基于数控定位的电动卷帘门动力机构的制作方法

本实用新型涉及电动卷帘门领域，具体涉及一种基于数控定位的电动卷帘门动力机构。

背景技术：

目前电动卷帘门被广泛运用在家庭车库、商铺等场合，通常采用卷闸门电机作为动力机构，其具备体积小、启动力矩和最大力矩大的特点，通过卷闸门电机转轴输出行程往复可调的运动，以带动卷帘定位升降从而完成开闭。

传统的电动卷帘门的行程调节机构是利用机械式限位器，来控制卷闸门电机转轴启停，从而控制卷帘的升降定位精度和整体移动距离，故依据实际需要调节螺帽、螺杆、限位槽、微动开关之间的行程关系，安装调试难度较大，并且随着时间的推移，由于震动、磨损、老化的原因，容易导致螺帽、螺杆以及限位块之间出现偏差移位，导致定位精度下降、启停控制不可靠的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于数控定位的电动卷帘门，利用数控定位方式控制卷闸门电机的启停，相对于机械限位器的传统设计，具备定位精准度高、可靠度强的优势。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段加以实施：一种基于数控定位的电动卷帘门动力机构，包括卷闸门电机、控制单元，其卷闸门电机的制动器的转盘侧壁面上嵌合固定若干圆周排布的磁性件，两并排设置的第一、第二霍尔传感器无阻碍的悬置于磁性件外侧，磁性件被制动器的转盘带动时以圆周依次经过第一、第二霍尔传感器的感应区，并发出正/反转脉冲信号；第一、第二霍尔传感器与控制单元的信号处理器的电连接，控制单元发出正转启动信号时，控制转子正转，且信号处理器接收正转脉冲信号；控制单元发出停止信号时，信号处理器将正转脉冲信号数作为定位信息并记录于ram中，同时控制制动器刹停转子；控制单元发出反转启动信号时，控制转子反转，同时信号处理器调取ram中的定位信息，信号处理器将接收反转脉冲信号与正转脉冲信号数相减；当反转脉冲信号数至与正转脉冲信号数相同时，控制单元控制制动器刹停转子。

进一步的，所述卷闸门电机的转子通过减速机向卷帘门转轴输出动力。

进一步的，所述卷闸门电机制动器安装位的壳体上设置有一支架，第一、第二霍尔传感器并排设置于支架上，并无阻碍的悬置于磁性件外侧。

进一步的，所述信号处理器还设置有eeprom，所述eeprom记录最大正/反转脉冲信号数作为限位信息，所述信号处理器接收正/反转脉冲信号，至最大正/反转脉冲信号数时，控制单元控制制动器刹停转子。

进一步的，所述信号处理器通过单片机控制转子正/反转、接收正/反转脉冲信号、处理正/反转脉冲信号数、控制制动器刹停转子。

进一步的，还设置有采用等同设置的第一、第二信号处理电路，单片机经第一、第二信号处理电路对应接收第一、第二霍尔传感器的正/反转脉冲信号。

进一步的，所述的信号处理电路输入端并联第一电容后接入霍尔传感器输入端。

进一步的，所述的霍尔传感器输出电压与卷闸门电机的电位器比较得出高低电平信号后，经电压比较器输出端向单片机输出正/反转脉冲信号，所述的电压比较器输出端设置有第三电容。

进一步的，还设置有断电保护电路，断电状态下，断电保护电路向控制单元供电，同时控制单元发出停止信号，信号处理器将正转脉冲信号数作为定位信息并记录于eeprom中，同时控制制动器刹停转；再供电时，信号处理器调取eeprom中的定位信息，信号处理器接收正转脉冲信号数，与正转脉冲信号相加或与反转脉冲信号相减，从而继续对应完成收卷开门或放卷关门动作。

进一步的，所述的磁性件呈下部向外侧凸出的柱台状，柔性的减震套包合磁性件下凸部及其侧壁并插接于所述转盘的磁性件孔位内；固定片的锁定孔包合减震套侧壁并使磁性件的顶部外露于转盘外，并使所述的转盘形成动平衡。

进一步的，所述的控制单元的主电路板设置于卷闸门电机外壁的控制盒中，控制单元在通过控制盒上设置的正转、反转、开关、停止控制按钮，对应向控制单元发出正转、反转、通断、停止指令。

本实用新型具有以下有益之处：通过利用霍尔效应，霍尔传感器经转盘上的磁性件产生磁电转换效应，向信号处理器输出正/反转脉冲信号，并通过正/反转脉冲信号计数获得转子旋转周数，从而能判断卷帘门的位移信息，在定位、测距上具有灵敏度高、线性度好，稳定性度高的优点；并且霍尔传感器具有耐候性高、性能稳定、安装简易的优点，作为数控定位元件替代机械定位结构，能够避免机械运作磨损产生的精度下降、启停控制不可靠的弊端。

