專利名稱：新型天窗傳動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于建筑物屋頂?shù)碾妱硬晒馀艧熖齑皞鲃涌刂蒲b置。具體地說是通過機電一體化的合理設(shè)計，實現(xiàn)無觸點限位、過載保護、關(guān)窗拉緊等功能于一身的電氣傳動裝置。
背景技術(shù)：
目前在工廠廠房、大型商場、機場、車站等大型建筑物的屋頂通常具有天窗，多數(shù)天窗采用電動天窗。電動采光排煙天窗傳動控制系統(tǒng)一般采用機械開關(guān)做天窗的開、關(guān)限位。其缺點是1.功能單一，壽命短。2.不適合在灰塵大、濕度大的場合應(yīng)用。3.極易發(fā)生開路或短路現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生短路現(xiàn)象時，就會造成燒毀電動機或損壞機械部件的惡性事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種智能型天窗傳動控制器，以解決目前采用機械開關(guān)做天窗的開、關(guān)限位時產(chǎn)生的功能單一，壽命短，故障率高的問題。本實用新型采取的技術(shù)方案是a)機械部分電機1輸出軸與小帶輪12固定連接，該小帶輪12通過皮帶11與大帶輪7組成減速器，大帶輪7與該減速器二級傳動軸15固定連接，該傳動軸15與蝸輪14嚙合連接，蝸輪14固定連接輸出軸13，在大帶輪7的兩側(cè)滑動連接摩擦片8，轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓10與二級傳動軸15螺紋連接，彈簧9套接在轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓10上，并與摩擦片壓接，控制器線路板5安裝在控制器安裝支架6上，磁缸塑料輪4與二級傳動軸15另一端固定連接，該磁缸塑料輪4鑲嵌磁缸2，霍爾元件3與控制器安裝支架6固定連接，并與磁缸2相對應(yīng)。
b)電氣部分包括轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)a1、傳動機構(gòu)a2、檢測電路a3、信號處理電路a4、電源電路a5、換向電路a6、啟動電路a7、控制電路a8、過載檢測電路a9、停機自鎖電路a10、下傳電路a11、主控制電路a12、延時電路a13，其中，轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)a1為機械調(diào)整機構(gòu)，其作用在于調(diào)整減速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩以確定保護電路的起控值；傳動機構(gòu)a2為機械傳動系統(tǒng)，在電動機的拖動下，啟閉天窗；檢測電路a3采用霍爾傳感器，用于檢測傳動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并將檢測到的信號送入信號處理電路進行處理；信號處理電路a4用于將霍耳傳感器送入的信號進行整型、鑒別、比較后送入控制電路a8；電源電路a5用于向控制電路a8、換向電路a6、信號處理電路a4、啟動電路a7提供穩(wěn)定的電源；換向電路a6用于鑒別電動機所需轉(zhuǎn)向，決定是否需要換向。當(dāng)需要換向時，改變電動機的轉(zhuǎn)向；啟動電路a7用于在換向電路a6完成電動機的換向后，向控制電路a8送一觸發(fā)脈沖，啟動電動機工作；控制電路a8用于控制主控制電路a12的通斷，進而控制電動機的運轉(zhuǎn)和停止，完成開關(guān)窗操作；過載檢測電路a9用于檢測信號處理電路a4中的天窗在運行過程中的過載信號，如有過載信號，將其傳入控制電路a8中，最終使天窗停止運行；停機自鎖電路a10用于當(dāng)天窗開或關(guān)到位后，封鎖信號處理電路a4有干擾信號串入引起誤動作；下傳電路a11，采用順序控制方式啟閉天窗，當(dāng)供電電源功率不足時，可減小電源功率；主控制電路a12，在控制電路a8控制下，用于向電動機提供所需的直流電源和安全保護；延時電路a13用于在換向電路工作時，控制整個電路不工作，使換向電路在無源的狀態(tài)下工作。
