翼闸论文和设计-陈武英

全文摘要

本实用新型公开了一种翼闸，属于翼闸技术领域，包括机座、底部铰接在所述机座上的扇门、设置在所述扇门与所述机座间的弹簧、固定在所述机座上的永磁同步电机、设置在所述永磁同步电机的输出轴与所述扇门间的曲柄连杆组件以及翼闸控制装置，其特征在于：所述曲柄连杆组件包括与所述永磁同步电机的输出轴相连的曲柄、固定在所述扇门上的连接座、两端分别与所述曲柄和所述连接座铰接的连杆以及与所述曲柄相配合的两个限位胶垫。本实用新型的有益效果是：采用永磁同步电机直接驱动，无齿轮减速组件，结构简单，整机运行机械摩擦少，减少噪音同时增加使用寿命。

主设计要求

1.一种翼闸，包括机座（9）、底部铰接在所述机座（9）上的扇门（1）、设置在所述扇门（1）与所述机座（9）间的弹簧（3）、固定在所述机座（9）上的永磁同步电机（7）、设置在所述永磁同步电机（7）的输出轴与所述扇门（1）间的曲柄连杆组件以及翼闸控制装置，其特征在于：所述曲柄连杆组件包括与所述永磁同步电机（7）的输出轴相连的曲柄（5）、固定在所述扇门（1）上的连接座（2）、两端分别与所述曲柄（5）和所述连接座（2）铰接的连杆（4）以及与所述曲柄（5）相配合的两个限位胶垫（8）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的翼闸，其特征在于：所述翼闸控制装置包括主控单元（A1）、与所述主控单元（A1）相连的驱动电路（A2）、电源模块（A3）、与所述电源模块（A3）相连并向所述主控单元（A1）和所述驱动电路（A2）供电的电源管理单元（A5）以及断电检测单元（A4）。

3.根据权利要求2所述的翼闸，其特征在于：所述断电检测单元（A4）包括双路光耦（U）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述第一电阻（R1）的一端与市电的火线相连、另一端分别与所述双路光耦（U）的第一引脚和第三引脚相连，所述双路光耦（U）的第二引脚和第四引脚均与市电的零线相连，所述双路光耦（U）的第五引脚和第八引脚均与闸机控制装置中电源模块（A3）的负极相连，所述双路光耦（U）的第六引脚和第七引脚均所述主控单元（A1）相连，所述第二电阻（R2）的一端分别所述双路光耦（U）的第六引脚和第七引脚相连、另一端与所述电源模块（A3）的正极相连。

4.根据权利要求3所述的翼闸，其特征在于：所述双路光耦（U）的型号是HCPL-2630或HCPL-2631。

5.根据权利要求2所述的翼闸，其特征在于：所述断电检测单元（A4）包括交流继电器（A7）和电阻（A6），所述交流继电器（A7）的输入端分别与市电的火线和零线相连、输出端与所述电源模块（A3）相连、两个辅助触点分别与所述主控单元（A1）的I\/O端口以及所述电源模块（A3）的负极相连，所述电阻（A6）的两端分别与所述电源模块（A3）的正极、与所述主控单元（A1）的I\/O端口相连的辅助触点相连。

6.根据权利要求2所述的翼闸，其特征在于：所述电源模块（A3）包括与市电相连的整流滤波电路、与所述整流滤波电路相连的逆变和控制电路以及与所述逆变和控制电路相连的直流输出电路。

7.根据权利要求6所述的翼闸，其特征在于：所述电源模块（A3）还包括与所述整流滤波电路和\/或所述直流输出电路相连的储能元件。

8.根据权利要求2所述的翼闸，其特征在于：在所述电源管理单元（A5）内设有储能元件。

9.根据权利要求7或8所述的翼闸，其特征在于：所述储能元件是电解电容。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于翼闸技术领域，尤其涉及一种适用于轨道交通以及安防领域的翼闸。

背景技术

随着生活水平的提高，各大公共场所、小区、轨道交通站点等出入口对安防的需求正在逐步增加。人行通道闸机成为了解决出入口管理难题的较好方案。对比传统的三辊闸和摆闸相比，翼闸有单位时间通行量大，以及安全性好，防止尾随的优点。而现在市场上的翼闸有着一些缺陷，比如使用直流无刷减速电机驱动的翼闸机芯，必须利用齿轮减速器，在齿轮精度不佳时，会产生噪音以及齿轮磨损的情况，影响安全性；有些机芯断电不能自动放行，会增加紧急疏散的危险；另外有些机芯驱动的翼板可以轻松用人力掰开，有被擅闯风险。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种翼闸，通过采用永磁同步电机直接驱动以及设计翼闸控制装置，实现简化结构、保证安全性以及断电之后无需其他辅助措施可以自动开门，确保紧急情况的安全。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种翼闸，包括机座、底部铰接在所述机座上的扇门、设置在所述扇门与所述机座间的弹簧、固定在所述机座上的永磁同步电机、设置在所述永磁同步电机的输出轴与所述扇门间的曲柄连杆组件以及翼闸控制装置，其特征在于：所述曲柄连杆组件包括与所述永磁同步电机的输出轴相连的曲柄、固定在所述扇门上的连接座、两端分别与所述曲柄和所述连接座铰接的连杆以及与所述曲柄相配合的两个限位胶垫。

