專利名稱：安全門中央控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于自動化控制領域，是一種新的安全門中央控制器，具體涉及一種全自
動控制安全門的新產(chǎn)品。
背景技術：
目前應用于軌道交通控制領域的安全門中央控制器主要有主要由變壓器輔助電 源、繼電器切換電路、位置檢測電路構成控制器；主要由單片機、保護電路和多個獨立的功 率管組成控制器；主要由單片機、保護電路、功率器件和機械位置檢測機構和鎖緊機構組成 控制器；這些中央控制器在使用過程中都存在一定的缺點和局限性1.由變壓器的兩個輔 助繞組構成兩組直流電源，通過繼電器切換電源構成控制器，安全門啟動和高速運行切換 到高電壓，低速和定位切換到低電壓，簡單的直流電源調(diào)節(jié)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍窄，安全門運行 波動比較大，安全門柔性啟動和關閉效果差；2.由單片機、保護電路和多個獨立的功率管 組成控制器，由于每個功率器件離散性，性能不穩(wěn)定，每個功率管都需要控制電路和保護吸 收回路，獨立元器件多，相互匹配復雜，故障率高；3.控制器中采用機械位置檢測機構和鎖 緊機構，位置檢測采用機械限位，結構復雜，體積大，安全門鎖緊機構采用輕觸開關或者采 用機械結構鎖定，使用次數(shù)受限制，更換頻率高，維護成本高，可靠性低。 上述安全門中央控制器調(diào)節(jié)范圍窄，安全門運行波動比較大；或者獨立元器件多， 相互匹配復雜，故障率高；或者結構復雜，維護成本高，可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對上述安全門中央控制器的不足之處，提出了一種用新的安全門 中央控制器。它整體穩(wěn)定性好，響應速度快，自動化程度高，體積小，調(diào)節(jié)控制方便，能夠滿 足自動化精度控制的要求。 本實用新型的主要方法是，采用高性能單片機、智能功率模塊、外圍位置檢測采用 接近開關和鎖定機構采用紅外線檢測構成安全門中央控制器。它整體穩(wěn)定性好，響應速度 快，保護功能完善，自動化程度高，調(diào)節(jié)控制方便。 本實用新型安全門的目的是這樣實現(xiàn)的包括單片機、電源處理電路、功率信號隔 離驅動電路保護電路、通訊單元、位置傳感器和電子鎖紅外線檢測電路；所述電源處理電路 與單片機的輸入端連接，以提供給單片機和外圍電路穩(wěn)定可靠的電源；所述功率信號隔離 驅動電路的輸出端經(jīng)過電阻與單片機的輸入端連接，將保護信號反饋給單片機，同時接受 單片機控制信號；所述電子鎖紅外線檢測裝置的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接， 實現(xiàn)安全門關閉后自動鎖定；位置傳感器的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接，將經(jīng) 過信號隔離處理，對系統(tǒng)的速度，方向檢測；通訊單元與單片機通過CAN通訊接口。 所述的電源處理電路包括防反接電路、一級共模濾波電路和一級串模濾波電路， 其中防反接電路的電源正極和接地級之間并聯(lián)有壓敏電阻(RV1， RV2、RV3)串聯(lián)后并聯(lián)在 電源的正極和接地之間，二極管D1并聯(lián)在電源與負、極之間；防反接電路的輸出端分別EMI靜噪共模電感(Tl、 T2)的輸入連接，Tl兩輸出之間連接一個DC/DC模塊，DC/DC模塊輸出 之間并聯(lián)一個電解電容C3和EMI靜噪濾波器DS1并與IPM功率模塊供電電源連接；T2兩 輸出之間連接一個DC/DC模塊，DC/DC模塊兩輸出之間并聯(lián)一個電解電容C4和EMI靜噪濾 波器DS2并與單片機Ul供電電源VDDP和VSSP連接。 