CN215761154U - 一种可实现门单元同步控制的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，包括：用于将门单元上的红外传感器的感应信号采集及分析处理而形成控制指令的门单元控制模块GCU；用于根据接收的控制指令进行分析处理而形成动作指令的调节控制模块CCM；用于根据接收的动作指令来分别驱动门单元中多个闸机门体电机动作的驱动组件；门单元中红外传感器的发射端和接收端分别与门单元控制模块GCU相连，调节控制模块CCM与门单元控制模块GCU相连，驱动组件包括多个电机驱动器MDC，多个电机驱动器MDC均与调节控制模块CCM相连并受其控制。采用该结构形式使得更换不同品牌是闸机从门闸机时，不需要更换传感器数量及位置，达到更新换代时更加方便及更换成本降低。

Description

一种可实现门单元同步控制的驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种交通车站用闸机控制驱动系统技术领域，尤其是一种可实现门单元同步控制的驱动系统。

背景技术

自动检票机(闸机)作为一种自助服务设备，也被称为AFC设备，轨道交通设备的领域、出入控制领域有着广泛的应用。

近年来，随着轨道交通的发展，AFC系统设备尤其是自动检票机(闸机)在越来越多的在地铁、高铁、城际铁路、场馆、门禁场景中得以应用，其当授权验证合法时，闸机允许持授权者通行，当授权验证不合法时，自动检票机(闸机)通道(103)会打开阻挡机构，不允许通行。

以拍打门闸机为例，每台闸机上都设有一个阻挡装置，两片闸机组成一个通道(103)时，会在通道(103)内有一对阻挡机构，这对阻挡机构会接收上位机(400)的指令执行打开或关闭的动作，如图1所示：阻挡机构会在F1、F2和F3两个位置间进行运动和状态切换，在F1时阻挡通道(103)通行，在F2、F3位置时放行当前通道(103)。

现有技术中，门单元(100)中多个闸机内均设置一组门单元(100)控制器，且每一组门单元(100)控制器均包括相互连接的一个门单元控制模块(GCU)和一个调节控制模块(CCM)，而且门单元控制模块(GCU)需要与通行逻辑程序软件进行适配，才能起到阻拦门单元(100)非法通行的目的；而且不同品牌的门单元(100)，适配的通行软件各有差异，因此闸机上安装的对射传感器位置、数量会发生不同。当此类老式闸机需要更换不同品牌的门单元(100)时，往往需要整机进行更新或者必须更新闸机的外壳(1)以及传感器数量、位置等，原因是新换的门单元(100)无法与老式的通行逻辑程序软件进行适配；然而整机或外壳(1)以及传感器数量、位置的更换需要极大的工程改造成本。如果不进行外壳(1)更换，新的门单元(100)接入老式设备内，门单元(100)在运动中会出现无法保持同步的情况，容易产生逃票和漏人的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其具体结构如下。

本实用新型所设计的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，包括：

用于将门单元上的红外传感器的感应信号采集及分析处理而形成控制指令或接收上位机指令而形成控制指令的的门单元控制模块；

用于根据接收的控制指令进行分析处理而形成动作指令的调节控制模块；

用于根据接收的动作指令来分别驱动门单元中多个闸机门体电机动作的驱动组件；

其中，门单元中红外传感器的发射端和接收端分别与门单元控制模块相连，调节控制模块与门单元控制模块相连，驱动组件包括多个电机驱动器，多个电机驱动器均与调节控制模块相连并受其控制。

作为优选，调节控制模块包括单片机、存储器、数码管、主门闸机电机接口、从门闸机电机接口、通讯接口、信号输入接口、信号输出接口和两个总线接口，存储器、数码管、主门闸机电机接口、从门闸机电机接口、通讯接口、信号输入接口、信号输出接口、两个总线接口分别与单片机相连并受其控制，主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)分别与各电机驱动器(MDC)相连，信号输入接口(J2)和信号输出接口(J6)分别与门单元控制模块(GCU)相连。

作为优选，还包括变压器，变压器分别与多个电机驱动器和调节控制模块相连。

作为优选，还包括直流电源和上位机，直流电源和上位机均与门单元控制模块相连。

作为优选，调节控制模块还包括外壳，单片机、存储器、数码管、主门闸机电机接口、从门闸机电机接口、通讯接口、信号输入接口、信号输出接口和两个总线接口均置于外壳内，且数码管、主门闸机电机接口、从门闸机电机接口、通讯接口、信号输入接口、信号输出接口和两个总线接口贯穿外壳。

作为优选，调节控制模块还包括安装于外壳上的拨码开关、电源接口、外供电源接口和工作状态LE显示灯，拨码开关、电源接口、外供电源接口和工作状态LE显示灯分别与单片机相连并受其控制。

