一种适用于平开门的自动开关门系统的制作方法与工艺

本发明涉及自动门技术领域，尤其涉及一种适用于平开门的自动开关门系统。

背景技术：
随着智能建筑和自动化门禁系统的发展，平开门自动开关门系统已在各住宅小区及办公场所得到了越来越广泛的应用，如目前新开发的商住小区的行人及非机动车通道大多均安装了平开门自动开关门系统，当业主在持卡靠近时，其平开门能自动打开，业主离开后，其平开门又能自动关闭。目前，适用于平开门的自动开关门系统大多采用光电开关检测其开关门的限位位置，其开关门电机的驱动方式基本采用固定电压方式驱动。现有采用光电开关检测平开门限位位置的技术特征，在使用过程中发现存在如下技术缺陷：1、容易受强光的干扰而失效，调试时需遮挡外部光线、调试麻烦；2、长时间使用易受积尘遮光而不能正常工作，需除尘后才能继续使用；3、光电开关的发光管和光敏管长时间使用会老化、发光强度和检测灵敏度会下降，最终导致不能正常工作。其开关门结构的电机驱动采用固定电压方式驱动的技术特征，在使用过程中发现存在如下技术缺点：1、当外部接线短路或电机短路时，将直接损坏驱动电机的驱动管以及内部电路；2、门转动过程中若遇人推、受阻或机械故障导致电机堵转时，电机电流会大增，容易造成电路中的驱动管和内部电路损坏；3、门转动过程中若遇人推、受阻时，电机仍然是大电流、大力矩输出，减速齿长期承受大力矩将降低使用寿命，长时间受阻将直接导致电机发热损坏。为了提高适用于平开门的自动开关门系统的调试效率和使用稳定性，本发明采用了磁感应限位位置检测、电机限流驱动控制方式。

技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明特提出一种适用于平开门的自动开关门系统，该自动开关门系统采用了磁感应限位位置检测技术，其驱动电机采用限流驱动控制方式，提高了适用于平开门的自动开关门系统的调试效率和使用稳定性，提升了使用寿命。本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种适用于平开门的自动开关门系统，包括主机、门、安装在门上的电磁锁、连接主机和门的连杆，其结构特点为：所述主机包括主支架和机罩；在主支架上安装有驱动器和主控制电路板，所述驱动器包括电机、驱动轴和用于控制驱动轴旋转角度的转角限位器；在主控制电路板上设置有单片机，所述单片机的信号输出端与电机电性连接；所述转角限位器包括旋转臂和位于旋转臂下方的限位检测电路板，所述旋转臂垂直固定于驱动轴的上端并随驱动轴同步转动，在旋转臂的下面安装有强磁钢；所述限位检测电路板与主控制电路板电性连接，在限位检测电路板上安装有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器的输出端电性连接到单片机的信号输入端，所述多个霍尔传感器在限位检测电路板的安装位置为强磁钢在随旋转臂转动时其在限位检测电路板的投影轨迹上，所述多个霍尔传感器在该投影轨迹上的安装位置为依次对应门的关门到位位置、缓冲位置和开门到位位置。优选的，在限位检测电路板上共安装有四个霍尔传感器，所述四个霍尔传感器在所述投影轨迹上的安装位置为依次对应门的关门到位位置、关门缓冲位置、开门缓冲位置和开门到位位置。进一步的，所述主支架包括C型结构的支撑架和安装在支撑架顶部的驱动器安装架；所述驱动器安装架包括下安装板和上安装板；所述电机安装在上安装板的上面，所述驱动器还包括安装在上安装板和下安装板之间并与电机输出轴连接的主动齿轮、安装于上安装板和下安装板之间并与主动齿轮啮合的从动齿轮。更进一步的，所述限位检测电路板安装在上安装板上，在限位检测电路板的中部设有通孔；所述驱动轴自下而上依次贯穿下安装板、从动齿轮、上安装板和限位检测电路板；所述驱动轴的上端穿过限位检测电路板上的通孔后通过螺栓与旋转臂固定连接，驱动轴的下端穿过下安装板后延伸至支撑架内，并与连杆的一端固定连接。