一种变频道闸控制器的制作方法

本实用新型涉及安防设备技术领域，尤其是一种变频道闸控制器。

背景技术：

众所周知，道闸(又称挡车器)是一种布设于道路上以限制机动车行驶的通道出入口管理设备，被广泛应用于公路收费站、停车场、小区、企事业单位门口等等场所。现有的道闸主要由控制器、电机、传动机构、平衡装置、闸杆支架和闸杆等部分组成。随着汽车工业的不断发展及汽车数量的日益增长，道闸的需求量也越来越大，相应地，对道闸的性能也提出了更高的要求。

目前，现有的道闸普遍采用工频控制器作为控制主体，从而也导致道闸存在如下系列问题：1、道闸的开闸和关闸的速度是固定的，无法根据道闸实际的运行情况进行速度的实时调整，道闸应用的局限性以及场所的适用性较差；2、闸杆在起落过程中存在大幅度抖动的现象，起落升降耗时长，容易对道闸的其他机械组成部件造成损伤，从而影响道闸的使用寿命和运行效果。鉴于此类问题的存在，目前行业内通常的解决方案是减小闸杆的尺寸、降低闸杆的重量，以期获得平稳控制闸杆的效果。然而，这种方案其实并不能实质性地解决现有道闸所存在的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种变频道闸控制器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种变频道闸控制器，它包括连接于交流电源与闸杆驱动电机之间的整流逆变模块以及与整流逆变模块相连以用于接收di弱电信号的dsp数字信号处理器；其中，所述dsp数字信号处理器调控整流逆变模块向闸杆驱动电机输出的驱动信号的电压和频率。

优选地，所述整流逆变模块包括用于与交流电源相连以将交流电转换为直流电的桥式整流单元、连接于桥式整流单元的直流输出端以对直流电作滤波除燥处理的滤波单元以及连接于滤波单元的输出端以将直流电逆变为交流电并向闸杆驱动电机提供驱动信号的igbt逆变单元；所述igbt逆变单元同时与dsp数字信号处理器相连并受控于dsp数字信号处理器。

优选地，所述滤波单元包括通过门极受控于dsp数字信号处理器的igbt晶体开关管以及串接于桥式整流单元的直流输出端之间的第一电容和第二电容，所述第一电容并联有第一电阻，所述第二电容并联有第二电阻，所述igbt晶体开关管的集电极通过第一二极管同时连接桥式整流单元的直流输出端的一端和igbt逆变单元的直流输入端的一端、发射极同时连接桥式整流单元的直流输出端的另一端和igbt逆变单元的直流输入段的另一端。

优选地，所述igbt逆变单元包括：

u相晶体管组，所述u相晶体管组由顺序串接于滤波单元的输出端之间的第一igbt晶体管和第二igbt晶体管构成，所述第一igbt晶体管和第二igbt晶体管分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器，且所述第一igbt晶体管的发射极和第二igbt晶体管的集电极同时连接闸杆驱动电机的u相端；

v相晶体管组，所述v相晶体管组由顺序串接于滤波单元的输出端之间的第三igbt晶体管和第四igbt晶体管构成，所述第三igbt晶体管和第四igbt晶体管分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器，且所述第三igbt晶体管的发射极和第四igbt晶体管的集电极同时连接闸杆驱动电机的v相端；

和

w相晶体管组，所述w相晶体管组由顺序串接于滤波单元的输出端之间的第五igbt晶体管和第六igbt晶体管构成，所述第五igbt晶体管和第六igbt晶体管分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器，且所述第五igbt晶体管的发射极和第六igbt晶体管的集电极同时连接闸杆驱动电机的w相端。

优选地，它还包括di弱电信号采集模块，所述di弱电信号采集模块包括信号感应器和第一光耦隔离器，所述第一光耦隔离器的阴极连接信号感应器、阳极通过连接的第三电阻作为di弱电信号采集模块的电源信号输入端、发射极接地、集电极连接dsp数字信号处理器，且所述第一光耦隔离器的阳极与阴极之间还设置有并联分布的第三电容和第四电阻、发射极和集电极之间还设置有第四电容。

优选地，所述信号感应器为地感线圈、压力传感器、红外传感器中的至少一种。

优选地，它还包括di弱电信号采集模块，所述di弱电信号采集模块包括红外信号接收器、第二光耦隔离器、第一三极管和信号驱动放大单元；所述第二光耦隔离器为一pc410l型高速光耦合器，所述红外信号接收器通过信号驱动放大单元连接第二光耦隔离器的第一引脚，所述第二光耦隔离器的第一引脚和第二引脚之间串接有第五电容、第四引脚连接第一三极管的基极、第五引脚通过第五电阻连接第四引脚、第三通过第六电容连接第四引脚，所述第一三极管的发射极接地、集电极连接dsp数字信号处理器。

