基于CAN总线的群控电机驱动电动门系统的制作方法

本发明设计一种电动门，特别涉及一种群控电动门系统。

背景技术：

电动门系统在工业和商业等各个领域得到广泛应用。现有的电动门系统通常分为电磁铁电动门、485总线的群控电动门和无线联网群控电动门三种类型。电磁铁电动门需要持续供电，一旦系统断电失去控制，容易开启，系统安全性低。此外，此类电动门需手动关到位，易假锁。基于485总线的群控电动门，由于485总线半双工通信、轮询方式通讯和能挂载的子节点数量少等的特点，导致电动门反应速度慢，通讯间隔长且需要多层组网，导致系统动作迟钝，系统结构庞大。无线联网群控电动门采用无线联网形式控制，其无线联网安全性以及抗干扰能力差，使得系统容易被黑客入侵或遇到大功率干扰时引起网络瘫痪，安全性以及稳定性低；其次，无线联网穿墙能力弱，遇到坚实障碍（如监狱墙体等）时信号难以穿越；再次，无线联网实时性能差，存在网络堵塞、延迟问题；最后，无线联网硬件功耗高，其路由节点时刻需要供电才能维持路由服务，一旦断电容易引起整套网络瘫痪，降低系统稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种稳定的基于CAN总线的群控电机驱动电动门系统。本发明可以有效提高群控电动门的安全性和稳定性，提高系统抗干扰能力和抗破环能力；解决系统使用环境限制，可在存在坚实障碍物环境下投入使用。此外，基于CAN总线的监控系统，通过局域网通信的监控人机界面可以使操作简单，管理得心应手。另外，申请人还在电源模块采用开关电源和蓄电池双供电系统，防止突然断电意外，保证了系统运行的持续性。

本发明的技术方案：基于CAN总线的群控电机驱动电动门系统，包括控制电路、主电路、蓄电池以及开关电源、报警灯、直流减速电机、CAN总线、终端设备以及计算机上位管理系统八个单元；蓄电池以及开关电源与主电路和控制电路相连，主电路与报警灯和直流减速电机相连，控制电路分别与主电路和CAN总线相连，控制电路、终端设备和计算机通过CAN总线相连。其中控制电路包括嵌入式单片机、总线驱动电路和信号调理电路，主电路包括电源管理电路、H桥驱动电路、直流电机H桥电路、警报警灯驱动电路和过电流检测电路，如图1所示。H桥驱动电路由74HC00D和IR2104组成，单片机的PWM输出脚（77、78脚）接入四路与非门74HC00D做驱动信号缓冲，而后与IR2104的IN、SD端相连（2、3脚）控制其输出，IR2104的输出端（7脚）串电阻接入直流电机H桥电路，如图2所示；直流电机H桥电路由4个场效应管组成，其整体输出端连接电机驱动输出端子，与电机相连，如图3所示；报警灯电路由MOSFET驱动电路和接口电路组成，单片机PWM信号输出脚（79、80脚）接入PC817出入端，经光耦隔离驱动场效应管，由场效应管的开关作用驱动外部24V报警灯和板上报警提示LED，如图4所示；过电流检测电路由霍尔线性电流传感器ACS712搭建而成，ACS712的电流检测端（1,2,3,4脚）串入电机正向驱动线，输出信号线（7脚）接入信号调理电路，如图5所示；信号调理电路由双路运算放大器LM358组成，ACS输出信号串电阻接入LM358运放正输入端（3脚），运放负输入端串电阻接地，经二级运放输出信号接入单片机ADC接口（15脚），如图6所示； CAN总线驱动电路由TJA1050组成，CAN总线接入TJA1050后转换为单片机可承受的电平信号，接入单片机硬件CAN接口引脚（53、54脚），如图7所示；单片机主系统由MK10D单片机、晶振电路、复位电路组成，主晶振为50MHz有源晶振，输出端接入单片机40脚，RTC时钟晶振为32.768KHz经两滤波电容接入单片机23、24脚，复位电路由电阻电容按键组成接入单片机42脚。单片机内部硬件CAN协议接口与CAN驱动器TJA1050相连，经电平、协议转换后接入CAN总线网络，实现单片机与CAN总线网络通信；电机驱动线路中串入霍尔线性电流传感器ACS712，其输出的线性信号经LM358两次运放后接入单片机ADC，通过读取ADC值估算出当前电机电流，防止电机堵转时电流过大烧毁电机；电池正极串电阻接地分压后，经LM358两次运放后接入单片机ADC，有ADC读出的值套入电阻分压比例可反向计算出当前电池电压；单片机通过双路PWM输出，经74HC00D缓冲，接入半桥驱动器IR2104，再接入H桥，实现电机正反转控制并通过PWM调速；单片机通过PWM输出，经光耦隔离后控制场效应管控制报警灯亮灭和亮度。

与现有技术先比本发明具有以下效果。

（1）本发明采用计算机内部局域网组网，安全性好，易于跨越现场环境障碍，抗干扰能力强，抗破坏能力强。

（2）本发明采用CAN总线协议，实时性好、网络延迟低，挂载网络节点多。

（3）本发明采用电机驱动，可确保门体机械结构运行到位，防假锁。

（4）本设计有外部电源和内部蓄电池双电源供电，电网断电对整个系统功能和安全性无影响，当外部供电恢复时可自动给蓄电池充电。

（5）申请者在系统中设置电机过电流检测装置，当门在运动过程中受阻可及时报警，防止电机堵转烧毁电机。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是H桥驱动电路。

图3是直流电机H桥电路。

图4是报警灯电路，其中1是MOSFET驱动电路，2是报警灯接口电路。

图5是过电流检测电路。

图6是信号调理电路。

图7是CAN总线驱动电路。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的详细说明，但不作为本发明的限制。

实施例：一种基于CAN总线的群控电机驱动电动门系统，如附图1所示，包括控制电路、主电路、蓄电池以及开关电源、报警灯、直流减速电机、现场总线、终端设备以及计算机八个单元；其所述控制电路包括嵌入式单片机、总线驱动电路和信号调理电路，主电路包括电源管理电路、H桥驱动电路、直流电机H桥电路、警报警灯驱动电路和过电流检测电路；蓄电池以及开关电源与主电路和控制电路相连，主电路与报警灯和直流减速电机相连，控制电路分别与主电路和现场总线相连，终端设备和计算机与现场总线相连，各楼层监控计算机通过局域网与上位管理计算机相连。

单片机内部硬件CAN协议接口与CAN驱动器TJA1050相连，经电平、协议转换后接入CAN总线网络，实现单片机与CAN总线网络通信，电机驱动线路中串入霍尔线性电流传感器ACS712，其输出的线性信号经LM358两次运放后接入单片机ADC，通过读取ADC值估算出当前电机电流，防止电机堵转时电流过大烧毁电机；电池正极串电阻接地分压后，经LM358两次运放后接入单片机ADC，有ADC读出的值套入电阻分压比例可反向计算出当前电池电压；单片机通过双路PWM输出，经74HC00D缓冲，接入半桥驱动器IR2104，再接入H桥，实现电机正反转控制并通过PWM调速；单片机通过PWM输出，经光耦隔离后控制场效应管控制报警灯亮灭和亮度。