【文章內(nèi)容簡介】 原理四個方面的內(nèi)容。通過對PLC的了解，掌握其基本功能，將其運用到自動門控制系統(tǒng)中去。第三章 自動門的執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計本章主要是在上一章的基礎(chǔ)上對自動門的執(zhí)行機構(gòu)進行設(shè)計，執(zhí)行機構(gòu)主要分為有穩(wěn)壓電源設(shè)計、直流無刷電動機的應(yīng)用這兩大部分，同時能夠通過這個設(shè)計對穩(wěn)壓電源的設(shè)計及無刷直流電動機有更深的了解。 穩(wěn)壓電源設(shè)計隨著自動門的不斷發(fā)展，被越來越多的應(yīng)用于各建筑物，廣泛的應(yīng)用也使其安全變的越來越重要。對電源的影響因素是多方面的，其中主要干擾，來自噪聲的影響。因此，為了提高自動門的運行穩(wěn)定性，穩(wěn)定的電壓和較小的波紋是重點考慮的問題。較為普遍的穩(wěn)壓裝置是變壓器，因為它價格實惠，但有一定的弱點，對于電源的穩(wěn)壓性能并不是很強。因此我們需要設(shè)計穩(wěn)壓電源并根據(jù)無刷直流電機供電要求選擇合理的電路參數(shù)，同時需要合理設(shè)計交流濾波器以減少電磁干擾。由于自動門工作時間長、安全性要求高，因此從電網(wǎng)電源開始，就應(yīng)用了過流、過熱保護以盡量避免意外發(fā)生。保護電路有多種形式，下面是一種保護電路的框圖（）。圖31 保護電路框圖過壓保護采用壓敏電阻和瞬變電壓抑制器，以防止雷擊等意外事故產(chǎn)生的瞬間高壓。交流EMI濾波器主要是用來抑制共模、共差干擾。如圖（）所示，它主要包括兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，電路包括共模扼流圈、濾波電容、共模濾波電容。圖32 交流EMI濾波器自動門的整流電路主要是把交變的交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電，使電源適合各種驅(qū)動裝置（如無刷直流電機）的使用。全橋是由4只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構(gòu)成的。、1A、2A、3A、5A、10A、20A等多種規(guī)格，耐壓值（最高反向電壓有）25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多種規(guī)格。下圖（）是其電路圖形符號與內(nèi)部電路。圖33 電路圖形符號與內(nèi)部電路 無刷直流電機的應(yīng)用目前自動門中的動力部分主要有無刷直流電機、交流變頻電機及步進電機的使用。今以無刷直流電機為例來介紹自動門系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計。下圖是電機的主電路圖（）：圖34 主電路圖無刷直流電機需要控制器來進行控制，MC33035無刷直流電機控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高品質(zhì)和高穩(wěn)定性。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對傳感器的溫度進行補償?shù)膮⒖茧娖?，同時它還具有一個頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈沖調(diào)制器比較器、三個集電極開路頂端驅(qū)動輸出和三個非常適用于驅(qū)動功率場效應(yīng)管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部運行使能等。自動門控制要求。物體靠近門時傳感器獲得信號傳給控制器，控制器根據(jù)當(dāng)前所在位置決定門的動作。有三種情況：①門處于關(guān)閉狀態(tài)，控制器應(yīng)驅(qū)動執(zhí)行電機以最佳速度曲線打開門。②門處于半開狀態(tài)，控制器應(yīng)根據(jù)門當(dāng)前所在位置，以適當(dāng)?shù)乃俣闰?qū)動執(zhí)行電機開門。③門處于開啟狀態(tài)，控制器使門保持開啟狀態(tài)。無物體靠近門時：如果門處于開啟狀態(tài)，延時適當(dāng)?shù)臅r間后以最佳速度曲線關(guān)閉門：如果門處于關(guān)閉狀態(tài)，維持相應(yīng)的開、關(guān)門速度曲線如圖一所示。關(guān)門時：OA段為加速段，AB段為穩(wěn)速運行段，BC段為減速停止（門關(guān)到位）段。開門時：CB段為加速段，BA段為穩(wěn)速運行段，OA段為減速停止（門開到位）段。根據(jù)自動門控制要求，系統(tǒng)原理框圖如下圖（）所示。開門門磁：檢測門的最大開啟位置，門開后驅(qū)動電機停止工作，并防止開門過量而損壞系統(tǒng)部件。閉門門磁：檢測門的關(guān)閉位置，門關(guān)后驅(qū)動電機停止工作。驅(qū)動器：擴大驅(qū)動功率以驅(qū)動150w的無刷直流電機。工作指示燈：（a）有電源指示燈；（b）正常、故障指示燈。