电梯门屏蔽式叠层变频控制器 【技术领域】
本发明涉及一种电梯门变频控制器，特别是一种在电梯轿顶安装的具有逻辑控制功能和变频功能的电梯门屏蔽式叠层变频控制器。它主要适合在电梯轿顶使用。
背景技术
电梯门是电梯的重要组成部分之一，乘客在乘坐电梯时，都需要通过电梯门出入电梯轿箱。电梯在运行过程中，由电梯主控制器发出控制指令，然后由电梯门控制器自动对电梯门进行控制。随着微电子技术的飞速发展，对电梯门的控制从传统的简单直流控制、交流控制，发展到现今的变频控制。现有的电梯变频控制器有单板的、组合的，控制器的外部接口基本都设置在主控电路板的端子上，并且外壳无屏蔽。无屏蔽外壳的电梯门控制器在现场使用中，常受到外界的空间电磁辐射干扰，造成电梯控制器故障死机，并且电梯井道内的灰尘和水汽对电梯门控制器的电路板造成腐蚀和损坏。据专利文献报导，在中国专利号为90102973.4的“电梯自动门电脑控制器“中，公开了一种8位单片机控制器，其采用了可控硅触发方式，并以无屏蔽设计的直流电机控制。中国专利号为03224902.0的“电梯门直流电机控制器”，采用的是直流门机控制器，不是变频门机控制器。中国专利号为200720097063.9的“矢量控制永磁同步变频电梯门机控制器”，其设计采用单板结构，不便于使用和维护；在控制功能方面，其只针对同步电机控制，不能对异步电机控制。
目前，单板形式的电梯门变频控制器在使用过程中，如果某个元件损坏，都必须更换整个电路板，故其使用寿命较短；而组合形式的电梯门变频控制器，又都采用塑料外壳，在实际的使用中，由于电梯门的变频控制器基本都安装在电梯轿箱顶部，电梯井道内灰尘、油渍、或淋水都容易对其造成永久性损坏。在检修的过程中，同样也非常容易被损坏。因此，目前的使用都是在其外部安装金属防护外壳，这样做又给接线带来了不便，每次接线时都需要将金属防护外壳拆下，给调试、维护带来很多不变，并且外部增设的金属外壳也增加了电梯成本。
【发明内容】
本发明的目的是为了提供一种结构设计合理的电梯门屏蔽式叠层变频控制器，从根本上解决现有的电梯门控制器无屏蔽外壳、易损坏、调试维护不便等问题，其整体结构设计布置合理，与传统设计相比提高了使用性能、降低了成本、提高了工作效率，安装、维护方便，在满足电梯门变频控制功能的基础上，外壳具备屏蔽功能，显著提高防护等级。
本发明所采用的技术方案是：该电梯门屏蔽式叠层变频控制器包括带有外部接口插座的壳体及组装在壳体内的功率驱动板、主控电路板、人机交互电路板和散热片，其技术要点是：所述壳体采用镀锌板焊接结构的表面喷涂的屏蔽外壳，且与其底部设置的所述散热片形成完整的屏蔽空间，所述功率驱动板利用绝缘支柱固定在所述散热片上表面，且所述散热片与所述功率驱动板上的大功率发热元件直接接触，所述主控电路板通过绝缘支柱及连接导线与所述功率驱动板连接，所述人机交互电路板固定组装在所述主控电路板的上表面，设置于所述屏蔽外壳上的外部接口插座通过连接导线与所述主控电路板和所述功率驱动板分别连接。
所述主控电路板上设置有通过数据总线连接及独立覆铜的CPU模块、人机交互模块、IO模块和系统保护模块，所述IO模块采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块。
所述功率驱动板采用集成的线性电源模块、整流模块、IPM模块，所述线性电源模块独立且隔离了控制电源和驱动电源。
所述人机交互电路板将键盘和显示数码管集成在一起，且通过单排针与所述主控电路板紧密连接。
所述屏蔽外壳与所述散热片通过螺钉紧固连接。
本发明的优点和所产生的积极的技术效果是：由于本发明的壳体采用镀锌板焊接结构的表面喷涂的屏蔽外壳，且与其底部设置的散热片形成完整的屏蔽空间，通过屏蔽外壳与散热片的组合，能够非常有效的保护其内部电子器件免受周围电磁干扰(E M I)和射频干扰(RFI)，该外壳设计达到IP43防护等级。功率驱动板的四周采用绝缘支柱与散热片连接，散热片与功率驱动板上的大功率发热元件直接接触，主控电路板通过绝缘支柱及连接导线与功率驱动板连接，人机交互电路板固定组装在主控制板的上面，这种叠层设计给调试、维修提供了极大地方便。调试的过程可以单板实现，拆装过程简单，在实际的使用中，如果出现故障可以将故障的电路板单独更换，给故障排除及维修带来方便。屏蔽外壳与散热片通过螺钉紧固连接，控制器外部接口插座为AMP防护插座，安装在屏蔽外壳侧面，给外部接线提供很大方便。屏蔽外壳本体具有很高的强度，能够承受200公斤的重物，因此安装在电梯轿箱顶部，即节省了空间又节约了材料。本发明的外壳屏蔽设计屏蔽能力强，防护等级高，用户现场使用时不需要另外增加外壳，减少了使用成本。其结构叠层设计可以直接更换有问题的电路板，而不必因部分问题将整个控制器的电路板整板抛弃，故从根本上解决现有的电梯门控制器无屏蔽外壳、易损坏、调试维护不便的问题，具有非常的实用价值。
