专利名称：自动门控制系统的制作方法
技术领域：
这项发明与自动门系统有关，更确切的说是一种无差错的自动门控制操作系统。
背景技术：
自动门操作系统通常用于利用电力进行控制的商业、工业和住宅建筑物的室内或室外门扇等。一套门的操作系统包括一个通过连接装置有效地与门装置中的门扇相连接的电动机。门扇开关的方向是由电动机以选定的方向和速度的运转来控制的。每套操作系统还包括一个控制系统，用以控制电动机，进而控制门扇的运动。
控制系统将根据其检测到的预设条件监控门扇的运动以及停止。预设的条件包括，门扇一次运作结束时(也就是说，门扇完全打开或完全闭合时)，或者门扇在运动过程中遇到阻碍物时。控制系统通过停止电动机来停止门扇的运动。由于门扇通常是自动开合使人们通过的，所以通过控制系统将电动机停上，进而使门扇停止运动是非常重要的。
发明内容
为了保证当电动机停止转动时门扇也能停止运动，本发明使用了这样一种方式电动机与门扇相连接，使电动机能够利用从电源发送给它的电信号控制门扇在开和关的位置间的运动；电动机控制器通过控制向电动机发送的电信号来操作门扇的运动。门系统包括一个连接电动机和电动机控制器的开关，此开关在(a)和(b)之间是可移动的。(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上。(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上。此过程包括(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保在控制器没有终止发送电信号的情况下仍能够切断电信号。步骤(a)和(b)可能会同时发生或在任何状态下发生。
这些操作需要一台电脑处理器来执行。这台处理器需要安装包括控制和监测门扇运动的电脑程序。因而，此项发明的另一个方面，就是运用大量的机器可执行的指令序列提供一种可识别编码，作为控制自动门系统中的电动机的一种方式。电动机有效地与门扇相连接，使其能够通过从电源向电动机发出的信号来使门扇在开启和关闭的位置之间移动，进而进行对门扇的操作。电动机与一个通过控制电信号的传送，从而控制门扇运动的电动机控制器相连接。门系统包括一个连接电动机和电动机控制器的开关，此开关在(a)和(b)之间是可移动的。(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上。(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上。此自动门系统还包括一台与电动机控制器相连接的处理器。这台处理器是用来进行指令顺序的处理的。指令顺序包括(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保在控制器没有终止发送电信号的情况下仍能够切断电信号。
关于自动门系统的此项发明中包括一扇可以在开启和关闭位置运动的门扇和一台电动机。电动机有效地与门扇相连接，使其能够通过从电源向电动机发出的电信号来使门扇在开启和关闭的位置之间移动，进而进行对门扇的操作。控制系统包括(1)与电动机相连接的电动机控制器，此控制器可以通过向电动机传送电信号来控制门扇的运动；(2)连接在电动机和控制器之间的一个开关，此开关在(a)和(b)之间是可移动的，(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上。(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上。从此控制系统可以在以下时刻进行操作(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保在控制器没有终止发送电信号的情况下仍能够切断电信号。
此项发明为自动门提供了一个控制系统。这个自动门系统包括可以在开启和关闭之间运动的门扇。其控制系统包括一台有效地与门扇相连接的电动机，它能够通过从电源向电动机发出的电信号来使门扇在开启和关闭的位置之间移动，进而进行对门扇的操作。此控制系统还包括一台与电动机和电源通过电力相连接的电动机控制器。电动机控制器可以控制电信号向电动机的传送，进而控制电动机的运行。此控制系统还包括连接电动机和电动机控制器的一个开关。此开关在(a)和(b)之间是可移动的，(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上。(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上。此控制系统的运行过程是(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保在控制器没有终止发送电信号的情况下仍能够切断电信号。
关于此项发明的其它的组成部分、属性和其它优点将在以下具体的介绍、附加的图纸以及附加的必要内容中体现。
图1是在建筑物墙壁上的门扇装置的静态图，一套自动门操作系统已经安装在了门扇和门框部分之间。
图2是门扇部分开启状态下的放大的静态图，驱动装置的外壳已被卸下。
图3是自动门操作系统的控制电路和电力供应的示意图。
图4是电动机杆部分的示意图。
图5和图6是自动门操作系统的控制流程图。
图7至图10是自动门操作系统中控制电路的电路图。
具体实施例方式
图1展示了门体装置10和安装在上面的控制系统12。门体装置10包括门框14和门扇16。门框14在门洞开口18周围，安装在建筑物墙壁20上。门扇16用铰链22与门框14相连接，使门扇在开启和关闭时与门框14保持相连。总之，控制系统12和门体10统称为自动门系统。
