專利名稱：自動(dòng)門控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
自動(dòng)門控制器是屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。
自動(dòng)門控制器由機(jī)械、控制兩大部分組成?，F(xiàn)有的自動(dòng)門控制器的控制電路有的采用繼電器、模擬電路控制、有的采用單片機(jī)或工控機(jī)程序軟件控制。
由于脈寬調(diào)制技術(shù)的迅猛發(fā)展和積極應(yīng)用，使高效、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的數(shù)字伺服控制成為可能，這無疑對(duì)自動(dòng)門控制器提出新的挑戰(zhàn)，本新型實(shí)用是采用硬件方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)字伺服控制的一種嘗試。
本自動(dòng)門控制器由控制部分和機(jī)械部分組成?？刂撇糠钟蓡畏€(wěn)態(tài)電路、位置傳感器及其電路、多于1個(gè)的脈寬調(diào)制電路，多于1個(gè)的與門電路、以及或門電路、功率放大電路等組成。單穩(wěn)態(tài)電路提供對(duì)觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)；位置傳感器電路提供對(duì)實(shí)際開門位置的信號(hào)反饋；脈寬調(diào)制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)開門速度、關(guān)門速度、鎖門速度的控制；與門電路可以使來自于延時(shí)電路的時(shí)間信息、來自脈寬調(diào)制電路的速度信息，和來自于位置傳感電路的位置控制信號(hào)進(jìn)行綜合控制；而或門電路使來自于各代表開門過程、關(guān)門過程、鎖門過程(或更多過程)的與門輸出的控制信號(hào)進(jìn)行合并，以便集中輸入到功率放大電路，控制電機(jī)運(yùn)行。為此，其單穩(wěn)態(tài)電路輸出、位置傳感電路輸出、脈寬調(diào)制電路輸出分別直接或間接構(gòu)成與門電路的輸入，這些與門電路輸出直接或間接構(gòu)成一個(gè)或門電路的輸入。當(dāng)然，根據(jù)所需的功能，在信號(hào)傳輸過程中需要對(duì)信號(hào)整形、延時(shí)、(非門)反向、分解、合并處理，以及加入系統(tǒng)安全控制信號(hào)，因而在基本的電路之間，需要插入這些電路。
從上面論述中不難看出，由于可以采用集成電路，采用硬件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控制的硬件數(shù)量很少，因而是低成本的。由于使用硬件，其抗干擾性具有非常大的優(yōu)勢(shì)；此外，對(duì)于像自動(dòng)門這樣在使用中程序已固化的產(chǎn)品而言，需要改變停門時(shí)間、調(diào)節(jié)各檔速度，采用本控制方式的方便性明顯具有優(yōu)裕性。但是，使用本方案的控制系統(tǒng)，一旦產(chǎn)品制造完成，要改變過程程序是不可能的，想改變其中的非調(diào)節(jié)的參數(shù)也是困難的，這是它的缺點(diǎn)。


圖1是自動(dòng)門控制器的控制原理圖(局部)。
圖2是自動(dòng)平開門的位置傳感器的齒形盤。
具體的工作原理是當(dāng)人體感應(yīng)器感受到有人進(jìn)入開門區(qū)域，感應(yīng)器便發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)過電路處理的觸發(fā)信號(hào)被送到自動(dòng)門的單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端，單穩(wěn)態(tài)電路及時(shí)輸出一個(gè)展寬的高電平脈沖信號(hào)，經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)后給控制開門的與門電路，如果加在此與門的位置信號(hào)輸入為高電平(表示現(xiàn)在門的實(shí)時(shí)位置未到達(dá)開門結(jié)束位置，如初始位置)，則加在此與門上的速度信號(hào)，即快速開門速度信號(hào)，被允許輸出，于是自動(dòng)門開始快速開門。當(dāng)開門至設(shè)定的位置時(shí)，位置傳感電路從高電平變?yōu)榈碗娖剑谑?，此與門不再允許輸出快速開門信號(hào)，自動(dòng)門便結(jié)束快速開門過程，由于各與門的輸出均保持低電平，自動(dòng)門便開始剎車停門過程。停門時(shí)間可以采用兩種控制方式第一種方式是單穩(wěn)態(tài)電路保持的高電平開門信號(hào)的長(zhǎng)度，調(diào)整該信號(hào)長(zhǎng)度，使信號(hào)長(zhǎng)度超過開門時(shí)間，即調(diào)整停門時(shí)間。第二種方式是，將位置傳感器輸出的位置到達(dá)信號(hào)觸發(fā)另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路繼續(xù)得到延時(shí)。
當(dāng)延時(shí)結(jié)束后，單穩(wěn)態(tài)輸出為低電平，與單穩(wěn)態(tài)輸出連接的非門輸出為高電平，該非門的輸出端和負(fù)責(zé)關(guān)門的與門輸入端以及負(fù)責(zé)鎖門的與門的輸入端分別相連，由于負(fù)責(zé)關(guān)門的與門輸入端相連的位置傳感電路，因?yàn)殚T未到達(dá)鎖門位置而輸出高電平，這樣，與負(fù)責(zé)關(guān)門的與門相連的關(guān)門速度信號(hào)被允許輸出，自動(dòng)門開始關(guān)門，同樣，當(dāng)門到達(dá)鎖門位置時(shí)，位置傳感器的關(guān)門輸出端變?yōu)榈碗娖?，關(guān)門過程結(jié)束。位置傳感器的鎖門輸出端與管理鎖門的與門輸入端相連，此時(shí)，輸出端信號(hào)經(jīng)延時(shí)變?yōu)楦唠娖剑痛伺c門的另一個(gè)輸入端(和負(fù)責(zé)關(guān)門的與門輸入端并聯(lián))相連的非門輸出端，只要未得到開門觸發(fā)信號(hào)，則將繼續(xù)保持高電平，所以，負(fù)責(zé)鎖門的與門輸入端相連的鎖門速度信號(hào)得以輸出，自動(dòng)門開始鎖門過程。當(dāng)門到達(dá)頂點(diǎn)時(shí)、鎖門過程結(jié)束，而加在電機(jī)上的鎖門電流依舊，電機(jī)堵轉(zhuǎn)，輸出一定的轉(zhuǎn)矩、保持壓門。如果需要，可以設(shè)置鎖門停止過程。
