扇門配置系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扇門配置系統(tǒng)，包括電機(jī)以及控制器，其中在電機(jī)上安裝測角傳感器，還包括通用傳感器接口以及歸一化模塊，其中，通用傳感器接口的輸入端連接測角傳感器，輸出端連接歸一化模塊；所述歸一化模塊連接至控制器。本發(fā)明還公開了扇門配置方法，包括如下步驟：步驟1，系統(tǒng)上電，測角傳感器測取電機(jī)角度，并將測角值經(jīng)由通用傳感器接口輸入至歸一化模塊；步驟2，歸一化模塊在預(yù)存的歸一化測角參數(shù)表中查找與當(dāng)前獲得的測角值對應(yīng)的歸一化測角值，并將查到的歸一化測角值輸入控制器；步驟3，控制器根據(jù)歸一化測角值控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明扇門配置系統(tǒng)及方法節(jié)省了系統(tǒng)計(jì)算的開銷，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和進(jìn)一步改良。
【專利說明】扇門配置系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及門禁控制領(lǐng)域，特別涉及扇門配置系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的扇門配置方法通常采用的是系統(tǒng)上電后，在系統(tǒng)初始化的過程中通過不斷地發(fā)送指令，讀取并分析傳感器上傳的數(shù)據(jù)，來不停的調(diào)整扇門位置，最終確定扇門的正常開關(guān)門范圍和扇門的旋轉(zhuǎn)方向。
[0003]目前流行多種測角傳感器，如磁阻、光電碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾器件等。采用的傳感器不同，不僅原始信號(hào)不同，信號(hào)的處理方法和處理電路不同，測角的范圍也不同。導(dǎo)致必須針對特定的測角傳感器，既要設(shè)計(jì)特定的檢測電路，又要編制不同的測角計(jì)算控制軟件和通信軟件。
[0004]由于機(jī)械誤差、不同的扇門生產(chǎn)廠家等原因，扇門的測角與扇門的位置無固定的對應(yīng)關(guān)系。實(shí)際控制時(shí)要通過電機(jī)控制及試探來確定這一對應(yīng)關(guān)系，這使得控制程序復(fù)雜化。
[0005]由于每一扇門通道由左右鏡對稱的2個(gè)扇門單元組成，電機(jī)控制扇門的方法也就成為正逆配對。電機(jī)的正逆控制必須經(jīng)過人工設(shè)置來確定，或者在扇門初始的運(yùn)動(dòng)控制時(shí)用電機(jī)的旋轉(zhuǎn)試探來確定，增加了控制程序的復(fù)雜性。
[0006]由于測角的操作相當(dāng)頻繁，對于許多控制算法，控制節(jié)拍周期僅為50us，而某些測角方法僅測角數(shù)據(jù)的通信就要占用13us以上的MCU時(shí)間。測角通信及測角計(jì)算軟件大大增加了控制MCU的運(yùn)算開銷，也限制了控制算法的計(jì)算量。
[0007]由于不同的傳感器有參數(shù)差異，各種傳感器的測角范圍各不相同，有0?1000、0?4096不等，同樣的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，不同的傳感器輸出的可能是0?2000，也可能是0?1000。測角傳感器提供的是電機(jī)軸的角度參數(shù)，因?yàn)閭鞲衅靼惭b的原因，不可能做到扇門收起時(shí)傳感器恰好輸出為0，放出時(shí)恰好是2000，可能收起是500，放出是2500。由于機(jī)械加工及安裝等原因，相同型號(hào)的扇門，傳感器測角范圍也有小的差異，標(biāo)稱的測角范圍是2000，實(shí)際可能是1950。測角傳感器的讀數(shù)是循環(huán)的，例如初始讀數(shù)是3000，傳感器讀數(shù)范圍是0?4096，隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)讀數(shù)增加，讀數(shù)會(huì)逐步增長并越過0點(diǎn)，又從0開始增長，讀數(shù)減少時(shí)亦然。因此測角傳感器是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)的傳感器，需要扇門單元所配的控制器對傳感器讀數(shù)做補(bǔ)償與修正后，才能進(jìn)行控制計(jì)算。目前，大部分傳感器讀數(shù)的修正、補(bǔ)償工作由控制器在每一次扇門單元上電時(shí)進(jìn)行，通過建立一張控制參數(shù)表供后續(xù)軟件使用。
[0008]各種測角傳感器的工作需要一套相應(yīng)的電路來實(shí)現(xiàn)。目前，測角傳感器的電路放在控制器內(nèi)?；蛘哒f，換測角傳感器一般都要換控制器。測角傳感器的工作也要消耗控制器的MCU軟件時(shí)間，對于某些傳感器，這個(gè)時(shí)間占用的MCU時(shí)間很高，壓縮了電機(jī)控制計(jì)算的MCU時(shí)間。
