电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置.pdf

本实用新型涉及一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，利用超声波的测距原理为自动伸缩门测出自动伸缩门的开门和关门的长度，以及解除红外线限位位置的长度，并且输出控制信号发送到主控MCU，当主控MCU检测到作为开门和关门到位的信号，控制自动伸缩门的电机停止运行，当检测到解除红外限位信号，从而使红外防撞的功能失效，使电动伸缩门能够在设定的范围内开关，在关门限位后，利用其传输过程的有规律的发射信号作为对射源，进行防爬感应，当侦测到信号被障碍物阻碍时，认为有人或障碍物攀爬伸缩门而发出报警响声，从而实现防爬报警。

权利要求书
1、  一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，包括机头及其连接的若干门排，其特征在于，在该机头上设置有超声波发射探头及超声波接收探头，并在尾端门排上设置有与所述超声波发射探头及超声波接收探头相对应的超声波反射器，所述机头内置有主控MCU及其连接的EEPROM、计数器、指示灯及驱动电机，并设置有防爬报警器与所述主控MCU连接。

2、  根据权利要求1所述的电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，其特征在于，设置有滤波IC与所述超声波接收探头连接。

3、  根据权利要求1所述的电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，其特征在于，还包括温度补尝装置，其中，测温模块为NTC负温度系数热敏电阻，其自身集成AD转换器。

4、  根据权利要求1所述的电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，其特征在于，还包括三芯输出接口，包括开门限位输出、关门限位输出及红外限位输出。