优选的，所述连杆包括第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的一端与驱动轴的下端固定连接，所述第一连杆的另一端与第二连杆铰接；所述第二连杆与门铰接。优选的，所述旋转臂为扇形形状的钢片或铁片，所述强磁钢安装在旋转臂前端的下部，在扇形状的旋转臂的圆心位置固定连接驱动轴。上述适用于平开门的自动开关门系统，对应关门到位位置和开门到位位置的两个霍尔传感器，其相对于该平面内驱动轴圆心而形成的夹角为90～180度。上述适用于平开门的自动开关门系统，所述霍尔传感器能输出高/低电平信号，当强磁钢在靠近霍尔传感器时，所述霍尔传感器在磁感应的作用下输出低电平信号；当强磁钢在远离霍尔传感器时，所述霍尔传感器输出高电平信号。上述适用于平开门的自动开关门系统，在关门过程中，当门转动到离关门到位位置30度时，强磁钢旋转到关门缓冲位置对应的霍尔传感器的正上方，该对应的霍尔传感器输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门处于缓冲减速的位置，单片机输出控制信号控制电机减速缓冲；当门转动到关门位置时，强磁钢旋转到关门到位位置对应的霍尔传感器的正上方，该对应的霍尔传感器输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门已关门到位，单片机输出控制信号控制电机断电停转并控制电磁锁上电闭锁。上述适用于平开门的自动开关门系统，在开门过程中，当门转动到离开门到位位置约30度时，强磁钢位于开门缓冲位置对应的霍尔传感器的正上方，该对应的霍尔传感器输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门处于缓冲减速的位置，单片机输出控制信号控制电机减速缓冲；当门转动到开门位置时，强磁钢位于开门到位位置对应的霍尔传感器的正上方，该相应的霍尔传感器输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门已开门到位，单片机输出控制信号控制电机断电、停止转动。优选的，所述主控制电路板通过倾斜支架安装在上安装板上，主控制电路板与上安装板呈30度至70度夹角。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种适用于平开门的自动开关门系统，采用了磁感应限位位置检测和电机限流驱动控制方式，提高了适用于平开门的自动开关门系统的调试效率和使用稳定性，提升了使用寿命。附图说明图1为本发明在关门状态下的立体结构示意图；图2为本发明在90度开门状态下的立体结构示意图；图3为本发明中主机的分解结构示意图；图4为本发明中驱动器的分解结构示意图；图5为本发明中强磁钢和霍尔传感器的安装示意图一；图6为本发明中强磁钢和霍尔传感器的安装示意图二；图7为本发明中强磁钢和霍尔传感器的安装示意图三；图8为本发明中电机驱动电路的电路图；附图标记说明：主机1，主支架1a，机罩1b，第一连杆2，第二连杆3，门4，主控制电路板5，旋转臂6，限位检测电路板7，霍尔传感器8，支撑架9，下安装板10，上安装板11，电机12，主动齿轮13，从动齿轮14，驱动轴15，强磁钢16。具体实施方案下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：参照图1至图5所示的一种适用于平开门的自动开关门系统，包括主机1、门4、连接主机1和门4的连杆以及安装在门4上的电磁锁；所述主机1包括主支架1a和机罩1b；在所述主支架1a上安装有驱动器和主控制电路板5；所述驱动器包括电机12、驱动轴15和用于控制驱动轴15旋转角度的转角限位器；在主控制电路板5上设置有单片机，所述单片机的信号输出端与电机12电性连接；所述转角限位器包括垂直固定于驱动轴15端部并可随驱动轴15同步转动的旋转臂6和位于旋转臂6下方的限位检测电路板7。所述旋转臂6为扇形形状的钢片或铁片，表面喷塑防锈处理，在旋转臂6前端下部安装有强磁钢16；在扇形状的旋转臂6的圆心位置连接驱动轴15，当旋转臂6随驱动轴15转动时，设置于旋转臂6前端下部的强磁钢16也一并绕驱动轴15旋转。