專利名稱：：自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電機遇阻甄別檢測技術(shù)，特別是一種自動門無刷直流電機遇阻甄別檢測技術(shù)，該技術(shù)是利用自動門無刷電機自帶的霍爾位置傳感器，來甄別檢測自動門運行中遇阻時，電機位置脈沖量反饋給主控器(DSP)端口進行數(shù)字記存、定量分析后，用軟件技術(shù)來甄別判斷電機是否遇阻，以發(fā)出電機的啟停與方向指令。技術(shù)背景在現(xiàn)在樓宇大廈的建設(shè)中，美觀的門體是建筑物裝飾的重中之重。自動門因其節(jié)能、環(huán)保、多功能；智能化、構(gòu)造簡捷等優(yōu)點，越來越受到眾多行業(yè)的門飾市場界的親睞。自動門的核心部件是推動門體運行的電機，無刷電機因其運行效率高，耗電省，噪聲小，調(diào)速范圍寬，壽命長等優(yōu)點，在自動門控制系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)今社會人們對自動門的安全性、可靠性的要求越來越高。在一幢大廈的門口，人流頻繁出入走動，其自動門的執(zhí)行機構(gòu)——無刷電機亦在頻繁啟動/停止/正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)中運行。而目前的自動門控制裝置的啟停、正反向中，沒有常規(guī)電控中的限位開關(guān)、測長等硬件限阻擋機構(gòu)，全靠采用硬件來檢測自動門電機的電流量，反饋給自動門控制單元的主控器(DSP)來甄別門體所處的位置和狀況，來發(fā)出電機的啟停與正反轉(zhuǎn)指令；尤其是門體運行到位，即門體全幅打開后，門邊緣遇阻；關(guān)門時，門體合攏遇阻，亦有可能是碰人異常遇阻等。門體這樣的反復(fù)遇阻啟停，既頻繁又危險；這要求其配套電子線路、測査電機電流的檢測電阻、放大、采樣電路等必須安全可靠，精確迅速，負責(zé)發(fā)生以外事故，嚴(yán)重的機毀傷人，損失慘重。目前的自動門無刷電機遇阻甄別的方法安全性、可靠性的不高，不能滿足人們的需要。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能極大增強自動門的安全性、可靠性，準(zhǔn)確而又快速的自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，它包括如下步驟步驟其一為無刷電機內(nèi)的霍爾位置傳感器將感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，以脈沖信號的方式通過霍爾位置傳感器抗干擾匹配電路傳輸給主控器DSP;步驟其二為主控器DSP對接收到的霍爾位置傳感器傳來的脈沖信號進行檢測判斷，DSP根據(jù)三相中任意一相脈沖信號的有無判斷自動門無刷電機是否遇阻，在特定時間內(nèi)，電機被堵轉(zhuǎn)力最大點為特定時間的二分之一處，有很強的兩個或一個沖擊脈沖出現(xiàn)，而其他的時間段因電機轉(zhuǎn)子被堵轉(zhuǎn)無位置感應(yīng)脈沖，若不記堵轉(zhuǎn)力最大點處的脈沖量，即特定時間內(nèi)無位置脈沖出現(xiàn)，就確認(rèn)為電機遇阻，經(jīng)主控器DSP控制系統(tǒng)判別后，發(fā)出停止電機運行命令。另外，進一步，所述的特定時間s1是指自動門無刷電機遇阻到全停的時間；所述S約為0.8秒。所述的抗干擾匹配電路它包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容；第四電阻、第五電阻、第六電阻一端連接一起接電源，另一端分別經(jīng)過第一電容、第二電容、第三電容接地；第四電容、第五電容并聯(lián)接在一起然后一端與電源連接，另一端接地；第一電阻、第二電阻、第三電阻的一端分別依次接第四電阻、第五電阻、第六電阻與第一電容、第二電容、第三電容的三個節(jié)點上；這三個節(jié)點分別與霍爾位置傳感器的第一接口、第二接口、第三接口連接，第一電阻、第二電阻、第三電阻另一端分別接主控器的第一接口、第二接口、第三接口。本發(fā)明的有益效果是電機位置脈沖量反饋給主控器DSP端口，對其進行數(shù)字記憶、定量分析后，由主控器DSP發(fā)出電機啟停的指令。即實現(xiàn)了用主控器DSP軟件技術(shù)(有、無電機位置脈沖量)的甄別判斷門體是否遇阻，這樣控制快捷準(zhǔn)確；硬件上省掉了檢測電機過流用的一套電子電路、及放大電路、采樣電阻等，不僅成本降低、耗能小，而且電機不發(fā)熱，啟停制動速度快捷、準(zhǔn)確、可靠、平穩(wěn)等特點；創(chuàng)新設(shè)計了一整套無刷直流電機遇阻或堵轉(zhuǎn)時，用主控器(DSP)的軟硬件技術(shù)控制的新途徑。