专利名称：带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种卷帘门控制技术，特别涉及一种带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路。
背景技术：
目前，公知的市面上使用的控制系统可以实现遥控电动开关门功能，但是还存在诸多缺点缺陷未被解决。这些缺陷主要包括
1、所有的电动卷帘门，当门关到底后由于门的可卷的软特性，门都能从底部抬起来，窃贼可以进入，安全性能差；即使一些面积比较大的门，人手抬不动仍可以用棍子撬起，人可以轻松的爬进去，防盗安全性能很差。这是门控行业业内已知的电动卷帘门的致命缺点，但至今无法解决。2、电动门在停电后，无法电动开启，若想开门只能通过留在卷门机上部的手闸缓慢拉开门体，但每次拉动距离短，若需要完全将门打开(或者关闭)要很长时间，开关门比较困难，电动门的方便快捷性能便不复存在。另外，手闸在外部，任何人都可以开关门，安全性无法保证。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路。技术方案一种带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，包括单片机(MCU)主控模块，卷门机动作控制模块，及遥控接收器模块组成，还包括下限位检测模块， 自动上锁模块，后备电源控制模块，其中所述单片机(MCU)主控模块包括控制芯片Ul和驱动芯片U2，下限检测模块是在地面上设置限位探头(磁感应原件)，在卷帘门下缘设置磁体； 该限位探头的信号端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极通过电阻R8与控制芯片Ul 的信号输入端连接，同时二极管D3的正极通过电阻R7与连接高电平；自动上锁模块包括电控锁和电磁感应单元，该电控锁是固定在地面上的电磁锁，卷帘门的下缘固定有与电磁锁配合的铁块，或者电控锁是固定在门框两侧靠近地面位置的电插锁，同时在卷帘门门板两侧上对应位置有与电插锁配合的插槽，电磁感应单元是在卷帘门下缘安装磁铁，同时在磁铁正下方地面上设置限位探头，该限位探头的信号端与控制芯片Ul输入端连接，电控锁的控制端与PNP达林顿管Ql连接后与控制芯片Ul输出端连接；后备电源控制模块的逆变输出端接交流卷门机，该后备电源控制模块包括SW-UPS电源芯片、充电/逆变单元和蓄电池，Sff-UPS电源芯片的输入端与220V市电连接，其输出端与充电/逆变单元的输入端连接， 该充电/逆变单元的充电输出端与蓄电池电源端连接，且蓄电池输出端与电控锁电源端连接，SW-UPS电源芯片的控制端通过继电器JD4与控制芯片输出端连接；控制芯片Ul的信号输入端上还连接有市电检测电路，控制芯片检测到无市电信号后输出驱动继电器JD4的控制信号，使SW-UPS电源芯片启动逆变单元进行供电；蓄电池正负极依次串联分压电阻Rl和R2，两电阻公共端通过信号线与控制芯片Ul的电压信号采集端连接；卷门机动作控制模块的卷帘门的卷门机为交流电机，该交流电机的电源端与后备电源控制模块的逆变输出端连接，(市电存在时后备电源的旁路直接通过逆变输出端输出市电，无市电时是后备电源逆变后其逆变输出端可输出交流市电)，该交流电机开门控制端UP通过继电器JDl后与控制芯片Ul的第一个输出控制端连接，交流电机停止控制端STOP通过继电器JD2后与控制芯片 Ul的第二个输出控制端连接，交流电机关门控制端DOWN通过继电器JD13后与控制芯片Ul 的第三个输出控制端连接。还包括红外感应模块，该红外感应模块是在门框两侧靠近地面位置处分别安装有红外对射或反射感应器，该两侧红外对射或反射感应器的信号线与控制芯片输入端连接。