基于PLC的自動旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)胡設計

1、緒論人們更加注重自動化和人性化的產(chǎn)品。自動旋轉(zhuǎn)門是樓宇設備中的光機電一體化技術產(chǎn)品，它給人以親切大方的感覺，同時營造出奢華的氣氛，其全新的概念，寬敞的開放門面和高格調(diào)的設計，堪稱建筑物的點睛之筆，立足于建筑時代大潮的最前端。自動旋轉(zhuǎn)門由于其可以實現(xiàn)無人看管，同時又可節(jié)約空調(diào)能源、防風、防塵、降低噪音，既方便又提高了建筑的檔次的原因，在銀行、寫字樓、酒店等辦公娛樂場所得到了廣泛普及應用。由于自動旋轉(zhuǎn)門的人流量有限，通常在自動旋轉(zhuǎn)門兩側(cè)另設自動或手動平開門，一方面增加通行能力，另一方面當自動旋轉(zhuǎn)門出現(xiàn)故障時，不影響人的通過。但在靜態(tài)密封效果方面，自動旋轉(zhuǎn)門遠不如其他自動門，因為其門體運動方式?jīng)Q定著

2、只能使用毛條密封。因此針對自動旋轉(zhuǎn)門系統(tǒng)的設計就顯得更具有實際意義，不僅可以提高旋轉(zhuǎn)門的智能化程度，更能促進旋轉(zhuǎn)門的技術更新和產(chǎn)品的應用。自動旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢自1903年寶盾公司在荷蘭生產(chǎn)出第一座旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門至今已有一百年的歷史，發(fā)展到今天，旋轉(zhuǎn)門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進的驅(qū)動技術，其智能化高格調(diào)的設計為現(xiàn)代化樓宇建筑的確入口提供了完美的選擇。國外著名廠家有：荷蘭的B00NEDAM瑞典的BESAM德國的多瑪、蓋澤日本的納博克、寺岡等。經(jīng)過多年發(fā)展，旋轉(zhuǎn)門行業(yè)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：智能化、多功能：今后的還將進一步提高智能化程度，如自動檢測開關門行程位置，自動適應門體阻力的變化，以始終保持較高的遇

3、障保護靈敏度等。還將增加一些新的功能，如和住宅安防系統(tǒng)配合使用等。免維護：采取多種措施，減少使用過程中的維護工作。多樣化：將會有各種各樣不同外觀和功能的產(chǎn)品，滿足用戶的不同需要。高安全性：隨著用戶安全意識的提高，安全性將成為非常重要的一項指標，也是一項基本要求。2設計方案的確定旋轉(zhuǎn)門主要設計是從門體，傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，安全系統(tǒng)等幾個方面進行考慮。從上面幾個方面具體分析可以設計兩種方案。自動旋轉(zhuǎn)門系統(tǒng)的方案設計(1)框架總成：分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，均由鋁型材框架和玻璃等組成。立柱、曲壁、門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。采用中心門軸結構安裝和驅(qū)動旋轉(zhuǎn)門體設計，每扉門

4、三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài)；門扉玻璃采用(3+3)夾膠玻璃或6mnff鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用(4+4)夾膠玻璃，安全可靠。門體2構簡圖如圖2-1所示。圖2-1門體結構簡圖(2)驅(qū)動系統(tǒng)：由一個三相交流電機提供動力，用減速器帶動中心門軸驅(qū)動。(3)控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLG變頻器、功能開關組成。(4)檢測系統(tǒng)：由紅外傳感器實現(xiàn)有無人自動檢測，自動對電機啟停進行操作。(5)安全系統(tǒng)：主要有接觸和非接觸安全感應器。旋轉(zhuǎn)門入口立柱均裝有安全膠條，防止行人夾傷，自動門入口右側(cè)立柱膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防夾感應器，如受擠壓門扉即馬上停止運轉(zhuǎn)。膠條恢復正常，門