优选地，所述信号驱动放大单元包括第二三极管，所述第二三极管的基极连接红外信号接收器并同时通过并联分布的第七电容和第六电阻连接dsp数字信号处理器、发射极通过第七电阻连接dsp数字信号处理器并同时通过第八电阻连接第二光耦隔离器的第一引脚、集电极作为di弱电信号采集模块的电源信号输入端。

由于采用了上述方案，本实用新型通过整流逆变模块保证控制器向闸杆驱动电机进行较为稳定的工作电源供给；利用dsp数字信号处理器作为整个控制器的核心控制载体来实现对整流逆变模块输出的驱动信号的电压和频率的实时调控，为道闸闸杆的平稳运行提供了保障。相较于现有的工频道闸控制器，其可以使闸杆运行速度更快、运行稳定性更高，有利于延长道闸的使用寿命、降低道闸的故障率以及达到节能省电的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的控制原理框图；

图2是本实用新型实施例的整流逆变模块的电路结构参考图；

图3是本实用新型一种实施例的di弱电信号采集模块的电路结构图；

图4是本实用新型另一种实施例的di弱电信号采集模块的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图4所示，本实施例提供的一种变频道闸控制器，它包括连接于交流电源a与闸杆驱动电机m之间的整流逆变模块以及与整流逆变模块相连以用于接收诸如红外、地感、压力波等di弱电信号的dsp数字信号处理器a；其中，dsp数字信号处理器a根据接收到的di弱电信号来调控整流逆变模块向闸杆驱动电机m输出的驱动信号的电压和频率。由此，通过整流逆变模块对诸如ac220v市电(即：交流电源a)进行交流转直流、直流再转交流的处理，可以有效保证控制器能够向闸杆驱动电机m进行较为稳定的工作电源供给；同时，利用dsp数字信号处理器a作为整个控制器的核心硬件控制载体，可结合预先烧录的软件程序并根据所接收到di弱电信号来实现对整流逆变模块输出的驱动信号的实时调控(即：电压和频率等)，从而通过对闸杆驱动电机m的转动速度及频率的调整来最终实现对道闸闸杆的起落速度的调控，为避免道闸闸杆发生急起急停、剧烈抖动等现象创造了控制条件，保证道闸闸杆的平稳运行。相较于现有的工频道闸控制器，本实施例的变频道闸控制器具备使闸杆运行速度更快、运行稳定性更高的特点，为延长道闸的使用寿命、降低道闸的故障率以及节能省电等创造了基础。

在具体实施本实施例的控制器时，利用dsp数字信号处理器a所具有的编程调控性能以及其对整流逆变模块的控制关系，可实现对道闸闸杆的如下控制效果，即：

首先，由于整流逆变模块在dsp数字信号处理器a的控制下，其对闸杆驱动电机m的转动速度是可调控的，从而可以满足道闸闸杆快速起杆和落杆的要求；

其次，由于整个控制器可以精准控制道闸驱动电机m的转动频率，在进行道闸闸杆起杆或者落杆时，道闸驱动电机m的转动频率可以采用逐次递增的方式来达到设定的最高频率(即：最终恒定的频率)，而后在以逐次递减的方式是频率均匀地降低。基于现有的道闸所采用的驱动电机通过大、小支臂来带动闸杆进行转动的结构形式；控制器在采用前述方式对闸杆驱动电机m的转动频率和速度进行控制，不但可以有效地消除了闸杆急抬时所产生的抖动，而且闸杆驱动电机m的转动频率及速度逐次均匀递减为零的过程中，道闸闸杆的速度也会相应地降低为零，从而保证闸杆运动的平稳性。

为保证整流逆变模块对交流电源a输出电流的转换效果，同时为dsp数字信号处理器a对其输出的驱动信号进行调控创造条件，本实施例的整流逆变模块包括用于与交流电源a相连以将诸如220v交流电转换为直流电的桥式整流单元b、连接于桥式整流单元b的直流输出端以对直流电作滤波除燥处理并得到诸如较为稳定的320v直流电的滤波单元c以及连接于滤波单元c的输出端以将直流电逆变为交流电并向闸杆驱动电机m提供驱动信号(即：工作电压)的igbt逆变单元d；igbt逆变单元d同时与dsp数字信号处理器a相连并受控于dsp数字信号处理器a。由此，整个控制器以igbt逆变单元d作为控制器向闸杆驱动电机m提供工作电源的终端部分，并利用igbt逆变单元d所具有的可控性强、驱动电流小、开关速度快等特点实现对道闸驱动电机m的工作电压和频率的调控，从而有利于保证整个控制器的变频性能。

