CN204804556U - 轨道门控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轨道门控制系统，属于自动控制技术领域。轨道门控制系统，其中，轨道门包括N组门，每组轨道门包括两扇门，控制系统包括一个中央控制盘和N个门控电路，门控电路包括门控制器，每组轨道门的开启与闭合由相应的门控电路执行中央控制盘的指令而驱动电机进行，每扇门的边缘上设置柔性无定向接触式传感器，当门控制器接收到柔性无定向接触式传感器接通的信号后，使电机带动两扇门向开启的方向运动从而使两扇门至少保持一个安全的距离。本实用新型提供的轨道门控制系统可以检测到任意方向的挤压信号，防止轨道门对乘客夹伤。

Description

轨道门控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种轨道门控制系统，属于自动控制技术领域。

背景技术

现有技术中轨道门并没有设置防夹伤的结构，在人们为了赶时间，而匆忙上车时，经常被正要关闭的轨道门夹伤。图1A是现有技术提供的柔性传感器在没有外力的作用下的结构示意图，如图1A所示，现有技术中的柔性传感器包括柔性接触端子1、柔性接触端子2、外套3、信号线4和信号线5，所述柔性接触端子1为由柔性导体材料制作，其与信号线4电连接；所述柔性接触端子2为由柔性导体材料制作，其与信号线5电连接；所述外套3为由弹性绝缘材料制作，其下部为平面，上部为半球形，柔性接触端子1设置于外套3内的上部，柔性接触端子2设置于外套3内的下部。

图1B是现有技术提供的柔性传感器在没有外力的作用下的结构示意图，如图1B所示，当垂直于外套3的上部受到力时，外套3产生形变，从而使设置在其上部的接触端子1与上部的接触端子2接触，使信号线4和5电连接。现有技术中的该柔性位置传感器(位置开关)仅能检测到一个特定方向(垂直于外套3)顶部的位移信号，在有些使用场合为能检测到某些可变方向的位移信号，设计者不得不选用多个传感器或复杂的随动系统以解决夹伤的问题。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本实用新型的发明目的是提供一种轨道门控制系统，其可以检测到任意方向的挤压信号，防止轨道门对乘客夹伤。

为实现所述发明目的，本实用新型提供的一种轨道门控制系统，轨道门包括N组门，每组门包括两扇门，控制系统包括一个中央控制盘和N个门控电路，门控电路包括门控制器，每组门的开启与闭合由相应的门控电路执行中央控制盘的指令而驱动电机进行，其特征在于，每扇门的边缘上设置柔性无定向接触式传感器，当门控制器收到柔性无定向接触式传感器接通的信号后，使电机带动两扇门向开启的方向运动从而使两扇门至少保持一个安全的距离N为大于或者等于2的整数。

优选地，柔性无定向接触式传感器包括：第一柔性接触端子1、第二柔性接触端子2和弹性绝缘软管3，所述的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2彼此相隔并沿软管3的轴向以螺旋方式与软管3的内壁结合。

优选地，所述的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子1均为M条，并沿软管3径向交错均匀分布，所述M为大于或者等于1的自然数。