5、扉則自動轉(zhuǎn)動；每扇門扉底邊膠條內(nèi)裝有內(nèi)藏式防碰感應器，碰到物體或行人門扉立即停止運轉(zhuǎn)。膠條恢復正常，門扉則自動轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)門控制方案的確定通過分析可知本設計是利用可編程控制器(PLG、變頻器傳感器等構成三翼自動旋轉(zhuǎn)門的控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理和設計要求確定了系統(tǒng)的結構框圖如圖2-2所示紅外傳感器作用是檢測是否有行人通行；紅外防夾傳感器和防夾接近開關用來檢測是否有人被夾；定位接近開關用來檢測門翼是否停在定位位置；防碰撞傳感器用來檢測是否有人被碰或被撞；主控芯片用來判斷傳感器傳來的各種信號并經(jīng)過判斷做出相應控制動作；變頻器接收控制信號對電動機進行調(diào)速。另外還有運行狀態(tài)指示燈和過載報警等等。旋轉(zhuǎn)門控制系

6、統(tǒng)實現(xiàn)了對門的自動啟停、自動定位、速度調(diào)節(jié)、安全智能和夜間閉鎖等功能。圖2-2控制原理框圖3三翼自動旋轉(zhuǎn)門驅(qū)動系統(tǒng)設計確定各扇門的質(zhì)量由于轉(zhuǎn)軸中心兩端是對稱的，以一邊門體計算即可。鋁型材密度：代號為L090704的線密度為代號為L090706的線密度為代號為L090707的線密度為每扇門框的質(zhì)量：=式(3-10)式中：1,2,3分別為各鋁型材的密度。單扇門玻璃的質(zhì)量：=2.24701.2110.006250040.82kg式(3-11)式中：v玻為玻璃的體積,為玻璃的密度單扇門的質(zhì)量：mm玻m鋁=+=49kg式(3-12)式中：m玻為單扇玻璃的質(zhì)量，m鋁單扇門框的質(zhì)量。各部分轉(zhuǎn)動慣量的計算假設

7、門扇為土勻的質(zhì)量體，其在寬度方向的面密度可以用下式計算，里其中R為門RL扇的寬度，L為門扇的長度。則門扇對中心慣量可用下式計算r2R2JrdmLrdr2rdr式(3-13)012由平行軸定理知，門扇相對于軸的轉(zhuǎn)動慣量為：=式(3-14)其中L為軸的半徑。慣性力矩的計算參照物理學力矩的計算，假設門體1s內(nèi)加速到門體的快速轉(zhuǎn)速，由于旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為6r/min,即角速度w2-6-rad/s,由于傳感器一般工作在2mffi圍內(nèi)檢測人是否來臨，605當人邁進門邊時，門體要以正常速度轉(zhuǎn)動，則在這時門體要加速到正常速度。在內(nèi)加速到此速2度，則角速度一rad/s,由于電機要帶動門體轉(zhuǎn)動，有一個加速過程，

8、此過程需要克服旋5轉(zhuǎn)門體的慣性力矩才能使其轉(zhuǎn)動，根據(jù)力矩轉(zhuǎn)動慣量和角速度的關系mJ,則可算出旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩為：2m慣3J356.6一213.3N/m式(3-15)5由上面的計算得出了旋轉(zhuǎn)門體的力矩之后，就可為接下來的電機的選擇確定了依據(jù)電機的確定m慣1000根據(jù)機械設計中電機所需功率按下式計算:式(3-16)由電動機至轉(zhuǎn)動軸的傳動總效率為:式(3-17)式中1,2,3分別為滾子軸承，齒輪，聯(lián)軸器的傳動效率。取10.98,20.97,30.99,則總的傳動效率為:式(3-18)則可以計算出電機的功率式(3-19)213.3P0.26KW10000.83由于門體還應能承受一定的風阻，以及旋轉(zhuǎn)門

9、體周圍無條件與曲壁門體間的摩擦阻力，盡管其產(chǎn)生的力較小，但由于門體直徑過大，則會產(chǎn)生較大的阻力矩。同時還有一些其他沒有考慮的因素，如齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，因此特將計算出的功率放大一些同時門體的轉(zhuǎn)動較底，則電機應適應轉(zhuǎn)速較底的，根據(jù)相關的計算結果可以選以下兩種電機。表方案一電機參數(shù)表力殺額定同步齒輪減喇口轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速總傳z-y-t叨干速(KW)(r/min)(r/min)動比比器11500144024011表方案二電機參數(shù)表額定同步齒輪減案型號功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速總傳傳動速(KW)(r/min)(r/min)動比比器21500144024035由于電機輸出的轉(zhuǎn)速較大，一般在1500r/min,通過減速器難