作为优选，外壳上设置有固定板，固定板上设置有安装孔和辅助孔。

作为优选，安装孔为葫芦孔。

本实用新型所设计的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其利用一个主门闸机上的门单元控制模块进行控制至少一个从门闸机上的调节控制模块，来实现主门闸机和从门闸机上的驱动器得到同步控制，进一步使得主门闸机和从门闸机上的电机得到同步控制，以达到主门闸机和从门闸机的门体同步开启或关闭，并且采用该结构形式使得更换不同品牌是闸机从门闸机时，不需要更换传感器数量及位置，达到更新换代时更加方便及更换成本降低。同时其仅靠一个门单元控制模块即可达到多种闸机控制，使得使用成本降低。

另外，本发明利用调节控制模块及其内部设置控制程序设置，确保通道中主机和从机内的门单元保持相同的运动步调，防止门单元运动的不同步带来的逃票和漏人情况，同时便于门单元适配其他厂家通行逻辑时可方便接入，减少了二次开发适配的工作量。降低了老式闸机更新门单元的改造成本，老式闸机在更换门单元时不用进行机壳再造与软件。

附图说明

图1是现有门单元开门方式；

图2是现有门单元的设置结构；

图3是本实用新型门单元的扇门驱动系统结构示意图；

图4是本实用新型扇门驱动系统的门单元结构示意图；

图5是本实用新型调节控制模块的结构示意图；

图6是单片机内部电路原理图；

图7是本实用新型带外壳的调节控制模块结构示意图；

图8是本实用新型门单元检测感应去的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

本实施例所描述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，包括：

用于将门单元100上的红外传感器500的感应信号采集及分析处理而形成控制指令或接收上位机指令而形成控制指令的的门单元控制模块GCU；

用于根据接收的控制指令进行分析处理而形成动作指令的调节控制模块CCM；

用于根据接收的动作指令来分别驱动门单元100中多个闸机门体电机200动作的驱动组件；

变压器300、直流电源600和上位机400；

其中，门单元100中红外传感器500的发射端501和接收端502分别与门单元控制模块GCU相连，调节控制模块CCM与门单元控制模块GCU相连，驱动组件包括多个电机驱动器MDC，多个电机驱动器MDC均与调节控制模块CCM相连并受其控制；变压器300分别与多个电机驱动器MDC和调节控制模块CCM相连；直流电源600和上位机400均与门单元控制模块GCU的接口J10相连。

门单元100包括多个闸机和红外传感器500，多个闸机分别为主门闸机101、至少一个从门闸机102，红外传感器500包括发射端501和接收端502，从门闸机102可设置为一个或多个，当一个从门闸机102时，一个主门闸机101与一个从门闸机102之间仅形成一个通道103；当多个从门闸机102时，一个主门闸机101与一个从门闸机102形成通道103，多个从门闸机102之间也形成通道103，从而形成多个通道103；上述中的红外传感器500设置于通道103内，且发射端501和接收端502分别为通道103内的左右两侧，同时闸机门体电机200也分别设置于通道103的左右两侧，主门闸机101上安装电机驱动器MDC，从门闸机102上也安装电机驱动器MDC。

红外传感器500的发射端501和接收端502为相互对射式分布，形成一个红外光的通路，人通过闸机通道103时会按一定顺序组合遮挡每组传感器，也就是在时间轴上分别遮挡不同的传感器形成的光路，门单元控制模块GCU通过采集这些被遮挡的信号，来分析和判断通行的行为并控制门单元100产生相应的动作，这就形成了通行逻辑。在闸机通道103中在方向A(进站)和方向B(出站)上通行时，根据传感器的布局，整个通道103被分为四个区域，传感器分布在四个区域上，四个区域分别为检测区104、监视区105、安全区106和离开区107，如图7所示；门单元控制模块GCU安装于主门闸机101上，从门闸机102上调节控制模块CCM,并且S1-S16的点位、以及HS1和HS2的点位均为红外传感器点位。

门单元控制模块GCU是载入有通行逻辑软件的一种通行控制器门单元控制模块GCU(Gate ControlUnit)，以实现对于通行的控制和非法通行的拦截，门单元控制模块GCU通过调节控制模块CCM连接着电机驱动器MDC，并由门单元控制模块GCU根据传感器组采集到的通行数据进行实时分析和判断，来命令电机驱动器MDC执行响应的指令，从而实现门单元100的动作，具体如下。

门单元100控制板门单元控制模块GCU负责采集分析传感器采集到的通行信号并进行分析判定，发送相应的门单元100控制指令给调节控制模块CCM；同时，变压器300负责将外部220VAC转换为供门单元100及调节控制模块CCM使用的特定电压，并通过变压器300上的接口J8、接口J9和接口J5分别向多个电机驱动器MDC的接口J1和调节控制模块CCM的电源接口X6供电。