超過預(yù)期時間門不到位即是故障狀態(tài)。圖35 系統(tǒng)原理框圖 本章小結(jié)本章主要是對自動門控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)進行設(shè)計。主要設(shè)計的分為穩(wěn)壓電源和無刷直流電機的應(yīng)用兩大部分。通過這個設(shè)計能更多的了解穩(wěn)壓電路特點結(jié)構(gòu)等方面，也對無刷直流電機有了很多認(rèn)識，最重要的是能夠掌握其在自動門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。第四章 自動門的硬件設(shè)計自動門的硬件根據(jù)不同的類型各有不同，此以平移型感應(yīng)門為例子介紹它的硬件，主要有：自動感應(yīng)門主控制器，自動感應(yīng)探測器，自動感應(yīng)門動力馬達，自動感應(yīng)門門扇行進軌道，門扇吊具走輪系統(tǒng)，同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶），自動感應(yīng)門下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)前后門體擺動。圖41 硬件組成框圖 自動感應(yīng)門的基本工作原理首先，平移式自動感應(yīng)門由以下部件組成：（1）主控器：它是自動感應(yīng)門的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達或電鎖類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù)。（2）感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人的眼睛，當(dāng)有移動物體進入它的 工作范圍時，它就給主控器一個脈沖信號。（3）無刷直流電動機：提供開門與關(guān)門的主動力，控制自動感應(yīng)門的速度。（4）自動感應(yīng)門扇行進軌道：就像火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定的方向行進。（5）門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力的牽引下帶動門扇運行。（6）同步皮帶：用于傳輸馬達所產(chǎn)動力，牽引自動感應(yīng)門扇吊具走輪系統(tǒng)。（7）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動感應(yīng)門門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運行時出現(xiàn)門體擺動。自動感應(yīng)門門扇完成一次開門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測器探測到有人進入時，將脈沖信號傳給主控器，主控器判斷后通知馬達，同時監(jiān)控馬達轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達在一定時候加力和進入慢行運行。馬達得到一定運行電流后做出正向運行，將動力傳給同步皮帶，再由同步帶將動力傳給吊具系統(tǒng)使自動感應(yīng)門門扇開啟；自動感應(yīng)門門扇開啟后由控制器做出判斷，若需關(guān)閉自動感應(yīng)門，通知馬達做相反運動，關(guān)閉自動感應(yīng)門。 限位開關(guān)的工作原理行程開關(guān)又稱為限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝有生產(chǎn)的機械部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。 光電開關(guān)的工作原理它是光電接近開關(guān)的簡稱，是利用被測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通所要接通的電路，從而檢測物體的有無。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)化為光信號射出，接受器再根據(jù)接受到的光線強弱或有無目標(biāo)物體進行探測。 無刷直流電動機的工作原理是將交流電源整流后變成直流，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電，但是，注意此處逆變是工作在直流斬波方式。它是由同步電動機和驅(qū)動器組成，是典型的機電一體化產(chǎn)品。同步電動機的定子繞組多做成對成星型接法，同三相異步電動機十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護和顯示等等。由于無刷直流電動機的勵磁來源于永磁體，所以不像異步電動機那樣需要從電網(wǎng)吸取勵磁電流；由于轉(zhuǎn)子中無交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無銅損耗又無鐵損耗，所以效率