CN103742020B - 扇门配置系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扇门配置系统，包括电机以及控制器，其中在电机上安装测角传感器，还包括通用传感器接口以及归一化模块，其中，通用传感器接口的输入端连接测角传感器，输出端连接归一化模块；所述归一化模块连接至控制器。本发明还公开了扇门配置方法，包括如下步骤：步骤1，系统上电，测角传感器测取电机角度，并将测角值经由通用传感器接口输入至归一化模块；步骤2，归一化模块在预存的归一化测角参数表中查找与当前获得的测角值对应的归一化测角值，并将查到的归一化测角值输入控制器；步骤3，控制器根据归一化测角值控制电机转动。本发明扇门配置系统及方法节省了系统计算的开销，有利于系统的稳定性和进一步改良。

Description

扇门配置系统及方法

技术领域

本发明涉及门禁控制领域，特别涉及扇门配置系统及方法。

背景技术

现有的扇门配置方法通常采用的是系统上电后，在系统初始化的过程中通过不断地发送指令，读取并分析传感器上传的数据，来不停的调整扇门位置，最终确定扇门的正常开关门范围和扇门的旋转方向。

目前流行多种测角传感器，如磁阻、光电码盘、旋转变压器、霍尔器件等。采用的传感器不同，不仅原始信号不同，信号的处理方法和处理电路不同，测角的范围也不同。导致必须针对特定的测角传感器，既要设计特定的检测电路，又要编制不同的测角计算控制软件和通信软件。

由于机械误差、不同的扇门生产厂家等原因，扇门的测角与扇门的位置无固定的对应关系。实际控制时要通过电机控制及试探来确定这一对应关系，这使得控制程序复杂化。

由于每一扇门通道由左右镜对称的2个扇门单元组成，电机控制扇门的方法也就成为正逆配对。电机的正逆控制必须经过人工设置来确定，或者在扇门初始的运动控制时用电机的旋转试探来确定，增加了控制程序的复杂性。

由于测角的操作相当频繁，对于许多控制算法，控制节拍周期仅为50us，而某些测角方法仅测角数据的通信就要占用13us以上的MCU时间。测角通信及测角计算软件大大增加了控制MCU的运算开销，也限制了控制算法的计算量。

由于不同的传感器有参数差异，各种传感器的测角范围各不相同，有0～1000、0～4096不等，同样的转动角度，不同的传感器输出的可能是0～2000，也可能是0～1000。测角传感器提供的是电机轴的角度参数，因为传感器安装的原因，不可能做到扇门收起时传感器恰好输出为0，放出时恰好是2000，可能收起是500，放出是2500。由于机械加工及安装等原因，相同型号的扇门，传感器测角范围也有小的差异，标称的测角范围是2000，实际可能是1950。测角传感器的读数是循环的，例如初始读数是3000，传感器读数范围是0～4096，随着电机旋转读数增加，读数会逐步增长并越过0点，又从0开始增长，读数减少时亦然。因此测角传感器是一个非标准的传感器，需要扇门单元所配的控制器对传感器读数做补偿与修正后，才能进行控制计算。目前，大部分传感器读数的修正、补偿工作由控制器在每一次扇门单元上电时进行，通过建立一张控制参数表供后续软件使用。

各种测角传感器的工作需要一套相应的电路来实现。目前，测角传感器的电路放在控制器内。或者说，换测角传感器一般都要换控制器。测角传感器的工作也要消耗控制器的MCU软件时间，对于某些传感器，这个时间占用的MCU时间很高，压缩了电机控制计算的MCU时间。

由于扇门单元是成对使用的，即一个闸机通道由左右各一个扇门单元组成，这两个扇门单元工作时电机旋转方向是相反的，一个单元的电机为顺时针旋转扇门放出，另一个必然是逆时针旋转扇门放出。相同的开门关门动作，对左右扇门单元电机的输出驱动是不同的。目前的做法是在控制器上用一个人工选择开关来设置，让MCU读取这一状态信号。这一设置要在现场根据控制器安装在左右扇门单元的哪一个来人工设定，对现场工作人员有一定的专业要求。

