【正文】 門按使用場所和開關(guān)方式可分為幾種類型如自動平移門，自動平開門，自動旋轉(zhuǎn)門，自動圓弧門，自動折疊門等等，在這些類型中自動平移門是用得最多的，自動平移門就是我們經(jīng)常說的自動門。自動門驅(qū)動裝置和門里外兩側(cè)紅外線是自動平移門常見的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)人走近自動門時，紅外線做出感應(yīng)，把信號傳給控制器，控制器驅(qū)動電機(jī)裝置把門打開；當(dāng)人經(jīng)過自動門之后再將門閉合。自動門通電后可以自動運行從而實現(xiàn)無人操作管理，提高了建筑的智能化。 自動門的發(fā)展?fàn)顩r 進(jìn)入 二十世紀(jì) 二十年代，自動門 開始 逐漸運用在建筑物上 。 到了二十年代后期，美國的 大商 場的 對公共的 開放， 自動門應(yīng)運而生 ， 隨后 ，多瑪 發(fā)展成為 世界第一 自動門 品牌 ，并且該品牌 在 1945 年開發(fā)出油壓式、空氣式 等自動門 ， 一些 新建大樓的 大 門也使用了 自動門 。1962 年，電氣式 自動門被研究出來 ， 隨著城市化進(jìn)程的加快 ， 自動門 技術(shù) 日新月異 。 當(dāng)時對于用電力控制電動機(jī)的速度技術(shù)還不成熟 ，因此就用 油壓、空壓 進(jìn)行 速度轉(zhuǎn)換控制， 這樣 能源利用效率很低， 隨著工業(yè)電氣化的發(fā)展 ，電氣控制技術(shù) 日趨 成熟，直接 用電氣手段 控制電動機(jī) 的 速度和轉(zhuǎn)動方式的自動門也被開發(fā)了出來，并且這樣的自動門迅速占據(jù)了大部分市場。 斗轉(zhuǎn)星移，自動門也隨著時間迅速發(fā)展和完善 ， 自動 門 對使用者來說不僅僅強(qiáng)調(diào)了它的使用性能，還更加注重它的其他方面的性能， 3 例如好的自動門要求它的安全理念是有效地防護(hù)、通行，必要時能夠有效地疏通等，同時對自動門的樣式、外觀等也提出了更高的要求即符合建筑設(shè)計整體的藝術(shù)性，強(qiáng)調(diào)了自動門要與建筑本身以及建筑物周圍的環(huán)境相契合。自動門在 150 年前就開始進(jìn)入了它的工業(yè)化時代 ，在 迅速 發(fā)展和 不斷 完善的 歷 程中， 出現(xiàn)了很多自動門專業(yè)制造商，自動門通過這 些制造商無論從功能、類別還是使用性能上都日臻完善。 社會不斷向前發(fā)展，人們的生活水平也在不知不覺中發(fā)生著變化，與此同時人們對于更高生活水平和更高生活質(zhì)量的追求也與日俱增，自動門普及到了我們的日常生活中，并且自動門還在朝著更加大型化、精細(xì)化、功能化、智能化方向迅速發(fā)展，自動門的快速發(fā)展取代了以往的推拉門成為各種大型建筑如機(jī)場、銀行、酒店、醫(yī)院等大型公共場所的首選。自動門不僅僅代表了當(dāng)代建筑向智能化、藝術(shù)化發(fā)展的趨勢，更是現(xiàn)代自動控制技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。自動門不僅功能多樣、美觀大方、而且可以隔離室外噪音、阻擋室 外大風(fēng)和塵土的作用。國外制造的自動門的控制系統(tǒng)性能相對優(yōu)良，但是它的價格有點高；而國內(nèi)的自動門卻相對便宜，但是國內(nèi)自動門的缺陷是性能不好，容易產(chǎn)生故障。 所以本論文設(shè)計的是結(jié)構(gòu)簡單，實用耐用，運行可靠且性價比較高的熱釋電紅外自動門自動門控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用熱釋電紅外傳感器作為檢測裝置，它通過對人的出入進(jìn)行自動檢測來控制自動門的開、關(guān)，使自動門具有智能化運行的理想功能。 