CN220795910U - 一种afc通用门控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种AFC通用门控系统，应用于门控系统技术领域，包括主控制器，所述主控制器上连接有升级电路、人机交互模块和电源模块，所述主控制器上分别连接有输入接口电路和输出接口电路，所述主控制器通过输入接口电路连接有支付模块、信号接收模块和通行模块；所述主控制器通过输出接口电路连接有指示模块、报警模块和驱动模块，所述驱动模块与闸机连接，用于控制闸机的开启或关闭。该AFC通用门控系统，具有一键升级、人机交互、支付通行、通行指示和报警等多种功能，通过驱动模块内不同的驱动电路能够驱动不同种类的闸机，并配置不同的运行模式，从而能够适配不同的应用场景。

Description

一种AFC通用门控系统

技术领域

本实用新型属于门控系统技术领域，具体涉及一种AFC通用门控系统。

背景技术

AFC系统是融计算机技术、信息收集和处理技术、机械制造技术于一体的自动化售票、检票系统，是利用计算机集中控制自动售票、自动检票以实现自动收费、自动统计的自动化网络系统。轨道交通是AFC系统的典型应用领域，AFC系统不仅是轨道交通系统发展的一个趋势，也是城市信息化建设的一个重要体现。

目前，针对AFC的门禁系统大多只适用于配置的闸机，即只能驱动控制某一种类型的闸机设备，而目前市面上流行的三辊、排挡、翼闸、平移闸、全高转闸、速通门、无刷摆闸等闸机设备采用不同的驱动装置对闸机进行驱动，控制闸机的开启或关闭，若根据闸机种类相应定制不同的门控系统，则成本较高且适用范围受限，也不便于新装设备和维修替换。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在上述问题，本实用新型的目的是提供一种AFC通用门控系统，具有一键升级、人机交互、支付通行、通行指示和报警等多种功能，通过驱动模块内不同的驱动电路能够驱动不同种类的闸机，并配置不同的运行模式，从而能够适配不同的应用场景。

一种AFC通用门控系统，包括主控制器，所述主控制器上连接有升级电路、人机交互模块和电源模块，所述主控制器上分别连接有输入接口电路和输出接口电路，所述主控制器通过输入接口电路连接有支付模块、信号接收模块和通行模块；所述主控制器通过输出接口电路连接有指示模块、报警模块和驱动模块，所述驱动模块与闸机连接，用于控制闸机的开启或关闭。

为了扩展功能模块，防止外部信号串扰，所述输入接口电路包括至少一个光电耦合器一，所述光电耦合器一的输入端一连接限流电阻一，输入端二连接支付模块或信号接收模块或通行模块，输出端一连接串联的灯珠和限流电阻二，输出端二接地；

所述输出接口电路包括至少一个光电耦合器二，所述光电耦合器二的输入端一与主控制器连接，输入端二通过限流电阻三接地，输出端一连接限流电阻四，输出端二连接指示模块或报警模块或驱动模块。

为了实现在线升级，便于根据需求调控程序，所述升级电路包括一键下载电路和USB接口，所述一键下载电路与主控制器电性连接，USB接口与一键下载电路电性连接；

所述主控制器具有数据存储单元，用于保存主控制器的运行参数和运行模式；

所述人机交互模块包括按键输入单元和显示单元，用于设置主控制器的运行参数和运行模式；

所述运行模式包括快速通道、单人通行、连续通行。

为了向各功能模块供电，所述电源模块包括电源输入单元、防反接电路和隔离电源单元，所述电源输入单元通过防反接电路向隔离电源单元供电，所述隔离电源单元输出至少三种输出电压，用于向对应模块供电；

所述隔离电源单元还与通讯接口连接，用于实现通讯信号传输。

优选的，所述支付模块为AFC收费装置，包括刷脸支付单元、扫码支付单元和刷卡支付单元，所述AFC收费装置用于扣费成功后向主控制器发送开关门信号；

所述信号接收模块包括光电传感器或电磁霍尔传感器，用于检测闸机的状态；

所述通行模块为紧急通行开关。

为了实现通信指示功能，所述指示模块包括指示驱动电路和LED灯板，所述指示驱动电路通过输出接口电路与主控制器连接并接收指示信号，所述LED灯板用于接收经指示驱动电路处理后的指示信号并显示通行标志或禁行标志。