发明内容

为了解决扇门配置过程复杂、耗费时间长的问题，本发明提供了一种扇门配置系统。

一种扇门配置系统，包括电机以及其控制器，其中在电机上安装测角传感器，还包括通用传感器接口以及归一化模块，其中，

通用传感器接口的输入端连接测角传感器，输出端连接归一化模块；

所述归一化模块连接至控制器，所述归一化模块用于将来自通用传感器接口的测角值进行归一化并输出至控制器中，由控制器根据所述归一化测角值控制电机，其中归一化的公式为：

d＝N*(x–A)/(B–A)，

其中，d为归一化测角值，x为测角传感器当前测得的测角原始值，A为起点测角原始值，B为终点测角原始值，N为取值从1000到3000的自然数。

其中N的取值由用户预设的归一化测角值范围所确定。例如，归一化后测角范围为0至1999，则归一化数值长度为2000。通过在测角传感器与控制器接口之间增加通用传感器，实现不同测角传感器的装配需要，再通过归一化模块将不同种类的传感器获取的测角值归一化为统一的测角值，从而实现配置过程中可连接不同传感器，解决了不同传感器需要配置不同控制器的问题。

其中所述通用传感器接口包括：数字输入端、模拟输入端，还包括对应的数字输出端和模拟输出端；

所述测角传感器为数字或模拟类型，其对应地连接至所述通用传感器接口的输入端；

归一化模块根据所述测角传感器类型与所述通用传感器接口连接。

测角传感器既可以连接数字类型的测角传感器也可以连接模拟传感器，并且通过归一化模块将不同类型的测角值归一化至统一的范围内，降低了扇门配置的复杂度。

其中所述归一化模块设有复位端口，向所述复位端口输入低电平用于消除参数配置，且所述归一化模块还连接有一配置指示灯。

其中复位端口在输入低电平保持一段时间时消除归一化模块的配置参数并重新进行配置。配置指示灯用于表示归一化模块是否正常配置，在正常状况下当扇门尚未配置完成时，灯为闪烁状态，表示此系统为待配置状态，配置指示灯为常亮状态时，表示扇门配置完成。如刚上电时配置指示灯即显示常亮状态，则表明归一化模块配置异常，此时向复位端口输入低电平。

利用本发明的扇门配置系统，本发明还提供了一种扇门配置方法，包括如下步骤：

步骤1，系统上电，测角传感器测取电机角度，并将测角值经由通用传感器接口输入至归一化模块；

步骤2，归一化模块在预存的归一化测角参数表中查找与当前获得的测角值对应的归一化测角值，并将查到的归一化测角值输入控制器；

步骤3，控制器根据归一化测角值控制电机转动。

在本发明的扇门配置方法中，每一次系统断电后重新上电时，测角传感器所测得的测角值均与预存在归一化模块中的归一化测角参数表中的归一化测角值唯一对应，其旋转的方向通过归一化模块中输出的增量符号来控制，而不需要在每一次系统上电时通过缓慢转动电机来确定旋转方向与增量符号的关系，从而节省了上电过程中确定位置和旋转方向的时间，同时避免了由于可能存在的旋转方向错误而导致扇门过度打开或关闭造成的损害。另外预先设定左右扇门的开门增量符号，避免了在使用现场通过人工设置开关来完成左右扇门的配置，进一步简化了扇门的配置过程。例如，开门所对应的增量符号为1，且扇门完全打开对应的最终归一化测角值为1999。在系统上电后，归一化测角值为1000，则此时在接收到开门信号后，则通过归一化模块向控制器输出增量符号1来实现扇门收起，从而进行开门。

步骤2中，归一化测角参数表的建立方法如下：

a)系统断电，使扇门保持打开，测角传感器测得起点测角原始值，且将此时的归一化测角参数记为0；

b)系统上电，由控制器控制电机转动，并获得与电机转动方向对应的增量符号；

c)控制器根据增量符号，转动电机直至扇门完全放出，测角传感器测得终点测角原始值，并将此时的归一化测角参数记为终点测角归一化值；

d)根据起点测角原始值、终点测角原始值以及终点测角归一化值进行归一化计算，得到测角传感器所测原始测角值所对应的各个归一化测角值，并建立归一化测角参数表。

其中，在安装完测角传感器之后，即对相应的测角传感器进行归一化处理，得到该测角传感器所对应的归一化测角参数表。从而在使用过程中，每一次上电配置只需要由归一化测角值查找该归一化测角参数表即可得到实时测得的测角值所对应的归一化测角值，节省了运算开销。