图示中的门装置10是一种普遍应用于商业、工业或住宅建筑室内或室外的门装置，图示的控制系统12是一种事后安装的控制系统。同理，此发明也可以应用于一个控制系统12和门装置10中组合为一体的系统中，就像通常在商店店面或其他位置看到的自动门系统一样。自动门系统的整体结构，即它是事后安装的还是与门同属一体的，对本发明并不十分重要。取而代之，此发明注重的是控制马达的方式和系统本身。同样值得一提的是，虽然在图1和图2中展示了敞开式自动门的例子，但是这些图示并不能限制此发明所能应用的范围。我们希望控制系统12也可以应用于平移式门系统(即门扇以平行移动的方式进行开启和关闭)，旋转式门系统(也就是说将门扇以旋转的方式进行开启和关闭)，折叠门系统或者其他形式的门系统。
控制系统12包括一个门的动力装置24和一个控制模块25(见图2)。动力装置24安装在门扇16上，并且与门框14通过铰链26连接。图2是动力装置的放大图，通过它可以看到动力装置安装在门扇16上的结构(部分剖开，外壳28已被卸下，在图2中没有显示)。动力装置24包括一个通过连接件32安装在门扇16上的动力轴30。这个动力轴30包括一个通过齿轮传动系统38与铰链26连接的电动机34。如图2所示，动力轴30输出端直接与铰链26相接，也可以通过一个离合装置35再与铰链26连接。离合装置35是可选件，并不是本发明中的必需品。铰链26包括安装在门框14上的安装件40，和安装件40及动力轴30的输出端间的曲臂42。
电动机34通过传动装置38和铰链26，得以使门扇16可以自如开合。至于门10的结构，动力装置24的结构和操作，以及动力装置24如何通过铰链26与门10相连接，在这里就不具体解释了。这些具体的内容可以在专利申请号为60/230433，题目为《新式动力门装置》中找到。本申请文件中包括所有需要的参考资料内容。
电动机34的操作和控制的方式由控制电路50(包含在图2中安装在门扇16上的控制模块中，具体见图3)和电源52(见图3)共同影响。控制电路50包括一个中央处理器54，一个电动机控制器56和一个开关装置58。电动机34(见图3)通过电信号与电动机控制器56联系。电动机控制器56控制着从电源52到电动机34的电信号的传递。开关装置58安装在电动机控制器56和电动机34之间。
中央处理器54可以看作是一个可进行编程的微处理器或其它类型的可以控制电动机控制器56的处理器，不用考虑它是否靠软件进行控制，是否是实线连接的，是否是由它的芯片驱动实现处理功能的都无关。电动机控制器56是一个脉宽调节器，而开关装置58就是一个继电器。脉宽调节器是通过开关上的一个H桥形开关系统和一个电动机驱动控制模块或芯片操作的开关系统来实现的。从电源52传导的电信号通过电动机控制器56上的H桥形部件传输给电动机34。电动机控制器56上的电动机控制模块控制H桥形部件产生与电动机34相连接的脉宽调节动力信号。电动机控制模块与中央处理器54相连接并受其控制。因此，中央处理器54被安装在电动机控制器56的电动机控制模块之中，用以控制电动机34的电流。电动机控制器56不必是脉宽调节器，也可以是可控制电动机34的任何其它形式的装置。
图中，继电器包括一个开关和一个感应圈。任何类型的与此发明适合的开关都可以使用。开关是通过电力的电动机34和电动机控制器56的H桥形部件之间串联的。开关是可以在(a)和(b)之间移动的。(a)开启的位置，使电信号无法从电动机控制器56向电动机34传导。(b)关闭的位置，使电信号可以从电动机控制器56向电动机34传导。感应圈与中央处理器54联系并受其控制。中央处理器54控制通过继电器的电流流量，控制开关的开启和关闭，从而控制从电源52到电动机34的电信号的传导。开关是由磁性材料制成的，当有电信号(由中央处理器控制)时，便会产生一个磁场，将开关置于关闭的位置。通常情况下，开关是偏向开启的位置的，当向感应圈发出的电信号消失时，开关将自动回到开启的位置。因此，中央处理器54可以控制开关在开启和关闭的位置之间的变换，从而如前所述地控制对电信号的传导与否。
中央处理器54由一系列可执行指令控制，得以控制脉宽调节器的运行，进而控制电动机34的速度和/或方向(进而控制门扇16移动的速度和方向)。如下更详细的介绍，当电动机控制器56向电动机34传送电信号，使门运动时，中央处理器54则根据一个或多个预设防条件的出现监控门的运动(如不正常的电动机速度或电流)。例如，在门扇运动过程中，中央处理器54可能通过电动机速度编码器电路60和电动机电流回馈电路62监控到电动机速度和/或电动机电流(如图3)，如果一条预设的条件被检测到出现问题(比如在门运动期间，门的速度高于或低于预设值，并且/或者电动机电流高于预设值)，中央处理器54将作出如下反应(a)指导(或命令)电动机控制器56终止从电源52向电动机34发送电信号；(b)将开关装置58上的开关由关闭移动至开启位置，以确保当由电动机控制器56发出的电信号并没有根据中央处理器54向电动机控制器56发出的要求而终止时，向电动机34发送的电信号的终止。
因为中央处理器54在门扇运动期间要对一个或多个预设条件的发现作出反应要求电动机控制器56停止向电动机34送电，并开启在电动机控制器56和电动机34之间的开关58，所以，电动机控制器56和开关装置58在出现故障时，会提供出一套额外的用于关闭向电动机34供电的系统。当此错误出现时，这种无差错的控制系统12则开始运行。