所述驱动器和限位检测电路板7均与主控制电路板5电性连接；在所述限位检测电路板7上安装有四个霍尔传感器8，所述四个霍尔传感器8的输出端电性连接到单片机的信号输入端，所述四个霍尔传感器8在限位检测电路板7的安装位置为强磁钢16在随旋转臂6转动时其在限位检测电路板7的投影轨迹上，所述四个霍尔传感器8在该投影轨迹上的安装位置为依次对应门4的关门到位位置、关门缓冲位置、开门缓冲位置和开门到位位置。当然，也可以将关门缓冲位置和开门缓冲位置合并一个位置，即缓冲位置，此时，只需在限位检测电路板7上设置三个霍尔传感器8即可，所述三个霍尔传感器8在所述投影轨迹上的安装位置为依次对应门4的关门到位位置、缓冲位置和开门到位位置。所述主支架1a包括C型结构的支撑架9和安装于支撑架9顶部的驱动器安装架；所述驱动器安装架包括下安装板10和上安装板11；在下安装板10和上安装板11之间设置有四根连接柱，下安装板10和上安装板11之间的空间高度由连接柱的高度决定。所述下安装板10和上安装板11通过设置在其四角的四根连接柱和设置在四根连接柱中的螺栓而连接成一体。所述电机12安装在上安装板11的上面，所述驱动器还包括还安装于上安装板11和下安装板10之间并与电机12输出轴连接的主动齿轮13、安装于上安装板11和下安装板10之间并与主动齿轮13啮合的从动齿轮14；所述限位检测电路板7安装于上安装板11上，在限位检测电路板7的中心部设有通孔；所述驱动轴15自下而上依次贯穿下安装板10、从动齿轮14、上安装板11和限位检测电路板7；所述驱动轴15的上端穿过限位检测电路板7上的通孔通过螺栓与旋转臂6固定连接，驱动轴15的下端穿过下安装板10后延伸至支撑架9内，并与连杆的一端固定连接。所述连杆包括第一连杆2和第二连杆3；所述第一连杆2的一端与驱动轴15的下端固定连接，所述第一连杆2的另一端与第二连杆3铰接；所述第二连杆3与门4铰接。所述主控制电路板5通过倾斜支架安装在上安装板11上，主控制电路板5与上安装板11呈30度至70度夹角，本实施方式优选60度夹角。所述机罩1b自上而下罩住驱动器和主控制电路板5；所述机罩1b的下端通过螺栓与下安装板10固定连接。对应关门到位位置和开门到位位置的两个霍尔传感器8，其相对于该平面内驱动轴15圆心而形成的夹角为90～180度。所述主控制电路板5上设有用于控制电机12的电机驱动电路；所述电机驱动电路采用限流方式驱动。限位检测电路板7采用强磁钢16结合霍尔传感器8进行检测，强磁场不受光线、积尘的影响，长时间使用不会出现磁力退化的情况，能有效的解决光电管电路对光线敏感、长时间使用积尘和老化的缺陷。本发明采用了四个霍尔传感器8，分别对应开门到位位置、开门缓冲位置、关门缓冲位置，关门到位位置；霍尔传感器8输出高/低电平信号，强磁钢16在靠近霍尔传感器8时，该霍尔传感器8在磁感应的作用下能输出低电平信号；强磁钢16在远离霍尔传感器8时，该霍尔传感器8输出高电平信号，霍尔传感器8的输出连接到单片机，单片机通过检测高低电平信号可判断强磁钢16是否靠近，四个霍尔传感器8在限位检测电路板7上的安装位置如图6至图7所示。需要说明的是，适用于平开门的自动开关门系统，其开关门所需力矩从驱动轴15输出，通过第一连杆2和第二连杆3将力传动到门4，从关门到开门位置、门4旋转的角度约为90度，而驱动轴15转动的角度视主机1的不同安装位置和连杆的具体构成而定，驱动轴15转动的角度通常为90到180度之间，本发明设置了旋转臂6，其材质为钢，表面喷塑防锈处理，旋转臂6通过螺栓固定在驱动轴15上端部，强磁钢16安装在旋转臂6前端下部，驱动轴15转动时带动旋转臂6和强磁钢16转动。在旋转臂6的下方设置限位检测电路板7，四个霍尔传感器8分布于强磁钢16转动的轨迹上，因此用于开门到位位置和关门到位位置检测的霍尔传感器8在电路板上所成角度为90到180度之间，如图6至图7所示。