为了适用于不同闸机种类，所述驱动模块包括无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路和定位驱动电路，所述无刷电机驱动电路与三相无刷马达连接，用于驱动三相无刷马达旋转；所述有刷电机驱动电路与有刷马达连接，用于驱动有刷马达旋转；所述定位驱动电路与电磁铁连接，用于驱动电磁铁动作，实现闸机的锁定或释放动作；

所述无刷电机驱动电路包括与输出接口电路连接的半桥驱动芯片一、半桥驱动芯片二和半桥驱动芯片三，所述半桥驱动芯片一通过MOS管一、MOS管二与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片二通过MOS管三、MOS管四与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片三通过MOS管五、MOS管六与三相无刷马达连接，所述MOS管一、MOS管二、MOS管三、MOS管四、MOS管五、MOS管六构成三桥臂功率驱动电路。

为了实现闸机的防夹功能，所述无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路还连接有保护电路，所述保护电路包括电流检测电阻、放大器和比较器；

所述放大器的同相输入端通过由电流检测电阻构成的滤波电路与无刷电机驱动电路或有刷电机驱动电路连接，反相输入端通过比例电阻连接至放大器输出端，所述放大器输出端与比较器的正相输入端连接，所述比较器的反相输入端接入基准电压，输出端与光电耦合器三的输入端连接，光电耦合器三的输出端与主控制器连接。

为了实现对旋转门类闸机的控制，所述定位驱动电路包括MOS管十三和电磁铁插座一，所述MOS管十三的栅极通过输出接口电路与主控制器连接，源极接地，漏极与电磁铁一连接，栅极和源极之间还连接有分压电阻，漏极还连接有续流二极管。

本实用新型的有益效果是：该AFC通用门控系统，通过输入接口电路和输出接口电路连接各功能模块，实现主控制器的功能扩展，并通过输入接口电路和输出接口电路的电路设计实现防止外部信号串扰而产生误动作的情况；通过驱动模块内不同的驱动电路能够驱动不同种类的闸机，并配置不同的运行模式，且具有人机交互功能，能够快速便捷地选择该系统的运行参数和运行模式，能够适用于不同的应用场景，适配性较高。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的输入接口电路、输出接口电路的原理框图；

图3是本实用新型的电路图；

图4是本实用新型与无刷电机驱动电路连接的保护电路的电路图；

图5是本实用新型与有刷电机驱动电路连接的保护电路的电路图；

图6是本实用新型的定位驱动电路的电路图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种AFC通用门控系统，包括主控制器，主控制器上分别连接有输入接口电路和输出接口电路，主控制器通过输入接口电路和输出接口电路与各功能模块连接，实现功能拓展，使其能够适用于多种闸机的控制，实现一机多用。

如图2所示，输入接口电路包括至少一个光电耦合器一，光电耦合器一的输入端一连接限流电阻一，输入端二连接支付模块或信号接收模块或通行模块，输出端一连接串联的灯珠和限流电阻二，输出端二接地。

输出接口电路包括至少一个光电耦合器二，所述光电耦合器二的输入端一与主控制器连接，输入端二通过限流电阻三接地，输出端一连接限流电阻四，输出端二连接指示模块或报警模块或驱动模块。

其中，光电耦合器一的个数与主控制器接收端功能模块的个数相同，光电耦合其二的个数与主控制器输出端功能模块的个数相同。如图3所示，U1至U3、U6至U10、U14至U18均表示为光电耦合器一；U4、U5、U11至U13、U19至U27、U59均表示光电耦合器二。

光电耦合器一用于将输入信号进行隔离处理，在保证信号正确的同时，实现其于输入输出的隔离，为了提高该系统的稳定性和对外部信号的抗干扰能力；光电耦合器二用于将输出信号进行隔离处理，防止后级电路或电源的干扰信号串入。

