CN216871037U - 一种微型提升机构控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型提升机构控制器，包括电机驱动器、控制单元MCU，所述控制单元MCU通过电机驱动器来驱动控制用于进行开关门控制的电机；所述控制单元MCU与自动门控模块连接，所述控制单元MCU根据自动门控模块发来的信号来控制电机的转动。本实用新型的优点在于：结构简单、控制成本低、实现方便；同时实现了控制器的多功能，使得控制器具备手动、自动开关宠物笼门控制功能；同时集成有障碍物检测，防止在控制宠物笼门对应的电机转动时有障碍物阻挡门的开启关闭。

Description

一种微型提升机构控制器

技术领域

本实用新型涉及提升机构驱动控制领域，特别涉及一种用于宠物笼门控制的微型提升机构控制器。

背景技术

现有技术中自动提升机构大多采用较为复杂的控制结构，实现货物的自动提升，功耗较大，控制精度高。而一些饲养笼特别是野外用的饲养笼，其通过提升机构来实现饲养笼门的上下打开运动，提示机构通过提升机构控制器来实现，但是现有技术的提升机构的控制器一般都是精度设计较高，造成成本较高且没有专门为宠物笼门控制而设计的控制器，而在饲养环境下通过提升机构控制笼门其控制精度要求不高，但成本要求高，可靠性要求较高；因此现有技术的提升机构控制器无法适用于宠物笼的开启控制；而且现有技术的控制器功能较为单一，无法满足宠物笼门对应用户对于多功能的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型提升机构控制器，适用于宠物笼门的成本低、功能多的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种微型提升机构控制器，包括电机驱动器、控制单元MCU，所述控制单元MCU通过电机驱动器来驱动控制用于进行开关门控制的电机；所述控制单元MCU与自动门控模块连接，所述控制单元MCU根据自动门控模块发来的信号来控制电机的转动。

所述自动门控模块包括定时模块，所述定时模块用于在定时达到设定时间后输出开关门信号至控制单元MCU。

所述自动门控模块包括光线强度控制模块，所述控制单元MCU根据光线强度控制模块采集的光线强度信号来控制电机的转动从而控制提升机构的运行。

所述控制器还包括障碍物检测模块，所述障碍物检测模块用于检测提升机构控制的门在移动线路上是否存在障碍物，其输出端连接控制单元MCU。

所述控制器还包括手动控制模块，所述手动控制模块的输出端连接控制单元MCU，用于手动输入控制电机的转动信号。

所述控制单元MCU的输入端连接电机转动圈数采集模块，用于在控制电机驱动提升机构时通过电机圈数来定位起始和结束位置。

所述控制器还包括电源模块，所述电源模块包括电池和太阳能电源，所述电池、太阳能电源分别通过一个低漏电流的二极管连接稳压模块LDO，所述稳压模块LDO输出供电电源为控制单元MCU供电。

