一种开门机闭环自控装置和方法.pdf

本发明涉及一种开门机闭环自控装置和方法，MCU控制芯片的输出端通过A/D转换芯片连接电机控制芯片的输入端，驱动电路的输入端连接电机控制芯片的输出端，驱动电路的输出端连接电机的输入端；电机测速芯片一端连接电机，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端，电流采样芯片一端连接驱动电路，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端；MCU控制芯片还通过接口电路连接传感器。本发明利用闭环反馈原理结合PWM脉宽调制信号的方法，使门在风的冲击下能够减速从而产生很好的抗风性。

1.  一种开门机闭环自控装置，包括MCU控制芯片、驱动电路、A/D转换芯片、电机、电机控制芯片、电机测速芯片和电流采样芯片，其特征在于：
MCU控制芯片的输出端通过A/D转换芯片连接电机控制芯片的输入端，发出控制信号给电机控制芯片；
驱动电路的输入端连接电机控制芯片的输出端，接收电机控制芯片发出的控制信号，驱动电路的输出端连接电机的输入端，发送驱动信号给电机；
电机测速芯片一端连接电机，采集电机的实时频率信号，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端，将采集到的实时频率信号发送给MCU控制芯片；
电流采样芯片一端连接驱动电路，采集实时的电流信号，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端，将采集到的实时电流信号发送给MCU控制芯片；
MCU控制芯片还通过接口电路连接传感器，接收传感器采集的感应信息。

2.  根据权利要求1所述的开门机闭环自控装置，其特征在于：所述驱动电路采用IGBT驱动电路。

3.  一种开门机闭环自控方法，其特征在于，包括以下过程：
当人进入传感器感应区域并移动时，传感器将感应信号通过接口电路处理后传送给MCU控制芯片；
MCU控制芯片收到感应信号后，发出开门命令信号，通过A/D转换后将得到的模拟信号发送给电机控制芯片，电机控制芯片输出相应的PWM波形信号，控制驱动电路驱动电机运转；
电流采样芯片实时采集驱动电路的电流信号，通过A/D转换芯片的转换后得到数字信号发送给MCU控制芯片；
电机测速芯片实时采集电机的频率信号，并将频率信号转换为相应的电平信号，通过A/D转换芯片转换后得到数字信号发送给MCU控制芯片。

