基于慧鱼模型搭建的自动门设计及其控制电路设计

基于慧鱼模型搭建的自动门设计及其控制电路设计

机电系统设计综合实训

报告

课题：自动门的设计及其控制电路设计

学院：机电工程学院

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书

评阅教师评阅书

教研室（或答辩小组）及教学系意见

引言

在经济飞速发展的当今社会，高楼耸立的大厦、宾馆、酒店、银行、商场、写字楼、车库等，自动门已是随处可见。自动门的工作方式是通过自动门内外两侧的传感器来感应人或车辆的出入，当人走近自动门时传感器感应到人的存在，给控制器一个开门信号，控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后，再将门关闭。由于自动门在通电后可以实现无人管理，不但能给我们带来进出方便，而且可以节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更能让门显得大方美观。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已逐渐被淘汰。基于慧鱼、PLC、单片机控制的自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。因此选择自动门作为典型综合实训课题来巩固我们对慧鱼软件、单片机、PLC等应用技术的学习。

1.系统功能分析

自动门整体结构图如图1.1所示。自动门控制装置的硬件组成：自动门控制装置由门内光电探测开关K1，门外光电探测开关K2，开门到位限位开关K3，关门到限位开关K4，开门、关门执行机构KM1（电动机正反转），传动机构等部件。

控制要求：

1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

2）自动门在开门位置停留10秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM1被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

图1.1

2.总体方案

在本次综合实训中，我们分别采用了三种不同的应用技术对自动门进行控制，依次为慧鱼系统控制、PLC控制和单片机控制。其中慧鱼系统利用“六面可拼接体”这种开放的零件来完成机电一体化的工业设计为主的模型组建，来构建或者模拟现实，充分的培养和发挥了设计者的创新能力，有助于设计者在实践过程中将多学科多领域的综合知识融会贯通。在本次实训中，我们将分别利用这三种方法来实现一台电动机的正反转（正转开门，反转关门），并用两个行程开关来实现正反转的停止。自动门在接受到开门信号后，电动机正转开门，在碰到行程开关后停止正转，并在10秒后自动关门，即电动机反转，在碰到行程开关后停止反转。其中，在关门的时候，如果有开门信号，电动机立刻停止反转关门并正转开门。

2.1流程图

根据本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按照下图 2.1所示的流程运行。

图2.1.1

2.2 参数选择

公共场所的自动平移门因为使用非常频繁，不同场合使用的情况也不一样，例如机场、大型超市和医院外门的人员流量每天可达成千上万人次，或者在特定时间段里集中通过大量人员，所以在这种情况下，要使用自动门就必须进行综合考虑。例如增加门的数量，加大门扇宽度，增加关门延迟时间等。本次设计的自动门具体参数如表2.1所示。

表2.2.1 自动门具体参数

2.3 传感器的选择

目前自动门行业的运用的感应开关主要有触摸感应开关，微波感应器，光电传感器，接近感应开关等，根据不同的功能和性能运用在各类不同场合的自动门控制系统中。

结合本课题的实际需要在设计的自动门的人员检测上运用的是微波感应器，又称微波雷达，对物体的移动进行反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是几乎不受周围环境因素影响。

在防夹人感应器的选择上本设计选用光电传感器，可避免外界光线干扰。在门关闭时,当有人或车经过安全光线时,门体会自动停止关闭,并自动开门以

起到安全作用。

自动门的速度信号采集上运用了非埋入型接近传感器，这种传感器的特点是能检测所有的金属，最大检测距离为20mm，检测距离调节方便，安装简单。

2.3.1 接近开关

接近开关又称无触点行程开关，它不仅能代替有触点形成开关来完成行程控制和限位保护，还可以用于高频计数、测速、检测零件尺寸、加工程序的自动衔接。

接近开关按工作原理来分：高频振荡型，感应电桥型，永久磁铁型等。

在这里我们选择高频振荡型来代替电路图中的限位开关。

高频振荡型接近开关，它的电路是由LC振荡电路，放大电路和输出电路三部分组成。其基本工作原理是：当被测物（金属）接近到一定距离时，不须接触，就能发出动作信号。常用的有LJ1、LJ2和LXJO的系列。

2.3.2 光电式传感器

光电式传感器工作原理

光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。

光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。如图2.31所示:

图2.3.1

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电传感器的结构元件中还有发射板和光导纤维。

三角反射板是结构牢固的反射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，