自动门

自动门
一.自动门简介
自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。

二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用。

1930年，美国史丹利率先推出世界上第一个自动门。

其后，世界第一自动门品牌多玛在1945年将油压式、空气式自动门广泛推向市场，新建大楼的正门也开始使用了。

到了1962年，电气式已开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。

当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。

公元1世纪,希腊人希罗建造
的自动打开庙门的装置(图1)是最
早利用气压和液压为动力的自动
门。

如图所示，祭坛点火使1的空
气膨胀，水流入2，利用水的重量
使轴3转动,将门打开。

祭坛灭火，
门即自动关闭。

而现代自动门的操作主要有
三种方法。

①脚踏板式：在踏板之
下装有压力开关。

②光电束式：在
门的附近设置光束发射装置和光
电传感装置。

③按钮方式：用手按
类似开关的按钮使门扇打开。

自动
门以滑动、铰链或折叠等方式启闭门扇。

为了防盗，必须同时装有特殊的设备，例如家庭用的自动门就需要装设来人识别装置或电视监视器等，对家庭以外的人员进行严格限制。

二.自动门的工作原理
1.开门信号：
自动门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源：微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，自动门就会关闭，对门机有一定的保护作用。

红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。

缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。

另外，如果自动门接受触点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。

而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损害。

由于微波雷达和红外传感器并不了解接近自动门的人是否真要进门，所以有些场合更愿意使用按键开关。

按键开关可以是一个触点式的按钮，更方便的是所谓肘触开关。

肘触开关很耐用，
特别是它可以用胳膊肘来操作。

避免了手的接触。

还有脚踏开关，功能一样，但对防水的要求较高，而且脚踏的力量很大，容易使脚踏开关失效。

还有一种带触点开关的拉手，当拉手被推(或在反方向拉)到位时，向
门机提供触点信号。

现在的楼宇自控有时会提出特殊的要求，例如使用电话的某一分线控制开门。

要
达到这个要求，只要保证信号是无源的触点信号即可。

有些情况下，人们会提出天线
遥控的要求。

用一个无线接受器与自动门进行触点式连接，再配一个无线发射器，就可以达到要求。

不过，现在的无线电波源太多，容易导致偶然开门是一个麻烦的问题。

定时器可以自动控制门的状态，其原理是将时钟与特定的开关电路相连，可预设
定时间将自动门处于自动开启或锁门状态。

2.驱动装置和传动机构
自动门的驱动装置由电动机和减速器或电动机和液压系统组成，按照控制装置的指令驱动装置设定的程序工作，带动门体开、关。

从驱动装置到门体的运动，中间要有传动机构，减速器是传动机构的一部分。

现在，减速器和电机大部分已连成一体，成为减速电机，这样会使设备简化，容易做到标准化、小型化。

除减速器外，还要根据具体需要设计传动机构。

传动机构可以是齿轮传动、链条传动，也可以是高效率的同步带川传动。

3.控制和传感器检测
控制器是由一个微型计算机为主体的控制装置，它接受检测传感器的信号，让
驱动装置工作，完成门体的启闭。

传感器是自动检测人体或通过人工操作将检测信号传递到控制器的器件或装置
三.自动门中的传感器
1.红外线传感器：
红外线传感器依动作可分为：
(1)将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。

(2)利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势效果的量子型。

热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器 (Thermal Bolometer)，热电堆(Thermopile)及热电(Pyroelectric)元件。

热型及量子型的一般特征如表1 所示，在此仅就热型之热电型红外线传感器加以说明。

表1 红外线热型、量子型比较 此传感器特别是利用远红外线范围的感度做为人体检出，如图1所示红外线的波长比可见光长而比电波短。

红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等 等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。

例如图1 中，人体的体温约为36～37℃，所放射出峰值为9～10μm 的远红外线，另外加热至400～700℃的物 体，可放射出峰值为3～5μm 的中间红外线。

图1 温度不同红外线波长的差异
红外线传感器是可以检出这些物体所发射之各种红外线(温度)的感知器。

特征：
热电型红外线传感器系利用热电效果，其材料则使用强介质陶 瓷体 (Dielectric Ceramic)，钽酸锂(LiTaO3)等单结晶及PVDF 等有机材料，热电型红外线传感器具有下列几项特 征：
(1) 由于系检知从物体放射出出来的红外线，所以不必直接接触就能够感知物体表面的温度故人体检知以及移动中物体的温度当然均能以非接触之方式测得。

(2) 热电型红外线传感器系接受检知对象物所发出的红外线，因此是被动型[请参照图2(a)]，由于不是图(b)所示的主动型，所以并不需要校对投光器、受光器 之光轴等烦琐的作业。

(a)被动型 (b)主动型
图2 人体检知的方法
(3) 热电效果系温度变化而产生的，这将在稍后说明之，因此只接受因温度变化之能量(Energy)，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之。

原理：
首先介绍热电效果，如图3 所示，感知组件系使用PZT(钛酸锆酸铅系陶瓷体)强介质陶瓷体，在感知组件施加高压电(3KV～5KV/mm)
而分极之，藉这种方法，组件表面显现的正负电荷会和空气中相反之电荷结合而呈电气中和状，如图2-24 所示。

当组件的表面温度变化时，
感知组件分极的大小会随着温度变化而变化，因此稳定时之电荷中和状态就崩溃，而感知组件表面电荷与吸着杂散电荷的缓和时间不同，所以会形成电气上的不平衡，而产生没有配对的电荷，如图3(b)所示。

(a)稳定时 (T)K (b)温度刚变化之后(T+ΔT)K
图3热电型红外线传感器的原理
像这种因温度变化而产生电荷的现象称为热电效果，设若产生之电荷为Δθ，温度变化为ΔＴ，则Δθ／ΔＴ＝λ(库仑／℃)，就是热电系数。

实际上的传感器到底是如何利用热电效
果呢？请参考传感器内部构造及本文之解说，
图4 所示系热电型红外线传感器的构造。

(1) 各种波长的红外线射入传感器。

(2) 组件顶端之入射窗以滤光镜(Filter)
覆盖着，只让必要的红外线通过，而将不要的
红外线隔绝。

(3) 位于感知组件表面的热吸收膜会将红
外线变换成热。

(4) 感知组件的表面温度上升，因热电效
果之故，就产生表面电荷。

(5) 产生的表面电荷以FET 放大且变换阻
抗。

(6) 从漏极(Drain)供给FET 动作所需的
电压。

(7) 放大后的电气信号会于外部所接的源
极─ 地端之电阻上显现出来，而与偏压重迭之后取出。

应用电路：人体焦耳式体温感测焦耳式体温传感器，由于静
电效应输出阻抗很高，因此基板之一侧连接一FET 作为阻抗匹配的电压随耦器，工作时需加直流于D极和S极。

体接近感知器时，在源极(S)端感应—脉冲信号，送至运算放大器做一正向放大器。

调整
VR1MΩ，可改变输出的放大倍数。

自动门
红外线传感器制作人：。