工作過程根據(jù)負載的大小，預(yù)先調(diào)整好轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)a1至合適壓力，在供電時電源電路a5，換向電路a6首先工作完成電動機的換向，由于是在電動機沒接通電源前完成換向，因此換向繼電器的觸點不會產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，所以可延長換向繼電器的使用壽命。經(jīng)暫短延時后啟動電路a7發(fā)一啟動脈沖至控制電路a8接通傳動機構(gòu)的電源使電動機運行，此時檢測電路a3有脈沖信號輸出并送到信號處理電路a4進行整型、鑒別、比較后送入控制電路a8自鎖。當(dāng)天窗開或關(guān)至預(yù)最大位置值時，斷電停機。同時停機自鎖電路a10關(guān)閉信號處理電路a4，防止干擾信號串入引起誤動作，當(dāng)需順次啟閉多樘天窗時，由控制電路a8輸出一控制信號至下傳電路a11啟動下一樘天窗運行。
開或關(guān)窗限位的設(shè)置有兩種方法其一、當(dāng)天窗運行開或關(guān)至最大限度時，由于阻力增大迫使大帶輪7打滑，蝸桿停轉(zhuǎn)，此時霍耳傳感器無脈沖輸出，控制電路切斷電動機電源-停機。由于是過載停機。因此可確保天窗關(guān)閉的嚴(yán)密性，即拉緊功能。
其二當(dāng)天窗在運行過程中遇到障礙物或發(fā)生卡阻現(xiàn)象時，負載超出設(shè)定的轉(zhuǎn)矩迫使大帶輪打滑，蝸桿停轉(zhuǎn)，霍耳傳感器無脈沖輸出，控制電路切斷電源，迫使電動機停機，確保了電動機和機械部件不被損壞。
本實用新型的優(yōu)點在于1.由摩擦片、壓力彈簧、調(diào)整螺栓組成可調(diào)整輸出軸轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)過載保護功能。2.利用霍耳元件實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的動態(tài)檢測并通過控制電路實現(xiàn)無觸點限位、過載停車、關(guān)窗拉緊和開窗角度設(shè)置功能。具體來說就是在機械設(shè)計方面在減速器二級傳動軸上的大帶輪7兩側(cè)安裝兩片摩擦片8，壓力彈簧9和轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓10組成轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)，實現(xiàn)對傳動輸出軸的轉(zhuǎn)矩大小的調(diào)整。在二級傳動軸的另一端安裝已鑲嵌磁鋼的塑料輪a4做為霍耳傳感器的檢測磁場。在電氣設(shè)計方面通過霍耳傳感器檢測傳動系統(tǒng)的運行狀態(tài)。即當(dāng)傳動系統(tǒng)運行時霍耳傳感器檢測到脈沖信號，當(dāng)傳動系統(tǒng)停轉(zhuǎn)時霍耳傳感器輸出不變的高電位或低電位。本實用新型功能多，使用壽命長，適合在灰塵大、濕度大的場合應(yīng)用，避免了開路或短路現(xiàn)象的發(fā)生?？捎糜诠S廠房、大型商場、機場、車站等大型建筑物的屋頂電動天窗的控制。


圖1、本實用新型傳動機構(gòu)的機械部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、本實用新型電路框圖；圖3、本實用新型主控制電路a12電路原理圖；圖4、本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
a)機械部分電機1輸出軸與小帶輪12固定連接，該小帶輪12通過皮帶11與大帶輪7組成減速器，大帶輪7與該減速器二級傳動軸15固定連接，該傳動軸15與蝸輪14嚙合連接，蝸輪14固定連接輸出軸13，在大帶輪7的兩側(cè)滑動連接摩擦片8，轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓10與二級傳動軸15螺紋連接，彈簧9套接在轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓10上，并與摩擦片壓接，控制器線路板5安裝在控制器安裝支架6上，磁缸塑料輪4與二級傳動軸15另一端固定連接，該磁缸塑料輪4鑲嵌磁缸2，霍爾元件3與控制器安裝支架6固定連接，并與磁缸2相對應(yīng)。
