阅读说明：本技术 一种卷闸门遇阻停控制方法及控制装置 (Method and device for controlling stop of shutter door when meeting with blockage ) 是由 谭航波 刘寿辉 楚伟旗 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种卷闸门遇阻停控制方法及控制装置,所述方法包括在设定的采样间隔内采样得到多个采样电流值,根据多个采样电流值判断电机是否正在运行,若是,则继续判断卷闸门的电机是否遇阻或遇阻堵转,若遇阻或遇阻堵转,则控制电机掉电停止。本发明实现了卷闸门在遇阻时能自动感应到阻力,并迅速做出停止等操作,以此来保证人或物品不被卷闸门夹伤、夹坏,同时也能保护电机及提高其使用寿命。(The invention discloses a method and a device for controlling the stop of a shutter door when meeting a resistance, wherein the method comprises the steps of sampling in a set sampling interval to obtain a plurality of sampling current values, judging whether a motor runs according to the plurality of sampling current values, if so, continuously judging whether the motor of the shutter door meets the resistance or stops rotating when meeting the resistance, and if so, controlling the motor to stop when power is lost. The invention realizes that the shutter door can automatically sense resistance when meeting the resistance and quickly stop and the like, thereby ensuring that people or objects are not damaged or pinched by the shutter door, protecting the motor and prolonging the service life of the motor.)

一种卷闸门遇阻停控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及一种卷闸门遇阻停控制方式，尤其是涉及一种卷闸门遇阻停控制方法及控制装置。

背景技术

目前在卷闸门的关闭过程中，若有障碍物阻挡卷闸门的关闭，卷闸门会继续下行关闭，容易造成卷闸门的损坏，尤其是有人或者车在卷闸门关闭时通过，则有可能会酿成安全事故。

现有的单相交流电机卷闸门遇阻停解决方案采用的是穿心式交流互感器搭配ADC(模数转换器)进行电流采样，该方案采样精度较差，且单片机处理难度大，容易发生误判、漏判的问题。而在卷闸门运行中遇阻时，单片机判断不精确，容易使卷闸门产生较大形变，造成卷闸门过度卷曲，或卷闸门在遇到正常运行阻力时，单片机发生误判，触发遇阻停，使卷闸门关不严。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种采样及控制精度高的卷闸门遇阻停控制方法及控制装置。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种卷闸门遇阻停控制方法，包括：

S1，在设定的采样间隔内采样得到多个采样电流值；

S2，根据所述多个采样电流值判断电机是否正在运行，若是，则进入S3；

S3，判断卷闸门的电机是否遇阻或遇阻堵转，若遇阻或遇阻堵转，则控制电机掉电停止。

优选地，所述S1包括：

S11，获得卷闸门电机的电流波形；

S12，在每一个采样间隔产生一个ADC中断，触发从所述电流波形中读取并保存多个采样电流值。

优选地，S2中，判断电机是否正在运行包括：

S21，将经ADC采样到的每一个采样电流值采用判断公式进行计算，判断计算结果是否大于0，所述判断公式为：

(I_n+1-I_n)×(I_n-I_med)＞0，

其中，I_n为ADC采样到的当前的一个采样电流值，I_n+1为ADC采样到的下一个采样电流值，I_med为电流波形中电流过零点的采样电流值；

S22，若计算结果大于0，则将对应的采样电流值标记为：电机电流为第一标记值，若计算结果小于0，则将对应的采样电流值标记为：电机电流为第二标记值，循环保存与采样电流值个数相等的电机电流值；