关门过程中：当门4转动到离关门到位位置约30度时，强磁钢16位于关门缓冲位置对应的霍尔传感器8的正上方，相应的该霍尔传感器8输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门4应为处于缓冲减速的位置，单片机输出控制信号控制电机12减速缓冲；当门4转动到关门位置时，强磁钢16位于关门到位位置对应的霍尔传感器8的正上方，该相应的霍尔传感器8输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门4为已关门到位，单片机输出控制信号控制电机12断电、停止转动并控制电磁锁上电闭锁。开门过程：当门4转动到离开门到位位置约30度时，强磁钢16位于开门缓冲位置对应的霍尔传感器8正上方，相应的霍尔传感器8输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门4为处于应该缓冲减速的位置，单片机输出控制信号控制电机12减速缓冲；当门4转动到开门位置时，强磁钢16位于开门到位位置对应的霍尔传感器8的正上方，相应的该霍尔传感器8输出低电平，单片机检测到该低电平信号时判断门4为已开门到位，单片机输出控制信号控制电机12断电、停止转动。电机12的驱动电路采用图8所示的限流方式驱动，所述驱动电路8包括四个驱动管G1、G2、G3、G4、电阻R1、R2、电容C1、C2，具有防接线短路的功能，遇阻、过载及电机12堵转保护，均能有效的解决：a、外部接线短路或电机12短路时，直接损坏驱动电机12的驱动管G1、G2、G3、G4，以及内部电路的缺陷；b、门4转动过程中遇人推、受阻或机械故障导致电机12堵转时，电机12电流增大造成电路中驱动管G1、G2、G3、G4和内部电路损坏的缺陷；c、门4转动过程中人推门4、受阻时，电机12大电流、大力矩输出，减速齿13、14长期承受大力矩致使用寿命降低，长时间受阻导致电机12发热损坏的缺陷。如图8所示，正转时单片机输出控制信号控制PWM脉宽调制电路，控制驱动管G1、G4跟随PWM控制信号间歇性导通，电流从电源流经驱动管G1、电机12、驱动管G4、电流检测电阻R1，电机12正转；反转时单片机输出控制信号控制PWM脉宽调制电路，控制驱动管G2、G3跟随PWM控制信号间歇性导通，电流从电源流经驱动管G2、电机12、驱动管G3、电流检测电阻R1，电机12反转；电机转动带动主动齿轮13、从动齿轮14、驱动轴15转动，力矩从驱动轴15输出，通过第一连杆2和第二连杆3将力传递到门4，从而实现开门或关门动作。根据欧姆定律，电阻R1两端的电压U＝电阻R1中流过的电流I*电阻R1的阻值R，从公式可以看出，电阻R1两端的电压与电阻R1中流过的电流I成正比，电阻R1中流过的电流I越大则串联电阻R1两端的电压越高，此电压经过电容C1、电阻R2、电容C2所组成的RC滤波网络后进入单片机模数转换器，转换为单片机可识别的数字量，单片机通过检测到的电压值便可通过上述公式计算出电阻R1中的流过的电流值。自动开门或关门过程中，单片机会实时采集电机驱动回路的电流值、也就是电阻R1中流过的电流值，当出现接线短路、门4转动过程中遇人推、受阻或机械故障导致电机12堵转或过载时，电流将大幅上升，单片机将此实时电流值与预先设定的最大工作电流值进行比较，若实时电流值超过预先设定电流值，则单片机输出控制信号控制PWM脉宽调制电路降低脉冲宽度、让驱动管G1、G2、G3、G4在单位时间内的导通时间减小，急速减小电机12驱动电流，若降低到设定的电流时，脉冲宽度降幅较大、达到预先设定的阈值时，单片机将输出控制信号控制驱动管G1、G2、G3、G4断开，电机12断电，从而达到保护的目的。所述电流检测电阻R1可采用一个或多个电阻并联的方式，根据不同功率、电流的电机实现电阻值和功率的匹配；驱动管G1、G2、G3、G4可以根据不同电机功率、电流、电压选用场效应管、三极管或IGBT；电源可根据不同电机的额定电压进行匹配。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。