b)電氣部分包括轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)a1、傳動機構(gòu)a2、檢測電路a3、信號處理電路a4、電源電路a5、換向電路a6、啟動電路a7、控制電路a8、過載檢測電路a9、停機自鎖電路a10、下傳電路a11、主控制電路a12、延時電路a13，其中，轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)a1為機械調(diào)整機構(gòu)，其作用在于調(diào)整減速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩以確定保護電路的起控值；傳動機構(gòu)a2為機械傳動系統(tǒng)，在電動機的拖動下，啟閉天窗；檢測電路a3采用霍爾傳感器，用于檢測傳動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并將檢測到的信號送入信號處理電路進行處理；信號處理電路a4用于將霍耳傳感器送入的信號進行整型、鑒別、比較后送入控制電路a8；電源電路a5用于向控制電路a8、換向電路a6、信號處理電路a4、啟動電路a7提供穩(wěn)定的電源；換向電路a6用于鑒別電動機所需轉(zhuǎn)向，決定是否需要換向。當(dāng)需要換向時，改變電動機的轉(zhuǎn)向；啟動電路a7用于在換向電路a6完成電動機的換向后，向控制電路a8送一觸發(fā)脈沖，啟動電動機工作；控制電路a8用于控制主控制電路a12的通斷，進而控制電動機的運轉(zhuǎn)和停止，完成開關(guān)窗操作；過載檢測電路a9用于檢測信號處理電路a4中的天窗在運行過程中的過載信號，如有過載信號，將其傳入控制電路a8中，最終使天窗停止運行；停機自鎖電路a10用于當(dāng)天窗開或關(guān)到位后，封鎖信號處理電路a4有干擾信號串入引起誤動作；下傳電路a11，采用順序控制方式啟閉天窗，當(dāng)供電電源功率不足時，可減小電源功率；主控制電路a12，在控制電路a8控制下，用于向電動機提供所需的直流電源和安全保護；延時電路a13用于在換向電路工作時，控制整個電路不工作，使換向電路在無源的狀態(tài)下工作。
具體電路原理參見圖3和圖4主控制電路a12AC220V電源通過接線端子CZ2-1、CZ2-2接入，其中AC220V火線接連熔斷器FU的一端而另一端連接到繼電器2K的2腳。繼電器2K的3腳分別接二極管D12的陰極和D14的陽極。AC220V零線接連至二極管D11的陰極和D13的陽極。二極管D11、D12的陽極分別接換向繼電器1K的腳1、4端，二極管D13、D14的陰極分別接換向繼電器1K的腳2、3端。換向繼電器1K的腳5連接至接線端子CZ3-2；6腳接至接線端子CZ3-1、CZ3-1接到直流電動機的正極，CZ3-2接到直流電動機的負極。
控制電源由控制箱提供的可變極性的控制電源DC24V由接線端子CZ1接入控制電路中；換向電路a6由換向繼電器1KA和二極管D5組成，繼電器1K的8腳接電源的a端，7腳接二極管D5的陰極，二極管D5的陽極接電源的b端。繼電器1K的2腳接主控制電路中保險絲一端，3腳接主控制電路中二極管D12的陰極和D14的D13的陽極。
電源電路a5分別由D1、D2、D3、D4二極管；C8、C7電解電容；三端集成穩(wěn)壓器組成。其中倒相電路由二極管D1-D4構(gòu)成，D1的陰極、D2的陽極分別與a、1K的8腳、3K的1腳連接，D3的陰極、D4的陽極分別與D5的陽極、b連接，D1、D3的陽極接地，D2、D4的陰極與濾波電解電容C8的正極、三端集成穩(wěn)壓器輸入端1腳連接，三端集成穩(wěn)壓器的2腳接地，3腳分別接濾波電解電容C7的正極，為控制電路提供穩(wěn)定的工作電壓VCC。
延時電路a13分別由電阻R13、R14，R15電解電容C6，四二與非門集成電路U2A，三極管V4，二極管D15，繼電器4K組成。電阻R13一端與三端集成穩(wěn)壓器輸出端3腳連接另一端與U2A的1、2腳連接，R14與電解電容C6B并聯(lián)后分別與U2A的1、2腳和地相連接，R15一端與U2A的3腳連接另一端與三集管V4的基極相連接，三集管V4的發(fā)射極接地，集電極分別接繼電器的4腳和二極管D15的陽極，繼電器的5腳和二極管D15的陰極與電源VCC連接。權(quán)利要求特征在于霍耳傳感器檢測電路由磁鋼和霍耳元件組成。其中磁鋼已鑲嵌于塑料輪中，霍耳傳感器的1腳接信號處理電路R1一端，2腳接地、三腳接電源VCC。
信號處理電路a4分別由電阻R1、R2、R3、R4；電容C1、C2、C3；二極管D6、D7；六反相器U1A、U1B、U1C、U1D組成。其中R1的一端接霍耳檢測電路的輸出端(1腳)，另一端接U1A的1腳和C1的一端，C1的另一端接地。U1A的2腳與U1B的1腳連接，電容C2串聯(lián)于U1B的4腳和U1C的5腳之間，R2一端接地，另一端接C2和U1C的5腳之間。U1C的6腳與U1D的9腳直接相接，D6串聯(lián)于U1D的8腳和R3之間，R3串聯(lián)于二極管D6的陰極和D7的陽極之間，電解電容C3的正極與D7陽極和R3的一端連接，C3的負極接地，R4并接于地和D7陰極、U1E的11腳之間。