如图1、图3所示，首先，主控制器通过输入接口电路连接有支付模块、信号接收模块和通行模块。

其中，支付模块为AFC收费装置，包括刷脸支付单元、扫码支付单元和刷卡支付单元，AFC收费装置用于扣费成功后向主控制器发送开关门信号。当AFC收费装置扣费成功后，将输出一组高电平信号，通过输入接口电路信号隔离后，送入主控制器中，使主控制器发出开关门信号来驱动门控电机或者定位电磁铁动作。

信号接收模块包括光电传感器或电磁霍尔传感器，用于检测闸机的状态。如图3所示，信号接收模块具体能够接收马达信号10、马达信号11、马达信号12、马达信号20、马达信号21、马达信号22和角度信号10、角度信号11、角度信号12。

其中，角度信号10、角度信号11、角度信号12为三辊机构或旋转门类闸机的旋转编码信号，同理，主控制器通过信号接收模块接收处理后实现旋转角度的控制。

考虑该系统需要控制双门闸机的情况，配置了用于控制左三相无刷马达、右三相无刷马达的情况。因此，马达信号10、马达信号11、马达信号12和马达信号20、马达信号21、马达信号22分别为两个三相无刷马达的旋转编码器信号，主控制器通过信号接收模块接收处理后对相应的三相无刷马达进行转速等控制。

通行模块为紧急通行开关，当紧急通行开关被按下时，向主控制器传输的开关信号经过输入接口电路隔离处理后，传输至主控制器中，主控制器立刻驱动闸机打开闸门或者释放定位电磁铁等，保持闸机通道畅通。

其次，主控制器通过输出接口电路连接有指示模块、报警模块和驱动模块，驱动模块与闸机连接，用于控制闸机的开启或关闭。

如图1、图3所示，指示模块包括指示驱动电路和LED灯板，指示驱动电路通过输出接口电路与主控制器连接并接收指示信号，LED灯板用于接收经指示驱动电路处理后的指示信号并显示通行标志或禁行标志。

在一个具体的实施例中，指示驱动电路和LED灯板可设置为一组或两组，可以通过一组指示驱动电路和LED灯板实现通行标志或禁行标志的显示，或者通过两组指示驱动电路和LED灯板分别实现通行标志或禁行标志的显示。其中，LED灯板显示绿色“√”图样时表示允许通行，LED灯板显示红色“×”图样时表示禁止通行。

如图1、图3所示，主控制器通过输出接口电路与蜂鸣器连接。设置蜂鸣器根据主控制器的控制信号，在闸机运行处于不同状态下，发出不同长度、频率的蜂鸣音，从而提示工作人员此时闸机的运行状态，便于检修。

如图1、图3所示，通过驱动模块中不同的驱动电路对不同种类的闸机进行控制，使该系统能够适用于多种闸机，从而适用于多种应用场景。具体的，驱动模块包括无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路和定位驱动电路。其中，刷电机驱动电路与三相无刷马达连接，用于驱动三相无刷马达旋转；有刷电机驱动电路与有刷马达连接，用于驱动有刷马达旋转；定位驱动电路与电磁铁连接，用于驱动电磁铁动作，实现闸机的锁定或释放动作。

无刷电机驱动电路包括与输出接口电路连接的半桥驱动芯片一、半桥驱动芯片二和半桥驱动芯片三，半桥驱动芯片一通过MOS管一、MOS管二与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片二通过MOS管三、MOS管四与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片三通过MOS管五、MOS管六与三相无刷马达连接，所述MOS管一、MOS管二、MOS管三、MOS管四、MOS管五、MOS管六构成三桥臂功率驱动电路。

如图3至图5所示，无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路还连接有保护电路，通过保护电路检测过流信号，一旦检测到过流信号的存在，则立即触发主控制器FLT端口的刹车信号，使无刷电机或有刷电机停转后立即反转打开闸门，实现“防夹”功能。