4.  根据权利要求3所述的开门机闭环自控方法，其特征在于：当电流采样芯片采集的实时电流信号为非正常工作电流时，MCU控制芯片发出负反馈信号，控制电机反向运转。

5.  根据权利要求3所述的开门机闭环自控方法，其特征在于：当电机测速芯片采集的实时频率信号不为正常工作频率时，MCU控制芯片发出负反馈信号，控制电机反向运转。

一种开门机闭环自控装置和方法
技术领域
本发明涉及一种开门机领域，具体地说是一种开门机闭环自控装置和方法。
背景技术
目前开门机在门关闭的过程中，由于门的转速和风的速度叠加，会使门产生很大的冲击力，仅靠机械间的阻力防风不可靠，门受到风的冲击很容易发生失控，造成意外事故。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用闭环反馈原理结合PWM脉宽调制信号的方法，使门在风的冲击下能够减速从而产生很好的抗风性。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种开门机闭环自控装置，MCU控制芯片的输出端通过A/D转换芯片连接电机控制芯片的输入端，发出控制信号给电机控制芯片；
驱动电路的输入端连接电机控制芯片的输出端，接收电机控制芯片发出的控制信号，驱动电路的输出端连接电机的输入端，发送驱动信号给电机；
电机测速芯片一端连接电机，采集电机的实时频率信号，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端，将采集到的实时频率信号发送给MCU控制芯片；
电流采样芯片一端连接驱动电路，采集实时的电流信号，另一端通过A/D转换芯片连接到MCU控制芯片的输入端，将采集到的实时电流信号发送给MCU控制芯片；
MCU控制芯片还通过接口电路连接传感器，接收传感器采集的感应信息。
所述驱动电路采用IGBT驱动电路。
一种开门机闭环自控方法，当人进入传感器感应区域并移动时，传感器将感应信号通过接口电路处理后传送给MCU控制芯片；
MCU控制芯片收到感应信号后，发出开门命令信号，通过A/D转换后将得到的模拟信号发送给电机控制芯片，电机控制芯片输出相应的PWM波形信号，控制驱动电路驱动电机运转；
电流采样芯片实时采集驱动电路的电流信号，通过A/D转换芯片的转换后得到数字信号发送给MCU控制芯片；
电机测速芯片实时采集电机的频率信号，并将频率信号转换为相应的电平信号，通过A/D转换芯片转换后得到数字信号发送给MCU控制芯片。
当电流采样芯片采集的实时电流信号为非正常工作电流时，MCU控制芯片发出负反馈信号，控制电机反向运转。
当电机测速芯片采集的实时频率信号不为正常工作频率时，MCU控制芯片发出负反馈信号，控制电机反向运转。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.在运行过程中对风的抗干扰性强。
2.即使受到风的冲击门也能稳定运行，不会损坏门。
3.采用闭环控制，控制稳定性强。
附图说明
图1是本发明的硬件结构图；
图2是本发明的I/U变化曲线图；
图3是本发明的A/D采样信号时序图；
图4是本发明的电机PWM信号调制图；
图5是本发明的PWM内部反馈时序图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的硬件结构图，当人进入传感器的感应区并移动时，传感器会将接受的信号通过接口电路处理后传送给MCU，由MCU发出开门命令信号，经过A/D转换将模拟信号传递给电机控制芯片，电机控制芯片接受到 信号后输出相应的PWM波形并经过驱动电路后驱动电机运转，使门打开。
电机测速芯片（MC33035）将检测到的频率转换成相应电平信号，再通过D/A转换转换成数字信号反馈给MCU，MCU进行比较后再发出相应控制命令经A/D转换到电机控制芯片去控制电机进行精确调速，这样一个闭环控制既可以保证开门机以设定的速度稳定进行开门动作。在MCU的控制下，开门机通过限位装置控制开到90°后会停留几秒（即暂空时间）以便方便顾客能安全进入，此后MCU发出关门命令信号使门能够以设定速度稳定关闭（同开门时原理一样）。开门机进入待定状态等待下一次触发。
同时MCU周围的扩展接口可以根据用户需要进行相应功能的扩展，如指纹识别、图像识别、IC刷卡、消防联通……
防夹人和防推门功能原理
如图2所示为I/U变化曲线图。电流随着电压的增大而增大，正常工作下电流值为1A，当电流到达4A时为防夹人采集点。如果用力推门，则电流达到更大的值。
如图3是A/D采样信号时序图；防夹人和防推门功能的原理一样，都是利用电流采样反馈的原理。驱动电路采用IGBT驱动电路。正常工作时IBGT上的电流为1.25A，当有人被夹住的时候IGBT上的电流会增加到3.75A左右，电流采样芯片（MC33039）将采集到的电流信号经A/D转换成数字信号反馈给MCU，MCU将采样的信号与设定的3.75A相比较，如果采样信号为3.75A左右即可判定有人被夹住，这样MCU即可发出相应命令使电机反向转动，门反向打开，防止人受伤。防推门的原理和防夹人一样,只是人猛推门时产生的电流更大一些，所以采集的电流值也要更大一些。
防风功能原理
如图4所示为电机PWM信号调制图。当门正常运转时输入电机的三相电压PWM波形和调幅信号。
当有风吹门时，输入电机的PWM三相电压波形会发生变化，只检测其中一 相即可，通过电流采样可以反馈给MCU。当MCU检测到这一变化时，就会发出相应命令对调幅信号进行削峰处理，从而使输入电机的PWM波形的暂空比增大，使电机的速度变慢，以削弱风的作用达到防风效果，如图5。