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        學(xué)校伸縮門(mén)超聲波限位及防爬檢測裝置

        發(fā)表時(shí)間:2019-01-02 10:30:38

        電動(dòng)伸縮門(mén)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(dòng)伸縮門(mén)測出自動(dòng)伸縮門(mén)的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的長(cháng)度,以及解除紅外線(xiàn)限位位置的長(cháng)度,并且輸出控制信號發(fā)送到主控MCU,當主控MCU檢測到作為開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)到位的的信號,控制自動(dòng)伸縮門(mén)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(dòng)伸縮門(mén)能夠在設定的范圍內開(kāi)關(guān),在關(guān)門(mén)限位后,利用其傳輸過(guò)程的有規律的發(fā)射信號作為對射源,進(jìn)行防爬感應,當偵測到信號被障礙物阻礙時(shí),認為有人或障礙物攀爬伸縮門(mén)而發(fā)出報警響聲,從而實(shí)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(fā)明超聲波的發(fā)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(fā)射探頭以一定的規律發(fā)送40KHZ的載波,載波的波形圖如圖2所示。發(fā)射探頭發(fā)射出來(lái)的超聲波經(jīng)過(guò)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(shí)間,便可以算出接收和反射物之間的距離,即伸縮門(mén)的長(cháng)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(gè)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(shí)的阻值大約是IOK,AD轉換器采用PIC16F73本身集成的。

        接收部分經(jīng)濾波后的波形,因為帶載波的超聲波發(fā)射后,反射回波會(huì )直線(xiàn)返回,根據S=VT/2,就可以計算出發(fā)射和接收端口離反射面的距離,主控MCU就是利用這個(gè)原理計算出開(kāi)關(guān)門(mén)限位和解紅外線(xiàn)限位的距離的。因為超聲波還有因為溫度變化而產(chǎn)生的傳波速度變化的特性,對于門(mén)控系統來(lái)說(shuō),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(shí)有可能會(huì )造成伸縮門(mén)的限位不準問(wèn)題,因此為了更加準確地測量開(kāi)關(guān)門(mén)限位和紅外限位的距離,必需對其進(jìn)行溫度補償,本發(fā)明專(zhuān)利的溫度補償方法采用以下方式,采用一個(gè)負溫度系數的熱敏電阻,進(jìn)行AD采樣,并用查表的方法,計算出當時(shí)的氣溫,并根據這個(gè)測出的溫度,對超聲波的傳波速度進(jìn)行校正,以便測出準確的開(kāi)關(guān)門(mén)限位,和紅外線(xiàn)限位的距離,參考的開(kāi)關(guān)門(mén)限位的距離通過(guò)輸入或系統初如化時(shí)自動(dòng)測量后存入EEPROM中,系統初始化時(shí)的方法是這樣的,把門(mén)開(kāi)到開(kāi)門(mén)限位的地方,此時(shí)按住開(kāi)門(mén)限位初始化鍵約2秒,接著(zhù)開(kāi)門(mén)限位初始化的指示燈會(huì )亮,當開(kāi)門(mén)限位初始化的指示燈會(huì )熄滅后表示開(kāi)門(mén)限位的初始化工作己經(jīng)完成,系統己經(jīng)成功將開(kāi)門(mén)限位的距離存入了系統的數據保存區,關(guān)門(mén)限位的初始化是把門(mén)開(kāi)到關(guān)門(mén)限位的地方,此時(shí)按住關(guān)門(mén)限位初始化鍵約2秒,接著(zhù)關(guān)門(mén)限位初始化的指示燈會(huì )亮,當關(guān)門(mén)限位初始化的指示燈熄滅后表示關(guān)門(mén)限位的初

        始化工作已經(jīng)完成,紅外線(xiàn)限位的初始化工作也依樣進(jìn)行,當初始化工作完成以后,門(mén)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(xiàn),分別是開(kāi)門(mén)限位輸出,關(guān)門(mén)限位輸出,紅外限位輸出,接口相對簡(jiǎn)單,而且可以與現有產(chǎn)品相兼容。使用過(guò)程如圖6所示,一般采用系統自動(dòng)適應的方式,分別在開(kāi)門(mén)限位,關(guān)門(mén)限位,紅外線(xiàn)限位的地方停止后,按住設置鍵約2秒鐘,進(jìn)入系統設置狀態(tài),此時(shí)設置指示燈會(huì )亮,約兩秒鐘過(guò)后,設置指示燈熄滅,表明此位置的限位距離已經(jīng)設置成功。當系統初始化成功后,所測的數據會(huì )存于EEPROM中,以備停電時(shí),可以重新使用,而不必重新再次測量,當自動(dòng)伸縮門(mén)在關(guān)門(mén)限位之后,超聲波的發(fā)射探頭及接收探頭便可以繼續測量伸縮門(mén)的長(cháng)短,并與關(guān)門(mén)限位的位置作比較,如果測出此時(shí)關(guān)門(mén)限位的距離的與比較的距離短,那么就可測定此時(shí)的電動(dòng)門(mén)上可能有人或其它物體攀爬,便開(kāi)始防爬報警。

         


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