經(jīng)過以上的電路連接，我們已經(jīng)得到了自動(dòng)門的循環(huán)程序開門觸發(fā)——開門延時(shí)——開門——開門至最大位置、剎車停門——停門保持——關(guān)門——?jiǎng)x車減速——鎖門——壓門密封(或停止)。值得提出的是A控制時(shí)間的各個(gè)與門輸入端處于高電平或者低電平，與開門和關(guān)門對(duì)應(yīng)，是通過邏輯互鎖的，即非開門即關(guān)門。B開門關(guān)門方向與電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)一致，可以通過功率放大電路、脈寬調(diào)制電路得以控制。C功率放大電路輸入為低電平時(shí)，要求功率放大電路即對(duì)電機(jī)實(shí)施剎車，所以，在停門時(shí)、鎖門前得到剎車。
各過程的邏輯真值表如下
備注C1、C2、C3為經(jīng)過調(diào)制的速度脈沖信號(hào)，X表示為0和1變化的值速度控制的實(shí)施是建筑于脈寬調(diào)制電路，它可以是PWM信號(hào)、也可以是步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，可以是開環(huán)控制，也可以閉環(huán)控制，都有標(biāo)準(zhǔn)電路、和集成電路供選擇。圖1為開環(huán)控制的PWM電路。
位置傳感器通常由光電開關(guān)、齒形盤、控制電路組成。通過安裝在電機(jī)軸上的齒形盤得到轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的脈沖，對(duì)此脈沖進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)，得到轉(zhuǎn)過的實(shí)際角度。因而，開門位置對(duì)應(yīng)一定的計(jì)數(shù)，從而取得位置輸出。由于此脈沖包含有實(shí)際速度信息，所以，同時(shí)可以輸出速度信息，供速度的閉環(huán)控制的反饋使用。自動(dòng)平開門可以使用如圖2所示的位置傳感器齒形盤，該齒形盤與驅(qū)動(dòng)器的輸出軸緊固，一般門轉(zhuǎn)90度，該齒形盤大約轉(zhuǎn)130～170度，可以通過設(shè)計(jì)確定這種關(guān)系。齒形盤具有一個(gè)圓心角大于10度的缺口，一個(gè)光電開關(guān)只安裝在這個(gè)缺口經(jīng)過的軌跡區(qū)域，對(duì)于檢測(cè)開門位置和鎖門位置復(fù)合的齒形盤，其外圈缺口內(nèi)再開了一個(gè)寬度較小的內(nèi)缺口。如圖1方框內(nèi)電路所示，光電開關(guān)或光電斷路器的輸出是一個(gè)位置的唯一對(duì)應(yīng)電平，即負(fù)責(zé)檢測(cè)開門位置的傳感器，當(dāng)門在約90～110度時(shí)，即負(fù)責(zé)開門的光電探頭在齒形盤缺口位置時(shí)，電路輸出低電平，其余均為高電平；負(fù)責(zé)檢測(cè)關(guān)門位置的傳感器，當(dāng)門在約10～0度時(shí)輸出低電平，其余輸出高電平。正確設(shè)計(jì)搖臂連桿及安裝位置，以及該齒形盤的形狀，可以得到合適的自動(dòng)開門角度、和鎖門角度。當(dāng)然在齒形盤分別開一個(gè)窄缺口，當(dāng)開門到達(dá)一定角度，如90度、關(guān)門到達(dá)一定角度，如12度時(shí)，該缺口使光電開關(guān)輸出一個(gè)脈沖，使用D型鎖存器之類電路，也能得到良好的位置信號(hào)。
按圖1原理圖設(shè)計(jì)的控制電路，都有標(biāo)準(zhǔn)集成電路可以選擇，可以根據(jù)這些集成電路的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)門控制器，它包括控制部分、機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分組成，其特征是，所述的控制部分包含由單穩(wěn)態(tài)電路、位置傳感器電路、多于1個(gè)的脈寬調(diào)制電路、多于1個(gè)的與門電路、以及或門電路組成，單穩(wěn)態(tài)電路輸出、位置傳感器電路輸出、脈寬調(diào)制電路輸出分別直接或間接構(gòu)成與門電路的輸入，這些與門電路輸出直接或間接構(gòu)成一個(gè)或門電路的輸入。
專利摘要一種自動(dòng)門控制器，它包括控制部分、機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分組成，控制部分包含由單穩(wěn)態(tài)電路、位置傳感器電路、多于1個(gè)的脈寬調(diào)制電路、多于1個(gè)的與門電路、以及或門電路組成。它采用硬件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)門的自動(dòng)控制，可廣泛應(yīng)用于平移自動(dòng)門、自動(dòng)平開門等。
文檔編號(hào)G05B19/04GK2596398SQ0320196
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2003年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者於雅良 申請(qǐng)人:於雅良