优选地，第一柔性接触端子1与第一信号线相连，第二柔性接触端子2与第二信号线相连。

优选地，N个门控电路均通过电力线与中央控制盘进行通信。

优选地，中央控制盘包括中央检测器，其用于检测各个门控电路传送的信号。

优选地，N个门控电路分别具有本地检测电路，分别检测中央控制盘传送的信号。

优选地，本地检测电路包括第一电压取样电路，其用于检测电力线上的电压变化。

优选地，中央检测器包括第二电压取样电路，其用于检测N个门控电路传送来的信号。

与现有技术相比，本实用新型提供的轨道门控制系统，其可以检测到任意方向的挤压信号，防止轨道门对乘客夹伤。

附图说明

图1A是现有技术提供的柔性传感器在没有外力的作用下的结构示意图；

图1B是现有技术提供的柔性传感器在有外力的作用下的结构示意图；

图2为本实用新型提供的4线型柔性无定向接触式传感器的基本外形图；

图3为本实用新型提供的4线型柔性无定向接触式传感器的柔性触线1和柔性触线2在弹性绝缘管内分布示意图；

图4为本实用新型提供的4线型柔性无定向接触式传感器沿径向剖面示意图；

图5为本实用新型提供的6线型柔性无定向接触式传感器沿径向剖面示意图；

图6为本实用新型提供的轨道门控制系统的电路图；

图7为本实用新型提供的轨道门门控电路的电路图；

图8是本实用新型提供的中央控制盘和门控电路的通信电路图；

图9是本实用新型提供的轨道门控制系统中电源线上的电压时序图；

图10是本实用新型提供的轨道门控制系统中本地检测单元的输入电压时序图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型。

图2为本实用新型提供的4线型柔性无定向接触式传感器的基本外形图；图3为本实用新型提供的4线型柔性无定向接触式传感器的柔性触线1和柔性触线2在弹性绝缘管内分布示意图。如图2-3所示，本实用新型提供的柔性无定向接触式传感器包括第一柔性接触端子1、第二柔性接触端子2和弹性绝缘软管3，所述的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2彼此相隔并沿软管3的轴向以螺旋方式与软管3的内壁结合。第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2横截面为圆形或者椭圆形的线型。

所述的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2均为M个，M为大于或者等于1的整数，并沿软管3径向交错均匀分布。优选地，所述第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2均为两个，如图4所示；也可以为三个，如图5所示。第一柔性接触端子1与第一信号线4相连，第二柔性接触端子2与第二信号线5相连。软管内充满了干燥的惰性气体。

本实用新型的基本原理是：将第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2彼此相隔并沿软管的径向均布，而后沿软管的轴向以螺旋方式粘合到软管3的内壁上，如此第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2在软管3的内壁上螺旋形分布。第一柔性接触端子1用信号导线4引出，第二柔性接触端子2用信号导线5引出，并在弹性绝缘软管内充入干燥的惰性气体而后密封，如此形成了线型柔性无定向接触式传感器。本实用新型提供的线型柔性无定向接触式传感器可以以任何方式固定、穿插或装配在需要测外部变形的部件上。当外力导致弹性绝缘软管3的任一方向的径向变形，都将使管内第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2接触，从而使信号线线4和信号线5电连接。当外力消除，弹性绝缘软管回复常态，管内的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2分离。

本实用新型提供的线型柔性无定向接触式传感器内的第一柔性接触端子和第二柔性接触端子均可设计为1根、2根或3根，从而形成2线、4线或6线型柔性无定向接触式传感器。基本原则是：一、第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2始终为沿径向180度分布，所以，弹性柔性软管沿圆周方向的任何位置的变形，都会导致软管内壁螺旋形的第一柔性接触端子1和第二柔性接触端子2的接触，实现信号的输出；二、设计不同螺旋触点线的螺距，可以实现不同需求的多向变形信号输出，螺距越小，其沿轴向偏移灵敏度越高。

本实用新型提供的线型柔性无定向接触式传感器可以设置在轨道门上，防止对用户夹伤。通常轨道门包括N组，N为大于或者等于2的整数。每组轨道门包括两扇对称的位于左侧的第一门和位于右侧的第二门，为了控制第一门和第二门的开启和闭合，在第一门的左边的屏蔽墙上设置第一右限位霍尔开关KR1和第一左限位霍尔开关KL1，在第一门的左端设置第一磁钢，当第一门关闭时，磁钢与第一右限位霍尔开关KR1对准，第一右限位霍尔开关KR1闭合；当第一门开启时，磁钢与第一左限位霍尔开关KL1对准，第一左限位霍尔开关KL1闭合。在第二门的右边的屏蔽墙上设置第二右限位霍尔开关KR2和第二左限位霍尔开关KL2，在第二门的右端设置有第二磁钢，当第二门关闭时，第二磁钢与第二左限位霍尔开关KL2对准，第二左限位霍尔开关KL2闭合；当第二门开启时，第二磁钢与第二右限位霍尔开关KR2对准，第二右限位霍尔开关KR2闭合。

