CN2764918Y - 卷闸门多功能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在市电停电时也可以自由控制卷闸门上升、下降和停止的卷闸门多功能控制器，属卷闸门的控制装置。这种卷闸门多功能控制器，由无线遥控发射器、无线遥控接收电路、手动起降控制电路、电源电路等组成，其特点是在有电情况下，由MPU中央处理系统控制充放电控制电路对蓄电池充电，在停电状态时控制逆变电路将蓄电池直流电压转换成交流电压，从而保证无论在市电有电或停电情况下均可以无线遥控或手动控制方式控制卷闸门的上升、下降和停止。本实用新型控制器还具有防盗防撬报警、小区联动、遇障碍物上升、延时照明等功能。本实用新型控制器具有构思独特、功能齐全、容易实施、操作简单、工作可靠、性价比高等优点。

Description

卷闸门多功能控制器

                            技术领域

本实用新型涉及一种在市电停电时也可以自由控制卷闸门上升、下降和停止的卷闸门多功能控制器，属卷闸门的控制装置。

                            背景技术

目前，随着电动卷闸门的普及，各种不同功能的卷闸门控制器、遥控器被普遍应用。现有的卷闸门控制器、遥控器大都是以手动或遥控方式控制卷闸门的上升、下降和停止功能为主，有的还增加了防盗或照明等功能，但在能源紧缺经常限电的地区，一旦停电所有功能将全部丧失，特别是在卷闸门上升或下降的途中突然停电更给使用者带来极大的不便。

                            发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述不足，提供一种卷闸门多功能控制器。这种卷闸门多功能控制器，无论在市电有电或停电情况下均可以无线遥控或手动控制方式控制卷闸门的上升、下降和停止，同时具有防盗防撬报警、小区联动、遇障碍物上升、延时照明等功能。

实现本实用新型目的所采用的技术方案是：

这种卷闸门多功能控制器，由无线遥控发射器、无线遥控接收电路、手动起降控制电路、卷闸门电机、静态开关电路、照明灯、电源变压器、电源电路等组成，其特点是电源电路经充放电控制电路与蓄电池电连接；蓄电池经逆变电路与静态开关电路电连接；电源变压器经市电监测电路与MPU中央处理系统、系统唤醒电路电连接；无线遥控接收电路、手动起降控制电路经键控信号处理电路与MPU中央处理系统电连接，MPU中央处理系统与充放电控制电路、逆变电路、静态开关电连接；安全防护电路与MPU中央处理系统电连接。