啟動電路a7分別由電阻R10、R11、R12；電解電容C5；四二輸入與非門U2D；二極管D8組成。R11串接于電源VCC和U2D的12、13腳之間，R12與C5并聯(lián)后接到U2D的12、13腳和地之間，R10串接于U2D的11腳和D8的陽極之間。D8的陰極分別與R4、D7的陰極、V3的集電極、U1E的11腳相接。
停機自鎖及下傳電路a10、a11分別由電阻R6、R7、R8、R9；電容C4；四二輸入與非門U2B、U2C；三極管V2；繼電器3K；二極管D10組成。其中R6連接于U1E的10腳、U1F的11腳和U2B的5、6腳之間，R7與C4并聯(lián)后接于U2B的5、6腳和地之間，U2B的4腳與U2C的8、9腳相接，R8串接于U2C的10腳和三極管V3的基極之間，三極管V3的發(fā)射極接地，集電極分別接于二極管D7、D8的陰極、R4一端和U1E的11腳。R9串接于U2C的10腳和三極管V2的基極之間，三極管V2的發(fā)射極接地，集電極分別接于二極管D10的陽極和繼電器3K的5腳，二極管D10的陰極與繼電器3K的4腳相接后分別與繼電器2K的4腳、二極管D9、D2、D4的陰極、C8的正極、U3的1腳連接。繼電器3K的1腳與輸入電源a端、繼電器1K的8腳、二極管D1的陰極、D2的陽極連接，繼電器3K的3腳與接線端子CZ4相接。
控制電路a8分別由非門U1E、U1F；電阻R5；三極管V1；繼電器3K；二極管D9組成。其中U1E的10腳與U1F的13腳直接相連，R5串聯(lián)于U1F的12腳和三極管V1的基極之間，三極管V1的發(fā)射極接地，三極管V1的集電極接繼電器4K的1腳，繼電器4K的3腳接繼電器2K的5腳和二極管D9的陽極，繼電器2K的4腳，二極管D9的陰極連接后分別與繼電器3K的4腳、二極管D10、D2、D4的陰極連接。
其工作過程是由繼電器1K、二極管D5組成的換向電路首先檢測輸入電源DC24V的極性，若a+、b-由于二極管D5反偏截止，繼電器1K不吸合，1KB、1KC保持原態(tài)，電動機正轉(zhuǎn)，若a-、b+二極管D5正向?qū)ǎ^電器1K吸合，1KB、1KC吸合倒向，此時，由于繼電器2K尚未吸合，所以不會產(chǎn)生拉弧。電動機反轉(zhuǎn)。由二極管D1-D4組成的倒向電路確保三端穩(wěn)壓器的輸入端使終保持正電壓，經(jīng)三端穩(wěn)壓器U3輸出一穩(wěn)定的電壓向控制電路供電。延時電路，在上電瞬間，由R13向C6充電，U2A的1、2腳為低電位，3腳輸出高電位，三極管V4導(dǎo)通，繼電器4K吸合切斷繼電器2K的回路，確保在換向繼電器吸合的瞬間控制繼電器2K不工作，避免產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。啟動電路，系統(tǒng)上電后，由R11向C5充電，U2D的12、13腳為低電位，3腳輸出高電位，經(jīng)R10、D8送到U1E的11腳，使U1E的10腳、U1F的13腳變低電位，U1F的12腳變?yōu)楦唠娢?，三極管V4導(dǎo)通，繼電器2K吸合，接通主控制電路的電源，電動機得電工作。此時霍耳傳感器有脈沖信號輸出，送入信號處理電路?；舳鷤鞲衅鬏斎氲拿}沖信號經(jīng)U1A、U1B倒相整型后，經(jīng)隔直電容C2送入U1C、U1D，在經(jīng)D6、R3、C3整流濾波為直流電平輸入控制電路U1E的11腳使U1F的12腳變成高電平，V1導(dǎo)通，2KA保持吸合，使傳動系統(tǒng)維持運行。當(dāng)開或關(guān)窗至最大限度時，由于過載使傳動器大皮帶輪打滑，蝸桿停轉(zhuǎn)，霍耳傳感器輸出高電平或低電平，由于電容C2不能通過直流電壓，故U1C的5腳與1U1D的8腳均輸出低電位，電容C3經(jīng)D7、R4迅速放電，U1E的11腳與U1F的12腳均為低電位，V1截止，2KA失電釋放，2KB斷開，電動機失電停轉(zhuǎn)。過載停機原理與上述過程相同，不再累述。停機自鎖及下傳電路由R6、R7、R8、R9、V2、V3、U2B、U2C、3KA組成，其工作過程是當(dāng)停機后，U1E的11腳為低電位，10腳為高電位，其中C4是抗干擾電容，R7為C4的放電電阻，U2B的5、6腳變?yōu)楦唠娖剑琔2C的10腳也為高電平，V3導(dǎo)通，將U1E的11腳電位強行拉低，阻斷輸入信號，防止誤觸發(fā)。同時V2也導(dǎo)通，3KA吸合，3KB閉合，使下一樘天窗得電工作。
