專利名稱：電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動伸縮門，具體地說，集自動限位功能與防爬報(bào)警功能一體的一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，用于電動伸縮門上的限位開關(guān)大概開以分成兩類，一類是接觸式，一類是非接觸式的。接觸式是通過自動伸縮門在開關(guān)到位時接觸到機(jī)械開關(guān)，使開關(guān)閉合，并給出一個信號，當(dāng)MCU讀到這個信號后，自動伸縮門便停止或作其它相應(yīng)的動作；而非接觸式的開關(guān)大都在地下埋可探測的標(biāo)的物體，如磁鐵等，通過干簧管等探測物來檢測磁鐵，干簧管安裝于門體上，當(dāng)門到埋磁鐵的位置時，干簧管便導(dǎo)通，此時MCU讀到導(dǎo)通信號便知此可能處于什么位置，并作相應(yīng)的控制動作，由于伸縮門上的接觸式開關(guān)因?yàn)闄C(jī)械的磨擦和碰撞，開關(guān)也很容易磨損，安裝時須要固定機(jī)械結(jié)構(gòu)，較為麻煩，而且靠這種機(jī)械式的接觸只有也不太穩(wěn)定，碰撞次數(shù)多以后會造成接觸不良，機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞的現(xiàn)象，到現(xiàn)在基本上已經(jīng)淘汰使用，非接觸式開關(guān)普遍采用在限位的地下挖埋磁鐵，靠干簧管的感應(yīng)來識別開關(guān)門限位，雖然較為穩(wěn)定，但這種方式，要挖掘地面，放置磁鐵，便造成地面的破壞，施工也較大，而且干簧管由于離地面太近而容易損壞，在下雨天因?yàn)榈孛娉睗竦纫蛩?，也會產(chǎn)生錯誤的閉合，造成信號誤讀，有潛在的不穩(wěn)定因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，便于安裝、控制，且性能穩(wěn)定，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的技術(shù)問題是按如下方案實(shí)現(xiàn)的構(gòu)造一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，包括機(jī)頭及其連接的若干門排，其特征在于，在該機(jī)頭上設(shè)置有超聲波發(fā)射探頭及超聲波接收探頭，并在尾端門排上設(shè)置有與所述超聲波發(fā)射探頭及超聲波接收探頭相對應(yīng)的超聲波反射器，所述機(jī)頭內(nèi)置有主控MCU及其連接的EEPROM、計(jì)數(shù)器、指示燈及驅(qū)動電機(jī)，并設(shè)置有防爬報(bào)警器與所述主控MCU連接。
按照本發(fā)明提供的電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，利用超聲波測距的原理測出開關(guān)門時自動伸縮門的長度，和有規(guī)率的對射信號形成防爬感應(yīng)信號，并通過控制信號傳到主控MCU，主控MCU對這些控制信號作開關(guān)門時的限位響應(yīng)和防爬報(bào)警的響應(yīng)。開門關(guān)門的控制信號是利用超聲波測得的自動伸縮門開關(guān)門時的長度而形成的。采用了溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽M(jìn)一步控制測量的精度，溫度補(bǔ)嘗方式用NTC電阻，用其本身集成的AD轉(zhuǎn)換器，測出其在不同溫度下的因電阻變化而產(chǎn)生的電壓變化，并通過查表的方式求出當(dāng)前溫度值。在系統(tǒng)初始化時應(yīng)該將測得的自動伸縮門的長度數(shù)據(jù)應(yīng)該存貯于非易失性的EEPROM中，以備停電時可以重新利用。防爬感應(yīng)信號是用超聲波在關(guān)門限位以后，不斷測量關(guān)門限位的距離，當(dāng)距出來的關(guān)門限位距離小于設(shè)定距離時，系統(tǒng)便認(rèn)為有障礙物阻隔，開始發(fā)送防爬報(bào)警信號。超聲波的對射信號是通過一定的協(xié)議進(jìn)行通信的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)利用超聲波測距的原理測出開關(guān)門時自動伸縮門的長度，而超聲波是頻率大具有能量大、直線傳波的特點(diǎn)，可靠性好，容易實(shí)施，并采用16位的計(jì)數(shù)器，保證測量的精度；并通過溫度自動補(bǔ)償功能而有效解決因超聲波隨溫度變化產(chǎn)生傳波速度變化的問題；還采用有規(guī)律的發(fā)射信號作為對射源，利用其傳輸過程的進(jìn)行防爬感應(yīng)，形成防爬感應(yīng)信號，當(dāng)偵測到信號被障礙物阻礙時實(shí)現(xiàn)防爬報(bào)警功能。