红外对射或反射感应器的信号端连接二极管D4的负极，二极管D4的正极通过电阻R9与控制芯片Ul的信号输入端连接，同时二极管D4的正极连接高电平。该系统不仅可以适用控制电动卷帘门，同样适用于控制电动卷帘窗。所述限位探头可以为霍尔开关，或者接近开关，或者红外开关，或者干簧管等。控制芯片Ul输出端连接有报警模块，控制芯片Ul检测到限位探头的Brp点信号但无开门信号时向报警模块输入报警信号。市电检测电量包括电容C4、电阻R18、整流桥BRIDGE和光电耦合器U3，市电经C4， R18阻容降压后通过整流桥正整流进入光电耦合器U3输入脚，光电耦合器正输出端与控制芯片Ul检测端连接，该检测端上通过电阻R17连接有高电平，光电耦合器负输出端与低电平连接，当该检测端被下拉为低电平，表示有市电存在。所述控制芯片Ul为W79F825，驱动芯片U2为ULN2003，控制芯片Ul通过驱动芯片 U2分别控制继电器JDl、继电器JD2、继电器JD3、继电器JD5和达林顿管Ql。一种针对所述电路的开、锁门控制及报警控制方法，限位探头采用霍尔探头，对霍尔探头设置有磁性增强的工作阈值Bop点和磁性减弱的工作阈值Brp点，关门时控制芯片 Ul检测霍尔探头信号，判断磁性大于Bop点时启动电控锁进行锁门动作；开门时控制芯片 Ul接收到开门信号后控制达林顿管Ql断开，使电控锁释放；开门时控制芯片Ul没有接收到开门信号，判断磁性小于Brp点时输出报警信号。一种针对所述电路中后备电源控制模块的控制方法，设置蓄电池满电量值VO和蓄电池UPS电源逆变启动临界电压值VL，蓄电池电量检测的模拟信号通过A/D转化为数字量后与满电量值VO和临界电压值VL进行比较，当检测到的电压值与满电压值VO —样时， 延迟一段时间浮充后，释放继电器JD4，UPS电源关闭，充电断开，防止蓄电池过冲；当检测到的蓄电瓶的电压值低于临界电压值VL时，控制芯片Ul使继电器JD4吸合，UPS电源开启进行充电。本发明的有益效果1、本发明针对卷帘门可以被人为抬起或者撬起的缺陷，在控制系统中加入电磁锁、关门到底限位检测探头及报警接口。当门关到底部后，关限位探头发出信号被控制系统检到，然后控制电磁锁吸合，电磁锁吸合后产生180-300公斤或者更大的力量将体门牢牢锁定在底部，使门体无法被撬开，这样市面上使用的卷门机的控制系统的一个致命缺陷得到解决，若关门上锁后门还被非法开启，则可以通过控制系统的报警接口及时报警，安全性更加有保障。2、针对停电后无法开门或者开门缺陷，系统增加后备电源功能。当系统正常供电断开时，自动切换为后备电源。后备电源采用UPS作为后备电源，既可以保证控制系统的正常工作，又可以通过UPS给卷门机供电，门仍然可以电动开关，免除了断电后门无法上锁及手动开关门不方便的难题。3、本发明既解决了现用的卷帘门控制系统在关门后可以人外抬起来或者被撬开的致命缺陷，提高其防盗性能，而且又引入后备电源，确保市电停电时系统正常运行，使停电时也可电动开门，在安全性和方便性上达到了完美结合。4、该系统不仅可以适用控制电动卷帘门，同样适用于控制电动卷帘窗。
图1是本发明的一种安装实施图； 图2是本发明的另一种安装实施图
图3是开、锁门控制和报警控制框图； 图4是后备电源控制模块的控制框图； 图5为系统控制器的电路原理图。图中1.卷帘门的门机(即卷门机)，2.控制器(Ul)，3.磁铁，4.限位探头，5.铁板，6.电磁锁，7.卷帘门门板，8和9为红外对射感应器(或红外反射感应器或红外探头)， 10.地平面，11.控制线导管，12.卷门机，13.电控锁，14.报警接口，15.遥控发射器，16.遥控接收器。18.插槽，19.电插锁。