MPU中央处理系统还可以电连接有系统状态指示电路、小区联动信号输出电路、音响报警电路。

无线遥控发射器为一独立装置，它与卷闸门多功能控制器主机上的无线遥控接收电路通过一种按照KEELOQ滚动码技术制订的编解码规则进行调制的高频无线电波进行信息传递。

在市电有电情况下，来自于无线遥控发射器的上升、下降、停止和锁定高频编码信号，通过无线遥控接收电路接收并解码，再经过键控信号处理电路转换成对应的数字信号传送到MPU中央处理系统；来自于手动起降控制电路的上升、下降和停止信号，也通过键控信号处理电路转换成对应的数字信号传送到MPU中央处理系统。MPU中央处理系统对这些信号进行处理并发出相应控制信号，控制卷闸门电机上升、下降、停止运转，或锁定接收系统。在卷闸门电机下降运转过程中，安装在卷闸门底部的安全防护开关遇到障碍物时闭合，经安全防护电路向MPU中央处理系统发出信号，MPU中央处理系统检测到该信号后控制卷闸门电机立即停止运转，然后上升到上限位置，同时驱动音响报警器发出音响报警。在卷闸门关闭状态下，如有人强行撬门，或采用其他非法手段破门而入，则安装在卷闸门两侧的红外对射装置或底部的安全防护开关向安全防护电路发出脉冲信号，经安全防护电路向MPU中央处理系统发出信号，MPU中央处理系统检测到该信号后驱动音响报警器发出音响报警，同时经小区联动信号输出电路向小区安全监控中心或用户住宅等终端监控系统发送信号。MPU中央处理系统同时也通过充放电控制电路对蓄电池进行充电管理，使蓄电池在市电有电情况下始终处于电量饱和状态，以保证在停电时有足够的电能为整个系统供电。在卷闸门运转过程中，MPU中央处理系统控制静态开关电路中的照明灯驱动电路，点亮照明灯，并且在运转到上限或下限后延时一定时间熄灭。市电监测电路通过电源变压器实时监测市电状态，一旦发生停电现象，系统供电电源电路转换到蓄电池供电方式，同时市电监测电路向MPU中央处理系统发出信号，MPU中央处理系统接收到信号后将有用信息保存在EEPROM中，然后除无线遥控接收电路、手动起降控制电路、键控信号处理电路及系统唤醒电路外，供电电源全部切断，以保证蓄电池无功放电损耗为最低。市电恢复后，系统唤醒电路使系统供电电源电路转换到市电供电方式，整个系统恢复到市电工作状态。在市电停电情况下，如果使用者按动无线遥控发射器上的按钮或手动起降控制电路的按键开关，则无线遥控接收电路或手动起降控制电路向系统唤醒电路发出信号，系统唤醒电路控制供电电源电路连接到蓄电池供电方式，MPU中央处理系统首先上电初始化，然后立即读取键控信号处理电路发送的控制指令信息，并保存在内部RAM中，同时发出一保持电源供电方式的电平控制信号，再从EEPROM中读取电池状态和系统状态信息。如果因在同一次停电期间多次启动卷闸门而使蓄电池端电压已达放电终止电压，则MPU中央处理系统通过系统状态指示电路发出声光报警信号，以提示用户蓄电池电量不足，不能完成运转任务，然后撤消保持电源供电方式的电平控制信号，切断系统供电电源电路；如果蓄电池端电压没到放电终止电压，则MPU中央处理系统启动逆变电路，将蓄电池的直流电通过以SG3525为核心组成的逆变电路，转换成适合于卷闸门电机的AC220V、50Hz的交流电，再通过静态开关电路，控制卷闸门电机作上升或下降运转。当卷闸门运转到上限或下限后关闭逆变电路，MPU中央处理系统刷新系统信息并保存在EEPROM中，再撤消保持电源供电方式的电平控制信号，切断系统供电电源电路。另外，系统状态指示电路，将系统工作状态通过LED发光二极管指示出来，设有市电状态指示(有电时亮)、蓄电池充电状态指示(充电时亮)、逆变状态指示(逆变时亮)和故障状态指示(有故障时亮)及蜂鸣器(配合指示灯工作)。

本实用新型的有益效果是：

1、在市电有电状态下控制器对蓄电池采取四阶段的充电管理方案，大大延长了蓄电池的使用寿命。

2、设置了应急逆变电路，使在市电停电情况下，也可以保证卷闸门控制器正常工作。

3、设置了障碍物探测功能，防止卷闸门下降触及障碍物时被障碍物损坏或损坏障碍物。

4、设置了防盗防撬、小区联动等报警功能，以便在有人恶意撬门闯入时发出音响报警并向小区安全监控中心或用户住宅等终端监控系统发送报警信号，提高了卷闸门的防盗性能。

本实用新型控制器具有构思独特、功能齐全、容易实施、操作简单、工作可靠、性价比高等优点。

                                附图说明

图1是本实用新型一种实施例的电路原理方框图。

图2是无线遥控发射器电气线路图。

图3是无线遥控接收电路电气线路图。

图4是手动起降控制电路电气线路图。

图5是键控信号处理电路电气线路图。

图6是安全防护电路电气线路图。

图7是系统状态指示电路电气线路图。

图8是音响报警电路电气线路图。

图9是小区联动信号输出电路电气线路图。

图10是系统唤醒电路电气线路图。

图11是静态开关电路电气线路图。

图12是MPU中央处理系统电气线路图。

图13是充放电控制电路、电源电路和市电监测电路电气线路图。

图14是逆变电路电气线路图。

图中：1无线遥控发射器，2无线遥控接收电路，3手动起降控制电路，4键控信号处理电路，5安全防护电路，6系统状态指示电路，7小区联动信号输出电路，8音响报警电路，9系统唤醒电路，10MPU中央处理系统，11蓄电池，12充放电控制电路，13电源电路，14市电监测电路，15电源变压器，16照明灯，17卷闸门电机，18静态开关电路，19逆变电路。