所述的功率信號隔離驅動電路由7個光耦、智能功率模塊U7和濾波電路組成，其 中三個光耦U1、U2、U3的8腳分別與電源連接，三個光耦U1、U2、U3的信號輸出端分別與智 能功率模塊U7的信號輸入腳端連接，三個光耦U4、U5、U6的信號輸出端分別與智能功率模 塊U7的輸入腳連接，光耦U8與智能功率模塊U7的輸出腳連接，智能功率模塊U7的輸出端 與濾波電路連接，智能功率模塊U7輸出腳分別與濾波器DS1、 DS2、 DS3連接，濾波器的與電 機連接。 所述的位置傳感器由指示燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電源，另一 端與光耦信號輸入端連接；光耦的輸出端通過電阻R13、R14、R15和R16與單片機U1的22， 23， 24， 25腳相連。 所述的電子鎖紅外線檢測指示燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電源， 另一端與光耦信號輸入端連接；光耦的輸出端通過電阻R2、 R3、 R4和R5與單片機Ul的4， 5，6，7腳相連。 采用了上述方案的新型安全門中央控制器具有以下幾方面的特點 —、電源電路保護措施完善，多級濾波電路處理后穩(wěn)定性好； 二、高性能單片機產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的脈寬調(diào)制信號(P麗)，滑動門柔性啟動和關閉效 果好，定位精度高； 三、控制器輸出的轉矩、轉速只與控制電壓有關從而保證了安全門輸出的力矩、轉 速的易于控制； 四、位置傳感器非接觸式開關，到位指示明確，簡單方便； 五、門鎖機構采用電子鎖控制，響應速度快，紅外線檢測采用非接觸式開關，沒有 機械磨損，長期穩(wěn)定性好。 六、本安全門中央控制器，體積小，外型美觀堅固，完全適合門體結構。 本實用新型結構簡單，電源穩(wěn)定性好，可靠性高，功率模塊驅動能力強，保護措施
完善，位置傳感器非接觸式開關，到位指示明確，簡單方便，門鎖機構采用電子鎖控制，響應
速度快，輸出功率易于調(diào)整，調(diào)節(jié)控制方便；紅外線檢測采用非接觸式開關，沒有機械磨損，
長期穩(wěn)定性好。本發(fā)明所述安全門中央控制器穩(wěn)定性好，響應速度快，調(diào)節(jié)控制方便，體積
小，能夠滿足系統(tǒng)自動化的控制要求。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的方框圖； 圖2是本實用新型電源的電路示意圖； 圖3是本實用新型單片機接口的電路示意圖； 圖4是本實用新型功率隔離驅動的電路示意圖； 圖5是本實用新型位置傳感器的電路示意圖；[0025] 圖6是本實用新型電子鎖紅外線檢測的電路示意圖。
具體實施方式
參照圖1至圖6，本實用新型安全門中央控制器包括單片機、電源處理電路、功率 信號隔離驅動電路保護電路、通訊單元、位置傳感器和電子鎖紅外線檢測電路；所述電源處 理電路與單片機的輸入端連接，以提供給單片機和外圍電路穩(wěn)定可靠的電源；所述功率信 號隔離驅動電路的輸出端經(jīng)過電阻6 11與單片機的輸入腳10 15連接，將保護信號 反饋給單片機，同時接受單片機控制信號；所述電子鎖紅外線檢測裝置的輸出端通過電阻 2 5與單片機的輸入腳4 7連接，實現(xiàn)安全門關閉后自動鎖定；位置傳感器的輸出端通 過電阻13 16與單片機輸入腳22 25連接，將經(jīng)過信號隔離處理，對系統(tǒng)的速度，方向 檢測；通訊單元與單片機通過CAN通訊接口 。 參見圖2。