本实用新型的有益效果是：1、采用永磁同步电机直接驱动，无齿轮减速组件，结构简单，整机运行机械摩擦少，减少噪音同时增加使用寿命；2、在电网断电时，仍然能够打开一次道闸，不影响通行；3、断电检测单元电路结构简单：仅通过一个双路光耦和两个电阻或者一个交流继电器和一个电阻检测电网掉电，主控单元利用控制装置储能元件和电源模块中的储能元件余电控制翼闸打开；功能可靠：光耦\/继电器响应时间快，保证在最短时间内检测掉电；成本低：充分利用控制和驱动电路各部件性能，仅利用几个低成本元器件即可实现。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型翼闸的结构示意图；

图2是本实用新型翼闸的另一结构示意图；

图3是本实用新型翼闸中翼闸控制装置实施例一的原理示意图；

图4是本实用新型的翼闸控制装置实施例一中双路光耦的接线图；

图5是本实用新型翼闸中翼闸控制装置实施例二的原理示意图；

图6是本实用新型的翼闸控制装置实施例二中继电器的接线图；

图7是本实用新型的翼闸控制装置中电源模块的原理示意图。

在附图中：1是扇门，2是连接座，3是弹簧，4是连杆，5是曲柄，6是连接螺栓，7是永磁同步电机，8是限位胶垫，9是机座，10是扇门转动部件，A1是主控单元，A2是驱动电路，A3是电源模块，A4是断电检测单元，A5是电源管理单元， A6是电阻，A7是交流继电器，U是双路光耦，R1是第一电阻，R2是第二电阻。

具体实施方式

参见附图1和2，本实用新型提供了一种翼闸，包括机座9、底部铰接在机座9上的扇门1、设置在扇门1与机座9间的弹簧3、固定在机座9上的永磁同步电机7、设置在永磁同步电机7的输出轴与扇门1间的曲柄连杆组件以及翼闸控制装置，关键在于：曲柄连杆组件包括通过连接螺栓6与永磁同步电机7的输出轴相连的曲柄5、固定在扇门1上的连接座2、两端分别与曲柄5和连接座2铰接的连杆4以及与曲柄5相配合的两个限位胶垫8。

本实用新型的翼闸工作过程如下：

整个翼闸机芯的可运动部分由永磁同步电机7直接驱动，其中电机安装有编码器，由控制器进行伺服控制，以保证机芯运转的精确性。采用永磁同步电机7省去了传动部分的齿轮减速以及连接，整机运行机械摩擦少，减少噪音和增加寿命。永磁同步电机7的输出轴与曲柄5相连，电机输出轴的键与曲柄5上预留的键槽相配合以传递动力。曲柄5通过轴承与连杆4相连接，将运动传动至扇门1；连杆4通过轴承组件与连接座2链接，同时连接座2锁定扇门1；扇门1通过扇门转动部件10中的固定转轴链接到机座9上，通过连杆4的推动力实现扇门1环绕扇门转动部件10转动，实现通道的关闭和打开；当扇门1处于关闭状态时，曲柄5的行程角度为180°，此时曲柄5压住限位胶垫8，曲柄5和连杆4夹角为180度，这时人员不能通过搬动扇门1打开通道；当扇门1处于打开状态时，曲柄的行程角度为0°，此时曲柄5压住另一个限位胶垫8。

扇门1处于关闭状态，当这时候电源突然断开，断电瞬间通过驱动系统的检测电路能够检测出断电信号这是通过系统内部储能元件存储电能能够使电机做微小反转保证曲柄5和连杆4的角度小于180°，然后通过弹簧3的拉力使扇门1处于打开状态。

翼闸控制装置实施一：

参见附图3和4，在本实施例中翼闸控制装置包括主控单元A1、与主控单元A1相连的驱动电路A2、电源模块A3、与电源模块A3相连并向主控单元A1和驱动电路A2供电的电源管理单元A5以及断电检测单元A4。本实施例中断电检测单元A4基于双路光耦实现。主控单元A1包括MCU以及配套的控制电路。双路光耦的型号是HCPL-2630或HCPL-2631，还可以采用其他型号的双路光耦，亦可以通过两个单路光耦实现。驱动电路A2的输出端与闸机的驱动电机机连，用于控制电机的启动和停止。