                            具体实施方式

下面结合附图和给出的实施例对本实用新型进一步描述。

本实施例提供的卷闸门多功能控制器的原理方框图如图1所示。控制器主机由主控电路板、指示电路板及其相关的接线端子等组成。在主控电路板上集合了MPU中央处理系统、无线遥控接收电路、键控信号处理电路、系统唤醒电路、安全防护电路、小区联动信号输出电路、音响报警电路、蓄电池充放电控制电路、市电监测电路、逆变电路、静态开关电路和为整个系统供电的电源电路；在指示电路板上集合了手动起降控制电路和系统状态指示电路。市电电源、卷闸门电动机、照明灯通过主控电路板上的接线端子与静态开关电路形成电连接；报警讯响器通过主控电路板上的接线端子与音响报警电路形成电连接；电源变压器通过主控电路板上的接线端子与市电监测电路和电源电路形成电连接；蓄电池通过导线直接与主控电路板上的电源电路、蓄电池充放电控制电路和逆变电路形成电连接；指示电路板上的手动起降控制电路通过导线和接线端子与主控电路板上的键控信号处理电路和系统唤醒电路形成电连接；指示电路板上的系统状态指示电路通过导线和接线端子与主控电路板上的MPU中央处理系统形成电连接；安装在卷闸门两侧的红外对射装置和底部的橡胶条状开关通过接线端子与主控电路板上的安全防护电路形成电连接；主控电路板上的小区联动信号输出电路也通过接线端子与小区安全监控中心或用户住宅等终端监控系统形成电信号连接。

下面对各个电路的组成分述如下：

无线遥控发射器(1)如图2所示，与无线遥控接收电路(2)如图3所示，为配套模块。无线遥控的编解码规则采用KEELOQ滚动码技术，其代码不重复率可高达几十亿组，因此具有极高的保密性，即使恶意截获也无法破解，提高了防盗性能。无线遥控发射器(1)和无线遥控接收电路(2)均选用美国Microchip公司专用KEELOQ滚动码编码器和解码器，其工作频率为433MHz，有效传输距离大于70米。无线遥控发射器(1)配有四个按钮YS1、YS2、YS3、YS4，分别对应“上升”、“停止”、“下降”、“设定”功能。无线遥控接收电路(2)的输出为高电平有效的数字信号，共五路输出YD0～YD3和YVT，其中YD0～YD3分别对应“上升”、“停止”、“下降”和“设定”信号，连接到键控信号处理电路(4)，YVT为触发信号，其功能后述。手动起降控制电路(3)如图4所示，由轻触开关S1～S3和电阻R16～R18组成，对应于“上升”、“停止”和“下降”功能。在某一开关闭合时，对应输出一高电平信号。手动起降控制电路(3)与键控信号处理电路(4)和系统唤醒电路(9)形成电连接。键控信号处理电路(4)如图5所示，由IC10组成，是对无线遥控接收电路(2)和手动起降控制电路(3)的输出信号的合并和电平变换，输出四路低电平有效的数字信号，直接传递给MPU中央处理系统(10)。

安全防护电路(5)如图6所示，由两部分电路组成。其中一部分由安全开关S4、电阻R35、R36、R55和三极管VT8组成的电路中，安全开关S4选用的是安装在卷闸门下边的一种特制的橡胶条状开关，其内部是两根平行安装的金属丝。当卷闸门处于关闭状态时若有人强行撬起卷闸门，或在卷闸门下降过程中遇到障碍物，橡胶条受外力作用变形两根金属丝在受力处连接使安全开关闭合，于是三极管VT8通过电阻R35和R55得到偏置而饱和导通，集电极变为低电位。在此这种橡胶条状开关既起到防盗作用，又具有障碍物探测作用。从三极管VT8集电极输出的信号直接连接到MPU中央处理系统(10)。另一部分由红外对射装置A3，电阻R31、R54和三极管VT5组成的电路中，红外对射装置A3是安装在卷闸门滑道内侧两边的红外发射和接收装置。正常情况下，红外光路畅通红外对射装置A3输出低电位。在卷闸门关闭状态下，卷闸门受外力变形或其它物体遮挡光路时，红外光路受阻红外对射装置A3输出高电位，通过电阻R54为三极管VT5提供偏置，VT5导通，在此红外对射装置A3也具有防盗作用。三极管VT5集电极输出的信号也直接连接到MPU中央处理系统(10)。

系统状态指示电路(6)如图7所示，用于对系统各种不同工作状态的指示。由发光二极管VE1～VE4，限流电阻R6～R9，蜂鸣器SP1，三极管VT3和电阻R53组成。发光二极管VE1～VE4分别指示系统4种不同的工作状态：对应为市电状态、充电状态、逆变状态和故障状态。系统处于不同工作状态或发生故障时，将点亮对应的发光二极管。蜂鸣器SP1主要用于系统调试、按键确认和故障报警。系统状态指示电路(6)的所有控制信号均来自MPU中央处理系统(10)。音响报警电路(8)如图8所示，由电阻R5、R12、R34，光电耦合器IC4，三极管VT9和高分贝讯响器SP组成。来自MPU中央处理系统(10)的控制信号接至光电耦合器IC4的第2脚。该电路用于系统工作状态确认和防盗报警。小区联动信号输出电路(7)如图9所示，由电阻R2、R30，光电耦合器IC3组成。当有被盗事件发生时，系统一方面通过音响报警电路(8)发出音响报警，另一方面通过光电耦合器IC3的第3、4脚向小区安全监控中心或用户住宅等终端监控系统发出间隔为500ms的占空比为50％的脉冲信号，作为监控系统的启动信号，以便及时处理盗警。