利用并排设置的第一、第二霍尔传感器作为感应元件，配合第一、第二信号处理电路，经信号处理电路的电压比较器与卷闸门电机的电位器比较，霍尔传感器感应高低电平信号后，经电压比较器输出端向单片机输出正/反转脉冲信号，能够以稳定、良好的方式向单片机输出信号，而不发生信号丢失，可有效提高测速的精确性和稳定性。

将磁性件以圆周排布并嵌合固定于制动器的转盘侧壁面上时，在制动器的转盘跟随转子旋转过程中，能够准确无误地向第一、第二霍尔传感器传递信号，并且对卷闸门电机内部空间结构影响较小，具有空间集约优化效果的同时，制动器刹停转子时，通过减震垫片的减震缓冲作用，能有效防止转盘上的磁性件出现飞脱、破溃的现象；通过将最大正/反转脉冲信号数作为限位信息记录于eeprom中，能够防止断电时，出现数据丢失的弊端，在再通电工作时能够使卷帘门再度顺利完成启闭功能；并且，通过设置断电保护电路，断电状态下，断电保护电路向控制单元供电，同时控制单元发出停止信号，能够顺利完成断电再工作。

附图说明

图1是本实用新型卷闸门电机的剖面示意图；

图2是图1a区域的放大图；

图3是本实用新型的电路示意图；

图4是本实用新型的霍尔传感器感应过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下通过实施例对本案进行详述。

实施例：如图1-4所示，一种基于数控定位的电动卷帘门动力机构，其卷闸门电机外壁的控制盒中，设置有控制单元的主电路板，控制单元在通过控制盒上设置的正转、反转、开关、停止控制按钮，对应向控制单元发出正转、反转、通断、停止指令；卷闸门电机的转子11后端的制动器的转盘14，随转子11同步转动；卷闸门电机的制动器的转盘14侧壁面上，嵌合固定若干圆周排布的磁性件，在本实施例中，采用两下部向外侧凸出，呈柱台状的磁性件15，并以转子转轴为轴心，相对设置于转盘14的磁性件孔位中，并通过硅胶、橡胶等材质的柔性的减震套16包合磁性件15的下凸部及其侧壁后，以固定片17的锁定孔包合减震套16侧壁并使磁性件15的顶部外露于转盘14外；并且，通过对转盘14增设磁性件15、减震套16、固定片17及其固定钉或焊接点位后，合理设置上述零部件的大小，对转盘14配重并使转盘14形成动平衡，能有效减少运转过程中转子11的磨损，以及制动过程中对转盘14结构的影响。

如图2、4所示，卷闸门电机制动器安装位的壳体13上设置有一支架2，第一、第二霍尔传感器(h1,h2)并排设置于支架2上，并无阻碍的悬置于磁性件15外侧；第一、第二霍尔传感器(h1,h2)与控制单元的信号处理器3的电连接；当磁性件15被转盘14带动时，如图3所示以圆周依次经过第一、第二霍尔传感器(h1,h2)的感应区，并向控制单元的信号处理器3发出正/反转脉冲信号；在本实施例中，控制单元3发出通断指令，使本设备各元器件对应通电、断电；控制单元3发出正/反转指令，信号处理器3接受正/反转指令，信号处理器3通过单片机控制转子11正/反转、接收正/反转脉冲信号、处理正/反转脉冲信号数；控制单元3发出停止指令，信号处理器3通过单片机控制制动器刹停转子11；具体的，信号处理器3通过采用等同设置的第一、第二信号处理电路，单片机经第一、第二信号处理电路对应接收第一、第二霍尔传感器(h1,h2)的正/反转脉冲信号。

以第一信号处理电路为例，如图3所示，第一信号处理电路输入端并联第一电容c1后接入第一霍尔传感器h1输入端，通过并联第一电容c1，能够有效滤去电路输入端的电源高频声；另在本实施例中，采用第一霍尔传感器h1输出端与地并联第二电容c2，以滤去波形尖峰，在接入上拉电阻rr2，再将其接入四运算放大器的同相输入端，四运算放大器的反相输入端与电位器rp相接，用四运算放大器构成电压比较器；而卷闸门电机的电位器rp'能够与第一霍尔传感器h1输出电压比较得出高低电平信号，从而经电压比较器输出端向单片机输出高低电平信号；并且，在电压比较器输出端设置有第三电容c3，通过第三电容c3的波形整形，能够保证电压比较器以稳定精确的方式，向单片机输出高低电平信号。