关于自动门的操作。通常，门控制系统12是通过监测由操纵此系统的人(此后称之为操作者)输入的信号来控制的。它收到输入信号后，给电动机34通电使门打开(或关闭)，当门扇打开(或关闭)到其开启(或关闭)的位置，再断开电动机34的电。中央处理器54被编好程序，用来对各种各样的操作者输入的信号作出反应，产生适当的用以控制门扇运动的输出信号，在门扇运动期间监控门系统的运行，并且在预设条件出现错误的情况下采取正确的处理方法。
操作者发出的输入信号可能是由各种设备提供的，其中包括由电线与中央处理器54相连接的各种设备(也就是说输入设备与中央处理器直接相连接，比如一个通过导电物，像普通的电线，与其相连的开关)，例如红外线，多普乐，微波，和/或现有的探测仪，以及大量的无线设备的连接，例如通过红外线传送的无线设备，或者通过高频(或低频)电磁发射器传送信号，如无线电频率电磁发射器。
中央处理器54可能会间接地通过监测运转中的电动机34的电动机杆的旋转情况来控制门的移动。例如一个电动机杆解码器就将被作为电动机34的一部分提供出来。
电动机杆解码器会形成如图3中的回馈电路60的一部分。一个示范性的电动机杆解码器68在图4中被标明。图4表示的是一个电动机杆的一部分和一个安装在杆70中的磁性材料72。一对磁场监测器74和76(例如一对霍尔效应感应器)被安装在杆70的附近，通过连接部件78和80，用电力与中央处理器54相连接。当杆70旋转时，磁性材料72经过监测器74和76，引起监测器74和76产生电脉冲。每次脉冲都会通过连接部件78和80传输到中央处理器54上。
连接部件78和80分别形成A和B两条电动机杆解码器渠道，在杆70旋转，并影响着监测器74和76时，向中央处理器54输送一系列脉冲。这些脉冲向中央处理器提供杆70的运动情况。中央处理器可以通过从A和B渠道获得的信息来做出决定(1)门扇16运动的速度，(2)门扇16运动的方向，(3)无论从开启位置或关闭位置开始门扇运动的角距离。另外，中央处理器54还可以根据程序计算电动机杆70的角速度，例如测量在一个特定的渠道中脉冲的间隔时间，用此数据计算门扇16的角速度。中央处理器54可以根据程序，通过计算从A接收到脉冲到从B接收到脉冲之间的时间间隔，来确定门扇运动的方向。中央处理器54可以根据程序，根据杆70旋转的总圈数来确定门扇16从开启或关闭状态移动的角距离(可以通过计算从A与B接收到的脉冲次数得到结果)，并用此数据作为门扇位置的一个函数来控制门扇的运行。电路62可以安装在由中央处理器54中的电动机34之间，使中央处理器54能够监控电动机34电流流量和振幅。中央处理器54可以根据程序，将电动机电流流量与其数据综合在一起，以确保门系统12能够安全地运行。
任何适合监控门扇运行的设备都可以应用于解码器所在的位置上。因此，此项发明不仅针对与此例子中的解码类监控设备。
关于无差错自动门系统操作的电脑程序示范。图5和图6中的图表表示的是一个利用解码器68和电动机电流的反馈数据，向门控制系统12的无差错操作提供的电脑程序的示范。程序包括了一系列中央处理器54的执行命令。程序可由一个可擦写只读存储器芯片提供，或储存在处理器54的一个不可变的存储器中。此程序可以作为其电路的一部分永久的保存在处理器中。如图5，程序是由最顶端的标题框90开始的。电动机34处在关闭的状态(所以门扇16不运动)，此时门扇16可能处于充分打开的位置，或充分关闭的位置。中央处理器54正在等待操作者输入信号，如92所示。当一个信号(来自无线电遥控设备，例如遥控器)被接受到时，中央处理器54作出反应，向电动机控制器56(比如是一个脉宽调节器)和开关58(比如是一个继电器)发出控制信号，如图94所示。这些控制信号使脉宽调节器56发出电信号，驱动门扇以既定的速度和方向运动(正如中央处理器54确认的一样)，使在继电器58中的开关装置关闭，让从脉宽调节器56中发出的电信号能够与电动机34相连接。
中央处理器54分别通过A和B渠道测量解码器脉冲，如96和98所示。如果一个脉冲在渠道A中被检测到，中央处理器54将确认，如100所示。如果没有能检测到的脉冲(也就是说在渠道A中的信号水平保持不变)，中央处理器54会测定在过去的半秒钟(此时间间隔可以通过对中央处理器的程序来改变)内是否有被检测到的脉冲，如104所示。如果在渠道A上监控到的信号自上一次收到信号或自门打开(或关闭)的间隔少于半秒钟，那么程序将继续执行如102中所示的内容，即检查在渠道B上是否有信号水平的变化，然后程序将继续执行113图(图6)。如果在渠道A和/或B上超过半秒钟没有信号水平的改变，中央处理器54就会向脉宽调节器发出指令，检查向电动机34的电信号的发送，同时将开关放至开启的位置，如108和110所示。图96至106的流程为的是保证电动机杆在操作者开动装置后(如92)能正常的旋转，同时也保证电动机杆能够持续旋转直到门扇完全打开(或关闭)。比如，当在通电(如92)后半秒钟内，电动机杆没有开始运动，中央处理器54将关闭此门控制系统12。当有妨碍门扇16运动的障碍物或其他原因时，中央处理器54也会关闭控制系统12。
113是一个标题框。中央处理器54测量电动机的电流，如114所示，然后将测量结果与电动机期望电流(如116)相比较。期望电流同时是门扇16的位置和电动机速度的参考函数。如果中央处理器54测量出电动机电流高于等于期望电流，说明门扇在运动中有障碍物或有人用手正在对门的运动起作用。则中央处理器54将做出如下反映(1)命令脉宽调节器检查向电动机34发送的电信号；(2)将继电器开关放置到开启的位置，如118和120所示。