10、以實現(xiàn)門體轉(zhuǎn)速6r/min,因此在選電機時可以選用帶減速器的電機來實現(xiàn)要求。根據(jù)相關要求，可以選用一個JXJ系列齒輪減速三相異步電機，JXJ系列異步電機按照TB1T6442-9淅準設計制造，廣泛用于輕工、紡織、建筑機械行業(yè)。JXJ系列異步電動機是直接輸出低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)距，且有轉(zhuǎn)速型譜寬、運轉(zhuǎn)平衡、噪聲低、高效節(jié)能、體積小、重量輕、規(guī)格多、選用方便等特點。由于計算出所需電機功率為，加上一些忽略因素，應該選擇電機功率在上的電動機才行。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和齒輪傳動，可見方案2比較合適。即選用擺線針輪減速器三相異步電機。4主控芯片選擇及輔助電路設計主控芯片的選型PLC的簡要介紹P

11、LC即可編程序控制器(ProgrammableController,簡稱PC,在其早期主要應用于開關量的邏輯控制，因此也稱可編程序控制器為可編程序邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicalController)?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、編程簡單、功能強、抗干擾能力強、可靠性高、靈活通用與維護方便等優(yōu)點，目前在冶金、化工、交通、電力等工業(yè)控制領域獲得了廣泛的應用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的四大支柱(可編程序控制器技術、機器人技術、CAD/CAM和數(shù)控技術)之一。在可編程序控制器問世以前

12、，工業(yè)控制領域中是以繼電器控制占主導地位的。這種由繼電器構成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高，尤其對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應性差。如果生產(chǎn)任務和工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構，這不僅影響了產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期，而且對于比較復雜的控制系統(tǒng)來說，不但設計困難，而且其可靠性不高，查找和排除故障也往往是費時和困難的。在這種形勢下，60年代末可編程控制器在美國首先出現(xiàn)，當時叫可編程邏輯控制器PLQProgrammable_ogicController),目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設計思想是把計算機功能完善

13、、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)。隨著半導體技術，尤其是微處理器和微型計算機技術的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。PLC通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復

14、雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優(yōu)點?？删幊炭刂破鲗τ脩魜碚f，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于它本身具有可靠性高，編程簡單，使用方便，控制系統(tǒng)構成簡單等優(yōu)點，可編程控制器正成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。PLC的選型通過分析可知，所需的控制的電氣元器件有按鈕開關和指示燈等。具體如表4-1所示。通過對旋轉(zhuǎn)門控制要求的分析，PLC控制輸入信號有22

15、個，輸出接點共8個。按照預留10%-20的接點數(shù)來計算，輸入接點至少要30個，輸出接點至少要10個。本系統(tǒng)是個簡單控制系統(tǒng)，按一般經(jīng)驗來估算，同時由上段對I/O接點的分析主要有：開關量輸入字節(jié)數(shù)：30X10=300開關量輸出字節(jié)數(shù)：10X8=80系統(tǒng)推斷定時器/計數(shù)器字節(jié)數(shù)：8X2=16總計大約需要396個字節(jié)數(shù)容量。加上預留20%有1K的程序容量足夠了。由以上可得，同時兼顧經(jīng)濟性原則。在常用的PLC產(chǎn)品中SIMATIC-S7-2008列可編程控制器是當今國內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的PLC在此系列PLC中設置了高數(shù)計數(shù)器，對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進行中斷處理，擴大了PLC的應用領

16、域。本系統(tǒng)選擇了西門子系列型號為SIMATIC-S7-20CPLC參數(shù)見表4-2。由PLC勺型號可得主回路電壓為AC(110-220)V;輸入端電壓參數(shù)為DC24V電流為5/7mA繼電器輸出端電壓為AC150VDC30Vz內(nèi)。根據(jù)系統(tǒng)設計要求，可得具體參數(shù)表如表4-1所示：表4-1控制系統(tǒng)電氣兀件表廳p符號名稱型號1SA電磁鎖D4JLDC24V2SB1急停開大LW22DC24V3SB2停止按鈕開關LAY8DC24V4SB3停止按鈕開關LAY8DC24V5SB4高速按鈕開關LAY8DC24V6SB5高速按鈕開關LAY8DC24V7SB6中速按鈕開關LAY8DC24V8SB7中速按鈕開關LAY8D