S23，在每个采样间隔内取最大采样电流值和最小采样电流值，将最大采样电流值对应的电机电流值和最小采样电流值对应的电机电流值相减，计算出第一峰峰值；

S24，判断所述第一峰峰值大于启动电流设定值是否超过设定的次数，若是，则判断电机正在运行。

优选地，S24中，判断所述第一峰峰值小于停止电流设定值是否超过设定的次数，若是，则判断电机停止运行。

优选地，S3中，判断卷闸门的电机是否遇阻的方法包括：

S31A，计算所述S22中保存的多个电机电流值的总和，将所述总和加上一第一偏移量；

S32A，判断加上第一偏移量后的总和是否大于设定的遇阻阈值，若大于，则判断电机遇阻，输出停止信号给电机。

优选地，S3中，判断卷闸门的电机是否遇阻堵转的方法包括：

S31B，计算多个第二峰峰值的和，所述第二峰峰值为最大采样电流值和最小采样电流值的差值；

S32B，判断所述第二峰峰值的和是否大于设定的堵转阈值，若是，则判断电机遇阻堵转，输出停止信号给电机。

本发明还揭示了另外一种技术方案：一种卷闸门遇阻停控制装置，所述装置包括电流采样芯片、单片机和开关控制器，其中，

所述电流采样芯片与卷闸门的电机和单片机均相连，用于与单片机结合在设定的采样间隔内采样得到多个采样电流值；

所述单片机与开关控制器相连，用于根据所述多个采样电流值判断电机是否正在运行，若是，则继续判断卷闸门的电机是否遇阻或遇阻堵转，若遇阻或遇阻堵转，则输出停止信号；

所述开关控制器与卷闸门的电机相连，用于根据单片机的所述停止信号控制电机掉电停止。

优选地，所述电流采样芯片包括电源输入端和电机输出端，所述电源输入端接入电源，所述电机输出端接入卷闸门的电机，获得卷闸门电机运行的电流波形。

优选地，所述单片机在每一个采样间隔产生一个ADC中断，触发从所述电流波形中读取并保存多个采样电流值。

本发明的有益效果是：本发明利用电机在遇阻条件下电流波形过零点的相位变化，来判断电机是否处在正常运行的状态，实现了卷闸门在下放的过程中遇到非导轨阻力时(如卡到人或其他物品时)，卷闸门能自动感应到该阻力，并迅速做出停止运行的操作。以此来保证人或物品不被卷闸门夹伤、夹坏，同时也能达到保护电机，提高使用寿命的目的。

附图说明

图1是电机正常运行时的电流波形图；

图2是电机遇阻时的电流波形图；

图3是本发明控制方法的流程示意图；

图4是本发明步骤S1的流程示意图；

图5是本发明步骤S2的流程示意图；

图6是本发明判断卷闸门的电机是否遇阻的流程示意图；

图7是本发明判断卷闸门的电机是否遇阻堵转的流程示意图；

图8是本发明控制装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种卷闸门遇阻停控制方法及控制装置，其工作原理是利用电机在遇阻条件下电流波形过零点的相位变化，来判断电机是否处在正常运行的状态。如图1所示，为电机正常运行时由电流传感器采集的电流波形图，其中，该图中横坐标为时间，纵坐标为电机的电压数据。图1中Y2为电流过零点对应的电压数据(图1中Y2为2.5V)，X1为波谷(即电流波形的最低点，图1中X1为-3.000ms)，X2为电流过零点(图1中X2为-3.000ms)，△X为波谷到电流过零点的周期。电机在220V/50Hz、空载的工作条件下，电流波形的周期为20ms，理论上过零点为四分之一个周期(即5ms)，实际上由于摩擦等其他因素的存在，如图1空载条件下波形的电流过零点会向左移动，而波峰到波谷的周期仍然为整个周期的二分之一(即10ms)，当继续增大负载(如遇阻)时，波形的电流过零点也会同步向前移动，如图2所示，为电机遇阻时的电流波形图。对比图1和图2可知，电机在遇到一定的阻力时，电流过零点的位置向前移动了1.1ms。本发明使用ADC采集电机的波形数据，并进行处理。

具体地，如图3所示，本发明所揭示的一种卷闸门遇阻停控制方法，包括：

S1，在设定的采样间隔内采样得到多个采样电流值。

具体地，结合图4所示，实施时，数据采样可通过电流采样芯片(如型号为ACS712-05A的电流传感器)结合单片机实现，电流采样芯片包括电源输入端和电机输出端，将电源输入端接入电源，如220V、50Hz的市电，将电机输出端接入卷闸门的电机，具体接入到电机的母线上，也就是说本发明的电机为220V、50Hz的单相交流电机。通过这样的连接方式将电流采样芯片串入到电机母线上，从而获得电机的电流波形。电流采样芯片的输出端与一单片机(如型号为MT32F003_TSSOP20的逻辑芯片)连接。