中央处理器54将实际的电动机速度与期望的速度相比较，如122至130所示。图122是一个标题框。中央处理器54根据程序，以及例如从渠道A或渠道B接收到的脉冲的宽度去测量实际电动机速度(如124)。中央处理器54将测量到的电动机速度与目标速度或期望速度相比较，如果测量到的速度比期望速度要快，中央处理器将根据程序做出如下反应(1)命令脉宽调节器56停止向电动机34发出电信号；(2)将继电器开关58放至开启的位置(由此开通由电动机控制器56到电动机34的电信号的传送线路)，如128和130所示。如果测量到的速度比期望速度快，说明可能有人正在用手企图移动门扇(与电动机34移动门扇的方向一致)，或者脉宽调节器56出现故障导致门扇16的移动速度比期望速度快。如果测量到的速度不比期望速度快，则程序将回到94。当脉宽调节器关闭，同时/或者继电器开启时，门扇16则处于手动状态。在手动状态下，门扇16不由电动机34控制，可以通过手动来控制移动。当门扇16以相对较高的速率运动时，从94至130将被作为一个循环来执行(由于比如处理器的时钟速度、要执行从94至130的命令总数、每次命令的时间周期等几种因素，每秒钟将进行很多次这样的循环)。
如果门扇16被允许运动至完全的开启或关闭的位置，那么它就会碰到门框14(在它关闭的位置)或可以使门扇停止运动的门挡或墙(在它完全开启的位置)。这将导致渠道A和B的脉冲信号的停止，并且/或者是电动机电流增加。这时中央处理器54将根据程序如108和110或118和120中所示，而关闭门控制系统12。中央处理器54根据程序，计算电动机杆70实际旋转的总圈数(可以通过计算在渠道A上的脉冲数量)。然后利用这些数据判断门空是否是利用其停止装置(比如门框或门挡)正常的停止，或者是因为在其运动路线中间遇到障碍物而停止。在关闭控制系统12(比如，让有门锁的门扇进行锁闭)之前，如果中央处理器54判定门将结束一次循环，则会根据程序忽略电动机电流的升高，以及半秒钟以上的间隔(或其他的预设的时间期限)。
在图5和图6中描述的控制系统12的运转只是一个事例，并不能局限此发明的应用范围。图5和图6想要通过实例的形式说明中央控制器54可以根据程序使门扇16停止运动，方法是命令脉宽调节器56停止向电动机34输送电压，并且将继电器58放至开启的位置。此停止向控制系统12输送电压的程序提供了一种无差错的门运行方式，同时当门扇在运动过程中遇到障碍物时或达到完全打开(或关闭)的位置时，系统12可以被此程序关闭。
中央处理器54被预先编好程序，当门扇16在运动过程中出现停顿或有信号被操作者输入时，门控制系统12将被关闭。例如，当一个需要门扇向与其正在运动方向相反的方向运动的信号被输入时，中央处理器54将根据程序在门扇16开启或关闭的过程中切断电源。当门扇正在开启，而使用者却向中央处理器54输入了“关闭门窗”的信号时，则中央处理器将做出切断门扇电源的反应，同时门扇16转入手动模式。
关于无差错自动门系统操作的示范电路。图7至10是无差错自动门控制系统12的示范性电路。图7至10中的大多数电路是安装在门扇16(见图2)上的控制模块25中的电路。图7是门控制系统12的电源电路140。此电路包括了一个电源142，一个变压器144，一个桥式整流器146和过滤电路148。电源142(如图7所示)可由普通的120伏室内电源149(见图1)提供的。变压器144(见图7)可以是从120伏变为24伏安装在墙壁上的变压器(见图1)，通过电线151与控制模块25联系。整流器146(见图7)被用来调整通过变压器144的交流电流。过滤电路148包括在150中的大量的电容，一对稳压器152和154，并且要向门控制系统12提供直流电压。例如，电路148可以在156、158和160的位置时，分别提供24伏、5伏和5伏直流电压。
图8是一个接收器电路162(在虚线中的部分)。接收器电路162可以从一个无线电遥控装置，例如一个遥控器164(如图8所示)，接收到信号。操作者发出的门扇控制信号被接收器电路162中的天线166所接收，通过接收器电路162的放大处理，发送到与162通过信息线170相连接的微型解码控制器168。微控制器168根据程序，对从遥控器164上接收到的信号的信息进行解码。遥控器164发出的信号包括着编码信息，其中有操作者对门扇运行的要求和各类的控制和安全信息。控制和安全信息包括特定的遥控器的厂家编码，一个遥控器的唯一的连续数码，一个由遥控器发射器产生的随机的数码，用来保证门扇控制系统12不会被委经过许可的使用者操作。电线174和176分别连接微型解码控制器168和控制电路的中央处理器(CPU)172，向172传送定时(或时钟)数据和控制数据。
图9和图10是控制电路，其中包括中央处理器172，一个电动机驱动控制模块或电动机驱动器180，一个H桥形电路182和一个继电器184的形式的开关装置。中央处理器172可以根据程序控制和检测门控制系统12，使门扇16打开或关闭，提供门扇无差错的运行。中央处理器172与大量的电路和电路元件相连接，包括一个开关组186，一个内有石英190的时钟周率发生电路188，一个程序界面192和一个作为指示灯的二极发光管194。
通过一个电路是如何控制并进行无差错操作的例子，可以更好的了解控制电路。根据图解，假设起初门扇是关闭的，而且在开启的过程中没有障碍物。通常情况下，要打开门扇，操作者可以通过无线装置，比如遥控器164，或者有线设备196，比如红外线、多普尔、微波设备与/或所拥有的设备，将打开门扇的指令信号传送到中央处理器172。如果用的是遥控器164，从遥控器164中发出的开门的信号将被接收、解码，并通过接收器电路162、微型解码控制器168和电线176传送至中央处理器172。如果用的是有线设备196，开门的信号将被通过一个带状接头200的导线198传至中央处理器，此导线可以连接包括有线设备196的许多种控制电路的设备。