4 第二章 整體設(shè)計方案 介紹 自動門的設(shè)計思路 控制要求 有人來進(jìn)、出時開門。當(dāng)人走到接近自動門的時候，信號檢測裝置開始 工作，這項工作是由熱釋電紅外傳感器來完成的，然后由單片機(jī)發(fā)出信號使直流電機(jī)工作將門打開。 無人進(jìn)、出時關(guān)門。當(dāng)信號檢測裝置沒有檢測到時，即熱釋電紅外傳感器沒有檢測到有人時，單片機(jī)根據(jù)這種情況發(fā)出信號啟動電動機(jī)工作將自動門關(guān)閉。 正在關(guān)門時遇到有人靠近自動門則停止關(guān)門，繼續(xù)開門。當(dāng)電動機(jī)工作使自動門關(guān)門時，檢測裝置檢測到 1m 之內(nèi)的信號，應(yīng)使電動機(jī)動作停止關(guān)閉自動門，然后由電動機(jī)帶動自動門開門。 設(shè)計思路框圖 圖 1 銀行自動門設(shè)計思路框 圖 硬件電路的框圖 單片機(jī)不間斷檢測熱釋電紅外線檢測電路的門輸出信號，同時行程檢測電路的輸出信號也傳給單片機(jī)，單片機(jī)接收這些信號后產(chǎn)生信號來控制直流電機(jī)，直流電機(jī)帶動自動門進(jìn)行打開和關(guān)閉動作。所以該設(shè)計的主控制裝置是 AT89C51單片機(jī)和它的外圍電路、熱釋電紅外人體信號 熱釋電紅外線傳感器或按鍵控制 單片機(jī)信號處理 直流電機(jī) 自動門的 開或關(guān) 5 檢測，直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、門行程檢測等幾部分組成。即該銀行自動門硬件控制系統(tǒng)組成如下框圖所示。 圖 2 自動門控制系統(tǒng)硬件框圖 自動門各部分作用及整體工作原理 自動門各 部分作用 （ 1）主控制器：它是銀行自動門的大腦，本論文采用 AT89C51單片機(jī)。該單片機(jī)有大規(guī)模集成塊，這些集成塊內(nèi)部有很多指令程序，通過該大腦發(fā)出相應(yīng)信號指令，指揮直流電機(jī)工作；人們也可以通過單片機(jī)調(diào)節(jié)自動門打開、關(guān)閉速度和幅度等參數(shù)。 （ 2）感應(yīng)檢測裝置：它的作用是收集門附近的信號，本論文承擔(dān)這一任務(wù)的是熱釋電紅外傳感器。當(dāng)人進(jìn)入它的信號檢測范圍時，它就給主控制器單片機(jī)發(fā)出一個脈沖信號。 （ 3）動力裝置：利用動力裝置將自動門打開和關(guān)閉，這一任務(wù)的完成要靠直流電機(jī)。當(dāng)主控制器單片機(jī)發(fā)出命令信號時，直流電機(jī)就會根據(jù)這一信號做出相應(yīng)動作來控制銀行自動門的打開和關(guān)閉。 另外，還有自動門行進(jìn)軌道、自動門吊具走輪裝置、自動門下部 AT89C51單片機(jī) 紅外檢測電路 門行程檢測 直流電機(jī)控制電路 6 導(dǎo)向系統(tǒng)等幾部分。 自動門整體工作原理 該銀行自動門系統(tǒng)完成一次任務(wù)即使其打開和閉合一次的工作過程是這樣的： 當(dāng)信號檢測裝置即熱釋電紅外傳感器檢測到信號，也就是有人進(jìn)入或者出去銀行自動門時，檢測裝置會發(fā)出一個脈沖信號并把它傳送給單片機(jī)，單片機(jī)識別后指揮直流電機(jī)動作，直流電機(jī)接收到單片機(jī)信號后開始工作即正向轉(zhuǎn)動帶動銀行自動門執(zhí)行開門動作；門打開后，假如信號檢測裝置檢測不到信號即沒有人 進(jìn)、出銀行時，仍會發(fā)出信號傳給單片機(jī)，通過單片機(jī)對此信號識別處理后發(fā)出信號給直流電機(jī)，直流電機(jī)接收信號后動作即反向轉(zhuǎn)動執(zhí)行關(guān)門動作。