所述控制单元MCU与人机交互模块连接，用于进行人机交互显示。

所述控制单元的IO口连接LED灯，用于给出控制器的工作状态指示。

所述控制单元MCU采用单片机来实现。

本实用新型的优点在于：结构简单、控制成本低、实现方便；同时实现了控制器的多功能，使得控制器具备手动、自动开关宠物笼门控制功能；同时集成有障碍物检测，防止在控制宠物笼门对应的电机转动时有障碍物阻挡门的开启关闭；采用单片机来实现控制，成本低且功能、稳定性等均满足宠物笼门控制的要求；采用双电源供电模式，通过太阳能电池、蓄电池双电源供电，保证了控制器的可靠运行，同时更加适应于野外的宠物笼的使用，采用清洁能源节约电能；池和外部太阳能电源切换采用低漏电流的二极管，降低功耗。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的电路结构原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明的主要目的是开发一种适用于宠物笼门控制的微型提升机构控制器，传统的提升机构控制器通过电机驱动提升机构，由提升机构来实现一些装置的提升和下降。但是现有技术的提升机构控制器一般设置比较复杂、控制较为精准，如精确的提升某个微小的距离，这种适用于精度较高的控制领域，而在宠物笼门的开启和关闭控制中，将现有技术的控制器用于宠物笼门的控制，则会造成成本高，且其高精度控制的特点在本申请中也无法很好的发挥或适用，因此需要开发一种适用于宠物笼门控制的微型提升机构控制器，通过该控制器来控制宠物笼门的开启与关闭。本发明主要应用于野外饲养环境，通过电池供电或太阳能供电，控制精度要求不高，但成本要求高，可靠性要求较高。本发明通过测量各种时间和光强两种信息控制饲养笼的自动开关，并留有手动控制功能。采用绳索提拉的方式实现饲养笼门的上下运动。具体方案如下：

如图1所示，本申请的一种微型提升机构控制器，包括电机驱动器、控制单元MCU，控制单元MCU通过电机驱动器来驱动控制用于进行开关门控制的电机，当电机正转和反转对应控制提升机构抬起宠物笼门或关闭宠物笼门；控制单元MCU与自动门控模块连接，控制单元MCU根据自动门控模块发来的信号来控制电机的转动，用于实现自动控制的宠物笼门的开启和关闭控制。

控制单元MCU采用单片机来实现，单片机具备可拓展性强，简单可靠且成本低的特点，是一种常用的微控制器，采用51系列单片机搭建最小系统后作为本申请的MCU实现主控功能，其中晶振属于最小系统的一部分。

关于本申请的自动控制部分，本申请针对MCU输出控制宠物笼门的信号可以采用手动和自动控制两种模式，其中自动控制魔窟还采用自动门控模块的控制信号来判断是否进行宠物笼门的开启关闭控制。自动门控模块集成有定时控制和光感控制，包括：定时模块、光线强度控制模块，定时模块用于在定时达到设定时间后输出开关门信号至控制单元MCU，MCU根据定时模块达到定时后的信号来实现自动定时关闭宠物笼门或开启宠物笼门，其中定时模块包括定时芯片以及用于输入定时数据的定时按键单元，定时芯片和定时按键单元均与MCU连接用于实现数据的输入。

光线强度控制模块主要是采集光线强度，根据光线强度来控制宠物笼门的开启关闭控制，控制单元MCU根据光线强度控制模块采集的光线强度信号来控制电机的转动从而控制提升机构的运行。如当光线强度大于设定值时，此时判断需要开启宠物笼门时，则MCU通过控制电机转动来驱动提升机构来驱动宠物笼门的开启从而实现基于光线强度来进行控制的目的。

在一个优选的实施例中，本申请控制单元MCU与障碍物检测模块连接，障碍物检测模块用于检测提升机构控制的门在移动线路上是否存在障碍物，当出现障碍物时，可以发出报警信号或停止关门或开关，从而尽可能避免开关门时碰撞障碍物。障碍物检测模块用于检测在宠物笼门开启和关闭线路是否存在异常的障碍物从而避免碰撞的发生，通过报警可以发出报警信号，MCU的输出端连接声光报警器，通过声光报警器来发出障碍物报警信号。因有障碍物无法关门或者会出现故障报警，但是本申请报警一般是本地的蜂鸣器报警，有可能无法被用户及时发现，因此需要远程报警，可以在MCU集成有物联网模块，MCU通过物联网模块接入网络，通过网络连接至用户手机，从而发出远程报警信号。

在本申请中的手动控制模式中，通过手动控制模块的输出端连接控制单元MCU，手动控制模块用于手动输入控制电机的转动信号，手动控制模块包括按键模块，按键模块包括向上按键、向下按键、暂停按键等按键，按键模块与MCU连接，用于通过按键信号发送至MCU中，从而实现手动控制宠物笼门，以向上运动为例，向上一般可以为打开宠物笼门，当按下向上按键后，MCU接收到按键的电平信号后，通过电机驱动器来驱动电机转动，由电机转动带动提升机构来实现宠物笼门的向上移动从而实现了手动控制宠物笼门的手动控制其开关和关闭。