所述的電源處理電路包括防反接電路、一級共模濾波電路和一級串模濾 波電路，其中防反接電路的電源正極和接地級之間并聯(lián)有有壓敏電阻(RV1，RV2、RV3)串聯(lián) 后并聯(lián)在電源的正極和接地之間，二極管D1并聯(lián)在電源與負、極之間；防反接電路的輸出 端分別與EMI靜噪共模電感T1、T2的輸入1、2腳連接，T1兩輸出3、4腳與DC/DC模塊的輸 入1、2腳連接，DC/DC模塊輸出4、3腳之間并聯(lián)一個電解電容C3和EMI靜噪共模電感DS1 并與IPM功率模塊供電電源連接；T2兩輸出3、4腳之間連接一個DC/DC模塊，DC/DC模塊輸 出4、3之間并聯(lián)一個電解電容C4和EMI靜噪共模電感DS 2并與單片機Ul供電電源VDDP 和VSSP連接。電源處理電路采用三級濾波技術，電源紋波小，抗電磁干擾能力強。 參見圖3和圖4。所述的功率信號隔離驅動電路由7個光耦、智能功率模塊U7和 濾波電路組成，其中三個光耦U1、U2、U3的輸入腳2與電源連接，腳3與控制信號輸入P麗1、 P麗3、 P麗5連接，三個光耦Ul、 U2、 U3三極管的發(fā)射極5接地，集電極6通過電阻后分別與 智能功率模塊U7的輸入腳19、20、21連接，Ul、 U2、 U3的腳3與控制信號P麗l、 P麗3、 P麗5 輸入連接電阻，控制信號P麗1、P麗3、P麗5連接單片機U1的11， 13， 15腳。光耦U8的l腳 接電源，信號輸入腳2通過電阻R16與與智能功率模塊U7的輸出腳18連接，光耦U8的4 腳接電源，信號輸出腳3經(jīng)過電阻R12后連接單片機U1的18腳。其中三個光耦U4、U5、U6 的輸入腳2與電源連接，腳3與控制信號輸入P麗0、 P麗2、 P麗4連接；三個光耦U4、 U5、 U6 三極管的發(fā)射極5接地，集電極6分別通過電阻R8、R9、R10后分別與智能功率模塊U7的輸 入腳1、5、11連接，光耦U4、U5、U6的腳3分別通過電阻R6、R7、R13與控制信號P麗0、P麗2、 P麗4輸入連接，控制信號P麗0、P麗2、P麗4連接單片機U1的10， 12， 14腳。U4接有濾波電 容C1、C5，U5接有濾波電容C2、C6，U6接有濾波電容C4、C8。智能功率模塊U7輸入腳16與 電阻R14連接。智能功率模塊U7輸出腳23、24、25分別與濾波器DS1、DS2、DS3連接，濾波 器的與電機連接。智能功率模塊U7經(jīng)過光耦與單片機U1相連實現(xiàn)功率驅動，過流、欠壓和 過溫保護保護信號通過U8反饋給單片機Ul。 參見圖5。所述的位置傳感器由指示燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電 源，另一端與光耦信號輸入端連接；光耦的輸出端通過電阻R13、 R14、 R15和R16與單片機 Ul的22， 23， 24， 25腳相連。位置傳感器經(jīng)過處理后，完成2個門開到位檢測和2個門關到 位檢測，4個輸入經(jīng)過抗瞬變處理后經(jīng)光電隔離送單片機。 參見圖6。所述的電子鎖紅外線檢測指示燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電源，另一端與光耦信號輸入端連接；光耦的輸出端通過電阻R2、R 3、R4和R5與單片 機U1的4，5，6，7腳相連。電子鎖紅外線檢測完成2個電子鎖鎖定檢測和2個電子鎖解鎖 檢測，4個輸入經(jīng)過抗瞬變處理后經(jīng)光電隔離送單片機，實現(xiàn)安全門關閉后自動鎖定和自動 解鎖。 參見圖1、圖2，外部電源輸入經(jīng)過保險絲F1后，電源的DC+、DC-和PE之間首先連 接壓敏電阻RV1、 RV2、 RV3和二極管Dl構成防反接保護和抗過電壓保護。通過EMI靜噪共 模電感T1、T2共模濾波，DC/DC模塊轉換，EMI靜噪濾波器DS1、DS2串模濾波后，提供給單片 機U1和外圍電路穩(wěn)定可靠的電源，IPM功率模塊U7需要的+15V電源。