作为一优选方案，本实施例的滤波单元c包括通过门极受控于dsp数字信号处理器a的igbt晶体开关管qk以及串接于桥式整流单元b的直流输出端之间的第一电容c1和第二电容c2，第一电容c1并联有第一电阻r1，第二电容c2并联有第二电阻r2，igbt晶体开关管qk的集电极通过第一二极管d1同时连接桥式整流单元b的直流输出端的一端和igbt逆变单元d的直流输入端的一端、发射极同时连接桥式整流单元b的直流输出端的另一端和igbt逆变单元d的直流输入段的另一端。由此，可利用第一电容c1和第二电容c2并配合其他电子元器件实现对直流电的滤波处理，以保证igbt逆变单元d能够接收到较为稳定的直流电，进而为dsp数字信号处理器a对igbt逆变单元d输出电压和频率的调控创造条件。

为最大限度地增强igbt逆变单元d的可控性，同时使其能够适配闸杆驱动电机m，本实施例的igbt逆变单元包括u相晶体管组、v相晶体管组和w相晶体管组；其中：

u相晶体管组由顺序串接于滤波单元c的输出端之间的第一igbt晶体管q1和第二igbt晶体管q2构成，第一igbt晶体管q1和第二igbt晶体管q2分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器a，且第一igbt晶体管q1的发射极和第二igbt晶体管q2的集电极同时连接闸杆驱动电机的u相端；

v相晶体管组由顺序串接于滤波单元c的输出端之间的第三igbt晶体管q3和第四igbt晶体管q4构成，第三igbt晶体管q3和第四igbt晶体管q4分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器a，且第三igbt晶体管q3的发射极和第四igbt晶体管q4的集电极同时连接闸杆驱动电机的v相端；

w相晶体管组由顺序串接于滤波单元c的输出端之间的第五igbt晶体管q5和第六igbt晶体管q6构成，第五igbt晶体管q5和第六igbt晶体管q6分别通过自身的门极受控于dsp数字信号处理器a，且第五igbt晶体管q5的发射极和第六igbt晶体管q6的集电极同时连接闸杆驱动电机的w相端。

由此，dsp数字信号处理器a可通过对各个igbt晶体管的调控来保证igbt逆变单元d输出的电压和频率是可调的，保证其对闸杆驱动电机m的变频驱动效果。

为最大限度地丰富整个变频控制器的实用功能，本实施例的控制器还包括di弱电信号采集模块e，其可根据实际情况选择不同的结构及功能形式，具体为：

如图3所示，di弱电信号采集模块e包括信号感应器f和第一光耦隔离器u1，第一光耦隔离器u1的阴极连接信号感应器f、阳极通过连接的第三电阻r3作为di弱电信号采集模块e的电源信号输入端、发射极接地、集电极连接dsp数字信号处理器a，且第一光耦隔离器u1的阳极与阴极之间还设置有并联分布的第三电容c3和第四电阻r4、发射极和集电极之间还设置有第四电容c4。其中，信号感应器f可根据实际情况采用地感线圈、压力传感器和红外传感器。

由此，当信号感应器f被触发后，第一光耦隔离器u1的阴极被拉低变成低电平，第一光耦隔离器u1导通，dsp数字信号处理器a的对应连接端口(di8-dsp)的电压被拉低至接地；反之，信号感应器f未被触发时，di8-dsp端口被置为高电平；从而使得dsp数据信号处理器a能够根据di8-dsp端口的变化来决定其对整流逆变模块的调控方式和调控的具体动作；同时，整个模块以光耦进行隔离，不但可以有效防止外部电路造成的干扰，而且也可保护dsp数字信号处理器a不会因外部电路问题而造成损坏。

如图4所示，di弱电信号采集模块e包括红外信号接收器g、第二光耦隔离器u2、第一三极管q9和信号驱动放大单元；第二光耦隔离器u2为一pc410l型高速光耦合器，红外信号接收器g通过信号驱动放大单元连接第二光耦隔离器u2的第一引脚，第二光耦隔离器u2的第一引脚和第二引脚之间串接有第五电容c5、第四引脚连接第一三极管q9的基极、第五引脚通过第五电阻r5连接第四引脚、第三通过第六电容c6连接第四引脚，第一三极管q9的发射极接地、集电极连接dsp数字信号处理器a。在此基础上，作为优选方案，信号驱动放大单元包括第二三极管q10，第二三极管q10的基极连接红外信号接收器g并同时通过并联分布的第七电容c7和第六电阻r6连接dsp数字信号处理器a、发射极通过第七电阻r7连接dsp数字信号处理器a并同时通过第八电阻r8连接第二光耦隔离器u2的第一引脚、集电极作为di弱电信号采集模块e的电源信号输入端。

由此，红外信号接收器g在接收到相应的感应信号并触发后，可输出一串di弱电信号，di弱电信号首先经过信号驱动放大单元(具体为第二三极管q10)进行信号驱动放大，被放大的信号再通过第二光耦隔离器后，得到一个取反信号(即：高电平取反为低电平、低电平取反为高电平)，然后经过第一三极管q9将信号再取反回来，从而最终输入到dsp数字信号处理器a中进行分析与处理，以为dsp数字信号处理器a对整流逆变模块的调控方式和调控的具体动作的执行提供信号基础。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。