接收开门指令的中央处理器172可以根据程序，开启一个电控制的开关装置202(见图11)打开门扇16的门锁，在一定的预设时间之后，在电流正确的通过感应器之后，关闭在继电器184中的开关装置204。中央处理器172通过晶体管208与感应器相连接，晶体管208的正确的偏向使电流能够顺利通过感应器206。中央处理器172是商业上使用的处理器芯片PIC16C73B，由Microchip科技有限公司提供，公司地址是Chandler区，西Chandler大街2355号(2355West ChandlerBlve.，Chandler)，地区编码是852246199。
中央处理器172接收到从遥控器164发出的打开门扇的指令，根据程序对于通过电线210和212向电动机驱动器180发送过来的控制信号作出反应。电动机驱动器180就是一个电动机控制芯片，比如INTERSIL公司的电动机控制芯片HIP4081A。此电动机驱动器180有效地通过电子连接件214、216、218、220与H桥形部件相连接。电动机驱动器180与H桥形部件一起组成了连接在中央处理器172与电动机34之间的电动机控制器，从而向电动机34提供由电信号调节的脉宽，来控制电动机的速度和方向。显而易见，所说的此电动机控制器只是一个示范，并不是本发明所限定的装置。电动机控制器可以是任何能够控制电动机运行(速度、方向)的设备。电动机速度和方向可以由例如中央处理器172来控制。其中，中央处理器实际上就是电动机控制器。那些从中央处理器172向电动机驱动器180发出的信号就是控制电动机34的速度和旋转方向。H桥形部件包括四个晶体管226、228、230、232和相关电路，并通过一种已知的方式提供由电信号调节的脉宽。H桥形部件184通过电线222和继电器184的电线224与电动机34相连接。电线222和224均通过带状接头226与电动机34相连接。
控制电路包括一个电流超载放大电路238，它从H桥形部件向无效输入，或通过连接件241与电动机驱动器180相连的脚240，发出回馈信号。回馈电路238的作用是放大H桥形部件184和电动机34之间的电流。当H桥形部件184和电动机34之间的电流幅度或强度超出预设的水平时，电路238将停止电动机驱动器180的运转，以保护电动机驱动器180、H桥形部件184以及相关电路。电路238还提供了一个外部的放大电路，用以通过监控与电动机34串联的一个电阻的电压(从而监控电动机电流)，来保护电动机34。回馈信号与中央处理器172通过传导线242相连接。被监控的电压应当在0至5伏特之间。中央处理器172根据程序，由门扇16运行的范围，确定回馈电压。这样做的原因是，当门扇16在刚开始运动的时候电动机电流会升高(门扇需要从原始位置开始启动)，而当门扇在运动路线的中间部分无障碍的运动时，电流则会变小。
中央处理器172可以被编程，使门扇16以预设的速度在开启和关闭之间运动。中央处理器172会通过与电动机杆相连的编码器传递来的速度回馈信号来监控电动机34的实际运行速度的(即门扇16的实际速度)。电线234和236从电动机34的电动机杆编码器的渠道A和B向中央处理器172传递信号。中央处理器172可以在闭合的环形电路内，使用在中央处理器172执行门扇运行部分的软件中的一部分，即进程标识符控制器中的运算法则，进行编程，以调整电动机34的速度。此进程标识符控制器发出由20千赫兹的信号调节的输出脉宽。中央处理器172通过计算电动机34的机杆旋转的圈数来判定门扇在运动中的位置。中央处理器172还可以通过得知门扇的位置来控制电动机34的输出，因为通过门扇的位置可以得知门扇的运动速度。例如，当门扇16从开启位置的门框14开始运动多于15度时，中央控制器172就会将电动机34的负载循环限制在其最大输出的百分之五十左右。
中央处理器172根据所编程序，如上所述地监控门扇16的运行(如速度、方向和位置)，见图5和图6。当中央处理器172被如此编程，门扇16将从起始位置打开，直到到达运行路线结束端(比如门扇16与到门挡)。中央处理器172也会根据程序关闭门扇控制系统12，如图5和图6所示。因此当门扇16充分打开并被门挡挡住时，电动机轴将停止转动(由于电线234和236上信号的停止导致)，而电动机电流还可能加大。中央处理器172通过以下方式对以上情况(电动机轴停止转动或电流加大)作出反应(a)切断电动机34的电压；(b)将继电器184的开关204放至开启的位置。当然中央处理器172对于以上两种情况的反应将是多样的，要根据具体的中央控制器172控制的门装置而定。例如，如果门框上有有弹性的外露的密封条，当门扇已经充分关闭，为压紧密封条产生压力，并在其关闭的位置锁死的时候，中央处理器172会使电动机电流升高到一个相对较高的水平(相对于无障碍运行时的电流水平而言)。在此期间，中央处理器172将忽略电流的升高，在预设的时间内停止电动机杆的旋转，以切断门控制系统12的电压。当然，引起中央处理器172切断门控制系统12的电压的可能性是多样的，是根据所控制的门装置和中央处理器172中程序的选择而确定的。因而这一点是次级重要的，于是本发明的重点将被重新提起，即由以下的操作产生的无差错门操作系统(1)命令脉宽调节器180和182停止向电动机34发送电信号；(2)将继电器184的开关204置于开启位置，从而打开或中断电动机控制器(在这个实例中是H桥形部件)与电动机34之间的电信号的传送路线。