電解電容C3、C4及 C5用于儲能，當電源斷電后，可以保證單片機保存相應數(shù)據(jù)，功率模塊處于穩(wěn)定后系統(tǒng)掉電 完畢，保證了系統(tǒng)的可靠性。 參見圖1、圖3、圖4，高性能單片機產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的脈寬調(diào)制信號(P麗0到PWMM5) 通過R6到Rll后，經(jīng)過信號隔離光耦Ul到U6與IPM功率模塊U7相連實現(xiàn)功率驅動，功率 模塊的過流、欠壓和過溫保護保護信號F0通過U8反饋給單片機。功率模塊包括6個功率管 構成的3相全橋電路、驅動電路和信號變換電路。單片機的連續(xù)可調(diào)的脈寬調(diào)制信號(P麗) 保證了安全門輸出的力矩、轉速的易于控制。如果出現(xiàn)保護信號，即FO輸出低電平后，光耦 U8 二極管端導通，光耦U8三極管端導通，PRO轉換成高電平，使單片機P5. 0產(chǎn)生中斷，程 序可以及時的處理故障信號。本實用新型中功率器件在不保護狀態(tài)FO輸出高電平，保護電 路沒有電流流過，達到降低功耗的目的；功率模塊輸出后經(jīng)過DS1、 DS2、 DS1濾波后接入外 部電機，驅動波形好；功率模塊外圍器件少，外形封裝成一個整體，安裝方便，散熱面加工容 易。 參見圖3、圖5，位置傳感器經(jīng)過處理后，產(chǎn)生2個開到位信號0PEN-P0SA和 OPEN-POSB，經(jīng)過光電隔離通過R13和R14送入單片機P5. 4和P5. 5，實現(xiàn)門開到位檢測；產(chǎn) 生2個關到位信號CLOSE-POSA和CLOSE-POSB，經(jīng)過光電隔離通過R15和R16送入單片機 P5. 6和P5. 7，實現(xiàn)關到位檢測。本實用新型中位置傳感器非接觸式開關，到位指示明確，簡 單方便。 參見圖3、圖6，門鎖機構采用電子鎖控制，電子鎖紅外線檢測經(jīng)過處理后，產(chǎn)生2
個鎖定信號LOCKA-C和LOCKB-C，經(jīng)過光電隔離通過R2和R4送入單片機POH. 0和POH. 2，
實現(xiàn)2個電子鎖鎖定檢測；產(chǎn)生2個解鎖信號LOCKA-0和LOCKB-O，經(jīng)過光電隔離通過R2和
R4送入單片機POH. 0和POH. 2，實現(xiàn)2個電子鎖解鎖檢測；本實用新型中門鎖機構采用電子
鎖控制，響應速度快，紅外線檢測采用非接觸式開關，沒有機械磨損，長期穩(wěn)定性好。 通訊單元與單片機通過CAN通訊接口。通過通訊，實現(xiàn)安全門監(jiān)視、控制功能，故
障報警、數(shù)據(jù)采集與管理功能；以及安全門系統(tǒng)的測試、自診斷和遠程維護功能；實現(xiàn)通過
網(wǎng)絡讀取滑動門運行速度曲線、重關門延遲時間和重關門次數(shù)等參數(shù)的功能；實現(xiàn)重新設
置滑動門的上述參數(shù)，以便調(diào)整活動門的開關速度、時間等數(shù)據(jù)的功能。 本實施例的單片機的型號為XC164 ;DC/DC模塊的型號為VFB_MP_6W ;智能功率
模塊U7的型號為PS21865。
權利要求一種安全門中央控制器，其特征在于包括單片機、電源處理電路、功率信號隔離驅動電路保護電路、通訊單元、位置傳感器和電子鎖紅外線檢測電路；所述電源處理電路與單片機的輸入端連接，以提供給單片機和外圍電路穩(wěn)定可靠的電源；所述功率信號隔離驅動電路的輸出端經(jīng)過電阻與單片機的輸入端連接，將保護信號反饋給單片機，同時接受單片機控制信號；所述電子鎖紅外線檢測裝置的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接，實現(xiàn)安全門關閉后自動鎖定；位置傳感器的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接，將經(jīng)過信號隔離處理，對系統(tǒng)的速度，方向檢測；通訊單元與單片機通過CAN通訊接口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的安全門中央控制器，其特征在于所述的電源處理電路包括 