具体实施例方式实施例一参见图1和图5，电磁锁固定在地面，卷帘门下缘固定有铁板5。卷门机安装在卷轴的一侧并封闭，控制芯片安装在电机附近或者隐藏在墙体附近箱体中。电控锁的控制线通过PNP达林顿管Ql连接后与控制芯片Ul输出端连接。同时，在地面上设置下限位探头，本实施例中的下限位探头采用霍尔开关，在卷帘门下缘设置磁铁，两者形成感应系统。霍尔探头的信号端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极通过电阻R8与控制芯片 Ul的信号输入端连接，同时二极管D3的正极通过电阻R7与连接高电平。卷门机动作控制模块的卷帘门的卷门机为交流电机，该交流电机的电源端与后备电源控制模块的逆变输出端连接，该交流电机开门控制端UP通过继电器JDl后与控制芯片 Ul的第一个输出控制端连接，交流电机停止控制端STOP通过继电器JD2后与控制芯片Ul 的第二个输出控制端连接，交流电机关门控制端DOWN通过继电器JD13后与控制芯片Ul的第三个输出控制端连接。控制芯片Ul的信号输入端上连接有遥控接收器，并配有遥控发射器。当遥控发射器发射一个经编码的无线电指令，被遥控接收器接收，接收到无线电指令被送往控制芯片进行解码处理。控制芯片解析出其编码的含义后，控制卷帘门的卷门机动作，或是开门或是关门或是在门体开关过程中停止。当门关到下限位时，下限位探头发出关门到下限位信号， 控制芯片检测到下限位信号后，电控锁开始工作，将门牢牢锁在底部，直到下次接收到开门指令前，电控锁一直处于上锁状态。当接收到开门指令时，控制芯片先执行开锁动作，再执行开门动作。若未接收到开门指令而门被打开，则门体离开下限位，该信号会被控制芯片检测到并判断为非法开门，此时控制芯片会通过报警接口进行报警。后备电源控制模块包括SW-UPS电源芯片、充电/逆变单元和蓄电池，SW-UPS电源芯片的输入端与220V市电连接，其输出端与充电/逆变单元连接，该充电/逆变单元的充电输出端与蓄电池电源端连接，蓄电池与电控锁电源端连接，Sff-UPS电源芯片的控制端通过继电器与控制芯片输出端连接，若市电停电，控制芯片检测到无市电信号后会在瞬间切换到UPS不间断电源供电，输出驱动继电器的控制信号使SW-UPS电源芯片启动逆变单元进行供电，保证系统正常工作。具体的方式是控制芯片通过接口检测市电是否存在，若市电存在则控制芯片发出指令使控制UPS开关的继电器切换为常开状态，使UPS逆变供电回路断开，这样系统使用市电UPS而不用后备电源，保证UPS不会因空载而减少寿命；若市电断电，则控制芯片发出指令使控制UPS开关的继电器切换为常闭状态，UPS逆变供电回路接通，系统接通后备电源，工作恢复正常。另外，控制芯片也会通过A/D接口检测采集UPS的蓄电组储存的电量，若电池组电量少，电压低，即使市电有电，也会打开UPS，让UPS给蓄电池充电，保证后背电源电量充足，当蓄电池充满后，会自行断开UPS开关，关闭UPS电源，防止蓄电池过冲。UPS不间断电源的开启和关闭及充电都是按需动作，自动切换，无需人为参与，更加智能化。由于遥控信号的发射和接收编码采用美国的Keeloq跳码技术，Keeloq编码量大不易重码；密码位64位数据不易被扫描和破译，安全性极高。但Keeloq跳码需要要在第一次使用前，对编译码器进行一次"学习"，使编译码器的密码同步，才可以使用。所以在使用前要先将遥控器与控制芯片进行对码“学习”。若图1中卷帘门处于打开状态，遥控器发射器与控制芯片对码学习完毕后，遥控器发射器发射一个关门信号，遥控接收器接收信号并进行解码处理，控制芯片2读取遥控接收器的信号进行二次解码处理，处理完毕后控制芯片发出控制信号，控制卷帘门的卷门机1执行关门动作，这样卷帘门门板7向下运动。