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          學校伸縮門超聲波限位及防爬檢測裝置

          發表時間:2019-01-02 10:30:38

          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送到主控MCU,當主控MCU檢測到作為開門和關門到位的的信號,控制自動伸縮門的電機停止運行,當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定的范圍內開關,在關門限位后,利用其傳輸過程的有規律的發射信號作為對射源,進行防爬感應,當偵測到信號被障礙物阻礙時,認為有人或障礙物攀爬伸縮門而發出報警響聲,從而實現防爬報警。

          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,本發明超聲波的發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,發射探頭以一定的規律發送40KHZ的載波,載波的波形圖如圖2所示。發射探頭發射出來的超聲波經過反射后,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,運算的速度足夠快,IO的反應能力也可以勝任這個高精度的要求。測溫模塊采用NTC負溫度系數熱敏電阻,型號NTC103,在20度時的阻值大約是IOK,AD轉換器采用PIC16F73本身集成的。

          接收部分經濾波后的波形,因為帶載波的超聲波發射后,反射回波會直線返回,根據S=VT/2,就可以計算出發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算出開關門限位和解紅外線限位的距離的。因為超聲波還有因為溫度變化而產生的傳波速度變化的特性,對于門控系統來說,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問題,因此為了更加準確地測量開關門限位和紅外限位的距離,必需對其進行溫度補償,本發明專利的溫度補償方法采用以下方式,采用一個負溫度系數的熱敏電阻,進行AD采樣,并用查表的方法,計算出當時的氣溫,并根據這個測出的溫度,對超聲波的傳波速度進行校正,以便測出準確的開關門限位,和紅外線限位的距離,參考的開關門限位的距離通過輸入或系統初如化時自動測量后存入EEPROM中,系統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己經完成,系統己經成功將開門限位的距離存入了系統的數據保存區,關門限位的初始化是把門開到關門限位的地方,此時按住關門限位初始化鍵約2秒,接著關門限位初始化的指示燈會亮,當關門限位初始化的指示燈熄滅后表示關門限位的初

          始化工作已經完成,紅外線限位的初始化工作也依樣進行,當初始化工作完成以后,門便可以正常行走了。

          計數器中斷子程序接收采用外部中斷方式,因為計數器的主頻是主頻的四分之一,即5M,而且是采用16位的計數器,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,關門限位輸出,紅外限位輸出,接口相對簡單,而且可以與現有產品相兼容。使用過程如圖6所示,一般采用系統自動適應的方式,分別在開門限位,關門限位,紅外線限位的地方停止后,按住設置鍵約2秒鐘,進入系統設置狀態,此時設置指示燈會亮,約兩秒鐘過后,設置指示燈熄滅,表明此位置的限位距離已經設置成功。當系統初始化成功后,所測的數據會存于EEPROM中,以備停電時,可以重新使用,而不必重新再次測量,當自動伸縮門在關門限位之后,超聲波的發射探頭及接收探頭便可以繼續測量伸縮門的長短,并與關門限位的位置作比較,如果測出此時關門限位的距離的與比較的距離短,那么就可測定此時的電動門上可能有人或其它物體攀爬,便開始防爬報警。

           


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