系统唤醒电路(9)如图10所示，二极管VD2～VD5组成4输入端的或门电路，其输入端分别与手动起降控制电路(3)的输出端和无线遥控接收电路(2)的YVT触发信号输出端相连，其输出端通过电阻R52与三极管VT4的基极相连，三极管VT4的基极又与二极管VD7的阳极相连，二极管VD7的阴极与市电监测电路(14)的输出端相连。当市电有电时，市电监测电路(14)的输出为低电位，通过二极管VD7将三极管VT4的基极箝至到低电位，三极管VT4始终处于截止状态；当市电停电时，市电监测电路(14)的输出为高电位，二极管VD7反偏截止，如果无线遥控发射器(1)或手动起降控制电路(3)有任意按钮按下，无线遥控接收电路(2)的YVT触发信号输出端或手动起降控制电路(3)的输出端都会输出一高电平信号，通过由二极管VD2～VD5组成的或门电路，经电阻R52给三极管VT4提供正向偏置，三极管VT4导通。光电耦合器IC11内部封装了两个光电耦合通道，其中一个通道的发光侧与三极管VT4连接，另一个通道与MPU中央处理系统(10)连接，受光侧并联在一起与三极管VT7接成达林顿形式，作为继电器K1的驱动级。当三极管VT4导通时，光电耦合器IC11的受光管也导通，致使三极管VT7导通，继电器K1励磁，通过其触点将蓄电池(11)连接到电源电路(13)，系统上电。MPU中央处理系统(10)上电初始化，然后送出一低电平信号到光电耦合器IC11的第2脚，以维持三极管VT7的导通状态。此时，不管遥控信号或手动控制信号是否撤离，继电器K1均保持励磁状态。当MPU中央处理系统(10)处理并执行完使用者通过无线遥控发射器(1)或手动起降控制电路(3)发出的指令后，撤离施加在光电耦合器IC11第2脚的低电平信号，光电耦合器IC11的受光管截止，致使三极管VT7截止，继电器K1退出励磁状态，其触点将蓄电池(11)与电源电路(13)连接电路切断，系统掉电。这一电路的作用是当市电停电时，为了充分利用蓄电池的电能，在系统处于等待状态时，将系统供电电源暂时切断，只保留无线遥控接收电路(2)、手动起降控制电路(3)、键控信息处理电路(4)和系统唤醒电路(9)的供电状态，降低蓄电池的无功损耗。

静态开关电路(18)如图11所示，其核心是一组继电器触点，用来对卷闸门电机(17)和照明灯(16)的供电方式的转换和通断控制。继电器K3具有两组常闭常开触点，常闭触点与市电电源相连，常开触点与逆变电路的输出相连，其中一个公共端串联一只电流互感器A2后连接到继电器K4、K5、K6、K7的公共端，另一个公共端与卷闸门电机(17)和照明灯(16)的中性线相连。继电器K4、K5、K6的常开触点分别与卷闸门电机(17)正转(上升)、反转(下降)和设定(只适用于带有电子限位设定功能的管状电机)控制线相连，常闭触点闲置。继电器K7的常开触点与照明灯(16)的相线相连，常闭触点闲置。电流互感器A2的作用是用来判断卷闸门电机(17)是否运行到上限或下限位置。当卷闸门电机(17)运行到上限或下限位置后，上下限位开关切断了电机的供电回路，电流互感器A2的输出为0，使电压比较器IC12B的输出也为0，以通知MPU中央处理系统(10)卷闸门电机(17)运行到位。

MPU中央处理系统(10)如图12所示，其核心由MCS-51单片机IC8组成，并且配备了2k位的串行E²PROM存储器用于保存系统运行过程中一些重要信息。为了叙述方便，将静态开关(18)的驱动电路(即继电器组的励磁线圈的驱动电路)列入MPU中央处理系统(10)。MPU中央处理系统(10)发出的控制静态开关(18)通断的信号，经缓冲器IC1连接到继电器驱动集成电路IC6的输入端。