在系统上电时，先判断配置指示灯是否闪烁：若配置指示灯保持闪烁，则继续配置直至配置指示灯常亮，再由控制器控制电机转动；否则，向所述归一化模块复位端口输入低电平直至配置指示灯恢复闪烁。

通过观察配置指示灯可以得知归一化模块是否正常配置，从而可在配置过程中及时进行复位，直至归一化模块正常配置。其中复位端口为保持3秒低电平输入来实现复位。

步骤d)中归一化计算的公式为：

d＝N*(x–A)/(B–A)，

其中，d为归一化测角值，x为测角传感器当前测得的测角原始值，A为起点测角原始值，B为终点测角原始值，N为取值从1000到3000的自然数。

在扇门完全收起时，测角传感器测取的测角值为起点测角原始值，扇门完全放出时，测角传感器测取的测角值为终点测角原始值。

在步骤3中，控制器根据归一化模块输出的增量符号来控制电机转动的方向。

通过在归一化模块输出增量符号控制电机转动的方向，在扇门配置过程中就确定了扇门的左右位置，从而不需要在使用现场通过人工设置开关来进行扇门左右位置的设置，提高了扇门配置的效率，同时减少了配置错误的概率。

通过本发明扇门配置系统及方法，加入了通用传感器接口以及归一化模块，可在配置时采用不同的测角传感器而不需要更换控制器，同时通过在归一化模块中增加一路用于表示电机旋转方向的输出，使得扇门单元在使用现场不需要再另外由人工设置开关来确定电机旋转方向对应的扇门收放方向。

附图说明

图1为本发明实施例扇门配置系统的结构示意图；

图2为本发明当前实施例扇门配置方法的流程图；

图3为本发明当前实施例归一化测角参数表的建立过程流程图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的扇门配置系统包括电机、测角传感器、通用测角传感器接口、归一化模块和控制器。

本发明实施例中，电机为三相永磁电机，测角传感器安装于电机上。测角传感器的输出端连接至通用传感器接口的输入端，通用传感器接口的输出端连接至归一化模块的输入端，归一化模块的输出端连接控制器。

在当前实施例中，通用传感器接口为25芯插座，当前实施例的25芯插座采用标准板装连接器DB25TE1-1634220-2传感器插座，其带有标准线缆端连接器DB25带外壳的屏蔽组件TE749805-9，其端口如表1所示：

表1

当前实施例中，所采用的测角传感器为勇泰LI80T25-LS2000ABZ5L-S系列光电增量式编码传感器。如图1所示，在系统上电以后，扇门配置系统进行如下步骤的配置：

步骤1，测角传感器测取电机角度；

测角传感器读取电机当前位置的角度，并通过通用传感器接口输入至归一化模块。

步骤2，归一化模块在预存的归一化测角参数表中查找与当前获得的测角值对应的归一化测角值，并将查到的归一化测角值输入控制器；

其中，归一化测角参数表通过预先进行扇门学习来获得。

在扇门学习过程中，扇门位置对应的归一化测角值获得方式如图3所示，其包括以下几个步骤：

a)当电机断电时，扇门收起，此时测角传感器读数为A，将其记为起点测角原始值。

b)扇门单元上电，电机正反转试探扇门运动，找到使扇门放出的电机旋转方向，并由归一化模块记录读数增量符号(例如，开门时旋转的增量符号为1，关门时增量符号为0)。

c)输出增量来驱动电机，使扇门放出，同时记录传感器的数值，驱动扇门完全放出，读取传感器此时数值B，该值为终点测角原始值。

d)按照归一化测角格式，建立归一化测角值，建立归一化测角参数表，并存储在归一化模块中。

归一化的测角值可以用下式表达：

d＝2000*(x–A)/(B–A)

其中，d为归一化测角值，x为当前测得的原始值，A为起点测角原始值，B为终点测角原始值。

当测角传感器从电机读取测角值时，通过通用传感器接口输入至控制器，则控制器通过上述公式将测角值归一化到0～1999的范围，并根据输入的控制信号输出增量符号，控制电机的转动，从而控制扇门的收放。

