CN105871259A - 出入口设备及其控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种出入口设备及其控制装置，该控制装置包括：电机、感应开关装置以及与电机和感应开关装置连接的控制电路；电机用于带动出入口设备进行动作；感应开关装置用于检测出入口设备的运行位置及运行状态，进而协助控制电路发出准确控制信号给电机；控制电路用于控制、驱动或制动电机，控制电路包括变频模块，控制电路通过改变变频模块输出的频率来控制电机的转速，从而实现电机的平稳启动、停止以及运行变速。该控制装置可以在出入口设备起步运行、运行快到位和运行过程中实现缓启缓停和制动，减少机械结构的冲击转矩，进而延长出入口设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及出入口控制设备的技术领域，具体是涉及一种出入口设备及其控制装置。
背景技术
随着社会经济的迅速发展和科学技术的全面进步，越来越多的自动化、智能化出入口控制与管理设备逐步走入人们的工作和生活。而作为出入口控制与管理行业的主要设备如普通道闸、快速道闸、高速道闸、通道闸、空降闸、曲臂道闸、栅栏道闸、广告道闸等的应用也越来越广泛。现有的道闸都是由电机提供动力，经蜗轮蜗杆、齿轮、链条或皮带等驱动机构来带动设备运行。而现有控制电路都是控制继电器的通断直接将220V或110V电压加到驱动电机来实现设备的起、落、停等动作。
上述的现有技术道闸中，驱动电机额定工作电压一般多为220V或110V(国外)，如果起步瞬间直接接通或停止时直接断开220V或110V电源，设备在完全静止的状态下突然启动或设备在运行中突然停止都会给设备及其驱动机构带来一定的冲击力，驱动电机会有明显抖动，造成道闸部件非正常磨损，也会产生冲击噪音，还会直接影响道闸的运行平稳度，加速设备老化和缩短设备使用寿命。
针对上一技术问题，目前现有技术中都是通过改变驱动机构的机械结构来实现道闸设备的缓启缓停功能的，如申请号为CN201320062378.5,CN201320327265.3,CN201520428391.7,CN201520443192.3,CN201520571987.2等所述技术方案，但这些技术方案中的结构较为复杂，且生产成本较高，经济性差，不利于产品的推广普及。
发明内容
本发明实施例提供一种出入口设备及其控制装置，以解决现有技术中出入口设备在启动、中途停止或运行到位停止过程中容易出现抖动、非正常磨损、有冲击噪音的技术问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种用于出入口设备的控制装置，所述控制装置包括：电机、感应开关装置以及与所述电机和感应开关装置连接的控制电路；所述电机用于带动出入口设备进行动作；所述感应开关装置用于检测出入口设备的运行位置及运行状态，进而协助所述控制电路发出准确控制信号给所述电机；所述控制电路用于控制、驱动或制动所述电机，所述控制电路包括变频模块，所述控制电路通过改变所述变频模块输出的频率来控制所述电机的转速，从而实现电机的平稳启动、停止以及运行变速。
根据本发明一优选实施例，所述出入口设备运行到预定位置后，所述控制电路通过给电机双向瞬间施加低压或者反接或者短接方式使电机制动，以减少对出入口设备机械结构的冲击转矩。
根据本发明一优选实施例，所述控制电路还包括双向晶闸管，所述控制电路通过改变所述双向晶闸管的导通角来改变所述电机的工作电压，使电机的工作电压呈阶梯式升高或降低，进而实现所述电机的平稳启动及停止。
根据本发明一优选实施例，所述电机为220V或110V交流电机、220V或110V三相变频电机。
根据本发明一优选实施例，所述双向晶闸管的两个主电极T1和T2分别连通驱动所述电机的公共线和220V或110V交流供电的零线端。
根据本发明一优选实施例，所述变频模块输入为单相220V/100V交流电压，输出端U/V/W接三相220V/100V变频电机。
根据本发明一优选实施例，所述控制电路还包括单片机处理单元，所述单片机处理单元用于通过改变所述双向晶闸管的导通角来改变所述电机的工作电压以及通过改变变频模块的输出频率来改变所述电机的转速。
根据本发明一优选实施例，所述单片机处理单元通过输出不同脉冲 频率来控制所述双向晶闸管的导通角或控制所述变频模块的输出频率。
根据本发明一优选实施例，出入口设备运行启动时，所述单片机处理单元先输出控制信号控制所述电机的正转或反转继电器接通，然后以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由低到高变化，实现平稳启动，直到预定缓启时间后，再同步零点控制双向晶闸管工作在全导通状态，保证电机正常运行；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由低到高变化，直到预定频率后一直保持该频率运行，保证电机的平稳启动和正常运行；
出入口设备运行到预定位置时，所述单片机处理单元以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后完全关断双向晶闸管的导通，然后断开电机正转或反转继电器，保证出入口设备平稳停止；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后停止输出正、反转脉冲信号给变频模块，保证出入口设备平稳停止；
出入口设备接收到停止指令时，所述单片机处理单元以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后完全关断双向晶闸管的导通，然后断开电机正转或反转继电器，保证出入口设备平稳停止；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由高到低变化，控制出入 口设备减速，直到预定缓停时间后停止输出正、反转脉冲信号给变频模块，保证出入口设备平稳停止。