门单元控制模块GCU通过接口J7接收上位机400指令，门单元控制模块GCU会通过接口J53和接口J54均与调节控制模块CCM的信号输入接口J2相连，门单元控制模块GCU再通过从门闸机电机接口J40和从门闸机电机接口J45均与调节控制模块CCM的信号输出接口J6连接，门单元控制模块GCU获得的上位机400指令进行分析处理后向向调节控制模块CCM发送用于控制通道103两侧电机驱动器MDC的控制指令；门单元控制模块GCU通过接口J16与红外传感器500的发射端501连接，门单元控制模块GCU通过接口J11、接口J12、接口J13连接红外传感器500的接收端502，以此实时采集和监控传感器的状态。

调节控制模块CCM在接到门单元控制模块GCU的控制指令后，会向位于通道103两侧的电机驱动器MDC发送实时指令并保证指令发送与接收的同步化工作，并由电机驱动器MDC驱动电机实现门单元100的动作。

调节控制模块CCM由信号输入接口J2接收主门运动指令，并通过调节控制模块CCM的主门闸机电机接口J3向主门闸机101上的电机驱动器MDC的接口J14发送指令，并接收电机驱动器MDC的反馈反馈包括：响应指令成功、门单元100动作中遇到阻挡、电机状态异常等等。由调节控制模块CCM的信号输出接口J6接收从门运动指令，并通过调节控制模块CCM的从门闸机电机接口J4向从门闸机102的电机驱动器MDC的接口J14发送指令，并接收电机驱动器MDC的反馈；电机驱动器MDC通过自身的接口J15发送电机运动指令，通过接口J16接收电机运动状态的反馈。

在本实施例中，调节控制模块CCM包括单片机10、存储器4、数码管8、主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4、RS232通讯接口3、信号输入接口J2、信号输出接口J6和两个CAN总线接口5，存储器4、数码管8、主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4、RS232通讯接口3、信号输入接口J2、信号输出接口J6、两个CAN总线接口5分别与单片机10相连并受其控制；单片机10采用STM32单片机。

优选地，调节控制模块CCM还包括外壳1，单片机10、存储器4、数码管8、主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4、RS232通讯接口、信号输入接口J2、信号输出接口J6和两个CAN总线接口5均置于外壳1内，且数码管8、主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4、RS232通讯接口3、信号输入接口J2、信号输出接口J6和两个CAN总线接口5贯穿外壳1。其结构实现对调节控制模块CCM进行防护。

进一步地，调节控制模块CCM还包括安装于外壳1上的拨码开关6、电源接口X6、外供电源接口11和工作状态LED显示灯7，拨码开关6、电源接口X6、外供电源接口11和工作状态LED显示灯7分别与单片机10相连并受其控制。

调节控制模块CCM的核心控制单元是STM32单片机10，通过SPI(SerialPeripheral Interface,串行外设接口)与存储器4进行通讯；通过CAN与CAN1\CAN2两个总线接口进行通讯，通过接口J8实现RS232通讯，通过2个八位数码管8显示相应的工作状态，通过串行接口或I/O从板端主门闸机电机接口J3和从门闸机电机接口J4分别实现对于主从两侧门单元100的控制，并提供八路有源电压输出和七路干接点(光耦隔离信号)接入，同时提供多达七位输入信号端口(即信号输入接口J2)及八路电压输出信号端口(即信号输出接口J6)。

主门闸机电机接口J3和从门闸机电机接口J4分配对应配置着一组驱动电路，通过信号收发器接收自单片机10的四个驱动信号，分别是“主机运行”——M_RUN；“从机运行”——S_RUN；“主机方向”——M_DIR；“从机方向”——S_DIR，通过光耦转换成集电极开路信号，通过主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4向主从两侧闸机输出控制其运动的指令并控制其运动方向(参照图1中扇门的F1\F2\F3运动方向)。

来自主门闸机电机接口J3、从门闸机电机接口J4的输入信号还包括：“主机开门信号”——M_Open；“主机关门信号”——M_Close；“从机开门信号”——S_Open；“从机关门信号”——S_Close。以上是以I/O方式控制电机，调节控制模块CCM控制器还设计了串口方式，利用单片机10的两路UART接口，通过RS232芯片，分别实现与两个电机的串行通讯。