[0009]由于扇門單元是成對使用的，即一個(gè)閘機(jī)通道由左右各一個(gè)扇門單元組成，這兩個(gè)扇門單元工作時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是相反的，一個(gè)單元的電機(jī)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)扇門放出，另一個(gè)必然是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)扇門放出。相同的開門關(guān)門動(dòng)作，對左右扇門單元電機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)是不同的。目前的做法是在控制器上用一個(gè)人工選擇開關(guān)來設(shè)置，讓MCU讀取這一狀態(tài)信號(hào)。這一設(shè)置要在現(xiàn)場根據(jù)控制器安裝在左右扇門單元的哪一個(gè)來人工設(shè)定，對現(xiàn)場工作人員有一定的專業(yè)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決扇門配置過程復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間長的問題，本發(fā)明提供了一種扇門配置系統(tǒng)。
[0011]一種扇門配置系統(tǒng)，包括電機(jī)以及其控制器，其中在電機(jī)上安裝測角傳感器，還包括通用傳感器接口以及歸一化模塊，其中，
[0012]通用傳感器接口的輸入端連接測角傳感器，輸出端連接歸一化模塊；
[0013]所述歸一化模塊連接至控制器，所述歸一化模塊用于將來自通用傳感器接口的測角值進(jìn)行歸一化并輸出至控制器中，由控制器根據(jù)所述歸一化測角值控制電機(jī)，其中歸一化的公式為:
[0014]d=N*(x - A)/(B - A)，
[0015]其中，d為歸一化測角值，x為測角傳感器當(dāng)前測得的測角原始值，A為起點(diǎn)測角原始值，B為終點(diǎn)測角原始值，N為取值從1000到3000的自然數(shù)。
[0016]其中N的取值由用戶預(yù)設(shè)的歸一化測角值范圍所確定。例如，歸一化后測角范圍為0至1999，則歸一化數(shù)值長度為2000。通過在測角傳感器與控制器接口之間增加通用傳感器，實(shí)現(xiàn)不同測角傳感器的裝配需要，再通過歸一化模塊將不同種類的傳感器獲取的測角值歸一化為統(tǒng)一的測角值，從而實(shí)現(xiàn)配置過程中可連接不同傳感器，解決了不同傳感器需要配置不同控制器的問題。
[0017]其中所述通用傳感器接口包括:數(shù)字輸入端、模擬輸入端，還包括對應(yīng)的數(shù)字輸出端和模擬輸出端；
[0018]所述測角傳感器為數(shù)字或模擬類型，其對應(yīng)地連接至所述通用傳感器接口的輸入端;
[0019]歸一化模塊根據(jù)所述測角傳感器類型與所述通用傳感器接口連接。
[0020]測角傳感器既可以連接數(shù)字類型的測角傳感器也可以連接模擬傳感器，并且通過歸一化模塊將不同類型的測角值歸一化至統(tǒng)一的范圍內(nèi)，降低了扇門配置的復(fù)雜度。
[0021]其中所述歸一化模塊設(shè)有復(fù)位端口，向所述復(fù)位端口輸入低電平用于消除參數(shù)配置，且所述歸一化模塊還連接有一配置指示燈。
[0022]其中復(fù)位端口在輸入低電平保持一段時(shí)間時(shí)消除歸一化模塊的配置參數(shù)并重新進(jìn)行配置。配置指示燈用于表示歸一化模塊是否正常配置，在正常狀況下當(dāng)扇門尚未配置完成時(shí)，燈為閃爍狀態(tài)，表示此系統(tǒng)為待配置狀態(tài)，配置指示燈為常亮狀態(tài)時(shí)，表示扇門配置完成。如剛上電時(shí)配置指示燈即顯示常亮狀態(tài)，則表明歸一化模塊配置異常，此時(shí)向復(fù)位端口輸入低電平
[0023]利用本發(fā)明的扇門配置系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種扇門配置方法，包括如下步驟:
[0024]步驟1，系統(tǒng)上電，測角傳感器測取電機(jī)角度，并將測角值經(jīng)由通用傳感器接口輸入至歸一化模塊；
[0025]步驟2，歸一化模塊在預(yù)存的歸一化測角參數(shù)表中查找與當(dāng)前獲得的測角值對應(yīng)的歸一化測角值，并將查到的歸一化測角值輸入控制器；
[0026]步驟3，控制器根據(jù)歸一化測角值控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027]在本發(fā)明的扇門配置方法中，每一次系統(tǒng)斷電后重新上電時(shí)，測角傳感器所測得的測角值均與預(yù)存在歸一化模塊中的歸一化測角參數(shù)表中的歸一化測角值唯一對應(yīng)，其旋轉(zhuǎn)的方向通過歸一化模塊中輸出的增量符號(hào)來控制，而不需要在每一次系統(tǒng)上電時(shí)通過緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)來確定旋轉(zhuǎn)方向與增量符號(hào)的關(guān)系，從而節(jié)省了上電過程中確定位置和旋轉(zhuǎn)方向的時(shí)間，同時(shí)避免了由于可能存在的旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤而導(dǎo)致扇門過度打開或關(guān)閉造成的損害。另外預(yù)先設(shè)定左右扇門的開門增量符號(hào)，避免了在使用現(xiàn)場通過人工設(shè)置開關(guān)來完成左右扇門的配置，進(jìn)一步簡化了扇門的配置過程。例如，開門所對應(yīng)的增量符號(hào)為1，且扇門完全打開對應(yīng)的最終歸一化測角值為1999。在系統(tǒng)上電后，歸一化測角值為1000，則此時(shí)在接收到開門信號(hào)后，則通過歸一化模塊向控制器輸出增量符號(hào)I來實(shí)現(xiàn)扇門收起，從而進(jìn)行開門。