圖1為本發(fā)明超聲波限位及防爬檢測裝置結(jié)構(gòu)方框示意圖；圖2為本發(fā)明檢測裝置發(fā)射的載波的波形圖；圖3為本發(fā)明超聲波限位及防爬檢測裝置解碼后的的波形圖；圖4為本發(fā)明檢測裝置外部IO中斷子程序流程圖；圖5為本發(fā)明檢測裝置計(jì)數(shù)器中斷子程序流程圖；圖6為本發(fā)明檢測裝置超聲波測距的流程圖；圖7為本發(fā)明檢測裝置超聲波測距限位防爬電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，利用超聲波的測距原理為自動伸縮門測出自動伸縮門的開門和關(guān)門的長度，以及解除紅外線限位位置的長度，并且輸出控制信號發(fā)送到主控MCU，當(dāng)主控MCU檢測到作為開門和關(guān)門到位的的信號，控制自動伸縮門的電機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)檢測到解除紅外限位信號，從而使紅外防撞的功能失效，使電動伸縮門能夠在設(shè)定的范圍內(nèi)開關(guān)，在關(guān)門限位后，利用其傳輸過程的有規(guī)律的發(fā)射信號作為對射源，進(jìn)行防爬感應(yīng)，當(dāng)偵測到信號被障礙物阻礙時，認(rèn)為有人或障礙物攀爬伸縮門而發(fā)出報(bào)警響聲，從而實(shí)現(xiàn)防爬報(bào)警。
超聲波是頻率大于20KHZ的一種聲波，在溫度不變的情況下傳波速度幾乎不變的特性，本發(fā)明超聲波的發(fā)射探頭及接收探頭分別采用是UCM40T，UCM40R，載波頻率為40KHZ，濾波IC采用LM567，發(fā)射探頭以一定的規(guī)律發(fā)送40KHZ的載波，載波的波形圖如圖2所示。發(fā)射探頭發(fā)射出來的超聲波經(jīng)過反射后，接收探頭便可以接收到反射的回波，測出它們的間隔時間，便可以算出接收和反射物之間的距離，即伸縮門的長度。主控MCU采用PIC16F73，主頻跑20MHZ，運(yùn)算的速度足夠快，IO的反應(yīng)能力也可以勝任這個高精度的要求。測溫模塊采用NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，型號NTC103，在20度時的阻值大約是10K，AD轉(zhuǎn)換器采用PIC16F73本身集成的。如圖1所示的結(jié)構(gòu)方框圖，參考如圖7所示的電路原理圖。
接收部分經(jīng)濾波后的波形如圖3所示，因?yàn)閹лd波的超聲波發(fā)射后，反射回波會直線返回，根據(jù)S＝VT/2，就可以計(jì)算出發(fā)射和接收端口離反射面的距離，主控MCU就是利用這個原理計(jì)算出開關(guān)門限位和解紅外線限位的距離的。因?yàn)槌暡ㄟ€有因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的傳波速度變化的特性，對于門控系統(tǒng)來說，使用的地域跨度非常之大，其北至哈爾濱，南到海南，它們的溫度差最大時有可能會造成伸縮門的限位不準(zhǔn)問題，因此為了更加準(zhǔn)確地測量開關(guān)門限位和紅外限位的距離，必需對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償，本發(fā)明專利的溫度補(bǔ)償方法采用以下方式，采用一個負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，進(jìn)行AD采樣，并用查表的方法，計(jì)算出當(dāng)時的氣溫，并根據(jù)這個測出的溫度，對超聲波的傳波速度進(jìn)行校正，以便測出準(zhǔn)確的開關(guān)門限位，和紅外線限位的距離，參考的開關(guān)門限位的距離通過輸入或系統(tǒng)初如化時自動測量后存入EEPROM中，系統(tǒng)初始化時的方法是這樣的，把門開到開門限位的地方，此時按住開門限位初始化鍵約2秒，接著開門限位初始化的指示燈會亮，當(dāng)開門限位初始化的指示燈會熄滅后表示開門限位的初始化工作已經(jīng)完成，系統(tǒng)已經(jīng)成功將開門限位的距離存入了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保存區(qū)，關(guān)門限位的初始化是把門開到關(guān)門限位的地方，此時按住關(guān)門限位初始化鍵約2秒，接著關(guān)門限位初始化的指示燈會亮，當(dāng)關(guān)門限位初始化的指示燈熄滅后表示關(guān)門限位的初始化工作已經(jīng)完成，紅外線限位的初始化工作也依樣進(jìn)行，當(dāng)初始化工作完成以后，門便可以正常行走了。