紧急模式信号，将专用紧急信号通过主门闸机电机接口J3和从门闸机电机接口J4的传输给电机驱动器(MDC)。

调节控制模块(CCM)作为拍打门的协调控制模块，主要执行一对(左右)或一个通道103拍打门的协调同步开门、关门控制。

通过拨码开关6、数码管8和接口通讯状态LED显示灯，达到控制器运行和状态的可视化。

拨码开关6作为调节控制模块CCM设定输入端口，可以对扇门进行简单的调试，排除简单故障，确定设备是否工作正常。

进一步的，从门闸机电机接口J4和主门闸机电机接口J3，负责向主从闸机的电机传输控制信号。

信号输入接口J2是双二极管电路，可以不用区分信号的正负极性，这样就具备了适应不同通行逻辑信号的接入，可以跟不同的通行逻辑算法控制信号进行适配，在接口内出去IN1+和IN1-需要接驳紧急信号外，还通过COM2-7与11外供电源接口11内的地线连接实现滤波，在信号输入接口J2内，还进一步细分为IN2至IN7分别是门单元100各功能的分路信号输入点，包括：扇门停止、预留接口、控制使能(控制门单元100在F1、F2、F3之间的运动方向和启停位置、开关速度等)、关门信号、出站开门、进站开门等功能。

外供电源接口11向外输出24V电压，在电气连接上与信号输出接口J6共同组成信号输出回路。

信号输出接口J6内，进一步细分为GND-COM地端用于接地，OUT1至OUT8分别是门单元100各种反馈信号的输出回路，包括：错误信号、关门撞击信号、扇门已打开、扇门已关闭、扇门被强行打开、扇门已停止及两路预留信号等。

在此基础之上，调节控制模块CCM在上电初始化过程中会通过单片机10完成系统硬件配置，实现的外围接口的初始化配置，运行参数初始化参数视门单元100与通行逻辑软件等因素进行适配，建立初始任务，启动多任务调度，实现门单元100在不同通行逻辑软件控制下的门单元100同步动作的工作。

在本实施例中，外壳1上设置有固定板，固定板上设置有安装孔13和辅助孔14；安装孔13为葫芦孔。其结构设置便于调节控制模块CCM在闸机内进行安装

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，包括：

用于将门单元(100)上的红外传感器的感应信号采集及分析处理而形成控制指令或接收上位机指令而形成控制指令的门单元控制模块(GCU)；

用于根据接收的控制指令进行分析处理而形成动作指令的调节控制模块(CCM)；

用于根据接收的动作指令来分别驱动门单元(100)中多个闸机门体电机(200)动作的驱动组件；

其中，门单元(100)中红外传感器的发射端(501)和接收端(502)分别与门单元控制模块(GCU)相连，调节控制模块(CCM)与门单元控制模块(GCU)相连，驱动组件包括多个电机驱动器(MDC)，多个电机驱动器(MDC)均与调节控制模块(CCM)相连并受其控制。

2.根据权利要求1所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，调节控制模块(CCM)包括单片机(10)、存储器(4)、数码管(8)、主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)、RS232通讯接口(3)、信号输入接口(J2)、信号输出接口(J6)和两个CAN总线接口(5)，存储器(4)、数码管(8)、主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)、RS232通讯接口(3)、信号输入接口(J2)、信号输出接口(J6)、两个CAN总线接口(5)分别与单片机(10)相连并受其控制，主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)分别与各电机驱动器(MDC)相连，信号输入接口(J2)和信号输出接口(J6)分别与门单元控制模块(GCU)相连。

3.根据权利要求1所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，还包括变压器(300)，变压器(300)分别与多个电机驱动器(MDC)和调节控制模块(CCM)相连。

4.根据权利要求1所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，还包括直流电源(600)和上位机(400)，直流电源(600)和上位机(400)均与门单元控制模块(GCU)相连。

5.根据权利要求2所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，调节控制模块(CCM)还包括外壳(1)，单片机(10)、存储器(4)、数码管(8)、主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)、RS232通讯接口(3)、信号输入接口(J2)、信号输出接口(J6)和两个CAN总线接口(5)均置于外壳(1)内，且数码管(8)、主门闸机电机接口(J3)、从门闸机电机接口(J4)、RS232通讯接口(3)、信号输入接口(J2)、信号输出接口(J6)和两个CAN总线接口(5)贯穿外壳(1)。

6.根据权利要求5所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，调节控制模块(CCM)还包括安装于外壳(1)上的拨码开关(6)、电源接口(X6)、外供电源接口(11)和工作状态LED显示灯(7)，拨码开关(6)、电源接口(X6)、外供电源接口(11)和工作状态LED显示灯(7)分别与单片机(10)相连并受其控制。

7.根据权利要求5所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，外壳(1)上设置有固定板，固定板上设置有安装孔(13)和辅助孔(14)。

8.根据权利要求7所述的一种可实现门单元同步控制的驱动系统，其特征在于，安装孔(13)为葫芦孔。

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