具体地说，中央处理器172通过控制线210和212命令电动机控制器中的电动机驱动器180中断给电动机34输送电压，停止驱动电动机34的H桥形部件184的运转。中央处理器172还负责通过中断继电器184的连接件206的电流供应，开启开关装置204，来停止门扇的运动。从图9和图10可以知道，开关装置204是串联在电动机控制器和电动机34之间的。
门控制系统12的无差错性质是有利的。如果电动机控制器中的电动机驱动器180没能对中央处理器172命令的中断电动机电压做出反应，那么由于中央处理器172将停止通过连接件206的电流，使开关204从关闭的位置移动到开启的位置，电动机34将被关闭。
因为中央处理器172负责监控门扇16的位置、运动方向和速度，监控门扇运动过程中的电动机电流，所以中央处理器172，在出现差错和/或不寻常的条件在门扇运动的过程中出现时，可以调节成对任何预设条件都有相对反应的状态，从而保护电路以及靠近门扇16的人。因此，本停止运行装置对由继电器184组成的门扇控制系统12的无差错操作，提供了无论在门扇16运动过程中，还是在紧急情况下都无差错的操作方式。例如，如果门扇遇到障碍物，编码器脉冲将在预设的时间内停止(比如像前面的例子中使用的半秒钟)。中央处理器172将命令电动机控制器的电动机驱动器180通过将继电器184的开关放置到开启的位置，停止向电动机34发送电信号。
当中央处理器172停止向电动机34输送电压时，门扇16将转入手动模式。也就是说，继电器184的开关204到开启位置，命令脉宽调节器180和182停止向电动机34发送电信号，使系统12转入手动模式。因此，当门扇16在充分开启、充分关闭和出现错误时均会转成手动模式。当继电器184的开关204开启的时候，电动机上没有电力负载。电动机上的电力负载只是来源于传导装置38和铰链26上的摩擦电阻。这样做有几个优点。比如，这样可以减小在手动模式下的门扇移动的摩擦，使门扇16更容易的进行手动操作。继电器184上的开关204的开启也将防止在中央处理器172、在电动机驱动器180(即电脑芯片)、或其他控制电路上的部件上出现任何电损坏，否则，在手动模式下由于电动机的倒转而增加的电压将损坏这些部件。中央处理器172包括一个急停脚252，它可以根据接受到的信号立即停止门扇的运动，并将自动门操作系统转入手动模式。
如上所述，以有限的例子作为参考，介绍并描述了本发明的内容。在不超出本发明的范围及性质的前提下，可以有各种各样的应用。因此，在下面的要求中将根据这里所提到的原则和优点，介绍出各种的修改、变异及同等的形式。
权利要求
1.一种关于自动门系统的电动机控制方式，电动机与门扇相连接，使上述的电动机可以通过从电源传来的电信号进行门扇开合运行的操作；上述的电动机与控制电信号传送的电动机控制器相连接，进而控制上述门扇的运行；上述的门系统包括一个连接在上述电动机和电动机控制器间的开关，此开关可以(a)和(b)之间移动；(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从上述的电动机控制器传递到电动机上；(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从上述的电动机控制器传递到电动机上；具体内容如下如上所述，电动机控制器向电动机发出信号，从而影响门扇的运行，与此同时根据预设条件监控其运行；对监控到的预设条件的出现做出如下反应(a)命令电动机控制器终止从电源向电动机发出的电信号；(b)将上述的开关从关闭的位置放至开启的位置，以保证当电信号没有被电动机控制器确认时能够终止发送电信号。
2.权利要求1所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，监控门扇运行的内容包括监控向电动机发送的电信号的电流幅度，其中预设条件当电信号幅度增加到预设水平之上时，表明门扇在开启和关闭期间的运动受到了阻碍。
3.权利要求1所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，监控门扇运行的内容包括监控门扇在开启和关闭时的速度，预设条件是门扇开启和关闭时的速度高于预设水平。
4.权利要求3所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，是通过直接监控电动机的速度来监控门扇在开启和关闭时的速度的。
5.权利要求3所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，自动门系统包括一个编码器，发送门扇运动的每个脉冲信号；是通过测量编码器发送的脉冲信号间的间隔来监控门扇在开启和关闭时的速度的。
6.权利要求5所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，上述的编码器是通过发送与门扇有效连接的电动机旋转产生的脉冲信号，来发送门扇运动的脉冲信号的。