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明自動門無刷電機遇阻檢測硬件圖；圖2是自動門無刷電機加減速啟停運行示意圖；圖3是本發(fā)明無刷電機霍爾位置傳感器正常運行和遇阻時的脈沖采樣圖；圖4是本發(fā)明實施例無刷電機軟件甄別停機流程圖。注在圖2、圖3中，Ll為加速階段，L2為高速或勻速運行段，L3為減速段；在圖3中，A為遇阻點，B為堵轉(zhuǎn)力最大點，C為全停占。八、、o具體實施方式參照圖1至圖4，自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，它包括如下步驟步驟其一為無刷電機內(nèi)的霍爾位置傳感器將感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，以脈沖信號的形式通過霍爾位置傳感器抗干擾匹配電路傳輸給主控器DSP;步驟其二為主控器DSP對接收到的霍爾位置傳感器傳來的脈沖信號進行檢測判斷，DSP根據(jù)脈沖信號的有無判斷自動門無刷電機是否遇阻。電機遇阻時，電機轉(zhuǎn)子位置傳感器采樣得到三相中任一相脈沖波形圖都是從遇阻點到全停點大約需S1=0.8秒，其中，在電機被堵轉(zhuǎn)力最大點為S1的二分之一處，即S1/2=0.4秒有很強的兩(有時是一個)個沖擊脈沖出現(xiàn)，而其他的時間段因電機轉(zhuǎn)子被堵轉(zhuǎn)無位置感應(yīng)脈沖，若不記堵轉(zhuǎn)力最大點S1/2=0.4秒處的兩個脈沖量，即在S1時刻內(nèi)無位置脈沖出現(xiàn)，就確認(rèn)為電機遇阻，經(jīng)主控器DSP控制系統(tǒng)判別后，發(fā)出停止電機運行命令，即達到了與用硬件測檢電機過流停機同樣的目的。而在試制中發(fā)出S1停機指令又可以任意設(shè)定，即若S1=0.4秒處發(fā)出，電機制動停止速度加快一倍，大大緩解了自動門停機的沖壓力，而任意設(shè)定s1的電機止停量，這是'硬件過流采樣電路'所不可能具有的。即用主控器DSP軟件技術(shù)實現(xiàn)了甄別檢測自動門無刷電機遇阻停止的問題。所述的抗干擾匹配電路，其特征在于它包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5;第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6—端連接一起接電源VDD,另一端分別經(jīng)過第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3接地；第四電容C4、第五電容C5并聯(lián)接在一起然后一端與電源VDD連接，另一端接地；第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的一端分別依次接第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6與第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3的三個節(jié)點上；這三個節(jié)點分別與霍爾位置傳感器的第一接口HA、第二接口HB、第三接口HC連接，第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3，另一端分別接主控器DSP的第一接口HA，、第二接口HB，、第三接口HC，。所述的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3為限流電阻，阻值范圍在200-860Q/0.125W內(nèi)，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6為高電平上拉電阻，阻值范圍在10-25KQ/0.125W內(nèi)；第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3為獨石電容，容值范圍在150-152pf內(nèi)，第四電容C4、第五電容C5為濾波電解電容，第四電容C4容值為100uf/15V，第五電容C5容值為0.1iif/15V。本發(fā)明所應(yīng)用到的硬件如圖1所示，其電機為無刷直流電機，又稱"內(nèi)外倒置的直流電機"。它沒有直流電機的換向器和電刷，其內(nèi)部設(shè)有霍爾位置傳感器。它的電樞固定在定子上，轉(zhuǎn)子為永久磁鋼(例如釹鐵硼磁材)，采用多相多級形式。圖1中為三相式A、B、C相，由主控器DSP輸出六路脈寬調(diào)制P麗控制信號，其調(diào)制脈寬p麗控制信號分上下橋路，依序流經(jīng)電機相序繞組。