驱动电路。

本发明的有益效果是：本发明使用半导体功率器件实现了对机械继电器的替代减少了工作时产生的火花和噪音，半导体开关器件相对于普通机械继电器有更长的使用寿命客观上减少了设备维护时间节省了人力物力成本；由于使用的半导体开关器件也是光电隔离器件实现了驱动高压和控制低压电路之间的隔离，增强了系统安全性；通过引入电磁锁动作反馈在反馈电路工作后延时切换到串联电阻工作回路减少了电磁锁常态驱动电流，降低了电磁锁本体的高温升；所以本发明在不牺牲启动电磁力的前提下实现了工作过程中节省电能的目的，产生了较好的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为传统电磁锁驱动电路的原理图；

图2为本发明的轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路的原理图。

具体实施方式：

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示的轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路，包括

开合控制信号1，外部输入信号，决定电磁锁4的断开或者导通；

光电耦合器2，用于驱动功率开关管3，实现全功率输出；

功率开关管3，直接驱动电磁锁4的线圈；

电磁锁4，原理上表现为一个电感线圈；

反馈开关5，指示电磁锁4是否成功吸合抬锁，该反馈信号用于指示电磁锁4状态，并由此反馈控制降低电磁锁4驱动功率；

分压电阻6，用于降低电磁锁4驱动功率，仅产生较低的保持电磁力，可有效降低电磁锁4整体发热；

反馈开关管7，该开关管导通后电流从分压电阻6流过，降低功耗；

反馈光电隔离器8(光电耦合器)，该元件用于驱动反馈开关管7；

吸合反馈光耦9，该元件在电磁锁4抬锁成功后，在反馈电路中产生一个反馈光信号，用于切换开关管，该信号产生后不是立即切换开关管而是通过延时电路延时切换；

延时电阻10，吸合反馈光耦9产生反馈信号后延时电阻10放电，改变电阻大小可以调整延时时间；

延时电容11，吸合反馈光耦9产生反馈信号后延时电容11放电，配合延时电阻10一同调整延时时间长短；

延时动作开关管12，该开关管受延时信号控制直接驱动光电耦合器2。

首先，电磁锁的开合控制信号1未导通前光电耦合器2均未导通，功率开关管3、反馈开关管7也均处于关断状态，电磁锁线圈中无电流流过。当接收到提锁信号时，开合控制信号1导通。低压侧电流流过光电耦合器2，光电耦合器2导通，驱动功率开关管3导通，高压侧110V电流流过电磁锁4。此时电磁锁全功率驱动，电流和解锁电磁力均最大。提锁后机构撞击反馈开关5，反馈开关5导通。反馈信号将反馈光电隔离器8触发导通，因为反馈光电隔离器8与吸合反馈光耦9串联，此时吸合反馈光耦9也触发导通，延时动作开关管12的G极被拉低，G极平时被拉至电源电压，此时将通过两放电电阻进行放电，当放电电压低于导通阈值时将触发延时动作开关管12导通。导通后光电耦合器2的输入端被短接，信号将从反馈开关5处回流至反馈光电隔离器8，反馈光电隔离器8驱动反馈开关管7打开形成新的回路，且该回路中接入了分压电阻6，该电阻降低了系统功耗并维持了足够的电磁力，整个高压电路工作过程中无机械触点，不产生火花，半导体续流二极管抑制了电压突变降低了电磁干扰。

现在对本发明的完整工作流程做一介绍。

步骤1：控制端开合控制信号1导通。

步骤2：光电耦合器2导通将导致功率开关管3导通。

步骤3：功率开关管3导通后高压驱动电磁锁4吸合，电磁锁4提锁。

步骤4：电磁锁4提锁后导致反馈开关5导通。

步骤5：反馈开关5导通后反馈光电隔离器8导通，串联的吸合反馈光耦9也导通。

步骤6：吸合反馈光耦9导通后延时动作开关管12的G极开始放电。

步骤7：通过延时电阻10和延时电容11放电后经过数秒延时动作开关管12将导通。

步骤8：延时动作开关管12导通后光电耦合器2被切断，导致功率开关管3也被切断。

步骤9：高压电流将不再通过功率开关管3而是通过反馈开关管7放电，此时放电电流经过分压电阻6。

步骤10：一次完整的提锁动作完成。

需要说明的是，本发明中所指的开关功率器件不仅限于MOS管，同时三极管或者继电器此类实现开关功能的器件亦在范围内；本发明中所指的延时方法，包括但不限于阻容延时电路，机械延时装置也包含在内；本发明中所指的反馈信号包括但不限于机械开关信号，通过霍尔效应感应的磁电开关信号、干簧管信号也应包含在内。

在电路工作过程中，本发明采用了反馈原理，通过电磁锁动作反馈信号实现了分压电路的接入，得以降低系统功耗；在反馈电路动作时引入了延时方法，通过延时电路提升了电磁锁工作时功率切换的稳定性；创新的使用半导体开关元件代替普通的机械继电器，有效降低电磁干扰，提升开关寿命并且降低了工作噪声。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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 (4)

1.一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路，其特征在于：包括

功率开关管，与电磁锁连接，用于直接驱动电磁锁线圈；

光电耦合器，与功率开关管连接，用于驱动功率开关管开关，实现全功率输出；

开合控制信号，与光电耦合器连接，决定电磁锁的断开或者导通；

反馈开关，与电磁锁连接，用于指示电磁锁状态，并由此反馈控制降低电磁锁驱动功率；

分压电阻，与电磁锁连接，用于降低电磁锁驱动功率；

反馈开关管，与分压电阻连接，控制电流从分压电阻流过，降低功耗；

反馈光电隔离器，与反馈开关管连接，用于驱动反馈开关管；

延时电路，与光电耦合器连接，受延时信号控制直接驱动光电耦合器；

吸合反馈光耦，分别与反馈光电隔离器、延时电路连接，在反馈电路中产生反馈信号，发送给延时电路。

2.根据权利要求1所述的轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路，其特征在于：所述延时电路包括

延时动作开关管，与光电耦合器连接，受延时信号控制直接驱动光电耦合器；

延时电阻，分别与吸合反馈光耦、延时动作开关管连接，吸合反馈光耦产生反馈信号后延时电阻放电，改变电阻大小可以调整延时时间；

延时电容，分别与吸合反馈光耦、延时电阻连接，吸合反馈光耦产生反馈信号后延时电容放电，配合延时电阻一同调整延时时间长短。

3.一种如权利要求2所述的轨道交通站台屏蔽门电磁锁驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：控制端开合控制信号导通；

步骤2：光电耦合器导通，功率开关管导通；

步骤3：功率开关管导通后高压驱动电磁锁吸合，电磁锁提锁；

步骤4：电磁锁提锁后，反馈开关导通；

步骤5：反馈开关导通后，反馈光电隔离器导通，串联的吸合反馈光耦也导通；

步骤6：吸合反馈光耦导通后，延时动作开关管的G极开始放电；

步骤7：通过延时电阻和延时电容放电后，经过数秒延时动作开关管导通；

步骤8：延时动作开关管导通后光电耦合器被切断，功率开关管也被切断；

步骤9：高压电流将不再通过功率开关管，而是通过反馈开关管放电，此时放电电流经过分压电阻；

步骤10：完成一次提锁动作。

4.一种轨道交通站台屏蔽门电磁锁，其特征在于：所述电磁锁具有如权利要求1或2所述的驱动电路。