在本申请中，控制单元MCU的输入端连接电机转动圈数采集模块，用于在控制电机驱动提升机构时通过电机圈数来定位起始和结束位置。本申请通过电机圈数来进行电机转动的控制，在开启和关闭宠物笼门时，通过统计电机圈数来实现定位宠物笼门的起始和结束位置，及时停止电机的转动，避免堵转带来的电机的损伤。

在一个优选的实施例中，本申请采用双电源供电模式来保证控制器的可靠供电，双供电电源包括太阳能电池以及电池/电源，太阳能电池提供清洁太阳能电源的转换供电，电池或电源是指蓄电池或有线电源，有线电源是指通过充电器等变换实现的电源。电池、太阳能电源分别通过一个低漏电流的二极管D1、D2连接稳压模块LDO，稳压模块LDO输出供电电源为控制单元MCU供电。LDO稳压芯片用于将电源电压转换稳压后为MCU提供稳定的电压供电。控制单元的IO口连接LED灯，用于给出控制器的工作状态指示，当供电工作后，可以通过控制LED指示灯发出点亮信号来给出MCU的工作提示。

在本申请的控制器中，集成设置有人机交互模块，控制单元MCU与人机交互模块连接，用于进行人机交互，包括数据的输入和显示，对应的包括显示屏LCD、按键等基础人机交互模块，为用户的使用提供人机交互的系统。LCD显示屏可以进行系统时间、电量等显示，主要用于给出人机数据展示。

本发明通过测量各种时间和光强两种信息控制饲养笼的自动开关，并留有手动控制功能。提升机构可采用绳索提拉的方式实现饲养笼门的上下运动或其它的驱动模式，本申请重点对控制器进行改进说明。

电机控制：通过电机的转动带动提升机构来实现宠物笼门的控制，也就是说开关门的控制是基于电机的控制，本申请中电机有三种可设的运行控制模式：定时、手动和光线感应，可在三者之间选定一种控制方式。采用光敏传感器来检测光线强度从而实现光感控制，电机在自动运行(定时或光感控制)转动门阀下降时，通过障碍物传感器来检测下降路径上是否由障碍物，采用如光电开关1检测到被遮挡，则电机停止转动并反向转动门阀上升至顶部起始位置。等待5分钟后(在这5分钟可以通过声光报警器或远程报警的方式发出提醒，提醒用户处理)，电机重新转动门阀下降。每次下降最多尝试2次，第3次无论光电开关是否检测到被遮挡，电机都继续下降至设定的底部位置。电机在手动运行转动门阀下降时，不检测门下障碍物。因为此时用户手动控制会查看到是否有障碍物的。

MCU通过电机驱动芯片来驱动电机，选用SteadiChips SC8837电机驱动芯片，其最大工作电压11V，最大驱动电流1A，具有正转、反转、制动功能，带VCC欠压闭锁(短路保护)、过流保护和热关断(过热保护)特性，保护电流1.2A。每次电机转动结束，需保持制动状态300ms再进入惯性状态。

本方案共有光敏和光电两种传感器。其中，光敏传感器用于根据光线强度控制电机的运行，用于实现光线强度检测模块；两个光电传感器分别实现障碍物检测模块和电机圈数检测模块，一个光电传感器(光电开关1)用于电机转动门阀下降时，检测门阀是否被小动物等障碍物阻挡，另一个光电传感器(光电开关2)用于检测电机转动圈数。选用博大BD5549系列光敏电阻，其亮电阻为45～140kΩ@10Lux，暗电阻为10MΩ@0Lux，γ100/10为0.8，上升响应时间20ms，下降响应时间30ms。电机转动圈数检测光电传感器选用亿光ITR9707侧面安装对射式光电开关，其开槽宽度5mm，发光二极管最大前向电压1.5V，反向电流最大10uA，峰值波长940nm，光敏三极管暗电流100nA，CE饱和电压最大0.4V，上升和下降响应时间20us。