蓄电池充放电控制电路(12)、电源电路(13)和市电监测电路(14)如图13所示。AC220V市电电源经变压器(15)降压后分两路：一路连接到电源电路(13)的整流桥VD24的交流输入端，另一路连接到市电检测电路(14)。市电检测电路(14)是将由变压器(15)降压后的交流电压，经VD18、C49、C22组成的整流滤波电路变换后，经限流电阻R14连接到光电耦合器IC5的发光侧。市电有电时光电耦合器IC5的发光管发光，受光管导通，输出低电位，否则输出高电位。MPU中央处理系统(10)通过这个电平信号来判断市电的状态。经变压器(15)降压后的交流电压，再经整流桥VD24、电容C47、C21整流滤波后变换成直流电压VCD，一方面为蓄电池的充电提供能源，另一方面作为系统的供电电源。直流电压VCD经三端集成稳压器IC17稳压后一路通过二极管VD14再经三端集成稳压器IC15稳压后变成+5V直流电压，为无线遥控接收电路(2)、手动起降控制电路(3)、键控信息处理电路(4)和系统唤醒电路(9)提供电源；另一路经电源控制继电器K1的常闭触点一方面通过三端集成稳压器IC16变换成直流电压VCC，为MPU中央处理系统(10)等电路供电，另一方面为继电器组提供电源。电源控制继电器K1的常开触点经过滤波电感L1连接到蓄电池(11)的正极。在市电有电或停电时系统处于等待状态情况下，蓄电池(11)与电源电路的连接关系是断开的。只有在停电状态下系统执行使用者的操作指令时，才通过电源控制继电器K1为系统提供电源。二极管VD15是在停电状态下，为无线遥控接收电路(2)、手动起降控制电路(3)和系统唤醒电路(9)等电路提供电源通路。充放电控制电路(12)主要由光电耦合器IC2，二极管VD1，充电控制开关管VT1和VT2，充电电流取样电阻R26，继电器K2，分压网络R20、R50和R19、R51，以及A/D转换器IC9组成。继电器K2是为降低蓄电池(11)自放电现象而增设的。放电时，蓄电池(11)端电压通过分压网络R20、R50分压后，经A/D转换器IC9转换成串行数字信号传送给MPU中央处理系统(10)，以便及时掌握蓄电池(11)的放电状态，避免造成过放电而损坏蓄电池。蓄电池(11)的充电采用四阶段脉冲充电方式。通过改变充电脉冲控制信号的占空比来动态调整充电电压和充电电流的大小。

逆变电路(19)如图14所示。其工作原理是将低压直流电源，变换为所需的高压交流电源。逆变电路(19)以两片PWM脉冲宽度控制器SG3525为核心。其中一片PWM脉冲宽度控制器SG3525(IC18)与功率MOSFET场效应管VJ5～VJ8，高频变压器T1，整流桥VD20～VD23，电解电容C52组成DC-AC-DC变换电路，将蓄电池(11)的12V直流电压变换成300V左右的高压直流电压。IC18的第5、6、7脚外接的阻容元件确定了其工作频率为70kHz左右；IC18的第10脚为其内部振荡器关闭控制端，当施加在该端的电平信号高于0.8V时，内部振荡器停振，此端直接受MPU中央处理系统(10)控制；IC18的第11、14脚是PWM脉冲输出端。功率MOSFET场效应管VJ5与VJ6并联，VJ7与VJ8并联，再与高频变压器T1原边接成推挽工作方式，在PWM脉冲控制下交替导通，通过高频变压器T1耦合升压输出高频交流电压，再经整流桥VD20～VD23整流、电解电容C52滤波输出300V左右的高压直流电压；IC18的第1、2脚为内部误差放大器输入端。300V直流高压经电阻R81、R83、R42分压后连接到IC18内部误差放大器的反向输入端第1脚，该信号电压与同向输入端第2脚的基准电压比较，输出一误差放大信号来调整PWM脉冲输出的宽度达到稳定输出电压的目的。