如果直流電機(jī)在帶動銀行自動門打開和閉合的過程中，另外一個自動監(jiān)測裝置即紅外對管檢測到信號時，也就是說紅外對管檢測到銀行自動門中間有夾物時，不管事人或者是其他物體，就會發(fā)出一個信號并把這一信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對這一信號進(jìn)行分析處理后也會發(fā)出一個信號并且傳送給直流電機(jī)，此時直流電機(jī)會接收到信號而產(chǎn)生相應(yīng)動作進(jìn)行正向轉(zhuǎn)動執(zhí)行開門過程；如果紅外對管自動檢測裝置沒有收到信號，也就是說 明銀行自動門中間沒有夾物，同樣會發(fā)出一個信號給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)對此信號進(jìn)行分析處理后接著指揮直流電機(jī)動作，就是使直流電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，執(zhí)行關(guān)門過程。 7 圖 3 自動門各部分工作框圖 第三章 硬件簡介 直流電機(jī) 直流電機(jī)的選擇 自動門 打開和關(guān)閉 的 動力 核心 就是電機(jī) ， 因為對銀行自動門的打開和關(guān)閉控制實際上就是對每一臺電動機(jī)的控制。要穩(wěn)定的實現(xiàn)對銀行自動門的兩扇同時執(zhí)行打開或者關(guān)閉的動作，那么就必須能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機(jī)的轉(zhuǎn)動過程穩(wěn)定控制。 電機(jī)用的 較多的是直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。 直流電機(jī) 的優(yōu)點是 控制過程 簡單，調(diào)速性能 比較 好 ， 調(diào)速范圍 比較 廣 ，還有就是比較容 易平滑調(diào)節(jié) ，還有就是它的 起動 和 制動轉(zhuǎn)矩 比較 大， 所以比較容 易快速起紅外對管 關(guān)門 開門 直流電機(jī) 單片機(jī) 熱釋電紅外傳感器 無人 來人 開始 有夾物 無夾物 按鈕 8 動 和 控制 ，除此之外 它 還 具有良好的性價比。 步進(jìn)電機(jī) 也能夠 實現(xiàn)精確控制，但 是步進(jìn)電機(jī)有缺陷，那就是 振蕩和失步， 相同 功率條件下，步進(jìn)電機(jī) 的尺寸和直流電機(jī) 相比要 大 很 多， 還有一個問題是 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動 的 時 候 ， 它 各相繞組 上 的電感 會 形成反向電動勢， 比較 容易使整個 系統(tǒng) 產(chǎn)生 抖動 ,而且 頻率越高， 同步電機(jī)產(chǎn)生的 反向電動勢 就會越大。 在此作用下 ， 同步 電機(jī)隨頻率 或者 速度的 增大而相電流 就會 減小，從而 使同步電機(jī)的 力矩下降。 綜合以上情況考慮，應(yīng) 用 直流電機(jī) 比較合適 。 直流電動機(jī)結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)是有定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成的。定子一般情況下是指磁路中靜止的部分包括其機(jī)械支撐即機(jī)座，換向極，主磁極，還有端蓋以及軸承和電刷裝置等部件，產(chǎn)生磁場就是定子的主要作用。