为了防止乘客夹伤，在第一门的右边缘全部粘贴或者少部分嵌入一段与门高度相同的柔性无定向传感器，在第二门的左边缘全部粘贴或者少部分一段与门高度相同的柔性无定向传感器，如此，当第一门和第二门关闭时，如果这时有乘客正位于其间，且乘客对设置在第一门和第二门上的柔性无定向传感器的外周进行挤压，设置在第一门上的柔性无定向传感器和设置在第二门的上柔性无定向传感器均接通，该接通的信号可以通过逻辑电路检测到，此内容在门控电路里描述。

图6为本实用新型提供的轨道门控制系统。轨道门控制的控制系统通常包括一个中央控制盘和第一门控电路、第二门控电路、……和第N门控电路，其中，中央控制盘包括中央控制器MCU_C、第一开关、第一开关驱动器和中央检测电路，第一开关包括场效应管COMS1和电阻R20，其中，场效应管COMS1的源极接直流电源u_Z1，电阻R20连接栅极与源极之间，漏极连接到电源线11的正电源提供端，供电线11的电源电压为u₁₁。第一开关驱动器包括晶体管TR1、电阻R1和电阻R21，晶体管TR1的基极经电阻R1连接于中央控制器MCU_C，发射极接地，集电极经电阻R21连接于场效应管COMS1的栅极。中央检测电路用于检测各个门控制电路传送的二进制信号，其包括二极管D4、电阻R8、运算放大器OP2和光电隔离器PE3，其中，二极管D4的负极连接于供电线11的电源提供端，二极管D4的正极经电阻R8连接于直流电压u_Z2，二极管D4和电阻R8相连接的节点连接于运算放大器OP2的同相端，运算放大器OP2的反相端连接于参考电压u_RF，运算放大器OP2的输出端连接于中央控制器MCU_C的一个输入/输出端，或经过光电隔离器PE3连接于MCU_C的一个输入/输出端，具体地说，运算放大器OP2的输出端连接到光电隔离器PE3的发光二极管的负极，发光二极管的正极经电阻R14连接于电源+12V，光电隔离器PE3的光电三极管的发射极接地，集电极通过电阻R15连接于电源+5V，同时连接于MCUC的一个输入/输出端。

N个门控电路的结构相同，以第一门控电路为例结合图7进行说明。

图7为本实用新型提供的防夹伤轨道门门控电路的电路图。如图7所示，本实用新型提供的防夹伤轨道门门控电路包括门控制器(DCU_L)、步进电机电源电路、步进电机的控制电路、数据传输电路和本地检测电路。

步进电机电源电路用于给步进电机驱动器提供稳定的电压，其包括：二极管D5、电容C2和稳压模块，所述电源模块为隔离式PWM电源模块。二极管D5的正极连接于电源线11的电源提供端，负极连接到电容C2的第一端，同时连接到稳压模块的输入端，电容C2的第二端接地，稳压模块的输出端连接到电机驱动器的电源端以给其提供一个稳定的电压。

步进电机的控制电路包括光电隔离器PE2和步进电机驱动器，步进电机驱动器通过光电隔离器PE2与DCU_L的一个输入/输出端相连，更具体地说，光电隔离器PE2的发光二极管的负极接控制器的一个输入/输出端，正极经电阻R11连接于电源+5V，光电隔离器PE2的光电三极管的发射极接地，集电极通过电阻R12连接于电源+12V，同时连接于步进电源驱动器的信号信入端。步进电机驱动器连接于步进电机用于驱动步进电机旋转。