在采样之前，初始化单片机，初始化结束后，单片机在每一个设定的采样间隔内产生一个ADC中断，触发从电流采样芯片中读取并保存多个采样电流值。实施时，采样间隔T可为0～2ms，本实施例中，采样间隔为500us，采样电流值的个数为200个，当然可不限于200个，可根据单片机的处理能力等因素确定，在一定的采样间隔内，采样的数据越多则精度越高。

S2，根据多个采样电流值判断电机是否正在运行，若是，则进入S3。

具体地，采样到这些电流值后，先判断电机是否开始运行。优选地，在一个采样间隔内，可以每采样到设定个数的采样电流值时判断一下电机是否正常运行，本实施例中，200个采样电流值中，每采样到40个采样电流值判断一下电机是否正常运行。当然也可以直接在采样完200个采样电流值后判断。

结合图5所示，所述判断电机是否正在运行的方法具体包括：

S21，将上述经ADC采样到的每一个采样电流值I_n经过以下判断公式进行计算，判断计算结果是否大于0，判断公式具体为：

(I_n+1-I_n)×(I_n-I_med)＞0，

其中，I_n为ADC采样到的当前的一个采样电流值，I_n+1为ADC采样到的下一个采样电流值，I_med为电流波形的中间值(即上述电流波形图中，电流过零点时对应的采样电流值，如为2.5V)。

S22，经过以上判断，若计算结果大于0，则将对应的采样电流值标记为：电机电流为第一标记值，若计算结果小于0，则将对应的采样电流值标记为：电机电流为第二标记值，循环保存与采样电流值个数相等的motor_current值。本实施例中，即循环保存200个motor_current值。

实施时，电机电流可定义为motor_current，motor_current的第一标记值和第二标记值可以为任何数字，如本实施例中，若计算结果大于0，则将对应的采样电流值标记为：motor_current＝1，若计算结果小于0，则将对应的采样电流值标记为：motor_current＝-1。另外，motor_current的第一标记值和第二标记值也可以是任何字母等形式。

S23，在每个采样间隔内取最大采样电流值I_max和最小采样电流值I_min，并将最大采样电流值I_max对应的电机电流值和最小采样电流值I_min对应的电机电流值相减，计算出第一峰峰值。

本实施例中，最大采样电流值I_max即是500us的采样间隔内，电流波形图中的最高点(即波峰)对应的电压数据即为最大采样电流值I_max，反之，最低点(即波谷)对应的电压数据即为最小采样电流值I_min，将最大采样电流值I_max对应的motor_current值和最小采样电流值I_min对应的motor_current值相减，计算出第一峰峰值。如最大采样电流值I_max对应的motor_current值为1，最小采样电流值I_min对应的motor_current值为-1，则计算出的第一峰峰值为2。

S24，判断第一峰峰值大于启动电流设定值是否超过设定的次数，若是，则判断电机正在运行，并进入步骤S3。

其中，启动电流设定值和判断次数是预先设定的，本发明不做限制，本实施例中，设定的次数为10次，即若第一峰峰值大于启动电流设定值超过10次时，则判断电机正在运行，并继续进入步骤S3。

另外，当第一峰峰值小于停止电流设定值是否超过设定的次数，若是，则判断电机停止运行。

这里的停止电流设定值和判断次数也是预先设定的，本发明不做限制，本实施例中，设定的次数为10次，即若第一峰峰值小于停止电流设定值超过10次时，则判断电机停止运行。若判断电机处于停止运行状态，则程序结束，即不进入下面步骤S3。