在关门过程中，若门体7正下方有人或者有其障碍物体，红外感应探头8和9之间被遮挡，控制芯片也会立即控卷帘门的卷门机1停止关门动作，这样不仅保护了门下人的安全及物品的安全，也防止了门体撞到障碍物损坏。若门体7正下方无人或者有其他物体，门将继续向下关门，当门关到快底部时，在门板上固定的磁铁3接近下限位探头4，(限位探头可以是霍尔开关，干簧管等)，此时下限位探头发出到下限位信号，控制芯片检测到关门到下限位的信号后，发出信号控制使电磁锁6通电工作，电磁锁工作时产生180-300公斤或者更大的磁力与固定在门板上的铁板5吸合在一起，并且电磁锁一直保持吸合状态，这样门就被牢牢所在底部，无法抬起或者撬开。当控制芯片接收到遥控发射的开门指信号时，将会先执行开锁动作，然后再让执行开门动作。若在电控锁以上锁后但未接到开门信号前，门体被非法打开，会导致下限位探头4与门上固定的磁铁3分离，这个信号会被控制芯片检测到为非法开门信号，此时控制芯片会通过报警接口报警，以保证用户的财产安全。本实施例的控制器原理图参见图5 控制器部分的主要单片机(MCU)主控模块，自动上锁模块，下限位检测模块，后备电源控制模块，卷门机动作控制模块，及遥控接收器模块组成。图中，主控芯片Ul为W79E825，芯片U2是ULIN2003 (由七个硅NPN达林顿管组成高耐压、大电流达林顿陈列)，U4是UPS不间断电源，Kl是遥控器对码学习按键，K2是手动开关门按键，LEDl卷门机工作指示灯，LED2是UPS蓄电池低电压指示灯，LED3是遥控器对码指示灯，LED4是蓄电池充电指示灯。主控芯片各个管脚在本设计中的用途如下
权利要求
1.一种带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，包括单片机主控模块， 卷门机动作控制模块，及遥控接收器模块组成，其特征是还包括下限位检测模块，自动上锁模块，后备电源控制模块，其中所述单片机主控模块包括控制芯片Ul和驱动芯片U2，下限检测模块是在地面上设置限位探头，在卷帘门下缘设置磁体；该限位探头的信号端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极通过电阻R8与控制芯片Ul的信号输入端连接，同时二极管D3的正极通过电阻R7与连接高电平；自动上锁模块包括电控锁和电磁感应单元，该电控锁是固定在地面上的电磁锁，卷帘门的下缘固定有与电磁锁配合的铁块，或者电控锁是固定在门框两侧靠近地面位置的电插锁，同时在卷帘门门板两侧上对应位置有与电插锁配合的插槽，电磁感应单元是在卷帘门下缘安装磁铁，同时在磁铁正下方地面上设置限位探头，该限位探头的信号端与控制芯片Ul输入端连接，电控锁的控制端与PNP达林顿管Ql连接后与控制芯片Ul输出端连接；后备电源控制模块的逆变输出端连接交流卷门机，该后备电源控制模块包括SW-UPS电源芯片、充电/逆变单元和蓄电池，SW-UPS电源芯片的输入端与220V市电连接，其输出端与充电/逆变单元的输入端连接，该充电/逆变单元的充电输出端与蓄电池电源端连接，且蓄电池与电控锁电源端连接，Sff-UPS电源芯片的控制端通过继电器JD4与控制芯片输出端连接；控制芯片Ul的信号输入端上还连接有市电检测电路， 控制芯片检测到无市电信号后输出驱动继电器JD4的控制信号，使SW-UPS电源芯片启动逆变单元进行供电；蓄电池正负极依次串联分压电阻Rl和R2，两电阻公共端通过信号线与控制芯片Ul的电压信号采集端连接；卷门机动作控制模块的卷帘门的卷门机为交流电机，该交流电机的电源端与后备电源控制模块的逆变输出端连接，该交流电机开门控制端UP通过继电器JDl后与控制芯片Ul的第一个输出控制端连接，交流电机停止控制端STOP通过继电器JD2后与控制芯片Ul的第二个输出控制端连接，交流电机关门控制端DOWN通过继电器JD13后与控制芯片Ul的第三个输出控制端连接。