[0028]步驟2中，歸一化測角參數(shù)表的建立方法如下:
[0029]a)系統(tǒng)斷電，使扇門保持打開，測角傳感器測得起點(diǎn)測角原始值，且將此時(shí)的歸一化測角參數(shù)記為0 ;
[0030]b)系統(tǒng)上電，由控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并獲得與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的增量符號(hào)；
[0031]c)控制器根據(jù)增量符號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)直至扇門完全放出，測角傳感器測得終點(diǎn)測角原始值，并將此時(shí)的歸一化測角參數(shù)記為終點(diǎn)測角歸一化值；
[0032]d)根據(jù)起點(diǎn)測角原始值、終點(diǎn)測角原始值以及終點(diǎn)測角歸一化值進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到測角傳感器所測原始測角值所對應(yīng)的各個(gè)歸一化測角值，并建立歸一化測角參數(shù)表。
[0033]其中，在安裝完測角傳感器之后，即對相應(yīng)的測角傳感器進(jìn)行歸一化處理，得到該測角傳感器所對應(yīng)的歸一化測角參數(shù)表。從而在使用過程中，每一次上電配置只需要由歸一化測角值查找該歸一化測角參數(shù)表即可得到實(shí)時(shí)測得的測角值所對應(yīng)的歸一化測角值，節(jié)省了運(yùn)算開銷。
[0034]在系統(tǒng)上電時(shí)，先判斷配置指示燈是否閃爍:若配置指示燈保持閃爍，則繼續(xù)配置直至配置指示燈常亮，再由控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；否則，向所述歸一化模塊復(fù)位端口輸入低電平直至配置指示燈恢復(fù)閃爍。
[0035]通過觀察配置指示燈可以得知是否歸一化模塊是否正常配置，從而可在配置過程中及時(shí)進(jìn)行復(fù)位，直至歸一化模塊正常配置。其中復(fù)位端口為保持3秒低電平輸入來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。
[0036]步驟d)中歸一化計(jì)算的公式為:
[0037]d=N* (x - A) / (B - A)，
[0038]其中，d為歸一化測角值，x為測角傳感器當(dāng)前測得的測角原始值，A為起點(diǎn)測角原始值，B為終點(diǎn)測角原始值，N為取值從1000到3000的自然數(shù)。
[0039]在扇門完全收起時(shí)，測角傳感器測取的測角值為起點(diǎn)測角原始值，扇門完全放出時(shí)，測角傳感器測取的測角值為終點(diǎn)測角原始值。[0040]在步驟3中，控制器根據(jù)歸一化模塊輸出的增量符號(hào)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
[0041]通過在歸一化模塊輸出增量符號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，在扇門配置過程中就確定了扇門的左右位置，從而不需要在使用現(xiàn)場通過人工設(shè)置開關(guān)來進(jìn)行扇門左右位置的設(shè)置，提高了扇門配置的效率，同時(shí)減少了配置錯(cuò)誤的概率。
[0042]通過本發(fā)明扇門配置系統(tǒng)及方法，加入了通用傳感器接口以及歸一化模塊，可在配置時(shí)采用不同的測角傳感器而不需要更換控制器，同時(shí)通過在歸一化模塊中增加一路用于表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的輸出，使得扇門單元在使用現(xiàn)場不需要再另外由人工設(shè)置開關(guān)來確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)的扇門收放方向。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明實(shí)施例扇門配置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例扇門配置方法的流程圖；
[0045]圖3為本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例歸一化測角參數(shù)表的建立過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0047]如圖1所示，本發(fā)明的扇門配置系統(tǒng)包括電機(jī)、測角傳感器、通用測角傳感器接口、歸一化模塊和控制器。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中，電機(jī)為三相永磁電機(jī)，測角傳感器安裝于電機(jī)上。測角傳感器的輸出端連接至通用傳感器接口的輸入端，通用傳感器接口的輸出端連接至歸一化模塊的輸入端，歸一化模塊的輸出端連接控制器。