S3，判断卷闸门的电机是否遇阻或遇阻堵转，若遇阻或遇阻堵转，则控制电机掉电停止。

其中，结合图6所示，所述判断卷闸门的电机是否遇阻的方法具体包括：

S31A，计算上述S22中保存的多个电机电流值的总和sum，将所述总和sum加上一第一偏移量。

本实施例中，计算采样储存的200个motor_current值的总和sum，并将该总和sum加上一个第一偏移量，如第一偏移量为10。作为可替换地，多个motor_current值的总和sum也可以不加所述第一偏移量，即直接用于下述S32A中的比较。

S32A，判断加上第一偏移量后的总和sum是否大于设定的遇阻阈值，若大于，则判断电机遇阻，输出停止信号给电机。

本实施例中，将上述总和sum加上第一偏移量后与设定的遇阻阈值(可以定义为STALL_SUM_MAX)进行比较，若大于，则判断电机遇阻，输出停止信号给电机。

在判断完卷闸门的电机是否遇阻后，继续进行卷闸门的电机是否遇阻堵转的判断，电机遇阻状态下电机可能还在转动，遇阻堵转则指电机遇阻后停止转动，其中，结合图7所示，所述判断卷闸门的电机是否遇阻堵转的方法具体包括：

S31B，计算多个第二峰峰值的和Vpp-sum，所述第二峰峰值为最大采样电流值I_max和最小采样电流值I_min的差值。

其中，这里的最大采样电流值I_max和最小采样电流值I_min即分别是上述S23中描述的电流波形图中的最高点对应的电压数据和电流波形图中的最低点对应的电压数据，与第一峰峰值不同，这里的第二峰峰值则直接是最大采样电流值I_max和最小采样电流值I_min的差值。为了提高判断精度，采用多个第二峰峰值(即多个采样间隔得到的第二峰峰值)计算总和，如本实施例中，计算5个(即5个采样间隔得到的)第二峰峰值的和，实施时可以不限制为5个。

S32B，判断第二峰峰值的和Vpp-sum是否大于设定的堵转阈值，若是，则判断电机遇阻堵转，输出停止信号给电机。

本实施例中，将上述5个第二峰峰值的总和Vpp-sum与设定的堵转阈值(可以定义为STALL_CURRENT_MAX)进行比较，若大于，则判断电机遇阻堵转，输出停止信号给电机。作为可替换地，为了进一步提高判断准确性，可以将第二峰峰值的和Vpp-sum加上一个第二偏移量后，再与堵转阈值比较，若大于，则判断电机遇阻堵转，输出停止信号给电机。

另外，实施时，单片机可以通过开关控制器来控制电机的运行(包括上升、下降或停止等)，其中，开关控制器的输入端与单片机相连，输出端与卷闸门的电机相连，用于根据单片机的停止信号控制电机掉电停止，本实施例中，开关控制器采用继电器，型号可选为SWDIP-4。具体地，单片机向控制停止的继电器的IO口发出停止信号(如高电平信号)，使继电器断开连接，电机掉电停止。且上述偏移量的增加是为了校准系统误差，即修正计算结果，偏移量可根据实际需要设置。

如图8所示，本发明所揭示的一种卷闸门遇阻停控制装置，包括：电流采样芯片、单片机和开关控制器，其中，电流采样芯片包括电源输入端和电机输出端，电源输入端接入电源，本实施例中，电源为220V的市电、50Hz，电机输出端接入卷闸门的电机，具体接入到电机的母线上。通过这样的连接方式将电流采样芯片串入到电机母线上，从而获得电流波形。

单片机的输入端与电流采样芯片相连，输出端与开关控制器的输入端相连，单片机用于在每一个设定的采样间隔内产生一个ADC中断，触发从电流采样芯片中读取并保存多个采样电流值。

单片机还用于根据多个采样电流值判断电机是否正在运行，若正在运行，则继续判断卷闸门的电机是否遇阻或遇阻堵转，若遇阻或遇阻堵转，则控制电机掉电停止。

开关控制器的输出端与卷闸门的电机相连，用于根据单片机的停止信号控制电机掉电停止。

其中，电流采样芯片、单片机和开关控制器的工作原理可参照上述步骤S1～S3中的描述，这里不再赘述。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。