本地检测电路包括：电阻R5和R6、运算放大器OP1和第一光隔离器PE1，其中，电阻R5和R6为电源线u₁₁的取样电阻，阻值通常很大，它们相串联的节点连接于运算放大器OP1的同相端，OP1的反相端连接参考电压u_RF1，OP1的输出端经光电隔离器PE1连接于DCU_L的一个输入/输出端，更具体地说，运算放大器OP1的输出端连接于光电隔离器PE1的发光二极管的负极端，发光二极管的正极经电阻R10连接于电源+12V，光电隔离器PE1的光电三极管的发射极接地，集电极经电阻R9连接于电源+5V，同时连接于DCU_L的一个输入/输出端。本地检测电路的工作过程为：加到运算放大器OP1的同相端的电压为当该电压u₁₊大于参考电压u_RF1时，运算放大器OP1输出高电平，PE1中的发光二极管不工作，光电三极管截止，给DCU_L的一个输入/输出端提供一个高电平；当该电压u₁₊小于参考电压u_RF1时，运算放大器OP1输出低电平，PE1中的发光二极管工作，光电三极管导通，给DCU_L的一个输入/输出端提供一个低电平，如此，门控电路中的本地检测电路能够检测到中央控制盘所要发送的指令，即门控电路能够与中央控制盘进行数据传输，从而避免了使用通信模块和通信协议而进行数据传输。

数据传输电路包括电阻R9、电阻R24、电阻R23、电阻R22、光电隔离器PE4和COMS2，其中，光电隔离器PE4的发光二极管的负极接控制器的一个输入/输出端，正极经电阻R22连接于电源+5V，光电隔离器PE4的光电三极管的发射极接地，集电极通过电阻R23连接于COMS2的栅极，COMS2的源极经电阻R9连接到电源线11的电源提供端，漏极连接于公共端，电阻R24连接于栅极和源极之间。

本实用新型提供的门控电路还包括设置在第一轨道门上的防夹伤的轨道门无定向传感器ANL、设置在在第一门的左边的屏蔽墙上设置第一右限位霍尔开关KR1和第一左限位霍尔开关KL1、设置在第二门门上的柔性无定向传感器ANR、第二门的右边的屏蔽墙上设置第二右限位霍尔开关KR2和第二左限位霍尔开关KL2。柔性无定向传感器ANL、霍尔开关KR1、霍尔开关KL1、柔性无定向传感器ANR、霍尔开关KR2和霍尔开关KL2的一端分别通过一个电阻连接于+5V电源，同时分别连接到DCM_L的输入/输出端，另一端接地。常态时，当柔性无定向传感器ANL和柔性无定向传感器ANR与地断开，给DCM_L的输入/输出端提供高电平；受到挤压时，柔性无定向传感器ANL和柔性无定向传感器ANR与地连接，给DCM_L的输入/输出端提供低电平。如此，当柔性无定向传感器ANL和柔性无定向传感器ANR受到挤压的信息就被检测到，同时挤压信息转换为了逻辑电平。霍尔开关KR1、霍尔开关KL1、霍尔开关KR2和霍尔开关KL2与磁钢没有对准时，与地断开，给DCM_L的输入/输出端提供高电平；霍尔开关KR1、霍尔开关KL1、霍尔开关KR2和霍尔开关KL2与磁钢有对准时，与地连接，给DCM_L的输入/输出端提供低电平，如此，DCM_L就可以检测到开关门的信息，同时开关门的信息转换成了逻辑电平。