上橋是高三位AH、BH、CH驅(qū)動場效應(yīng)管M1、場效應(yīng)管M2、場效應(yīng)管M3工作，；下橋是低三位AL、BL、CL驅(qū)動場效應(yīng)管M4、場效應(yīng)管M5、場效應(yīng)管M6工作，而六路MOVFET驅(qū)動管中交替導(dǎo)通與斷開，構(gòu)成三相方波交流電流的旋轉(zhuǎn)磁場推動電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。而六路驅(qū)動管通斷形成A、B、C相繞組驅(qū)動電流，全依靠電機轉(zhuǎn)子磁感應(yīng)式霍爾位置傳感器(按120°或60°等間距排列)HA、HB、HC脈沖順序值，亦稱三相六步碼經(jīng)"霍爾位置傳感器抗干擾匹配電路"反饋給主控器DSP霍爾位置采樣脈沖端口HA、HB、HC。參照如下實驗真值表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注P麗高、低三位對應(yīng)六只MOVRET場效應(yīng)管Ml-M6，上表中"1"表示導(dǎo)通，"0"表示關(guān)斷。由上表可見，位置順序碼(三相六步碼)對應(yīng)的脈寬調(diào)制P麗高低三位排列碼，均是三位導(dǎo)通?？刂破鞲鶕?jù)當(dāng)前電機轉(zhuǎn)子所處的位置順序碼，用軟件査表法找出對應(yīng)的六路P麗排列碼。六路大功率場效應(yīng)管依序通電輸出電流到電機繞組，拖動電機帶動門體運行。轉(zhuǎn)子的位置傳感器反饋的順序碼是決定電機六路驅(qū)動管排列碼的必有器件和必備電路。參照圖2，為使自動門電機開啟平穩(wěn)，啟動瞬間(約0.5秒)反饋來的位置信號，經(jīng)DSP數(shù)字處理后發(fā)出的驅(qū)動方波逐步加速(頻率漸高)，并且精確記住每步位置脈沖量來做定長測距值，若到了設(shè)定極限調(diào)整值(如2.5KHz)，根據(jù)門幅間距，高速運行(XX秒)臨近門體停止邊緣《100mm間距或者剩余大約0.5秒時間內(nèi)減速(頻率漸低)，以達到平穩(wěn)停機目的。上述處理過程主要是依賴于電機轉(zhuǎn)子的位置順序數(shù)字碼，此數(shù)字碼給主控器的閉環(huán)自動調(diào)整(PID)提供了極大方便，使一個復(fù)雜的量能轉(zhuǎn)換變成了簡單的模擬數(shù)字控制量，因該模數(shù)轉(zhuǎn)換不是本項討論議題，不再贅述。有了上述的實驗真值表，主控器DSP控制自動門無刷電機的流程變得非常簡單，主控器按反饋來的位置順序碼(三相六步碼)，查表法找出對應(yīng)的脈寬調(diào)制P麗高低三位排列碼，即可實現(xiàn)對無刷直流電機轉(zhuǎn)動的控制過程。參照圖3，電機霍爾位置傳感器正常運行和遇阻時采樣脈沖圖。，這是本發(fā)明的核心問題。電機遇阻后經(jīng)多次實測，我們繪出了如圖3所示的電機減速階段遇阻時，電機轉(zhuǎn)子位置傳感器采樣得到三相中任一相脈沖波形圖。電機啟動后經(jīng)過加速、高速(或勻速)、減速正常運行到位；撞壓到自動門止位器橡皮墊即"遇阻"，這是本發(fā)明的正常遇阻。同樣，在電機運行的加速階段、高速(或勻速)階段異常遇阻時的處理方法相同，只是全停時間段si長一些，用主控器DSP軟硬件對其處理過程與上述完全相同。而在試制中發(fā)出S1停機指令又可以任意設(shè)定，即若51=0.4秒處發(fā)出，電機制動停止速度加快一倍，大大緩解了自動門停機的沖壓力，而任意設(shè)定S1的電機止停量，這是'硬件過流采樣電路'所不可能具有的。即用主控器DSP軟件技術(shù)實現(xiàn)了甄別檢測自動門無刷電機遇阻停止的問題。從電機遇阻后主控器軟件甄別流程圖中可看出，電機遇阻時，只需檢査甄別有無電機轉(zhuǎn)子位置信號就可確定電機是否遇阻，即若在規(guī)定時間(或距離)內(nèi)無位置采樣信號，即可確認(rèn)是電機遇阻須迅速停機，否則繼續(xù)運行。因主控器執(zhí)行速度非常之快(毫秒級)，為了使判別位置信號準(zhǔn)確可靠，可瞬間反復(fù)幾十?dāng)?shù)次的查詢，決不會有失步、誤判情況發(fā)生。所以，采用本發(fā)明的軟件甄別技術(shù)后，自動門電機運行的準(zhǔn)確性、可靠性和安全性均非常之高，有良好的社會市場效益和發(fā)展前景。