根据本发明一优选实施例，所述感应开关装置包括光电开关、霍尔传感器、接近开关、磁性开关、机械开关中的一种或多种。
根据本发明一优选实施例，所述变频模块可以设置不同的电机运行频率，即运行变速，以使出入口设备从正常起步运行到限位停止时间从0.8秒到8秒之间多档位设置，以满足不同场合的安装需求。
根据本发明一优选实施例，所述控制装置包括多个电机，并分别利用控制电路的变频模块和双向晶闸管来控制多个电机的运行状态。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种出入口设备，所述出入口设备包括上述实施例中所述的任一项控制装置。
根据本发明一优选实施例，所述出入口设备包括普通道闸、快速道闸、高速道闸、通道闸、空降闸、曲臂道闸、栅栏道闸、广告道闸、电动伸缩门、悬浮门、平移门、悬折门、悬臂门、平开门、卷帘门、卷闸门。
相对于现有技术，本发明提供的出入口设备及其控制装置，在出入口设备起步运行、运行快到位和运行过程中人为给停止命令时，通过控制串联在电机公共线上的双向晶闸管导通角来改变电机的工作电压，使电机的工作电压呈阶梯式升高或降低，实现平稳启动，平稳停止；或者控制电路包括200V/110V变频模块，控制电路通过改变变频模块输出的频率来改变三相变频电机的转速，从而实现电机的平稳启动、停止以及运行变速。有效提升出入口设备运行平稳度，降低设备的运行噪音。在启动时先输出控制信号控制出入口设备电机的正转或反转继电器接通，然后才控制双向晶闸管缓启；在停止时先控制双向晶闸管缓停直至完全截止然后才控制电机的正转或反转继电器断开，使继电器触点在接通和断开瞬间无电流流通，不会产生电弧火花，延长继电器使用寿命。所以，此方案还可选用额定工作电流较小的继电器替换原来较大功率继电器，可降低出入口设备的成本。进一步地，该出入口设备运行到预定位置后，控制电路通过给电机双向瞬间施加低压或者反接或者短接方式使电机 制动，以减少对出入口设备驱动机构的冲击转矩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明用于出入口设备的控制装置一优选实施例的结构组成框图；
图2是图1实施例中控制装置控制电路的一种原理框图；
图3是图1实施例中控制装置控制电路的另一种原理框图；以及
图4是图2实施例中控制装置控制电路的波形图(也可为110V交流电源)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指
出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明用于出入口设备的控制装置一优选实施例的结构组成框图，需要说明的是，本发明实施例中的控制装置用于的出入口设备包括普通道闸、快速道闸、高速道闸、通道闸、空降闸、曲臂道闸、栅栏道闸、广告道闸、电动伸缩门、悬浮门、平移门、悬折门、悬臂门、平开门、卷帘门、卷闸门等。
该控制装置包括但不限于以下结构单元：电机100、控制电路200以及感应开关装置300；电机100和感应开关装置300分别与控制电路200连接，电机100用于带动出入口设备进行动作；控制电路200用于控制并驱动电机100；感应开关装置300用于检测出入口设备的运行位置及运行状态，进而协助控制电路200发出准确控制信号给电机100。
具体而言，请一并参阅图2和图3，图2是图1实施例中控制装置控制电路的一种原理框图；图3是图1实施例中控制装置控制电路的另一种原理框图。需要说的明的是，该实施例中仅以道闸为例进行说明，该控制装置可以用在其他门闸等出入口设备中，其电路原理与之相似，在此就不再一一列举。
图中黑色带双箭头的粗实线表示为220V或110V电压信号；其他线条为一般的弱电控制信号。该控制电路200包括一双向晶闸管210(图2中电路情况)，该控制电路200通过改变双向晶闸管210的导通角来改变电机100的工作电压，使电机100的工作电压呈阶梯式升高或降低，进而实现电机100的平稳启动及停止。或该控制电路200包括变频模块230(图3中电路情况)，该控制电路200通过给变频模块230变速信号，通过改变变频模块230输出频率来改变所述电机100的转，进而实现电机100的平稳启动及停止。
优选地，电机100为220V/110V交流电机或200V/110V三相变频电机等。双向晶闸管210的两个主电极T1和T2分别连通电机100的公共线和220V或110V交流供电的零线端。变频模块230输入为单相220V/100V交流电压，输出端U/V/W接三相220V/100V变频电机100。优选地，变频模块230可以设置不同的电机运行频率，即运行变速，以使出入口设备从正常起步运行到限位停止时间从0.8秒到8秒之间多档位设置，以满足不同场合的安装需求。关于具体的频率和从正常起步运行到限位停止时间的设定，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
该实施例中，控制装置可以包括多个电机，并分别利用图2和图3中两种控制电路的(变频模块和双向晶闸管)来控制多个电机的运行状态。采用不同控制电路分别控制电机，可以保证在一种电路失灵的情况下，其他电路可以继续正常驱动电机的运行。
该控制电路200还包括单片机处理单元220，单片机处理单元220通过改变双向晶闸管210的导通角来改变电机100的工作电压。或单片机处理单元220给变频模块230变速信号，通过改变变频模块230输出 频率来改变变频电机100的转速。
具体地，单片机处理单元220是通过输出不同脉冲频率来控制双向晶闸管210的导通角或控制变频模块230的频率。