具体的，保护电路包括电流检测电阻、放大器和比较器，放大器的同相输入端通过由电流检测电阻构成的滤波电路与无刷电机驱动电路或有刷电机驱动电路连接，反相输入端通过比例电阻连接至放大器输出端，放大器输出端与比较器的正相输入端连接，比较器的反相输入端接入基准电压，输出端与光电耦合器三的输入端连接，光电耦合器三的输出端与主控制器连接。如图3所示，U43、U50、U49、U51均表示光电耦合器三。

如图3所示，无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路均通过主控制器输出的PWM信号分别对无刷电机、有刷电机进行驱动。

如图4所示，在单开门闸机中无刷电机驱动电路驱动无刷电机的具体过程如下：

通过主控制器输出输出不同的相位差为120度的3组PWM脉冲信号，即PWM1、PWM2、PWM3，经过半桥驱动芯片将信号放大后，分别在不同的时间里驱动三个桥臂功率驱动电路导通，从而驱动无刷电机M1的三个绕阻，从而实现无刷电机M1的旋转控制。通过调整PWM信号的脉冲宽度可以调节桥臂的导通时间，从而调节无刷电机M1的转速。同时在无刷电机M1停转后，通过调整无刷电机M1绕阻之间的PWM控制信号的相位关系，也可以实现反转控制。

当旋转中的无刷电机M1转子存在卡阻时，电流检测电阻RS1上检测到的电流值大于设定的最大值时，该电流信号经过滤波电路后经放大器U42A的放大后，然后与设定的基准值相比较，比较器U42B输出高电平，光电耦合器三U43导通，刹车信号FLT_A为低电平，触发主控制器的GPIO引脚中断，从而识别到无刷电机M1有过流；主控制器立即发出刹车或“换相”调制信号，驱动无刷电机M1停止或者打开闸门，从而实现“防夹”。

双开门闸机中无刷电机驱动电路驱动无刷电机的过程与上述过程相同，不同之处在于双开门闸机中包括两组无刷电机驱动电路和无刷电机。

如图5所示，在单开门闸机中有刷电机驱动电路驱动有刷电机的具体过程如下：

主控制器输出互为反向的PWM脉冲信号，即PWM70和PWM71，当二极管十五Q15、二极管二十Q20同时导通时，有刷电机正向旋转；当二极管十七Q17、二极管十九Q19同时导通时，有刷电机反向旋转，此外，有刷电机的转速受PWM信号的占空比控制。

如图3、图6所示，定位驱动电路包括MOS管十三和电磁铁插座一，所述MOS管十三的栅极通过输出接口电路与主控制器连接，源极接地，漏极与电磁铁一连接，栅极和源极之间还连接有分压电阻，漏极还连接有续流二极管。电磁铁插入电磁铁插座一形成继电器，控制闸机动作，当主控制器无信号输出时，继电器不动作，当主控制器有信号输出时，继电器进行吸合，控制闸机动作。

如图1所示，最后，为了拓展主控制器功能，主控制器上还连接有升级电路和人机交互模块。其中，升级电路包括一键下载电路和USB接口，一键下载电路与主控制器电性连接，USB接口与一键下载电路电性连接，其中，一键下载电路为现有技术，具体的电路结构在此不做赘述，通过升级电路使主控制器能够实现在线升级，便于根据使用需求对控制程序进行调整。

人机交互模块包括按键输入单元和显示单元，用于设置主控制器的运行参数和运行模式；运行模式包括快速通道、单人通行、连续通行，主控制器具有数据存储单元，用于保存主控制器的运行参数和运行模式。

主控制器上还连接有电源模块，电源模块包括电源输入单元、防反接电路和隔离电源单元，电源输入单元通过防反接电路向隔离电源单元供电，隔离电源单元输出至少三种输出电压，用于向对应模块供电。电源输入单元经过防反接电路后输出24V电源，向DC-DC隔离电源单元供电,并通过DC-DC隔离电源单元输出三组电源，分别对应功能元件供电。