上述的断电检测单元4包括双路光耦U、用于限流的第一电阻R1和用于信号上拉的第二电阻R2，第一电阻R1的一端与市电的火线相连、另一端分别与双路光耦U的第一引脚和第三引脚相连，双路光耦U的第二引脚和第四引脚均与市电的零线相连，双路光耦U的第五引脚和第八引脚均与电源模块A3的负极相连，双路光耦U的第六引脚和第七引脚均主控单元A1相连，第二电阻R2的一端分别双路光耦U的第六引脚和第七引脚相连、另一端与电源模块A3的正极相连。双路光耦U亦可通过两个单路光耦实现。

在电源模块A3和电源管理单元A5内均设有储能元件，用于在检测到断电后，翼闸仍能够开启一次。

本实施例的工作原理如下：

首先通过双路光耦U中一路光耦的阳极（第一引脚）与另一路光耦的阴极（第三引脚）并联然后通过串联第一电阻R1（约82KΩ）接入电网中，电网中交流电在上半周期时双路光耦U1A部分初级通过电流，同时U1A次级导通即集电极（第七引脚）和射集（第八引脚）导通，此时MCU的I\/O端口为低电平，当电网中交流电在下半周期时双路光耦U中的U1B部分初级通过电流，同时U1B次级导通即集电极（第六引脚）和射集（第五引脚）导通，此时MCU的I\/O端口为低电平。当电网掉瞬间，因双路光耦U的初级电流消失，次级集电极和射集断开，此时由于控制装置内部和电源模块A3的余电MCU的I\/O端口读出的电平为高。

当电网掉电后，由于电源管理单元A5内的电容（亦可为其它储能元件）和电源模块A3内部储能元件的储能作用，MCU将继续工作一小段时间，能够保证MCU读到I\/O端口电平变高（其中VCC为电源模块A3的供电电压），并向驱动单发送开闸命令，因电源管理单元A5和电源模块A3内有多个储能元件进行蓄能，这些能量在断电瞬间能够保证驱动单元内的驱动电机转动一定的角度并带动闸门直至打开状态。

翼闸控制装置实施二：

参见附图5和6，与实施例一不同的是，本实施例中断电检测单元A4基于交流继电器A7和电阻A6实现，其交流继电器A7和电阻A6，交流继电器A7的输入端（两个主触点）分别与市电的火线和零线相连、输出端与电源模块A3相连、两个辅助触点分别与主控单元A1的I\/O端口以及电源模块A3的负极相连，用于信号上拉的电阻A6（大约2.2KΩ）的两端分别与电源模块A3的正极、与主控单元A1的I\/O端口相连的辅助触点相连。

本实用新型的闸机控制装置工作过程如下：首先通过交流继电器A7并接入电网中，电网中有交流电流过继电器A5的初级时，交流继电器A7的输出端吸合，此时MCU的I\/O口读取到低电平。当电网掉瞬间，因交流继电器A7的初级电流消失，次级输出端断开，此时由于次级的一端与电源模块A3的正极相连，控制装置内部和电源模块A3的余电MCU的I\/O端口读出的电平为高。

当电网掉电后，由于电源管理单元A5和电源模块A3内部储能元件的储能作用，MCU将继续工作一小段时间，能够保证MCU读到I\/O端口电平变高（其中VCC系供电电压），并向驱动单发送开闸命令，因驱动单元内的驱动电路供电系统为电源模块A3内部使用多个储能元件（如电容等）进行蓄能，这些能量能够保证驱动单元内的驱动电机转动并带动闸门直至打开状态。

参见附图7，电源模块A3包括与市电相连的整流滤波电路（将电网交流电转换为平直的直流电）、与整流滤波电路相连的逆变和控制电路以及与逆变和控制电路相连的直流输出电路。在整流滤波电路和\/或直流输出电路上还配套设有多个储能元件，具体主要是电解电容并且总容量不小于1000uF，用于向电源管理单元A5供电，使得即使在断电状态下能够给闸机的驱动电机供电，打开闸道。

在电源管理单元A5内也设有储能元件，具体是电解电容，总容量不小于1000uF，用于在断电状态下短时间向主控单元A1和驱动电路A2供电，控制电机动作。在电源管理单元A5和电源模块A3内设置有多个储能元件，储能元件（如电解电容器）接到电源的正负极之间，为系统运行提供瞬时能量，能够在系统正常运行过程中瞬间充满能量，这些能量能够保证在断电瞬间保证闸门打开。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

设计图

翼闸论文和设计

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