另一片PWM脉冲宽度控制器SG3525(IC13)与功率MOSFET场效应管VJ1～VJ4组成DC-AC变换器。功率MOSFET场效应管VJ1～VJ4按桥式逆变电路连接，其低压桥臂端的功率MOSFET场效应管VJ3和VJ4直接受IC13的PWM脉冲输出端驱动，高压桥臂端的功率MOSFET场效应管VJ1和VJ2经过二极管VD9、VD19，电容C39，三极管VT10(另一侧为二极管VD10、VD17，电容C40，三极管VT11)组成的自举电路后驱动。IC13的工作频率为100Hz。IC13的误差信号也取自300V直流高压端。IC13的第8脚为软启动引脚，低电平有效。电阻R85为过流检测电阻。当负载电流超过设定值时，负载电流通过过流检测电阻R85转换成电压信号，一方面通过电阻R57、R59分压后给IC13第10脚提供一个关闭信号，使IC13的输出关闭；一方面又经过电阻R63、R65分压后使三极管VT6导通，给IC18提供一个软启动信号，也同样使IC18的输出关闭；与此同时又通过电压比较器IC12A给MPU中央处理系统(10)提供一个中断信号，以便使MPU中央处理系统(10)做出响应。

下面结合上述实施例对本实用新型工作过程作进一步描述。

1、在市电有电情况下：

MPU中央处理系统(10)首先通过市电监测电路(14)识别市电状态为有电状态后，向静态开关电路(18)发出控制信号，使继电器K3的两组常闭触点连接到市电电源端，即负载供电方式为市电供电方式；再向系统状态指示电路(6)发送信号，点亮市电状态指示灯VE1；再控制继电器K2励磁，使充放电控制电路(12)中自放电控制继电器K2的常开触点闭合，接通蓄电池充电电压和充电电流的测量网络；进入电池充电管理程序并适时检测有无键控信号。

为了延长蓄电池的使用寿命，缩短电池充电时间，保证蓄电池的充电效果，本实用新型对蓄电池的充电采用四阶段脉冲充电控制方式，所采用的蓄电池(11)为12V/10Ah免维护铅酸蓄电池。充电脉冲频率为200Hz，通过改变充电脉冲的占空比来控制充电电压和充电电流的大小。该脉冲施加在充放电控制电路(12)中光电耦合器IC2的第2脚，通过光电耦合器IC2控制充电开关管VT2和VT1的导通和截止，来控制充电电压和充电电流的大小。MPU中央处理系统(10)对充电电压和充电电流数据的采集是通过充放电控制电路(12)中的A/D转换器IC9实现的。充电第一阶段采用恒流脉冲充电方式，即以1A恒定的脉冲电流对蓄电池(11)进行充电，并且适时检测蓄电池(11)的端电压。当蓄电池(11)的端电压到达循环使用充电电压的上限值14.5V时，转入充电第二阶段。充电第二阶段采用恒压充电方式，即以蓄电池循环使用时充电电压的上限值14.5V恒定的电压对蓄电池(11)进行充电，再适时检测充电电流。当充电电流下降到20mA时转入充电第三阶段。充电第三阶段也采用恒流充电方式，即以20mA恒定的电流对蓄电池(11)进行充电，并且适时检测蓄电池(11)的端电压。当蓄电池(11)的端电压上升到14.5V时停止充电，转入充电第四阶段。充电第四阶段是充电第三阶段的延伸。充电停止后，蓄电池的端电压会因自放电或其内部化学变化而缓慢下降。当蓄电池的端电压下降到13.2V时，重新启动充电电路，再以20mA恒定的电流对蓄电池(11)进行充电。当蓄电池的端电压上升到13.8V时停止充电，如此循环。充电时，MPU中央处理系统(10)向系统状态指示电路(6)发送信号，点亮充电状态指示灯VE2，停止充电时熄灭充电状态指示灯VE2。为表明对蓄电池充电的效果，采用6组蓄电池做平行性试验，其中3组采用蓄电池厂家推荐的常规恒压充电方式，另外3组采用本实用新型的四阶段充电方式，做充放电循环试验，结果是常规恒压充电方式的蓄电池，循环充放电480次后蓄电池的容量已下降到80％，而采用本实用新型的四阶段充电方式的蓄电池，循环充放电580次后蓄电池的容量才下降到80％。