2.根据权利要求1所述的带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，其特征是还包括红外感应模块，该红外感应模块是在门框两侧靠近地面位置处分别安装有红外对射或反射感应器，该两侧红外对射或反射感应器的信号线与控制芯片输入端连接。
3.根据权利要求1所述的带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，其特征是所述限位探头可以为霍尔开关，或者接近开关，或者红外开关，或者干簧管等。
4.根据权利要求1所述的带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，其特征是控制芯片Ul输出端连接有报警模块，控制芯片Ul检测到限位探头的Brp点信号但无开门信号时向报警模块输入报警信号。
5.根据权利要求1所述的带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，其特征是市电检测电量包括电容C4、电阻R18、整流桥BRIDGE和光电耦合器U3，市电经C4，R18 阻容降压后通过整流桥正整流进入光电耦合器U3输入脚，光电耦合器正输出端与控制芯片Ul检测端连接，该检测端上通过电阻R17连接有高电平，光电耦合器负输出端与低电平连接。
6.根据权利要求1所述的带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，其特征是所述控制芯片Ul为W79F825，驱动芯片U2为ULN2003，控制芯片Ul通过驱动芯片U2 分别控制继电器JD1、继电器JD2、继电器JD3、继电器JD5和达林顿管Q1。
7.一种针对权利要求1所述电路的开、锁门控制及报警控制方法，其特征是限位探头采用霍尔探头，对霍尔探头设置有磁性增强的工作阈值Bop点和磁性减弱的工作阈值Brp 点，关门时控制芯片Ul检测霍尔探头信号，判断磁性大于Bop点时启动电控锁进行锁门动作；开门时控制芯片Ul接收到开门信号后控制达林顿管Ql断开，使电控锁释放；开门时控制芯片Ul没有接收到开门信号，判断磁性小于Brp点时输出报警信号。
8. 一种针对权利要求1所述电路中后备电源控制模块的控制方法，其特征是设置蓄电池满电量值VO和蓄电池UPS电源逆变启动临界电压值VL，蓄电池电量检测的模拟信号通过A/D转化为数字量后与满电量值VO和临界电压值VL进行比较，当检测到的电压值与满电压值VO —样时，延迟一段时间浮充后，释放继电器JD4，UPS电源关闭，充电断开；当检测到的蓄电瓶的电压值低于临界电压值VL时，控制芯片Ul使继电器JD4吸合，UPS电源开启进行充电。
全文摘要
本发明涉及一种带自动上锁功能的遥控电动卷帘门交流电机控制电路，包括单片机主控模块，卷门机动作控制模块，下限位检测模块，自动上锁模块，后备电源控制模块，及遥控接收器模块组成，在地面与卷帘门下缘之间设置有电控锁和限位探头，该限位探头与控制器输入端连接，电控锁与控制器输出端连接，控制器上连接有遥控接收器，并配有遥控发射器，卷帘门的卷门机为交流电机，该交流电机通与UPS逆变输出端连接，该交流电机的控制端与控制器输出端连接。本发明可关门后自动上锁，能防止关门后门被人为抬起或者撬开，其安全性能很高；还具备后备电源，在市电停电时仍可以电动开关门，使用更加方便。
文档编号E05B47/00GK102400600SQ20111038999
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者王俊榜, 王守国, 黄宏军 申请人:郑州新大陆智能科技有限公司