门下障碍物检测光电传感器选用博亿TP808对射式光电开关，其开槽宽度6mm，发光二极管最大前向电压1.5V，反向电流最大10uA，峰值波长940nm，光敏三极管暗电流100nA，CE饱和电压最大0.4V，上升和下降响应时间15us。门的挂绳上串接一个薄片穿过光电开关，正常情况下，门的重力会将薄片拉至遮挡光电开关的凹槽，在下降时门下有障碍物会撑起门阀，薄片会向上移动避开光电开关凹槽，从而可以由光电开关检测出下降时门下是否有障碍物。由于该检测装置较为精密，存在装置失效的风险，为防止装置失效导致无法顺利自动关门，可在设置选项里关闭此功能。

在本申请中设置按键模块，属于人机交互模块的一部分，按键模块包括多个按键：开关机和功能复用键、向上键、向下键。按键均可以定义其功能来实现手动控制宠物笼门的开关以及控制器的开关等，下面举例说明：复用键长按(按下时间持续2秒)用于开关机，短按(按下时间持续0.1秒以上、2秒以内)用作功能键，复用键在松开按键时开始响应。向上和向下键用于手动控制电机转动和在设置参数时用于设置项和参数选择，在门校准时，按下按键电机开始运行，松开按键电机停止运行。接通电源后，长按复用键开机，LCD显示系统时间。开机后长按复用键，LCD灭，不响应除开关机键外的任何按键操作，不运行定时或光感控制电机。

本发明的控制器适用于宠物笼门的控制，控制器采用低功耗方案，电池电压采用，采用高阻值分压电阻，降低功耗；电池和外部太阳能电源换切采用低漏电流的二极管，降低功耗；对光敏器件和光电传感器同样采用分时供电方式，只有在需要其工作时才为其供电，以降低功耗；MCU采用单片机其休眠方式降低功耗，定时中断唤醒；采用低功耗设计，满足野外工况下的宠物笼门的控制。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型提升机构控制器，其特征在于：包括电机驱动器、控制单元MCU，所述控制单元MCU通过电机驱动器来驱动控制用于进行开关门控制的电机；所述控制单元MCU与自动门控模块连接，所述控制单元MCU根据自动门控模块发来的信号来控制电机的转动。

2.如权利要求1所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述自动门控模块包括定时模块，所述定时模块用于在定时达到设定时间后输出开关门信号至控制单元MCU。

3.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述自动门控模块包括光线强度控制模块，所述控制单元MCU根据光线强度控制模块采集的光线强度信号来控制电机的转动从而控制提升机构的运行。

4.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制器还包括障碍物检测模块，所述障碍物检测模块用于检测提升机构控制的门在移动线路上是否存在障碍物，其输出端连接控制单元MCU。

5.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制器还包括手动控制模块，所述手动控制模块的输出端连接控制单元MCU，用于手动输入控制电机的转动信号。

6.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制单元MCU的输入端连接电机转动圈数采集模块，用于在控制电机驱动提升机构时通过电机圈数来定位起始和结束位置。

7.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制器还包括电源模块，所述电源模块包括电池和太阳能电源，所述电池、太阳能电源分别通过一个低漏电流的二极管连接稳压模块LDO，所述稳压模块LDO输出供电电源为控制单元MCU供电。

8.如权利要求1或2所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制单元MCU与人机交互模块连接，用于进行人机交互显示。

9.如权利要求1所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制单元的IO口连接LED灯，用于给出控制器的工作状态指示。

10.如权利要求1所述的一种微型提升机构控制器，其特征在于：所述控制单元MCU采用单片机来实现。

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