權(quán)利要求1、自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，其特征在于包括如下步驟其一為無刷電機內(nèi)的霍爾位置傳感器將感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，以脈沖信號的方式通過霍爾位置傳感器抗干擾匹配電路傳輸給主控器(DSP)；其二為主控器(DSP)對接收到的霍爾位置傳感器傳來的脈沖信號進行檢測判斷，DSP根據(jù)三相中任意一相脈沖信號的有無判斷自動門無刷電機是否遇阻，在特定時間(δ1)內(nèi)，電機被堵轉(zhuǎn)力最大點為特定時間(δ1)的二分之一處，有很強的兩個或一個沖擊脈沖出現(xiàn)，而其他的時間段因電機轉(zhuǎn)子被堵轉(zhuǎn)無位置感應(yīng)脈沖，若不記堵轉(zhuǎn)力最大點(δ1/2)處的脈沖量，即在特定時間(δ1)時刻內(nèi)無位置脈沖出現(xiàn)，就確認(rèn)為電機遇阻，經(jīng)主控器DSP控制系統(tǒng)判別后，發(fā)出停止電機運行命令。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，其特征在于所述的特定時間(S1)是指自動門無刷電機遇阻到全停的時間。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，其特征在于所述S1約為0.8秒。4、根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)，其特征在于抗干擾匹配電路包括第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)和第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5);第四電阻(R4)、第耳電阻(R5)、第六電阻(R6)—端連接一起接電源(VDD)，另一端分別經(jīng)過第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)接地；第四電容(C4)、第五電容(C5)并聯(lián)接在一起然后一端與電源(VDD)連接，另一端接地;第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)的一端分別依次接第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)與第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)的三個節(jié)點上；這三個節(jié)點分別與霍爾位置傳感器的第一接口(HA)、第二接口(HB)、第三接口(HC)連接，第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)另一端分別接主控器(DSP)的第一接口(HA，)、第二接口(HB，)、第三接口(HC，)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗干擾匹配電路，其特征在于所述的第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)為限流電阻，阻值范圍在200-860Q/0.125W內(nèi)，第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)為高電平上拉電阻，阻值范圍在10-25KQ/0.125W內(nèi)；第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)為獨石電容，容值范圍在150-152pf內(nèi)，第四電容(C4)、第五電容(C5)為濾波電解電容，第四電容(C4)容值為100"f/15V，第五電容(C5)容值為0.1uf/15V。全文摘要本發(fā)明公開了一種自動門無刷電機遇阻甄別檢測技術(shù)。該檢測技術(shù)的原理是電機內(nèi)的霍爾傳感器將轉(zhuǎn)子位置脈沖量反饋給主控器DSP端口，對其進行數(shù)字記憶、定量分析，主控器DSP根據(jù)有無電機位置脈沖量判斷電機是否遇阻，實現(xiàn)了用主控器DSP軟件技術(shù)，其優(yōu)點是控制快捷準(zhǔn)確，在硬件上省掉了檢測電機過流用的一套電子電路、及放大電路、采樣電阻等，不僅成本降低、耗能小，而且電機不發(fā)熱，啟停制動速度快捷、準(zhǔn)確、可靠、平穩(wěn)；開辟了無刷直流電機遇阻或堵轉(zhuǎn)時，用主控器DSP的軟硬件技術(shù)控制的新途徑。文檔編號E05F15/10GK101158262SQ200710031380公開日2008年4月9日申請日期2007年11月10日優(yōu)先權(quán)日2007年11月10日發(fā)明者唐池蓮,濤蒲,郝朋樂申請人:中山市克勞迪光電企業(yè)有限公司