其中，隔离电源单元还与通讯接口连接，用于实现通讯信号传输。通讯接口用于外接串行通信单元，并通过配置自定义协议操控该系统实现各种动作，并将系统的运行状态实时上传。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种AFC通用门控系统，包括主控制器，其特征在于，所述主控制器上连接有升级电路、人机交互模块和电源模块，所述主控制器上分别连接有输入接口电路和输出接口电路，所述主控制器通过输入接口电路连接有支付模块、信号接收模块和通行模块；所述主控制器通过输出接口电路连接有指示模块、报警模块和驱动模块，所述驱动模块与闸机连接，用于控制闸机的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述输入接口电路包括至少一个光电耦合器一，所述光电耦合器一的输入端一连接限流电阻一，输入端二连接支付模块或信号接收模块或通行模块，输出端一连接串联的灯珠和限流电阻二，输出端二接地；

所述输出接口电路包括至少一个光电耦合器二，所述光电耦合器二的输入端一与主控制器连接，输入端二通过限流电阻三接地，输出端一连接限流电阻四，输出端二连接指示模块或报警模块或驱动模块。

3.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述升级电路包括一键下载电路和USB接口，所述一键下载电路与主控制器电性连接，USB接口与一键下载电路电性连接；

所述主控制器具有数据存储单元，用于保存主控制器的运行参数和运行模式；

所述人机交互模块包括按键输入单元和显示单元，用于设置主控制器的运行参数和运行模式；

所述运行模式包括快速通道、单人通行、连续通行。

4.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述电源模块包括电源输入单元、防反接电路和隔离电源单元，所述电源输入单元通过防反接电路向隔离电源单元供电，所述隔离电源单元输出至少三种输出电压，用于向对应模块供电；

所述隔离电源单元还与通讯接口连接，用于实现通讯信号传输。

5.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述支付模块为AFC收费装置，包括刷脸支付单元、扫码支付单元和刷卡支付单元，所述AFC收费装置用于扣费成功后向主控制器发送开关门信号；

所述信号接收模块包括光电传感器或电磁霍尔传感器，用于检测闸机的状态；

所述通行模块为紧急通行开关。

6.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述指示模块包括指示驱动电路和LED灯板，所述指示驱动电路通过输出接口电路与主控制器连接并接收指示信号，所述LED灯板用于接收经指示驱动电路处理后的指示信号并显示通行标志或禁行标志。

7.根据权利要求1所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述驱动模块包括无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路和定位驱动电路，所述无刷电机驱动电路与三相无刷马达连接，用于驱动三相无刷马达旋转；所述有刷电机驱动电路与有刷马达连接，用于驱动有刷马达旋转；所述定位驱动电路与电磁铁连接，用于驱动电磁铁动作，实现闸机的锁定或释放动作；

所述无刷电机驱动电路包括与输出接口电路连接的半桥驱动芯片一、半桥驱动芯片二和半桥驱动芯片三，所述半桥驱动芯片一通过MOS管一、MOS管二与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片二通过MOS管三、MOS管四与三相无刷马达连接，半桥驱动芯片三通过MOS管五、MOS管六与三相无刷马达连接，所述MOS管一、MOS管二、MOS管三、MOS管四、MOS管五、MOS管六构成三桥臂功率驱动电路。

8.根据权利要求7所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述无刷电机驱动电路、有刷电机驱动电路还连接有保护电路，所述保护电路包括电流检测电阻、放大器和比较器；

所述放大器的同相输入端通过由电流检测电阻构成的滤波电路与无刷电机驱动电路或有刷电机驱动电路连接，反相输入端通过比例电阻连接至放大器输出端，所述放大器输出端与比较器的正相输入端连接，所述比较器的反相输入端接入基准电压，输出端与光电耦合器三的输入端连接，光电耦合器三的输出端与主控制器连接。

9.根据权利要求7所述的AFC通用门控系统，其特征在于，所述定位驱动电路包括MOS管十三和电磁铁插座一，所述MOS管十三的栅极通过输出接口电路与主控制器连接，源极接地，漏极与电磁铁一连接，栅极和源极之间还连接有分压电阻，漏极还连接有续流二极管。