17、C24V9SB8殘疾按鈕開關LAY8DC24V10SB9殘疾按鈕開關LAY8DC24V11FR1熱繼電器JR-201.6A12LAMP報警指示燈XD8DC24V13LAMP常速指示燈XD8DC24V14LAMP高速指示燈XD8DC24V15LAMP低速指示燈XD8DC24V16BELL過我報警鈴NFM1/22LAC150V220V表4-2PLC性能參數(shù)表PLC參數(shù)性能指標S7-200-CPU226程序存儲容量數(shù)據(jù)存儲容量I/O點數(shù)指令類型基本指令執(zhí)行時間擴展I/O模塊數(shù)量記時/記數(shù)區(qū)4096B2560B256位149種指令7塊256記時器/記數(shù)器PLC的I/O點分配輸入輸出端口的保護及分配：P

18、LC輸入口電壓定額一般為直流24V,有一些輸入口是不接電源的，輸出口的電壓定額常接工頻低壓交流電源和直流電源。當輸入口端連接電感類設備時，為了防止電路關斷時刻產(chǎn)生高電壓對輸入輸出口造成破壞，應在感性元件兩端加接保護元件。對于直流電源，應并接續(xù)流二極管，對于交流電路應并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51120歐，電容可以取電容的額定電壓應大于電源的峰值電源，續(xù)流二極管可以選1A的管子，其額定電壓應大于電源電壓的3倍。對PLC俞入端電阻分析，自帶電阻為3k歐，對于DC24V勺電流為標準電流，對輸入口保護不需做特別處理。輸出為直流感性負載時，需在負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管加以抑制。查有關資料

19、時，在直流感性負載輸出時可選電流為1A左右的二極管，電阻約為50歐左右。本系統(tǒng)中輸出口選交流電源，電阻取65歐。根據(jù)實現(xiàn)功能和設計要求，對系統(tǒng)控制單元PLC白I/O點進行分配。輸出點詳細分配表見表4-3,輸入點詳細分配表見表4-4。詳細接線圖如圖4-1所示。為了保護電路(短路保護)需要有熔斷器FU,選擇的依據(jù)是熔體的額定電流Ir大于線路工作電流I(I=2A),所以選擇RL1-15,熔體額定電流等級為4。本控制系統(tǒng)為PLCB制，各種開關的容量要求不高，普通的開關足已，主要考慮輸入?yún)?shù)要求。對急停、STOPmiddle、high、殘疾開關，選擇普通按鈕開關LA系。Middlehigh、殘疾、開關為

20、LA2,急停開關為LA2（紅色），STOP1為LA2-A紅色（十字型）。如表4-1所示。表4-3輸出地址分配表輸出地址信號內(nèi)容電磁鎖控制繼電器電動機啟停（變頻器智能端子FWD速度控制（變頻器職能端子X2）速度控制（變頻器職能端子X1）直流制動（變頻智能端子REV變頻器復位（變頻智能端子RESET常速運行狀態(tài)高速運行狀態(tài)低速運行狀態(tài)過載報警系統(tǒng)控制電路的設計對于本系統(tǒng)來說，主要的控制是由控制芯片通過變頻器來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速完成控制要求的。因此變頻器電路是系統(tǒng)控制電路的重要組成部分。下面介紹本系統(tǒng)的變頻器及其電路。圖4-1PLC的I/O口電路表4-4輸入地址分配表輸入地址對應的外部設配急停按鈕殘疾按鈕

21、停止按鈕常速按鈕高速按鈕電磁鎖鑰直流制動接近開關防火接近開關1紅外線傳感器1防撞傳感器1防碰傳感器1紅外防火傳感器1變頻過載報警輸入鎖門接近開關防火接近開關2紅外線傳感器2紅外線傳感器3紅外線傳感器4防撞傳感器2調(diào)速防碰傳感器2的基本防碰傳感器3原理紅外防火傳感器2變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。變頻調(diào)速技術的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60f（1-s）/p,式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸

22、入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)；通過改變工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器容量選擇變頻器容量的選用由很多因數(shù)決定，例如電動機的容量，電動機的額定電流，電動機加速時間等，其中最主要的是電動機的額定電流。降低變頻器的輸出頻率，就可以實現(xiàn)電動機減速。加快變頻器輸出頻率的降低速率，可使電動機更快的減速。當變頻器輸出頻率對應的速度低于電動機的實際轉(zhuǎn)速時，電動機就進行再生制動。在這種運行狀況下，異步電動機將變成異步發(fā)電機，而

23、負載的機械能將被轉(zhuǎn)換為電能并反饋給變頻器。當反饋能量過大時，變頻器本身的過電壓保護電路將會動作并切斷變頻器的輸出，使電動機處于自由減速狀態(tài)，反而無法達到快速減速的目的。為了避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，使上述能量能在直流中間回路的其他部分消耗，而不造成電壓升高。在電壓變頻器中，一般都在直流中間回路的電容器兩端并聯(lián)上制動三極管和制動電阻。當直流中間回路的電壓升高到一定的電壓值，制動三極管就會導通，使直流電壓通過制動電阻放電，即電動機回饋給變頻器的直流中間回路的能量，以熱能的形式在制動電阻上消耗掉。由于三翼自動旋轉(zhuǎn)門是恒轉(zhuǎn)矩負載，故變頻器選用通用型的。又因為三翼旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)速不允許超過額定值，電機不會過載。根據(jù)

24、以上的計算的數(shù)據(jù)，選用西門子通用變頻器MM44康列,型號為6SE6440-2UD17-5AA1具體參數(shù)見表4-5。表4-5變頻器參數(shù)表變頻器型號6SE6440-2UD17-5AA1kW輸入電壓/V3相AC380480(110%)輸入頻率/Hz47-63輸出頻率/Hz0650額定電流/A過載能力（恒轉(zhuǎn)矩）150須載過載能力，持續(xù)60s功率因數(shù)變頻器效率96%97%合閘沖擊電流小于額定輸入電流控制方式線性V/f;二次方V/f;可編程V/f使用功率216kHzPW順率/Hz固定頻率15個,可編程跳轉(zhuǎn)頻率4個,可編程數(shù)字輸入6個完全可編程的帶隔離的數(shù)字輸入模擬輸入2個,010V,020mA3個,可組態(tài)

25、為DC30/A但阻Tt負載)，繼電器輸出AC250V/2陽性負載)模擬輸出2個,可編程(0/420mA)串行接口RS-485，可選RS-232制動直流注入式制動，復合制動，動力制動變頻器接線圖如圖4-2所示：圖4-2變頻器接線圖系統(tǒng)電源的設計本設計共有兩個電源模塊。一個直流24V和一個為電磁鎖等提供的直流土12V模塊。如圖4-3和圖4-4所小o圖4-3直流24V電源電路圖圖4-3為第一個電源模塊。將交流電220Vl過變壓器將電壓轉(zhuǎn)換為所需的電壓等級，再經(jīng)過整流橋整流，通過穩(wěn)壓器7824和電容、穩(wěn)壓管等等器件實現(xiàn)整流穩(wěn)壓濾波的作用，最終輸出所需要的24V直流電。圖4-4直流土12V電源電路圖圖4

26、-4為本系統(tǒng)的第二個電源模塊。為了給電磁鎖和其他傳感器供應+12Vf，12V直流電源，在電源設計中加入了以上電路。原理同圖4-3,交流220V電源經(jīng)變壓器降壓，然后經(jīng)過整流橋整流，通過穩(wěn)壓器7812和7912以及電容電路穩(wěn)壓、濾波，最后輸出所需要的+12V112V直流電源。綜上可得三翼自動旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)原理圖如下所示:圖4-5控制系5傳感器的選型及信號處理為防止三翼旋轉(zhuǎn)門在工作過程中因某些原因而發(fā)生傷人的事故出現(xiàn)，那么就需要配置一定的安全系統(tǒng)。傳感器的分布如圖5-1所示。圖5-1傳感器分布示意圖紅外檢測傳感器熱釋電紅外傳感器被動紅外探測器的原理是人體表面溫度與周圍環(huán)境溫度存在差別的，在人體移動