防反接電路、一級共模濾波電路和一級串模濾波電路，其中防反接電路的電源正極和接地 級之間并聯(lián)有壓敏電阻RV1、RV2、RV3串聯(lián)后并聯(lián)在電源的正極和接地之間，二極管D1并聯(lián) 在電源與負、極之間；防反接電路的輸出端分別與EMI靜噪共模電感T1、T2的輸入連接，Tl 兩輸出之間連接一個DC/DC模塊，DC/DC模塊輸出之間并聯(lián)一個電解電容C3和EMI靜噪濾 波器DS1并與IPM功率模塊供電電源連接；T2兩輸出之間連接一個DC/DC模塊，DC/DC模塊 兩輸出之間并聯(lián)一個電解電容C4和EMI靜噪濾波器DS2并與單片機Ul供電電源VDDP和 VSSP連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的安全門中央控制器，其特征在于所述的功率信號隔離驅動 電路由7個光耦、智能功率模塊U7和濾波電路組成，其中三個光耦Ul、 U2、 U3的8腳分別 與電源連接，三個光耦U1、U2、U3的信號輸出端分別與智能功率模塊U7的信號輸入腳端連 接，三個光耦U4、U5、U6的信號輸出端分別與智能功率模塊U7的輸入腳連接，光耦U8與智 能功率模塊U7的輸出腳連接，智能功率模塊U7的輸出端與濾波電路連接，智能功率模塊U7 輸出腳分別與濾波器DS1、 DS2、 DS3連接，濾波器與電機連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的安全門中央控制器，其特征在于所述的位置傳感器由指示 燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電源，另一端與光耦信號輸入端連接；光耦的輸 出端通過電阻R13、 R14、 R15和R16與單片機Ul的22， 23， 24， 25腳相連。
5. 根據(jù)權利要求1所述的安全門中央控制器，其特征在于所述的電子鎖紅外線檢測 指示燈、光耦、接近開關組成，指示燈的一端連接電源，另一端與光耦信號輸入端連接；光耦 的輸出端通過電阻R2、 R3、 R4和R5與單片機Ul的4， 5， 6， 7腳相連。
專利摘要本實用新型涉及一種安全門中央控制器，所述控制器的電源處理電路與單片機的輸入端連接，以提供給單片機和外圍電路穩(wěn)定可靠的電源；所述功率信號隔離驅動電路的輸出端經(jīng)過電阻與單片機的輸入端連接，將保護信號反饋給單片機，同時接受單片機控制信號；所述電子鎖紅外線檢測裝置的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接，實現(xiàn)安全門關閉后自動鎖定；位置傳感器的輸出端通過電阻與單片機的輸入端連接，將經(jīng)過信號隔離處理，對系統(tǒng)的速度，方向檢測；通訊單元與單片機通過CAN通訊接口。本實用新型整體穩(wěn)定性好，響應速度快，自動化程度高，體積小，調(diào)節(jié)控制方便，能夠滿足自動化精度控制的要求。
文檔編號B61L29/22GK201464858SQ20092012716
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者劉作林, 馬乾, 黃中全 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司