下面通过具体的几种缓启、缓停以及制动功能的出入口设备控制装置的工作情况来介绍其工作过程。在此需要说明的是，本发明中的出入口设备控制装置可以控制出入口设备的缓启、缓停以及制动，或者单独使用其中的一种功能。以下实施例以道闸为例。
图2中：道闸运行启动时，单片机处理单元220先输出控制信号控制电机100的正转或反转继电器接通，然后以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管210提供脉冲触发信号，使双向晶闸管210在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管210工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由低到高变化，实现平稳启动，直到预定缓启时间后，再同步零点控制双向晶闸管210工作在全导通状态，保证电机100正常运行。或如图3中情况：单片机处理单元220输出正、反转信号给变频模块230，同时输出脉冲信号给变频模块230，使变频模块230输出三相220V/110V频率由低到高变化，直到预定频率后一直保持该频率运行，保证电机100的平稳启动和正常运行。
继续图2：道闸运行到预定位置时，即降速感应开关装置被触发，单片机处理单元220以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管210提供脉冲触发信号，使双向晶闸管210在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管210工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制道闸减速，直到预定缓停时间(即限位停止感应开关装置被触发)后完全关断双向晶闸管210的导通，然后断开电机100正转或反转继电器，保证道闸平稳停止。图3中情况：或单片机处理单元220控制输出正、反转射频脉冲信号给变频模块230，使变频模块230输出三相220V/110V频率由高到低变化，控制道闸减速，直到预定缓停时间(即限位停止感应开关装置被触发)后停止输出正、反转射频脉冲信号给变 频模块230，保证道闸平稳停止。
图2中情况：道闸接收到停止指令时，单片机处理单元220以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管210提供脉冲触发信号，使双向晶闸管210在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管210工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制道闸减速，直到预定缓停时间后完全关断双向晶闸管210的导通，然后断开电机100正转或反转继电器，保证道闸平稳停止。图3中情况：单片机处理单元220控制输出正、反转射频脉冲信号给变频模块230，使变频模块230输出三相220V/110V频率由高到低变化，直到预定缓停时间后停止输出正、反转射频脉冲信号给变频模块230，保证道闸平稳停止。
图2中：在道闸正常运行时，单片机处理单元220检测到零点时同步给双向晶闸管210提供脉冲触发信号，使双向晶闸管210在零点后同步导通，直到下一个周期零点后重复相同的同步导通，使双向晶闸管210工作在全导通状态，保证道道闸能够正常运行。图3中：单片机处理单元220给变频模块230特定脉冲，使变频模块230持续输出用户预设的正常运行频率，保证道闸正常运行。请参阅图4，图4是图2实施例中控制装置控制电路的波形图。
优选地，在图2和图3电路结构中，当道闸运行完全到位后(即限位停止感应开关被触发)，控制电路200通过给电机双向瞬间施加低压使电机制动，或者用反接制动、短接制动等制动方式使电机制动，以减少对出入口设备机械结构的冲击转矩。
另外，该控制电路200还包括电压降压电路、全波整流电路、滤波电路、整形电路、信号放大电路、光电隔离电路、继电器等其他电路结构，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
优选地，感应开关装置300可以是光电开关、霍尔传感器、接近开关、磁性开关、机械开关等中的一种或多种。
另外，本发明实施例还提供一种出入口设备，该出入口设备包括驱动机构以及上述实施例中所述的控制装置，驱动机构用于在电机的带动 下执行出入口设备的操作动作。而关于控制装置的具体结构组成及其工作原理，请参阅上述实施例中的描述，此处亦不再详述。
相对于现有技术，本发明提供的出入口设备及其控制装置，在出入口设备起步运行、运行快到位和运行过程中人为给停止命令时，通过控制串联在电机公共线上的双向晶闸管导通角来改变电机的工作电压，使电机的工作电压呈阶梯式升高或降低，实现平稳启动，平稳停止；或者控制电路包括200V/110V变频模块，控制电路通过改变变频模块输出的频率来改变三相变频电机的转速，从而实现电机的平稳启动、停止以及运行变速。有效提升出入口设备运行平稳度，降低设备的运行噪音。在启动时先输出控制信号控制出入口设备电机的正转或反转继电器接通，然后才控制双向晶闸管缓启；在停止时先控制双向晶闸管缓停直至完全截止然后才控制电机的正转或反转继电器断开，使继电器触点在接通和断开瞬间无电流流通，不会产生电弧火花，延长继电器使用寿命。所以，此方案还可选用额定工作电流较小的继电器替换原来较大功率继电器，可降低出入口设备的成本。进一步地，该出入口设备运行到预定位置后，控制电路通过给电机双向瞬间施加低压或者反接或者短接方式使电机制动，以减少对出入口设备驱动机构的冲击转矩。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (14)