轉(zhuǎn)子即是運行時轉(zhuǎn)動的部分，轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸和電樞鐵心以及電樞繞組還有換向器和風(fēng)扇等部分組成的，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩還有感應(yīng)電動勢是轉(zhuǎn)子的主要功能，轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐所在，因此通常又被叫作電樞。 9 圖 4 小型直流電機(jī)的剖面圖 1機(jī)座 ； 2風(fēng)扇 ； 3出線盒 ； 4主極線圈 ； 5主極鐵心 ； 6電樞線圈 ； 7刷架 ； 8軸承 ； 9換向器 ； 10轉(zhuǎn)軸 ； 11軸承蓋 ； 12電樞 ； 13端蓋 ； 14換向極線圈 ； 15注油孔 ； 16換向極鐵心 ； 17螺母墊圈 ； 18視察窗 （一）、直流電機(jī)的定子部分 機(jī)座 直流電機(jī)的機(jī)座可以分為磁軛是整體型的和疊片型的機(jī)座兩種型式。機(jī)座既承擔(dān)電機(jī)機(jī)械支撐，又承擔(dān)了磁極間磁路的通路兩重任務(wù)。加工機(jī)座所用材料一般選擇鑄鋼或者鋼筒而不選擇鑄鐵是因為 基座必須具有較好的導(dǎo)磁性能。除此之外，為了使機(jī)座中磁路的磁通密度低一些，要求機(jī)座要有一定的導(dǎo)磁截面積，這樣一來機(jī)座的機(jī)械強(qiáng)度和剛度就會大幅提高。 主磁極 電樞表面存在的氣隙磁通密度之所以能在空間會按一定的形狀分布靠的就是主磁極的作用，同時可以在磁極上固定一些勵磁繞組。一般情況下用 厚的低碳鋼板加工成一定形狀的沖片，然后再 10 經(jīng)過疊壓就形成了主磁極。主極疊片整體通常是用鉚釘鉚成的，再使用螺釘把它固定在磁軛上。 主磁極的勵磁繞組通常分為串勵和并勵兩種形式。它們的特點是串勵繞組的匝數(shù)少而且導(dǎo)線粗；但是 并勵繞組的匝數(shù)多而且導(dǎo)線細(xì)。一般來說主磁極在電機(jī)里面總是成對出現(xiàn)的，主磁極的極性總是沿圓周方向 N、 S 交替的，由此可知相鄰兩主極線圈串聯(lián)時它們中的電流環(huán)繞方向總是相反的。 圖 5 主磁極示意圖 換向極 換向極即為相鄰主磁極間的一個小極。在容量為 1KW以上的直流電機(jī)中換向極的作用是幫助換向，通常情況下有幾個主極就會有幾個換向極。它一般采用厚鋼板略加刨削加工而成，所以比較簡單。但是在磁通變化非常快而且對換向極要求比較高的情況下，它也要用 鋼片絕緣后再經(jīng)過疊裝而成。 電刷裝置 直流電機(jī)的電樞繞組還有電流都是通過電刷裝置與外部連接。電刷實際就是一導(dǎo)電塊，是用石墨做成的，將其置于刷握中，刷握再固定在刷架上。通常情況下由電流大小在每個刷架上安裝一個或一組并 11 列的電刷，刷架上同極性的電流流一塊兒后，然后被引向接線板，進(jìn)而通向機(jī)外。 電刷組的數(shù)目通常和主磁極的數(shù)目是相等的，每個電刷組都被分布在換向器的表面，而且它們的分布是等距的。直流電機(jī)正常工作與否是與電刷裝置的性能好壞分不開的。 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時候是起支撐作用的，所以要求有一定的機(jī)械強(qiáng) 度和韌性，通常情況下是用圓鋼加工而成的。 （二）、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分 電樞鐵心 電樞鐵心的作用是提供主磁極下磁通的通路。當(dāng)電樞在磁場里面旋轉(zhuǎn)的時候，鐵心里面的磁通方向就會不斷發(fā)生變化，所以就會產(chǎn)生渦流以及磁滯損耗。減少損耗的辦法就是在加工電樞鐵心時采用低硅鋼片或者是冷軋硅鋼片疊成，然后再在片之間涂抹少許絕緣漆，硅鋼片要用 。除此之外，還可以在硅鋼片上加工出轉(zhuǎn)子槽，以便放置電樞繞組。 電樞繞組 電樞繞組是用絕緣銅導(dǎo)線繞制的線圈元件，放置于電樞鐵心的槽里面，各線圈元件按規(guī)律接到相對應(yīng)的換向