说明书电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置
技术领域
本实用新型涉及电动伸缩门，具体地说，集自动限位功能与防爬报警功能一体的一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置。
背景技术
当前，用于电动伸缩门上的限位开关大概开以分成两类，一类是接触式，一类是非接触式的。接触式是通过自动伸缩门在开关到位时接触到机械开关，使开关闭合，并给出一个信号，当MCU读到这个信号后，自动伸缩门便停止或作其它相应的动作；而非接触式的开关大都在地下埋可探测的标的物体，如磁铁等，通过干簧管等探测物来检测磁铁，干簧管安装于门体上，当门到埋磁铁的位置时，干簧管便导通，此时MCU读到导通信号便知此可能处于什么位置，并作相应的控制动作，由于伸缩门上的接触式开关因为机械的磨擦和碰撞，开关也很容易磨损，安装时须要固定机械结构，较为麻烦，而且靠这种机械式的接触只有也不太稳定，碰撞次数多以后会造成接触不良，机械结构损坏的现象，到现在基本上已经淘汰使用，非接触式开关普遍采用在限位的地下挖埋磁铁，靠干簧管的感应来识别开关门限位，虽然较为稳定，但这种方式，要挖掘地面，放置磁铁，便造成地面的破坏，施工也较大，而且干簧管由于离地面太近而容易损坏，在下雨天因为地面潮湿等因素，也会产生错误的闭合，造成信号误读，有潜在的不稳定因素。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，便于安装、控制，且性能稳定，以克服现有技术的不足。
本实用新型的技术问题是按如下方案实现的：构造一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，包括机头及其连接的若干门排，其特征在于，在该机头上设置有超声波发射探头及超声波接收探头，并在尾端门排上设置有与所述超声波发射探头及超声波接收探头相对应的超声波反射器，所述机头内置有主控MCU及其连接的EEPROM、计数器、指示灯及驱动电机，并设置有防爬报警器与所述主控MCU连接。
按照本发明提供的电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，利用超声波测距的原理测出开关门时自动伸缩门的长度，和有规率的对射信号形成防爬感应信号，并通过控制信号传到主控MCU，主控MCU对这些控制信号作开关门时的限位响应和防爬报警的响应。开门关门的控制信号是利用超声波测得的自动伸缩门开关门时的长度而形成的。采用了温度补偿的功能，进一步控制测量的精度，温度补尝方式用NTC电阻，用其本身集成的AD转换器，测出其在不同温度下的因电阻变化而产生的电压变化，并通过查表的方式求出当前温度值。在系统初始化时应该将测得的自动伸缩门的长度数据应该存贮于非易失性的EEPROM中，以备停电时可以重新利用。防爬感应信号是用超声波在关门限位以后，不断测量关门限位的距离，当距出来的关门限位距离小于设定距离时，系统便认为有障碍物阻隔，开始发送防爬报警信号。超声波的对射信号是通过一定的协议进行通信的。
实现本实用新型的电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，具有如下优点：利用超声波测距的原理测出开关门时自动伸缩门的长度，而超声波是频率大具有能量大、直线传波的特点，可靠性好，容易实施，并采用16位的计数器，保证测量的精度；并通过温度自动补偿功能而有效解决因超声波随温度变化产生传波速度变化的问题；还采用有规律的发射信号作为对射源，利用其传输过程的进行防爬感应，形成防爬感应信号，当侦测到信号被障碍物阻碍时实现防爬报警功能。
附图说明
图1为本实用新型超声波限位及防爬检测装置结构方框示意图；
图2为本实用新型检测装置发射的载波的波形图；
图3为本实用新型超声波限位及防爬检测装置解码后的的波形图；
图4为本实用新型检测装置外部IO中断子程序流程图；
图5为本实用新型检测装置计数器中断子程序流程图；
图6为本实用新型检测装置超声波测距的流程图；
图7为本实用新型检测装置超声波测距限位防爬电路原理图。
具体实施方式
一种电动伸缩门超声波限位及防爬检测装置，利用超声波的测距原理为自动伸缩门测出自动伸缩门的开门和关门的长度，以及解除红外线限位位置的长度，并且输出控制信号发送到主控MCU，当主控MCU检测到作为开门和关门到位的的信号，控制自动伸缩门的电机停止运行，当检测到解除红外限位信号，从而使红外防撞的功能失效，使电动伸缩门能够在设定的范围内开关，在关门限位后，利用其传输过程的有规律的发射信号作为对射源，进行防爬感应，当侦测到信号被障碍物阻碍时，认为有人或障碍物攀爬伸缩门而发出报警响声，从而实现防爬报警。
超声波是频率大于20KHZ的一种声波，在温度不变的情况下传波速度几乎不变的特性，本实用新型超声波的发射探头及接收探头分别采用是UCM40T，UCM40R，载波频率为40KHZ，滤波IC采用LM567，发射探头以一定的规律发送40KHZ的载波，载波的波形图如图2所示。发射探头发射出来的超声波经过反射后，接收探头便可以接收到反射的回波，测出它们的间隔时间，便可以算出接收和反射物之间的距离，即伸缩门的长度。主控MCU采用PIC16F73，主频跑20MHZ，运算的速度足够快，IO的反应能力也可以胜任这个高精度的要求。测温模块采用NTC负温度系数热敏电阻，型号NTC103，在20度时的阻值大约是10K，AD转换器采用PIC16F73本身集成的。如图1所示的结构方框图，参考如图7所示的电路原理图。
接收部分经滤波后的波形如图3所示，因为带载波的超声波发射后，反射回波会直线返回，根据S＝VT/2，就可以计算出发射和接收端口离反射面的距离，主控MCU就是利用这个原理计算出开关门限位和解红外线限位的距离的。因为超声波还有因为温度变化而产生的传波速度变化的特性，对于门控系统来说，使用的地域跨度非常之大，其北至哈尔滨，南到海南，它们的温度差最大时有可能会造成伸缩门的限位不准问题，因此为了更加准确地测量开关门限位和红外限位的距离，必需对其进行温度补偿，本实用新型专利的温度补偿方法采用以下方式，采用一个负温度系数的热敏电阻，进行AD采样，并用查表的方法，计算出当时的气温，并根据这个测出的温度，对超声波的传波速度进行校正，以便测出准确的开关门限位，和红外线限位的距离，参考的开关门限位的距离通过输入或系统初如化时自动测量后存入EEPROM中，系统初始化时的方法是这样的，把门开到开门限位的地方，此时按住开门限位初始化键约2秒，接着开门限位初始化的指示灯会亮，当开门限位初始化的指示灯会熄灭后表示开门限位的初始化工作已经完成，系统已经成功将开门限位的距离存入了系统的数据保存区，关门限位的初始化是把门开到关门限位的地方，此时按住关门限位初始化键约2秒，接着关门限位初始化的指示灯会亮，当关门限位初始化的指示灯熄灭后表示关门限位的初始化工作已经完成，红外线限位的初始化工作也依样进行，当初始化工作完成以后，门便可以正常行走了。
计数器中断子程序接收采用外部中断方式，其外部中断子程序的流程图如4、图5所示。因为计数器的主频是主频的四分之一，即5M，而且是采用16位的计数器，因此可以保证测量的精度。输出接口有三根信号线，分别是开门限位输出，关门限位输出，红外限位输出，接口相对简单，而且可以与现有产品相兼容。使用过程如图6所示，一般采用系统自动适应的方式，分别在开门限位，关门限位，红外线限位的地方停止后，按住设置键约2秒钟，进入系统设置状态，此时设置指示灯会亮，约两秒钟过后，设置指示灯熄灭，表明此位置的限位距离已经设置成功。主要的流程图如图4-图6所示。当系统初始化成功后，所测的数据会存于EEPROM中，以备停电时，可以重新使用，而不必重新再次测量，当自动伸缩门在关门限位之后，超声波的发射探头及接收探头便可以继续测量伸缩门的长短，并与关门限位的位置作比较，如果测出此时关门限位的距离的与比较的距离短，那么就可测定此时的自动伸缩门上可能有人或其它物体攀爬，便开始防爬报警。如图4所示。