[0049]在當(dāng)前實(shí)施例中，通用傳感器接口為25芯插座，當(dāng)前實(shí)施例的25芯插座采用標(biāo)準(zhǔn)板裝連接器DB25 TE 1-1634220-2傳感器插座，其帶有標(biāo)準(zhǔn)線纜端連接器DB25帶外殼的屏蔽組件TE749805-9，其端口如表1所示:
[0050]表1
【權(quán)利要求】
1.一種扇門配置系統(tǒng)，包括電機(jī)以及其控制器，其中在電機(jī)上安裝測角傳感器，其特征在于，還包括通用傳感器接口以及歸一化模塊，其中， 通用傳感器接口的輸入端連接測角傳感器，輸出端連接歸一化模塊； 所述歸一化模塊連接至控制器，所述歸一化模塊用于將來自通用傳感器接口的測角值進(jìn)行歸一化并輸出至控制器中，由控制器根據(jù)所述歸一化測角值控制電機(jī)，其中歸一化的公式為:
d=N* (X - A) / (B - A), 其中，d為歸一化測角值，X為測角傳感器當(dāng)前測得的測角原始值，A為起點(diǎn)測角原始值，B為終點(diǎn)測角原始值，N為1000到3000的自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述扇門配置系統(tǒng)，其特征在于，其中所述通用傳感器接口包括:數(shù)字輸入端、模擬輸入端，還包括對應(yīng)的數(shù)字輸出端和模擬輸出端； 所述測角傳感器為數(shù)字或模擬類型，其對應(yīng)地連接至所述通用傳感器接口的輸入端； 歸一化模塊根據(jù)所述測角傳感器類型與所述通用傳感器接口連接。
3.如權(quán)利要求2所述扇門配置系統(tǒng)，其特征在于，其中所述歸一化模塊設(shè)有復(fù)位端口，向所述復(fù)位端口輸入低電平用于消除參數(shù)配置，且所述歸一化模塊還連接有一配置指示燈。
4.一種利用權(quán)利要求3所述扇門配置系統(tǒng)的扇門配置方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，系統(tǒng)上電，測角傳感器測取電機(jī)角度，并將測角值經(jīng)由通用傳感器接口輸入至歸一化模塊； 步驟2，歸一化模塊在預(yù)存的歸一化測角參數(shù)表中查找與當(dāng)前獲得的測角值對應(yīng)的歸一化測角值，并將查到的歸一化測角值輸入控制器； 步驟3，控制器根據(jù)歸一化測角值控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的扇門配置方法，其特征在于，步驟2中，歸一化測角參數(shù)表的建立方法如下: a)系統(tǒng)斷電，使扇門保持打開，測角傳感器測得起點(diǎn)測角原始值，且將此時(shí)的歸一化測角參數(shù)記為O ; b)系統(tǒng)上電，由控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并獲得與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的增量符號(hào)； c)控制器根據(jù)增量符號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)直至扇門完全放出，測角傳感器測得終點(diǎn)測角原始值，并將此時(shí)的歸一化測角參數(shù)記為終點(diǎn)測角歸一化值； d)根據(jù)起點(diǎn)測角原始值、終點(diǎn)測角原始值以及終點(diǎn)測角歸一化值進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到測角傳感器所測原始測角值所對應(yīng)的各個(gè)歸一化測角值，并建立歸一化測角參數(shù)表。
6.如權(quán)利要求5所述的扇門配置方法，其特征在于，在步驟b)中，在系統(tǒng)上電時(shí)，先判斷配置指示燈是否閃爍:若配置指示燈保持閃爍，則繼續(xù)配置直至配置指示燈常亮，再由控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；否則，向所述歸一化模塊復(fù)位端口輸入低電平直至配置指示燈恢復(fù)閃爍。
7.如權(quán)利要求5所述的扇門配置方法，其特征在于，步驟d)中歸一化計(jì)算的公式為: d=N* (x - A) / (B - A), 其中，d為歸一化測角值，X為測角傳感器當(dāng)前測得的測角原始值，A為起點(diǎn)測角原始值，B為終點(diǎn)測角原始值，N為取值從1000到3000的自然數(shù)。
8.如權(quán)利要求4所述的扇門配置方法，其特征在于，在步驟3中，控制器根據(jù)歸一化模塊輸出的增量符號(hào)來控制電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
【文檔編號(hào)】E05F15/20GK103742020SQ201310693509
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】陳祥獻(xiàn), 胡大可, 汪琪, 劉丹丹 申請人:浙江大學(xué)