下面结合图8详细说明中央控制盘和门控电路的数据传输过程。

图8是本实用新型提供的中央控制盘和门控电路的通信电路图。如图8所示，第二直流电压u_Z2经二极管D4和电阻R8永久地连接于电源线11的供电端上，直流电压u_Z2小于直流电压u_Z1。中央控制盘给门控电路发送数据的过程为：当中央控制盘给门控电路需要发送“0”时，MCU_C给晶体管TR1的基极提供低电位，晶体管TR1截止，COMS1断开，D4导通，直流电压u_Z2经电阻R8和二极管D4施加到电源线11上，此时u₁₁≈u_Z2，u₁₊＜u_RF1，运算放大器OP1输出低电平，光电隔离器PE1中发光二极管导通而发光，光电隔离器PE1发光三极管导通而给DCU_L提供一个低电平。门控电路中的门控制器DCU_L检测到该低电平后，开始接收中央控制盘发送的数据。当中央控制盘给门控电路需要发送“1”时，MCU_C给晶体管TR1的基极提供高电位，晶体管TR1导通，COMS1接通，D4截止，直流电压u_Z1施加到电源线11上，此时u₁₁≈u_Z1，u₁₊＞u_RF1，运算放大器OP1输出高电平，光电隔离器PE1中发光二极管截止，光电隔离器PE1发光三极管截止而给DCU_L提供一个高电平。如图9和10所示。

门控电路给中央控制盘发送数据的过程为：

当门控电路需要给中央控制盘发送数字“0”时，DCU_L给光电隔离器PE4提供低电位，COMS2导通，运算放大器OP2的同相端的电压u₂₊＜u_RF，运算放大器OP2的输出端输出低电平，光电隔离器PE3中发光二极管导通而发光，光电隔离器PE3的发光三极管导通而给MCU_C提供一个低电平。当门控电路需要给中央控制盘发送数字“1”时，DCU_L给光电隔离器PE4提供低电位提供高电位，COM2截止，运算放大器OP2的同相端的电压(R₅、R₆为电线力电压取样电阻，阻值均远大于R₈)，u₂₊＞u_RF，运算放大器OP2的输出端输出高电平，光电隔离器PE3中发光二极管截止，光电隔离器PE3的发光三极管截止而给MCU_C提供一个高电平。门控电路给中央控制盘发送数据时，是在COMS1断开时进行的。

由于本实用新型设置了中央检测电路和本地检测电路，可以通过电源线来传输数字信号，避免了使用传统的通信模块和通信协议进行通信，节省了成本和资源。

中央控制盘的数据帧包括1个起始特、4个地址比特、6个数据比特、1个校验比特和两个停止比特。每个门控电路分配一个地址，由于只有4个地址比特，因此最多可控制15个门，其中一个地址作为广播地址，如1111作为广播地址，其它地址用于给每个门分配。门控电路的数据帧包括：1个起始比特、4个地址比特、6个数据比特、1个校验比特和两个停止比特，其中，4个地址比特只使用了一个地址，即分配来的地址。上述帧结构只是进行举例，由于不需要使用现行的通信模块和通信协议，所以可以使用自己需要的任意帧结构，可以根据需要控制的门的数量和内容进行选择。当中央控制盘需要使各个门控电路执行相同的指令时，使用广播地址发送指令，各个门控电路使分配来的地址与中央控制盘发送来的数据帧中的地址逐位进行“与”运算，如“与”运算的结果与自己的分配地址匹配，取出数据帧中的数据位的信息以执行相应的命令。当中央控制盘需要单独给某个门控电路发送指令时，数据帧的地址位为该门控电路的地址。当需要开启轨道门时，中央控制盘发送的数据帧的地址为广播地址，该数据帧的数据位为使每个门电路的电机正转的信息。各个门控电路接到该广播信息后，使电机正转，从而开启轨道门，当需要关闭轨道门时，中央控制盘发送的数据帧的地址为广播地址，该广播数据帧数据位为使每个门电路的电机反转的信息。各个门控电路接到该数据帧后，使电机反转，从而关闭轨道门，在各门控单元接收到关闭轨道门的信息时，如果同时收到该单元门的ANR和/或ANL接通的信号后，使电机正转，电机带动两轨道门向两侧移动，使两扇门至少保持一个安全的距离。如果此时，ANR和/或ANL断开，使步进电机暂时停止工作，等延迟一个安全时间后，再继续提供使步进电机反转的信号。更为详细的控制控制为：当需要开启轨道门时，中央控制盘利用其广播地址发送“开启”的指令信号，各门控电路收到“开启”的指令信号后，门控制器DCU_L经光电耦合器PE2给步进电机驱动器提供正转的脉冲信号，电机正转，其带动两扇轨道门向两侧移动，这时霍尔开KR1、KR2、KL1和KL2均断开；当轨道门完全打开时，即第一门移动到最左侧，第二门移动到最右侧。第一门上的磁钢与霍尔开关KL1对准，霍尔开关KL1接通，第二门上的第二磁钢与霍尔开关KR2对准，霍尔开关KR2接通，DCU_L接收到该信号后，不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机停止工作。当用户需要关闭轨道门时，中央控制盘利用其广播地址发送“关闭”的指令信号，各门控电路收到“关闭”的指令信号后，DCU_L经光电耦合器PE2给步进电机驱动器提供反转的脉冲信号，电机反转，其带动两轨道门向中间移动，当完全关闭时即第一门移动到最右侧，第二门移动到最左侧。第一门上的第一磁钢与第一霍尔开关KR1对准，霍尔开关KR1接通，第二门上的第二磁钢与霍尔开关KL2对准，霍尔开关KL2接通。DCU_L接收到这两个信号后，不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机停止工作。在轨道门关闭的过程中，如果DCU_L收到ANR和/或ANL接通的信号后，经光电耦合器PE2给步进电机驱动器提供正转的脉冲信号，电机正转，其带动两轨道门向两侧移动，使两扇门至少保持一个安全的距离，如此，防止了轨道门将人夹伤。如果此时，ANR和/或ANL断开，处理器暂不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机暂时停止工作，等延迟一个安全时间后，再继续提供使步进电机反转的信号以关闭轨道门。