7.权利要求1所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，自动门系统还包括一个连接在电动机控制器上的处理器，上述开关装置包括一个连接在处理器上与感应圈串联，在电动机和电动机控制器之间的开关；所说的开关可以在(a)和(b)之间移动；(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上；(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上；此开关起初是偏向开启的位置，当有电信号传送到感应圈时，通电的感应圈引起开关由开启的位置移动到关闭的位置，从而终止电信号向感应圈的传送，再使开关从关闭的位置移动到开启的位置；根据处理器中预设条件的出现，监控门扇运行；处理器命令电动机控制器根据预设条件的设置，终止电源的电信号向电动机的发送；从关闭的位置向开启的位置移动开关，以确保通过终止向负责监控预设条件的电动机中的感应圈发送电信号，从而将开关置于开启的位置，使电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，最终使被处理器控制的电动机控制器发出的电信号终止传送。
8.权利要求1所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，上述的自动门系统指的是门扇向两边开合的滑动式自动门系统。
9.权利要求1所述的一种关于自动门系统的电动机控制方式，上述的自动门系统指的是门扇通过旋转的方式进行开合的敞开式自动门系统。
10.通过以大量的机器可读的执行命令顺序编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，电动机被有效的连接在门扇上，通过从电源向电动机发送的电信号，使电动机可以操纵门扇的开合运动，电动机与一个通过控制向电动机传送电信号而控制门扇运行的电动机控制器相连接；此门系统还包括一个连接在电动机和电动机控制器间的开关，此开关在(a)和(b)之间运动，(a)是关闭的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上；(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上，自动门系统还包括一个与电动机控制器相连接的处理器；此处理器根据调整的状况，执行上述指令顺序；此指令序列包括上述的电动机控制器向电动机发出电信号，从而影响门扇的运行，与此同时根据预设条件监控其运行，对监控到的预设条件的出现做出如下反应(a)命令上述的电动机控制器终止从电源向电动机发出的电信号；(b)将上述的开关从关闭的位置放至开启的位置，以保证当电信号没有被电动机控制器确认时能够终止发送电信号。
11.权利要求10中的通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中监控门扇运行的内容包括监控向电动机发送的电信号的电流幅度；预设条件是当电信号幅度增加到预设水平之上时，则门扇在开启和关闭期间的运动受到了阻碍。
12.权利要求10中通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中监控门扇运行的内容包括监控门扇在开启和关闭时的运动速度，预设条件是门扇在开启和关闭时的运动速度高于预设水平。
13.权利要求12中通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中监控门扇在开启和关闭时的速度是通过直接监控电动机速度来实现的。
14.权利要求12中通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中自动门系统包括一个用来传送由门扇运动而产生的脉冲信号的编码器，监控门扇在开启和关闭时的速度是通过测量此编码器发出的两次脉冲信号间的时间来实现的。
15.权利要求14中通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中编码器传送的是由与门扇连接的电动机的旋转发出的脉冲信号，从而间接将门扇运动的脉冲信号传送过去。
16.权利要求10中通过以大量的机器可读的执行命令序列编码做为媒介，来控制自动门系统的电动机，其中自动门系统还包括一个与电动机控制器相连接的处理器，与处理器相连接的一个包括感应圈的继电器开关装置，一个与电动机和电动机控制器相串联的开关，此开关在(a)和(b)之间运动，(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上；(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上，此开关起初是偏向开启的位置，当有电信号传送到感应圈时，通电的感应圈引起开关由开启的位置移动到关闭的位置，从而终止电信号向感应圈的传送，再使开关从关闭的位置移动到开启的位置；根据处理器中预设条件的出现，监控门扇运行，处理器命令电动机控制器根据预设条件的设置，终止电源的电信号向电动机的发送，从关闭的位置向开启的位置移动开关，以确保通过终止向负责监控预设条件的电动机中的感应圈发送电信号，从而将开关置于开启的位置，使电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，最终使被处理器控制的电动机控制器发出的电信号终止传送。
17.一套自动门系统包括可进行开启和关闭的门扇，电动机与门扇连接，通过从电源向电动机发送的电信号，控制门扇的开启和关闭，使电动机能够控制门扇的运行，控制系统包括与电动机向连接的电动机控制器，电动机控制器可以控制向电动机发送的电信号，从而控制门扇的运行，控制系统还包括一个连接电动机和电动机控制器的开关；此开关在(a)和(b)之间运动，(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上，此控制系统的运行过程是(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保终止电动机控制器未终止发送的电信号的发送。