在MPU中央处理系统(10)对蓄电池(11)进行充电管理的同时，也适时检测键控信号处理电路(4)的状态和安全防护电路(5)的状态。当使用者按动无线遥控发射器(1)上的“上升”、“下降”或“停止”按钮时，无线遥控接收电路(2)接收并解码，经过键控信号处理电路(4)转换成对应的数字信号传送到MPU中央处理系统(10)；或者使用者按动手动起降控制电路(3)上的“上升”、“下降”或“停止”按钮时，也通过键控信号处理电路(4)转换成对应的数字信号传送到MPU中央处理系统(10)。MPU中央处理系统(10)读取键控信号处理电路(4)传送的信息后，按照使用者发出的指令控制静态开关电路(18)中相应的继电器动作。上升运转：MPU中央处理系统(10)发出控制信号控制静态开关电路(18)中的继电器K4、K7动作，卷闸门电机(17)作上升运转，照明灯(16)点亮，同时MPU中央处理系统(10)内部计时器开始计时。上升途中，若MPU中央处理系统(10)接收到使用者的停止指令，则控制继电器K4动作，卷闸门电机(17)停止运转；若再接收到上升或下降指令，则控制继电器K4和K5动作，卷闸门电机(17)再次上升或下降运转；若无其它指令，当卷闸门上升到上限位置使上限位开关断开，卷闸门电机(17)的供电回路被切断，静态开关电路(18)中的电流互感器A2的输出为0，使电压比较器IC12B的输出为0，向MPU中央处理系统(10)发出一识别信号，或者当卷闸门上升时间达到使用者设定的时间时，MPU中央处理系统(10)发出控制指令控制继电器K4动作，卷闸门电机(17)停止运转，而照明灯(16)将延时3～5分钟后熄灭。下降运转：下降的控制过程基本与上升过程相同，所不同的地方是，在卷闸门电机(17)下降运转过程中，安装在卷闸门底部的橡胶条状开关遇到障碍物时闭合，经安全防护电路(5)向MPU中央处理系统(10)发出低电平信号，MPU中央处理系统(10)检测到该信号后控制卷闸门电机(17)立即停止运转，然后上升到上限位置，同时驱动音响报警电路(8)发出音响报警，以提示使用者移走障碍物。

无线遥控发射器(1)上的“设定”按钮结合“停止”按钮用于对系统工作状态的设定。本实施例设定了4种系统工作状态：正常运行状态、锁定状态、警报状态和自学习状态。正常运行状态下，使用者才可以通过无线遥控发射器(1)和手动起降控制电路(3)上的“上升”、“下降”或“停止”按钮来控制卷闸门的上升、下降或停止运转。当系统处于正常运行状态，且卷闸门关闭情况下，按下无线遥控发射器(1)上“设定”按钮的时间小于2秒时，系统进入“锁定状态”，同时MPU中央处理系统(10)驱动音响报警电路(8)发出一短声报警，以告知使用者。这一状态下，除“停止”按钮外，其余按钮均无效，系统的安全防护功能也无效。按一下“停止”按钮，系统解除“锁定状态”进入正常运行状态并发出一短声报警。当系统处于正常运行状态，且卷闸门关闭情况下，按下无线遥控发射器(1)上“设定”按钮的时间大于2秒时，系统进入“警报状态”，同时MPU中央处理系统(10)驱动音响报警电路(8)发出两短声报警，以告知使用者。这一状态下，除“停止”按钮外，其余按钮均无效，但系统具有安全防护功能。按一下“停止”按钮，系统解除“警报状态”进入正常运行状态并发出一短声报警。

本实施例为了配合使用具有电子上下限位点设定功能的管状电机，增设了自学习功能。当系统处于正常运行状态，且卷闸门关闭情况下，按下无线遥控发射器(1)上“停止”按钮的时间大于4秒，然后迅速按下“设定”按钮2秒，系统即进入自学习状态。进入自学习状态后，如果10秒后无任何其它按钮按下，则系统自动返回正常运行状态。按下“上升”按钮，MPU中央处理系统(10)发出控制信号控制静态开关电路(18)中的继电器K4、K6动作，将卷闸门电机(17)的上升运行控制线和限位设定控制线与市电电源接通，卷闸门电机(17)作上升运转，同时MPU中央处理系统(10)启动内部计时器开始计时。当使用者认为卷闸门已上升到上限位置时，按下“停止”按钮，系统控制继电器K4、K6动作切断卷闸门电机(17)的上升运行控制线和限位设定控制线与市电电源的连接关系，卷闸门电机(17)停止运转并且自动保存上限设定位置点，同时MPU中央处理系统(10)停止内部计时器并将计时结果保存在E²PROM中，作为上限位置在时间上的设定参考点。同样，按下“下降”按钮可以完成下限位置的设定。

在警报状态下，如有人强行撬门，或采用其他非法手段破门而入，则安装在卷闸门两侧的红外对射装置或底部的橡胶条状开关通过安全防护电路(5)向MPU中央处理系统(10)发出信号，MPU中央处理系统(10)检测到该信号后驱动音响报警电路(8)发出音响报警，同时经小区联动信号输出电路(7)向小区安全监控中心或用户住宅等终端监控系统发送信号。