以上所述仅是对本实用新型的实施方式做了详细的说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种轨道门控制系统，其中，轨道门包括N组门，每组门包括两扇门，控制系统包括一个中央控制盘和N个门控电路，门控电路包括门控制器，每组门的开启与闭合由相应的门控电路执行中央控制盘的指令而驱动电机进行，其特征在于，每扇门的边缘上设置柔性无定向接触式传感器，当门控制器收到柔性无定向接触式传感器接通的信号后，使电机带动两扇门向开启的方向运动从而使两扇门至少保持一个安全的距离，N为大于或者等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的轨道门控制系统，其特征在于，柔性无定向接触式传感器包括：第一柔性接触端子(1)、第二柔性接触端子(2)和弹性绝缘软管(3)，所述的第一柔性接触端子(1)和第二柔性接触端子(2)彼此相隔并沿软管(3)的轴向以螺旋方式与软管(3)的内壁结合。

3.根据权利要求2所述的轨道门控制系统，其特征在于，所述的第一柔性接触端子(1)和第二柔性接触端子(1)均为M条，并沿软管(3)径向交错均匀分布，所述M为大于或者等于1的自然数。

4.根据权利要求3所述的轨道门控制系统，其特征在于，第一柔性接触端子(1)与第一信号线相连，第二柔性接触端子(2)与第二信号线相连。

5.根据权利要求1-4任一所述的轨道门控制系统，其特征在于，N个门控电路均通过电力线与中央控制盘进行通信。

6.根据权利要求5所述的轨道门控制系统，其特征在于，中央控制盘包括中央检测器，其用于检测各个门控电路传送的信号。

7.根据权利要求6所述的轨道门控制系统，其特征在于，N个门控电路分别具有本地检测电路，分别检测中央控制盘传送的信号。

8.根据权利要求7所述的轨道门控制系统，其特征在于，本地检测电路包括第一电压取样电路，其用于检测电力线上的电压变化。

9.根据权利要求8所述的轨道门控制系统，其特征在于，中央检测器包括第二电压取样电路，其用于检测N个门控电路传送来的信号。