18.权利要求17中的自动门系统，控制系统还包括一个与电动机控制器和一个开关装置相连接的处理器，此处理器负责监控门扇的运行，向控制器发出命令，操纵开关的移动。
19.权利要求18中的自动门系统还包括连接在电动机和处理器之间的电流感应电路，该与处理器相连接的电流感应电路监控着向电动机发送的电信号的电流幅度，处理器向电动机发出指令，终止向电动机发送的电信号，同时当电信号的电流幅度在预设水平之上时，按照预设条件，如上所述地将开关放至关闭的位置。
20.权利要求19中的自动门系统，电流感应电路与电动机控制器相连接，这个与电动机控制器相连接的电流感应电路监控着向电动机发送的电信号的电流幅度，电动机控制器向电动发出指令，当电信号的电流幅度在预设水平之上时，根据预设条件，终止向电动机发送的电信号。
21.权利要求18中的自动门系统，还包括与处理器相连接的速度编码电路，此速度编码电路将速度信号与处理器相联系，使处理器能够确定门扇运动的速度，处理器能够发出指令，使电动机控制器终止向电动机发送电信号，同时当门扇运动的速度高于预设水平时，按照预设条件，如上所述地将开关放至关闭的位置。
22.权利要求21中的自动门系统，速度编码电路还与电动机相连接，将电动机速度信号输送给处理器，使处理器通过电动机的速度信号来确定门扇的运动速度。
23.权利要求18中的自动门系统，其中的开关装置是一个包含与处理器相连接的感应圈和一个与电动机和电动机控制器相串联的开关部件的继电器，此开关在(a)和(b)之间运动；(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上；此开关起初是偏向开启的位置，当有电信号传送到感应圈时，通电的感应圈引起开关由开启的位置移动到关闭的位置，从而终止电信号向感应圈的传送，再使开关从关闭的位置移动到开启的位置。
24.权利要求17中的自动门系统指的是门扇向两边开合的滑动式自动门系统。
25.权利要求17中的自动门系统指的是门扇通过旋转的方式进行开合的敞开式自动门系统。
26.自动门系统中的控制系统，其中自动门系统包括可进行开启和关闭的门扇，而其中的控制系统则包括一台与门扇连接的电动机，通过从电源向电动机发送的电信号，控制门扇的开启和关闭，使电动机能够控制门扇的运行，一个与电动机和电源相连接的电动机控制器，电动机控制器可以控制向电动机发送的电信号，从而控制电动机的运转，一个连接电动机和电动机控制器的开关，此开关在(a)和(b)之间运动；(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上，此控制系统的运行过程是(1)电动机控制器向电动机发送影响门扇运动的电信号时，监控到门扇操作中的预设条件出现，(2)根据检查到的预设条件作出反应(a)命令电动机控制器终止从电源向门扇操作系统发送电信号，(b)移动开关，使其从关闭的位置变为开启的位置，从而确保终止电动机控制器未终止发送的电信号的发送。
27.权利要求28中的控制系统，还包括一个与电动机和一个开关装置相连接的处理器，此处理器负责监控门扇的运行，向电动机控制器发出命令，操纵开关的移动。
28.权利要求27中的控制系统还包括连接在电动机和处理器之间的电流感应电路；这个与处理器相连接的电流感应电路监控着电动机发送的电信号的电流幅度；处理器向电动机发出指令，终止向电动机发送的电信号，同时当电信号的电流幅度在预设水平之上时，按照预设条件，如上所述地将开关放至关闭的位置。
29.权利要求27中的控制系统，还包括与处理器相连接的速度编码电路；此速度编码电路将速度信号传输给处理器，使处理器确定门扇运动的速度；处理器能够发出指令，使电动机控制器终止向电动机发送电信号，同时当门扇运动的速度高于预设水平时，按照预设条件，如上所述地将开关放至关闭的位置。
30.权利要求29中的速度，它与电动机相联系，将电动机速度信号传输给处理器，处理器利用这些信号来确定门扇运行的速度。
31.权利27中的控制系统，其中的开关装置是一个包含与处理器相连接的感应圈和一个与电动机和电动机控制器向串联的开关部件的继电器，此开关在(a)和(b)之间运动；(a)是开启的位置，在此位置上电信号不能够从电动机控制器传递到电动机上，(b)是关闭的位置，在此位置上电信号则可以从电动机控制器传递到电动机上；此开关起初是偏向开启的位置，当有电信号传送到感应圈时，通电的感应圈引起开关由开启的位置移动到关闭的位置，从而终止电信号向感应圈的传送，再使开关从关闭的位置移动到开启的位置。
32.权利要求24中的控制系统指的是向两边开合的滑动式自动门控制系统。
33.权利要求26中的控制系统指的是通过旋转的方式进行开合的敞开式自动门控制系统。
全文摘要
本发明包括一种自动门系统及其可靠的控制方法。该方法系对自动门系统的可操作地连接到门扇上的电动机进行控制，使电动机能够控制门的移动，利用从电源供给电动机的电力信号使门扇在开和关的两个位置之间移动。还包括一种以多个机器可执行的指令序列编码的机器可读的媒体，用于执行控制自动门系统电动机的方法。
文档编号G05B19/042GK1543593SQ02800003
公开日2004年11月3日 申请日期2002年2月6日 优先权日2001年2月6日
发明者安东尼·R·雷那多, 安东尼 R 雷那多 申请人:斯坦利公司