2、在市电停电情况下：

如果在卷闸门正在上升或下降过程中突然停电，MPU中央处理系统(10)通过市电监测电路(14)检测到停电信号后首先向电源电路(13)发送信号，控制继电器K1动作，系统电源供电方式切换到蓄电池供电状态，以维持系统供电不间断，然后查询内部运行标志位，确定运行方向，控制静态开关电路(18)使继电器K3动作，负载供电方式切换到由内部逆变电路(19)供电方式，再使相关运行方向继电器动作，然后向逆变电路(19)发送启动信号，启动逆变电路(19)，将蓄电池的直流电能逆变为适合负载工作的交流电。当卷闸门电机(17)运行到上限或下限后，MPU中央处理系统(10)撤销对逆变电路(19)的启动信号，关闭逆变电路(19)，然后将卷闸门电机(17)到达上限或下限前最后采集的蓄电池(11)的端电压数据及相关的其它数据保存在E²PROM中，再向电源电路发出控制信号，控制继电器K1动作，切断系统供电电源，使系统进入微功耗掉电状态。

在市电停电状态下，如果使用者按动无线遥控发射器(1)上的按钮或手动起降控制电路(3)的按键开关，则无线遥控接收电路(2)或手动起降控制电路(3)向系统唤醒电路(9)发出信号，系统唤醒电路(9)控制电源电路(13)的继电器K1动作，将系统电源连接到蓄电池供电方式。MPU中央处理系统(10)首先上电初始化，然后立即读取键控信号处理电路(4)发送的控制指令信息，并保存在内部RAM中，同时发出一保持电源供电方式的电平控制信号，维持继电器K1的状态，再从EEPROM中读取电池状态和系统状态信息。如果因在同一次停电期间多次启动卷闸门而使蓄电池(11)端电压已达放电终止电压，则MPU中央处理系统(10)通过系统状态指示电路(6)发出声光报警信号，以提示用户蓄电池(11)电量不足，不能完成运转任务，然后撤消保持电源供电方式，即维持维持继电器K1状态的电平控制信号，切断系统供电电源电路，返回微功耗掉电状态；如果蓄电池(11)端电压没到放电终止电压，则MPU中央处理系统(10)按照上述过程再次启动逆变电路(19)，控制卷闸门电机作完成上升或下降运转。

停电状态下，系统自动返回到正常运行状态。另外，在MPU中央处理系统(10)启动逆变电路(19)的同时，也向系统状态指示电路(6)发送信号，点亮应急状态指示灯VE3。

本实施例还具有故障自诊断功能。对于负载开路、短路，蓄电池开路，充电电路故障，蓄电池放电到终止电压，蓄电池寿命终结等现象自动判断，并向系统状态指示电路(6)发送信号，点亮故障状态指示灯VE4，同时驱动蜂鸣器SP1，发出不同的声响，以示区别。

Claims (4)

1、一种卷闸门多功能控制器，由无线遥控发射器、无线遥控接收电路、手动起降控制电路、卷闸门电机、静态开关电路、照明灯、电源变压器、电源电路等组成，其特征在于电源电路经充放电控制电路与蓄电池电连接；蓄电池经逆变电路与静态开关电路电连接；电源变压器经市电监测电路与MPU中央处理系统、系统唤醒电路电连接；无线遥控接收电路、手动起降控制电路经键控信号处理电路与MPU中央处理系统电连接，MPU中央处理系统与充放电控制电路、逆变电路、静态开关电连接；安全防护电路与MPU中央处理系统电连接。

2、根据权利要求1所述的卷闸门多功能控制器，其特征在于MPU中央处理系统还可以电连接有系统状态指示电路、小区联动信号输出电路、音响报警电路。

3、根据权利要求1所述的卷闸门多功能控制器，其特征在于充放电控制电路由光电耦合器IC2，二极管VD1，充电控制开关管VT1和VT2，充电电流取样电阻R26，继电器K2，分压网络R20、R50和R19、R51，以及A/D转换器IC9组成，对蓄电池采用四阶段脉冲充电控制方式，充电脉冲频率为200Hz。

4、根据权利要求1所述的卷闸门多功能控制器，其特征在于逆变电路以两片PWM脉冲宽度控制器SG3525为核心，其中一片PWM脉冲宽度控制器SG3525与功率MOSFET场效应管VJ5～VJ8，高频变压器T1，整流桥VD20～VD23，电解电容C52组成DC-AC-DC变换电路；另一片PWM脉冲宽度控制器SG3525与功率MOSFET场效应管VJ1～VJ4组成DC-AC变换器。

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