1.一种用于出入口设备的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：电机、感应开关装置以及与所述电机和感应开关装置连接的控制电路；所述电机用于带动出入口设备进行动作；所述感应开关装置用于检测出入口设备的运行位置及运行状态，进而协助所述控制电路发出准确控制信号给所述电机；所述控制电路用于控制、驱动或制动所述电机，所述控制电路包括变频模块，所述控制电路通过改变所述变频模块输出的频率来控制所述电机的转速，从而实现电机的平稳启动、停止以及运行变速。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述出入口设备运行到预定位置后，所述控制电路通过给电机双向瞬间施加低压或者反接或者短接方式使电机制动，以减少对出入口设备机械结构的冲击转矩。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制电路还包括双向晶闸管，所述控制电路通过改变所述双向晶闸管的导通角来改变所述电机的工作电压，使电机的工作电压呈阶梯式升高或降低，进而实现所述电机的平稳启动及停止。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述电机为220V或110V交流电机、220V或110V三相变频电机。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述双向晶闸管的两个主电极T1和T2分别连通驱动所述电机的公共线和220V或110V交流供电的零线端。
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述变频模块输入为单相220V/100V交流电压，输出端U/V/W接三相220V/100V变频电机。
7.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述控制电路还包括单片机处理单元，所述单片机处理单元用于通过改变所述双向晶闸管的导通角来改变所述电机的工作电压以及通过改变变频模块的输出频率来改变所述电机的转速。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述单片机处理单元通过输出不同脉冲频率来控制所述双向晶闸管的导通角或控制所述变频模块的输出频率。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，出入口设备运行启动时，所述单片机处理单元先输出控制信号控制所述电机的正转或反转继电器接通，然后以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由低到高变化，实现平稳启动，直到预定缓启时间后，再同步零点控制双向晶闸管工作在全导通状态，保证电机正常运行；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由低到高变化，直到预定频率后一直保持该频率运行，保证电机的平稳启动和正常运行；
出入口设备运行到预定位置时，所述单片机处理单元以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后完全关断双向晶闸管的导通，然后断开电机正转或反转继电器，保证出入口设备平稳停止；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后停止输出正、反转脉冲信号给变频模块，保证出入口设备平稳停止；
出入口设备接收到停止指令时，所述单片机处理单元以检测到零点信号作为中断，向双向晶闸管提供脉冲触发信号，使双向晶闸管在零点后延时导通，直到下一个周期零点后重复相同的延时导通，通过控制延时的时间使双向晶闸管工作在不完全导通状态，即低于额定电压的一定电压范围内由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后完全关断双向晶闸管的导通，然后断开电机正转或反转继电器，保证出入口设备平稳停止；或所述单片机处理单元输出正、反转脉冲信号给变频模块，使变频模块输出三相220V/110V频率由高到低变化，控制出入口设备减速，直到预定缓停时间后停止输出正、反转脉冲信号给变频模块，保证出入口设备平稳停止。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述感应开关装置包括光电开关、霍尔传感器、接近开关、磁性开关、机械开关中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述变频模块可以设置不同的电机运行频率，即运行变速，以使出入口设备从正常起步运行到限位停止时间从0.8秒到8秒之间多档位设置，以满足不同场合的安装需求。
12.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多个电机，并分别利用控制电路的变频模块和双向晶闸管来控制多个电机的运行状态。
13.一种出入口设备，其特征在于，所述出入口设备包括驱动机构以及权利要求1-12任一项所述的控制装置，所述驱动机构在电机的带动下执行出入口设备的操作动作。
14.根据权利要求13所述的出入口设备，其特征在于，所述出入口设备包括普通道闸、快速道闸、高速道闸、通道闸、空降闸、曲臂道闸、栅栏道闸、广告道闸、电动伸缩门、悬浮门、平移门、悬折门、悬臂门、平开门、卷帘门、卷闸门。
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