如图4所示，随着转盘14以逆时针进行旋转，当未移动至第一、第二霍尔传感器(h1,h2)所在的感应区时，第一、第二信号处理电路的“＋”输入端电压均高于“—”输入端，故第一、第二信号处理电路的电压比较器均向单片机输出高电平信号“1”；而当磁性件15移动至移动至第一霍尔传感器h1感应区，而未进入第二霍尔传感器h2的感应区时，第一信号处理电路“＋”输入端电压低于“—”输入端，第一信号处理电路的电压比较器向单片机输出低电平信号“0”，而第二霍尔传感器h2感应区未感应到磁性件15，故第二信号处理电路的电压比较器依旧向单片机输出高电平信号“1”。

以此类推，当转子11以逆时针相对于定子12进行旋转时，即每一磁性件15以图4方式逆时针经过第一、第二霍尔传感器(h1,h2)的感应区时，即以(1,1)-(1,0)-(0,0)-(0,1)的方式进行高低电平变换信号的传输，并以该高低电平变换信号作为所述的反转脉冲信号；而当每一磁性件15以顺时针经过第一、第二霍尔传感器(h1,h2)的感应区时，即以(1,1)-(0,1)-(0,0)-(1,0)的方式进行高低电平变换信号的传输，并以该高低电平变换信号作为所述的正转脉冲信号；并且每当转子11转动一周，单片机收集到上述高低电平变换信号的传输两次。

故可设置控制单元发出正转启动信号时，转子11每以顺时针进行旋转一周，单片机可获取两次(1,1)-(0,1)-(0,0)-(1,0)的正转脉冲信号；反之，控制单元发出反转启动信号时，转子11每以逆时针进行旋转一周，单片机可获取两次(1,1)-(1,0)-(0,0)-(0,1)的反转脉冲信号。

基于上述设置，当需要进行收卷时，可控制控制单元发出正转启动信号时，控制转子11正转(即顺时针旋转)，且信号处理器3接收正转脉冲信号，从而带动卷帘门转轴顺时针旋转以收拢卷帘门完成开门动作；当需要进行停止时，控制单元发出停止信号时，信号处理器3将正转脉冲信号数作为定位信息并记录于ram中，同时控制制动器刹停转子11以完成刹停动作；当需要进行放卷时，可控制控制单元发出反转启动信号时，控制转子11反转(即逆时针旋转)，且信号处理器3接收反转脉冲信号；与此同时，信号处理器3调取ram中的定位信息，信号处理器3将接收反转脉冲信号数与正转脉冲信号数相减；当反转脉冲信号数至与正转脉冲信号数相同时，控制单元控制制动器刹停转子11，经上述操作，转子11带动卷帘门转轴逆时针旋转以放出卷帘门，从而完成闭门动作，通过上述设置，能够顺利完成数控限位、数控定位功能；并且在卷闸门电机启停产生的抖动动作时，转盘14上的磁性件与第一、第二霍尔传感器的感应区之间以圆周的方向性输出的正/反转脉冲信号，能够消除上述抖动动作产生的数据干扰，从而提供稳定的数控限位、数控定位。

优选的，所述卷闸门电机的转子11通过减速机向卷帘门转轴输出动力。在本实施例中，设置减速机的机械齿轮向转子11提供200:1的齿轮减速比，通过该设置，转盘14每旋转一周能获取两次高低电平变换信号，一共产生两次重复的四个状态，电机输出端可以约0.25°的角度分辨率，进行卷帘门的高精度收放卷控制，以常用3-5m的卷帘门，其放卷精度可达到0.2-0.5cm的精确控制。

另外，信号处理器3还设置有eeprom，所述eeprom记录最大正/反转脉冲信号数作为限位信息，与卷帘门的最大收拢/放卷幅度相互对应；当信号处理器3接收正/反转脉冲信号至最大正/反转脉冲信号数时，控制单元控制制动器刹停转子11。通过上述设置，在外部电路停止供电时，依然能够保留卷帘门的最大收拢/放卷幅度信息，能减少再通电时的设置操作。

进一步的，还设置有断电保护电路，断电状态下，断电保护电路向控制单元供电，同时控制单元发出停止信号，信号处理器3将正转脉冲信号数作为定位信息并记录于eeprom中，同时控制制动器刹停转。以上述设置，异常断电状态下的控制单元在断电保护电路的供电下，能够对当前正转脉冲信号数进行记录，存储于eeprom中，能够防止掉电后正转脉冲信号数数据丢失，在重新供电时eeprom能够向信号处理器3提供定位信息，信号处理器3将接收正转脉冲信号数，与正转脉冲信号数相加或与正转脉冲信号数相减，从而继续对应完成收卷开门或放卷关门动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。