当前实施例测角传感器的测角范围为0～3999。扇门单元组装后，扇门完全收起时，测角传感器所对应的起点测角原始值为1000，此为起点，此时的起点测角归一化值为0；扇门放出时，测角值递减，即扇门放出时的增量为负值，此即为电机控制扇门放出的旋转方向；扇门完全放出的终点测角原始值为3000，但是因为传感器测角的增量为负值，递减时经过了0点，因此终点调整为补码，即-1000。如果当前测角的原始值为250，用上述公式可以计算得到归一化测角值为750。

在当前实施例中，归一化模块为stm32芯片，其包括15个引脚，各个引脚功能如表2所示：

表2

表2中的归一化测角值为绝对值数据。归一化测角值的范围在0至1999范围，因此输出时为11位数字，归一化模块用11个引脚分别输出。在归一化模块上还有一路输出表示扇门收放方向的增量符号。在归一化模块接收到来自外部的开门信号或关门信号以后，向控制器发送增量符号，从而控制器控制电机的旋转方向，实现相应的开门或关门。

本发明扇门配置系统及方法实现了适应多种传感器的配置，且简化了扇门单元在现场设置的过程，节省了系统计算的开销，有利于系统的稳定性和进一步改良。

Claims (8)

1.一种扇门配置系统，包括电机以及其控制器，其中在电机上安装测角传感器，其特征在于，还包括通用传感器接口以及归一化模块，其中，

通用传感器接口的输入端连接测角传感器，输出端连接归一化模块；

所述归一化模块连接至控制器，所述归一化模块用于将来自通用传感器接口的测角值进行归一化并输出至控制器中，由控制器根据所述归一化测角值控制电机，其中归一化的公式为：

d=N*(x–A)/(B–A)，

其中，d为归一化测角值，x为测角传感器当前测得的测角原始值，A为起点测角原始值，B为终点测角原始值，N为1000到3000的自然数。

2.如权利要求1所述扇门配置系统，其特征在于，其中所述通用传感器接口包括：数字输入端、模拟输入端，还包括对应的数字输出端和模拟输出端；

所述测角传感器为数字或模拟类型，其对应地连接至所述通用传感器接口的输入端；

归一化模块根据所述测角传感器类型与所述通用传感器接口连接。

3.如权利要求2所述扇门配置系统，其特征在于，其中所述归一化模块设有复位端口，向所述复位端口输入低电平用于消除参数配置，且所述归一化模块还连接有一配置指示灯。

4.一种利用权利要求3所述扇门配置系统的扇门配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，系统上电，测角传感器测取电机角度，并将测角值经由通用传感器接口输入至归一化模块；

步骤2，归一化模块在预存的归一化测角参数表中查找与当前获得的测角值对应的归一化测角值，并将查到的归一化测角值输入控制器；

步骤3，控制器根据归一化测角值控制电机转动。

5.如权利要求4所述的扇门配置方法，其特征在于，步骤2中，归一化测角参数表的建立方法如下：

a）系统断电，使扇门保持打开，测角传感器测得起点测角原始值，且将此时的归一化测角参数记为0；

b）系统上电，由控制器控制电机转动，并获得与电机转动方向对应的增量符号；

c）控制器根据增量符号，转动电机直至扇门完全放出，测角传感器测得终点测角原始值，并将此时的归一化测角参数记为终点测角归一化值；

d）根据起点测角原始值、终点测角原始值以及终点测角归一化值进行归一化计算，得到测角传感器所测原始测角值所对应的各个归一化测角值，并建立归一化测角参数表。

6.如权利要求5所述的扇门配置方法，其特征在于，在步骤b)中，在系统上电时，先判断配置指示灯是否闪烁：若配置指示灯保持闪烁，则继续配置直至配置指示灯常亮，再由控制器控制电机转动；否则，向所述归一化模块复位端口输入低电平直至配置指示灯恢复闪烁。

7.如权利要求5所述的扇门配置方法，其特征在于，步骤d)中归一化计算的公式为：

d=N*(x–A)/(B–A)，

其中，d为归一化测角值，x为测角传感器当前测得的测角原始值，A为起点测角原始值，B为终点测角原始值，N为取值从1000到3000的自然数。

8.如权利要求4所述的扇门配置方法，其特征在于，在步骤3中，控制器根据归一化模块输出的增量符号来控制电机转动的方向。