[發(fā)明專利]一種基于無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪式門(mén)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310239763.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104233975A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭俊;萬(wàn)禮華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶金美通信有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E01F13/04
• 分類號(hào): E01F13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通車(chē)站的閘機(jī)，具體涉及閘機(jī)中的通行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

閘機(jī)是軌道交通自動(dòng)售檢票（Automatic?Fare?Collection，AFC）系統(tǒng)的重要組成部分，用于乘客進(jìn)出站的自動(dòng)檢票及通行控制。閘機(jī)系統(tǒng)由自動(dòng)檢票系統(tǒng)、乘客通行位置識(shí)別系統(tǒng)、通行控制系統(tǒng)三部分組成。本發(fā)明提出的剪式門(mén)系統(tǒng)屬于閘機(jī)的通行控制系統(tǒng)。

顧名思義，自動(dòng)檢票系統(tǒng)的功能為乘客進(jìn)出站時(shí)檢票。乘客通行位置識(shí)別系統(tǒng)的功能為識(shí)別乘客檢票后行走在通道里的位置，并根據(jù)乘客位置向通行控制系統(tǒng)發(fā)送開(kāi)/關(guān)門(mén)指令。通行控制系統(tǒng)的功能為接收乘客通行位置識(shí)別系統(tǒng)發(fā)送的開(kāi)/關(guān)門(mén)指令，執(zhí)行開(kāi)/關(guān)門(mén)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)通行控制的目的。通行控制系統(tǒng)對(duì)閘機(jī)性能的影響主要體現(xiàn)在以下方面：關(guān)門(mén)過(guò)程中夾人保護(hù)功能關(guān)系乘客的人身安全，開(kāi)/關(guān)門(mén)速度影響通行的客流量，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命影響閘機(jī)的維護(hù)成本。

目前軌道交通所用閘機(jī)的剪式門(mén)系統(tǒng)的動(dòng)力源多為有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)且結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜（如專利：公開(kāi)號(hào)CN101994460A）。上述剪式門(mén)系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜，加工難度大，制作成本高等缺點(diǎn)。由于有刷電機(jī)內(nèi)存在電刷，上述系統(tǒng)還存在使用壽命短、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪式門(mén)系統(tǒng)，采用無(wú)刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)扇門(mén)的動(dòng)力源，配合PWM-ON控制算法及合理的PWM頻率，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜、使用壽命短、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)具有夾人保護(hù)功能，可避免系統(tǒng)誤動(dòng)作造成扇門(mén)對(duì)乘客的傷害。本系統(tǒng)開(kāi)/關(guān)門(mén)速度快，可提高閘機(jī)的客流量。本系統(tǒng)掉電且扇門(mén)關(guān)閉時(shí)，可以保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)。

電機(jī)及電機(jī)控制器是本剪式門(mén)系統(tǒng)的動(dòng)力核心，電機(jī)控制器包括電源處理電路、微處理器（MCU）、三相全橋驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)位置信號(hào)處理電路、數(shù)字輸入信號(hào)處理電路。主要特點(diǎn)為：

電機(jī)采用內(nèi)置位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)；

電機(jī)控制器采用PWM-ON控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

電機(jī)控制器的微處理器定時(shí)診斷電機(jī)位置信號(hào)，識(shí)別關(guān)門(mén)過(guò)程中扇門(mén)遇阻，實(shí)現(xiàn)夾人保護(hù)功能；

電機(jī)控制器的三相全橋驅(qū)動(dòng)電路采用二極管D、電阻R、電容C組成預(yù)驅(qū)動(dòng)充電泵電路，將上橋臂的柵極信號(hào)抬升到VPOWER+VCC，以產(chǎn)生高邊MOSFET柵極電壓；

電機(jī)控制器的電機(jī)位置信號(hào)處理電路采用電阻R1、R2、電容C1、C2，對(duì)電機(jī)位置信號(hào)進(jìn)行濾波及上拉處理。

本發(fā)明有益的技術(shù)效果是：

采用無(wú)刷直流電機(jī)作為動(dòng)力源，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)采用有刷電機(jī)作為動(dòng)力源的控制精度差、使用壽命短、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)具有夾人保護(hù)功能，可避免系統(tǒng)誤動(dòng)作造成扇門(mén)對(duì)乘客的傷害，提高了閘機(jī)系統(tǒng)的安全性。開(kāi)/關(guān)門(mén)速度快達(dá)數(shù)百ms，可以提高閘機(jī)的客流量。本系統(tǒng)掉電且扇門(mén)關(guān)閉時(shí)，可以保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)，達(dá)到掉電緊急放行目的。

附圖說(shuō)明

圖1?基于無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪式門(mén)系統(tǒng)

圖2?剪式門(mén)系統(tǒng)各個(gè)模塊

圖3?無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理框圖

圖4?PWM-ON驅(qū)動(dòng)控制時(shí)序

圖5?電機(jī)位置信號(hào)處理電路。?

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的采用無(wú)刷直流電機(jī)作為動(dòng)力源的剪式門(mén)系統(tǒng)，從多方面考慮，提高系統(tǒng)的可靠性、安全性、通行效率。首先通過(guò)使用無(wú)刷直流電機(jī)作為動(dòng)力源，提高了系統(tǒng)的可靠性；其次，通過(guò)電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)夾人保護(hù)功能提高系統(tǒng)的安全性；然后，通過(guò)降低開(kāi)/關(guān)門(mén)時(shí)間提高閘機(jī)的通行效率。

圖1是基于無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪式門(mén)系統(tǒng)圖，其主要工作原理如下：

該系統(tǒng)包括機(jī)架、扇門(mén)、四桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)、電機(jī)控制器、弧形導(dǎo)軌、彈簧、限位塊。扇門(mén)、四桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)、電機(jī)控制器、弧形導(dǎo)軌、限位塊均安裝于機(jī)架上。所用電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)。四桿機(jī)構(gòu)包括一曲柄和一連桿。曲柄的一端與電機(jī)的輸出軸傳動(dòng)連接，曲柄的另一端與連桿的一端鉸接，連桿的另一端鉸接于扇門(mén)上，扇門(mén)的下端與機(jī)架鉸接。電機(jī)作為動(dòng)力源帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)扇門(mén)開(kāi)閉。弧形導(dǎo)軌的作用為引導(dǎo)扇門(mén)開(kāi)閉。彈簧的一端固定于曲柄上，另一端固定于機(jī)架上。當(dāng)系統(tǒng)斷電且扇門(mén)關(guān)閉時(shí)，彈簧的拉力驅(qū)動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，將扇門(mén)打開(kāi)，達(dá)到緊急放行的目的。限位塊共兩個(gè)，通過(guò)限制曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)起到限位作用。限位塊A用于關(guān)門(mén)限位，它位于扇門(mén)完全關(guān)閉時(shí)曲柄與連桿的鉸接位置下方。限位塊B用于開(kāi)門(mén)限位，它位于電機(jī)輸出軸的左上方。