計(jì)數(shù)器中斷子程序接收采用外部中斷方式，其外部中斷子程序的流程圖如4、圖5所示。因?yàn)橛?jì)數(shù)器的主頻是主頻的四分之一，即5M，而且是采用16位的計(jì)數(shù)器，因此可以保證測量的精度。輸出接口有三根信號線，分別是開門限位輸出，關(guān)門限位輸出，紅外限位輸出，接口相對簡單，而且可以與現(xiàn)有產(chǎn)品相兼容。使用過程如圖6所示，一般采用系統(tǒng)自動適應(yīng)的方式，分別在開門限位，關(guān)門限位，紅外線限位的地方停止后，按住設(shè)置鍵約2秒鐘，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置狀態(tài)，此時設(shè)置指示燈會亮，約兩秒鐘過后，設(shè)置指示燈熄滅，表明此位置的限位距離已經(jīng)設(shè)置成功。主要的流程圖如圖4-圖6所示。當(dāng)系統(tǒng)初始化成功后，所測的數(shù)據(jù)會存于EEPROM中，以備停電時，可以重新使用，而不必重新再次測量，當(dāng)自動伸縮門在關(guān)門限位之后，超聲波的發(fā)射探頭及接收探頭便可以繼續(xù)測量伸縮門的長短，并與關(guān)門限位的位置作比較，如果測出此時關(guān)門限位的距離的與比較的距離短，那么就可測定此時的自動伸縮門上可能有人或其它物體攀爬，便開始防爬報(bào)警。如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，包括機(jī)頭及其連接的若干門排，其特征在于，在該機(jī)頭上設(shè)置有超聲波發(fā)射探頭及超聲波接收探頭，并在尾端門排上設(shè)置有與所述超聲波發(fā)射探頭及超聲波接收探頭相對應(yīng)的超聲波反射器，所述機(jī)頭內(nèi)置有主控MCU及其連接的EEPROM、計(jì)數(shù)器、指示燈及驅(qū)動電機(jī)，并設(shè)置有防爬報(bào)警器與所述主控MCU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，其特征在于，設(shè)置有濾波IC與所述超聲波接收探頭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，其特征在于，還包括溫度補(bǔ)嘗裝置，其中，測溫模塊為NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其自身集成AD轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，其特征在于，還包括三芯輸出接口，包括開門限位輸出、關(guān)門限位輸出及紅外限位輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電動伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置，利用超聲波的測距原理為自動伸縮門測出自動伸縮門的開門和關(guān)門的長度，以及解除紅外線限位位置的長度，并且輸出控制信號發(fā)送到主控MCU，當(dāng)主控MCU檢測到作為開門和關(guān)門到位的信號，控制自動伸縮門的電機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)檢測到解除紅外限位信號，從而使紅外防撞的功能失效，使電動伸縮門能夠在設(shè)定的范圍內(nèi)開關(guān)，在關(guān)門限位后，利用其傳輸過程的有規(guī)律的發(fā)射信號作為對射源，進(jìn)行防爬感應(yīng)，當(dāng)偵測到信號被障礙物阻礙時，認(rèn)為有人或障礙物攀爬伸縮門而發(fā)出報(bào)警響聲，從而實(shí)現(xiàn)防爬報(bào)警。
文檔編號G08B21/22GK101021128SQ20061003356
公開日2007年8月22日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者涂啟純 申請人:深圳市威捷機(jī)電技術(shù)有限公司