另外，可以使主控电路板上的CPU模块、人机交互模块、IO模块和系统保护模块通过数据总线连接及独立覆铜，从而能达到消除相互干扰的目的。因此，在现有技术的基础上大大提高了抗电磁干扰能力。如果其中IO模块采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，就能实现既与外界起到了隔离作用，也提高了输入输出信号的准确性。还可以使功率驱动板采用集成的线性电源模块、整流模块、IPM模块替代原有的分散元件，这不仅节省了空间，而且提高了控制的精度。其中独立的线性电源模块可以保证控制电源和驱动电源的隔离，能在现有技术基础上大大提高抗电磁干扰和线路脉动干扰的能力。人机交互电路板可以将键盘和显示数码管集成在一起，通过单排针与主控电路板紧密连接，人机交互电路板固定组装在主控电路板的上面，屏蔽外壳与散热片通过螺钉紧固连接，这些简单实用的设计，既方便了操作，也方便了观察，大大提高了工作效率。
【附图说明】
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种具体结构的立体分解示意图。
图中序号说明：1屏蔽外壳、2人机交互电路板、3主控电路板、4绝缘支柱、5功率驱动板、6绝缘支柱、7连接导线、8外部接口插座、9散热片。
【具体实施方式】
根据图1对本发明作详细描述。本发明由带有外部接口插座8的壳体及组装在壳体内的功率驱动板5、主控电路板3、人机交互电路板2、散热片9、绝缘支柱4、外部接线端子及相应标准件等组成。其中：壳体采用镀锌板焊接结构的表面喷涂屏蔽外壳1，且与其底部设置的散热片9形成完整的屏蔽空间，这种设计能够非常有效的保护其内部电子器件免受周围电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)，该屏蔽外壳1的设计能达到IP43防护等级。屏蔽外壳1作为控制器上盖，散热片9作为控制器底座，屏蔽外壳1与散热片9通过螺钉紧固连接，以便于安装与维护。如果不设置这种屏蔽外壳1，在井道内的门机变频控制器，极其容易受到外界电磁信号的干扰。屏蔽外壳1在使用时接地，能够有效处理电磁干扰信号，保证内部电路正常工作。功率驱动板5利用绝缘支柱6固定在散热片9上表面，且使散热片9与功率驱动板5上的大功率发热元件直接接触，其目的是使功率驱动板5上的大功率发热元件通过底座散热片9实现散热的作用。功率驱动板5采用集成的线性电源模块、整流模块、IPM模块，线性电源模块独立且隔离了控制电源和驱动电源。主控电路板3通过绝缘支柱4固定在功率驱动板5上，且利用连接导线7与功率驱动板5连接。主控电路板3上设有通过数据总线连接及独立覆铜的CPU模块、人机交互模块、IO模块和系统保护模块，IO模块采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块。人机交互电路板2固定组装在主控电路板3的上表面。人机交互电路板2将键盘和显示数码管集成在一起，且通过单排针与主控电路板3紧密连接。外部接口插座8采用AMP插座，设置于屏蔽外壳1侧面，且通过连接导线6与主控电路板3和功率驱动板5分别连接。这种设计能够提高连接导线6连接部位的牢固程度和防护等级，同时这种设计，在安装时方便快捷，只需要将插头与插座连接，避免产生现有采用端子技术的接线复杂、不规范的问题。
主控电路板3的CPU模块采用市售的SPMC75F2413A，该CPU模块集成了多功能I/O口、同步和异步串行口、ADC、定时计数器等功能模块，以及多功能捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、产生各种电机驱动波形的PWM发生器等特殊硬件模块。利用这些硬件模块支持，完成电梯门屏蔽式叠层变频控制器的自动控制。人机交互模块与CPU模块的A[8-13]接口连接，采用低功耗唤醒功能模式，将CPU模块的功耗降低到最低，与传统的扫描方式对人机交互模块的处理相比较，这种方式在很大程度上降低了系统的功耗，同时增强了系统的抗电磁干扰能力。IO模块与CPU模块的D[4-10]接口连接，IO模块的输入信号采用多级滤波处理，并且在IO模块的输出端采用光电藕合器隔离，实现了输入输出信号的电气隔离，输出信号通过光电隔离器和继电器，连接到外部AMP端子上，与传统的信号处理方式比较，这种电路设计具有较强的抗电磁干扰能力，增强了系统的稳定性。系统保护模块与CPU模块的A[0-3]接口连接，通过设置CPU模块的A[0-3]，将其设置为高速AD转换输入功能，实现对电机电压、电流信号的实时采样功能和电机控制保护功能，与传统的分散式设计相比，集成度更高，系统处理速度更快、抗电磁干扰能力更强。
主控电路板3通过连接器将CPU模块的C[9-15]接口和5V电源与功率驱动板5的IPM驱动模块和集成线性电源模块连接，电机控制信号由CPU模块通过软件实现，然后通过CPU模块的C[9-15]及连接器，与功率驱动板5的高速光电隔离器连接，高速光电隔离器的输出端与IPM模块连接，集成线性电源模块为主控电路板3提供独立的5V电源，同时为IPM模块提供独立的上、下桥臂工作电源，这种设计与传统设计比较，在IPM供电电源方面，上、下桥臂独立，保证IPM模块在高速开关时的电压稳定可靠，同时各桥臂电压隔离，减少了线路辐射干扰，增强了整机抗电磁干扰能力。
本发明的整体设计提高了控制器性能、降低了成本、增加了工作效率。