27、時，這種差別產(chǎn)生的變化可以通過紅外敏感元件來檢測到，從而觸發(fā)報警。而且，為了防止誤報，被動紅外探測器通過菲涅爾透鏡將探測覆蓋范圍分成一定數(shù)量的探測區(qū)，當溫度變化在兩個區(qū)之間產(chǎn)生時，探測器電路就觸發(fā)一個信號脈沖，探測器根據(jù)信號脈沖觸發(fā)警報輸出。被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點：優(yōu)點：本身不發(fā)任何類型的輻射、器件功耗很小、隱蔽性好、價格低廉。缺點：容易受各種熱源、光源干擾。被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。易受射頻輻射的干擾。環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。人體檢測電路的框圖如圖5-2所示：圖5-2人體檢測電路框圖人體檢測電路如圖5-3所示:

28、圖5-3紅外線檢測放大及比較電路a圖5-3中，R1、C1為退交連電路，R2為傳感器負載電阻。傳感器的輸出信號經(jīng)C2耦合到運算放大器A1。電阻R3R5將放大器偏置于電源電壓的一半，其增益取決于R6與R4的比值。經(jīng)兩級放大后，信號放大4050倍左右。A2在無信號輸入時，其輸出約為。圖中C3C9為退交連電容。A3為電壓比較器。調(diào)節(jié)W使比較器同相端電壓在4V左右變化。在無報警信號輸入時，反相端電壓大于同相端電壓，比較器輸出為低電平。當有人入侵時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出為高電平（并且LED?）,當人體在走動時，則輸出一串脈沖。圖5-4紅外線檢測放大及比較電路b圖5-4為紅外檢測放大比較電路，電路中A、B端與圖

29、5-2中A、B連接，即當有人走近門前時（有一定距離），比較器A3即輸出一串脈沖。傳感器分別安裝在門的里外兩邊，使人無論進門或出門，都能檢測到信號。前半部分有信號輸出就會使BG導通，BG輸出低電平，此低電平觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，使其3腳輸出為高電平，使繼電器吸合。暫態(tài)時間由R3C3決定，暫態(tài)結束后3腳為低電平，繼電器釋放。防火紅外傳感器防火傳感器是用來檢測人是否在防火區(qū)域內(nèi)用的。應采用紅外線傳感器檢測，其檢測方式是豎直的。因此當人在防火區(qū)域時，傳感器只有通過豎直檢測才不會誤判。假如傳感器不是豎直的，而是發(fā)散的，如人正常經(jīng)過轉(zhuǎn)門區(qū)時，防火傳感器就有可能檢測到人的存在，而此時門翼又有可能正好在防火接近傳感

30、器范圍內(nèi)。兩者信號同時有效，使門體無故停轉(zhuǎn)，而造成不必要的麻煩。因此可以選擇紅外垂直防火傳感器。紅外線防火傳感器安裝在門的進出口的兩個防火區(qū)域內(nèi)，即進出口的右邊立柱旁的華蓋上，其具體位置根據(jù)調(diào)節(jié)而定。詳細電路如圖5-5所示。圖5-5防火紅外傳感器電路圖TX05Dfe反射式紅外光電開關，通電后，它會向外發(fā)射載頻為40kHz的紅外調(diào)制光。TX05D的工作電壓為512M當通電電壓為12V時，其紅外監(jiān)測距離在左右。當有人闖入其紅外監(jiān)視區(qū)內(nèi)時，人體會反射部分紅外光信號到TX05D勺光電接收管，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及TX05師的放大器放大、調(diào)解、信號處理及整形后，在其輸出端輸出高電平信號。該信號經(jīng)R1使VT導通，繼電器通電、吸合，具觸點接通。TX05D國產(chǎn)反射式紅外光電開關，是紅外發(fā)、收一體化紅外傳感模塊器件，外部只有三根引線，安裝、使用方便，在紅外檢測、自動防范、自動或半自動控制中得到一定應用。TX05D的主要性能參數(shù)如下：TX05迎用直流電壓，Vdd=512V工作電流為515mA紅外監(jiān)測距離小于120cm其距離在一定程度上與所加的電源高低有關。接近開關傳感器本設計中應用的接近開關傳感器共四個：防火接近開關(出入口右側(cè)立柱各1個)、直流制動接近開關1個、鎖門接近開關1個。(1)防火接近開關：由于在出入口兩個防火區(qū)域內(nèi)要安裝了防火傳感器。而防火感應器是用來感應人是否處于防火區(qū)域內(nèi)，而不知道是