權(quán)利要求1.一種新型天窗傳動控制器，其特征在于a)機械部分電機(1)輸出軸與小帶輪(12)固定連接，該小帶輪(12)通過皮帶(11)與大帶輪(7)組成減速器，大帶輪(7)與該減速器二級傳動軸(15)固定連接，該傳動軸(15)與蝸輪(14)嚙合連接，蝸輪(14)固定連接輸出軸(13)，在大帶輪(7)的兩側(cè)滑動連接摩擦片(8)，轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓(10)與二級傳動軸(15)螺紋連接，彈簧(9)套接在轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓(10)上，并與摩擦片壓接，控制器線路板(5)安裝在控制器安裝支架(6)上，磁缸塑料輪(4)與二級傳動軸(15)另一端固定連接，該磁缸塑料輪(4)鑲嵌磁缸(2)，霍爾元件(3)與控制器安裝支架(6)固定連接，并與磁缸(2)相對應(yīng)；b)電氣部分包括轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)(a1)、傳動機構(gòu)(a2)、檢測電路(a3)、信號處理電路(a4)、電源電路(a5)、換向電路(a6)、啟動電路(a7)、控制電路(a8)、過載檢測電路(a9)、停機自鎖電路(a10)、下傳電路(a11)、主控制電路(a12)、延時電路(a13)，其中，轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)(a1)為機械調(diào)整機構(gòu)，其作用在于調(diào)整減速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩以確定保護電路的起控值；傳動機構(gòu)(a2)為機械傳動系統(tǒng)，在電動機的拖動下，啟閉天窗；檢測電路(a3)采用霍爾傳感器，用于檢測傳動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并將檢測到的信號送入信號處理電路進行處理；信號處理電路(a4)用于將霍耳傳感器送入的信號進行整型、鑒別、比較后送入控制電路(a8)；電源電路(a5)用于向控制電路(a8)、換向電路(a6)、信號處理電路(a4)、啟動電路(a7)提供穩(wěn)定的電源；換向電路(a6)用于鑒別電動機所需轉(zhuǎn)向，決定是否需要換向，當(dāng)需要換向時，改變電動機的轉(zhuǎn)向；啟動電路(a7)用于在換向電路(a6)完成電動機的換向后，向控制電路(a8)送一觸發(fā)脈沖，啟動電動機工作；控制電路(a8)用于控制主控制電路(a12)的通斷，進而控制電動機的運轉(zhuǎn)和停止，完成開關(guān)窗操作；過載檢測電路(a9)用于檢測信號處理電路(a4)中的天窗在運行過程中的過載信號，如有過載信號，將其傳入控制電路(a8)中，最終使天窗停止運行；停機自鎖電路(a10)用于當(dāng)天窗開或關(guān)到位后，封鎖信號處理電路(a4)有干擾信號串入引起誤動作；下傳電路(a11)，采用順序控制方式啟閉天窗，當(dāng)供電電源功率不足時，可減小電源功率；主控制電路(a12)，在控制電路(a8)控制下，用于向電動機提供所需的直流電源和安全保護；延時電路(a13)用于在換向電路工作時，控制整個電路不工作，使換向電路在無源的狀態(tài)下工作。
專利摘要本實用新型涉及一種新型天窗傳動控制器，應(yīng)用于建筑物屋頂?shù)碾妱硬晒馀艧熖齑皞鲃涌刂蒲b置。在減速器二級傳動軸上的大帶輪兩側(cè)安裝兩片摩擦片，壓力彈簧和轉(zhuǎn)矩調(diào)整螺栓組成轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)，實現(xiàn)對傳動輸出軸的轉(zhuǎn)矩大小的調(diào)整。在二級傳動軸的另一端安裝已鑲嵌磁鋼的塑料輪4做為霍耳傳感器的檢測磁場。電氣部分包括轉(zhuǎn)矩調(diào)整機構(gòu)、傳動機構(gòu)、檢測電路、信號處理電路、電源電路、換向電路、啟動電路、控制電路、過載檢測電路、停機自鎖電路、下傳電路、主控制電路、延時電路。本實用新型功能多，使用壽命長，適合在灰塵大、濕度大的場合應(yīng)用，避免了開路或短路現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號E05F15/10GK2731040SQ20042001219
公開日2005年10月5日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者劉建宏, 曲志才 申請人:長春現(xiàn)代門窗科技有限公司