一種門系統(tǒng)的門體磁懸浮結(jié)構(gòu)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于門系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種實(shí)現(xiàn)門系統(tǒng)的門體磁懸浮結(jié)構(gòu)及其控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，門系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)的手動(dòng)門發(fā)展為多功能門系統(tǒng)，越來 越多的門系統(tǒng)被應(yīng)用到城市各個(gè)角落。但由于其普遍采用門體與門框接觸式結(jié)構(gòu)，門體運(yùn) 動(dòng)過程中產(chǎn)生摩擦，造成門體與門框的磨損，還會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲，并加大了對(duì)驅(qū)動(dòng)力的需 求，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差。同時(shí)普遍采用傳統(tǒng)電機(jī)拖動(dòng)的接觸式控制方式，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制過程 繁瑣，整個(gè)門系統(tǒng)的成本高昂。
[0003] 磁懸浮較一些傳統(tǒng)機(jī)械控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好、機(jī)械損耗小和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)備受 關(guān)注。但目前為止，磁懸浮技術(shù)在門系統(tǒng)上的真正應(yīng)用仍然屬于一個(gè)盲點(diǎn)。大部分門系統(tǒng) 仍然是通過一些機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)門體的部分懸浮，一些所謂的磁懸浮門系統(tǒng)，仍然是在利用 一些特種電機(jī)或者懸浮軸承實(shí)現(xiàn)門系統(tǒng)的部分懸浮，造價(jià)高昂，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求極高，同時(shí) 維護(hù)很不方便，仍然不屬于真正意義上的磁懸浮門系統(tǒng)。
[0004] 傳統(tǒng)的門控制系統(tǒng)，仍然離不開電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，甚至一些懸浮門系統(tǒng)需要以一些特 殊復(fù)雜機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、專門驅(qū)動(dòng)裝置或者特種電機(jī)為代價(jià)，雖然解決了傳統(tǒng)門系統(tǒng)控制的 一些問題，卻帶來了更為復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用問題，其實(shí)現(xiàn)所謂的懸浮控制，并不能從根本上全 部解決門系統(tǒng)的一些如損耗、靈敏度、性價(jià)比、安全等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的： 本發(fā)明公開一種門系統(tǒng)的門體磁懸浮結(jié)構(gòu)及其控制方法。該門體懸浮結(jié)構(gòu)，可以很好 地解決目前門系統(tǒng)在開關(guān)動(dòng)作過程中摩擦損耗及動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題，門體懸浮后，可以通過很 小的力對(duì)門體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。無接觸磁感應(yīng)式控制方法，可以有效解決目前門系統(tǒng)的 驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，控制繁瑣，成本高昂等問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種門系統(tǒng)的門體磁懸浮結(jié)構(gòu)，包括門框和門體；其特征在于：門體為"工"字形，門 框包括上端門框和下端門框，上端門框與下端門框均開有"梯形"內(nèi)槽；在門體與門框內(nèi)設(shè) 置電磁鐵；電磁鐵分為：垂直電磁鐵、水平電磁鐵和平衡電磁鐵；垂直電磁鐵分別安放在門 體上端部內(nèi)側(cè)及與其對(duì)應(yīng)的上端門框上底端部內(nèi)側(cè)和門體下端部內(nèi)側(cè)上方及與其對(duì)應(yīng)的 下端門框上底端部內(nèi)側(cè)；水平電磁鐵安放在門體的垂直部分，上下對(duì)稱；平衡電磁鐵分別 安放在門體上端部兩側(cè)和下端部兩側(cè)，以及與它們對(duì)應(yīng)的上端門框和下端門框內(nèi)部左右兩 偵h門體上端內(nèi)中部的上側(cè)與左右兩側(cè)安裝有門體位置傳感器；門體中部安裝有超聲波測 距傳感器；上端門框頂端安裝有控制單元。
[0007] 安放在門體上電磁鐵均與門體等長，安放在門框上電磁鐵與門框等長。
[0008] 在門體與門框內(nèi)設(shè)置導(dǎo)磁性能好且繞有良導(dǎo)線的電磁鐵。
[0009] 控制單元包括整流單元、電流調(diào)節(jié)單元和主控制器，整流單元分別連接電流調(diào)節(jié) 單元、主控制器，門體位置傳感器和超聲波測距傳感器；門體位置傳感器和超聲波測距傳感 器連接主控制器，主控制器連接電流調(diào)節(jié)單元，電流調(diào)節(jié)單元分別連接水平電磁鐵、垂直電 磁鐵和平衡電磁鐵。
[0010] 一種如上所述門系統(tǒng)的無接觸磁感應(yīng)式控制方法，其特征在于：用水平電磁鐵代 替目前門系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；垂直電磁鐵通電后，門體受到上端門框和下端門框上電磁鐵 的電磁合力與其所受重力平衡，門體懸浮于上端門框和下端門框中；門體位置傳感器檢測 門體位置信號(hào)，通過垂直電磁鐵和平衡電磁鐵對(duì)門體位置進(jìn)行調(diào)整，使門體均勻平穩(wěn)的懸 浮于上端門框和下端門框中；通過超聲波測距傳感器采集門前人流信號(hào)，并將該信號(hào)傳入 到控制單元中，控制單元控制水平電磁鐵內(nèi)部電流大小方向，使門體受到水平橫向變化的 電磁力，在上端門框和下端門框中平穩(wěn)懸浮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)門體的實(shí)際動(dòng)作方式。
[0011] 優(yōu)點(diǎn)和效果： 本發(fā)明采用了新型門體磁懸浮結(jié)構(gòu)及其控制方法，改變了傳統(tǒng)的門系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)與控制 方法，設(shè)計(jì)了適合門系統(tǒng)控制的新型門體門框結(jié)構(gòu)，與新型基于電磁鐵的無接觸磁感應(yīng)式 控制方法。
[0012] 使門體均勻懸浮于門框中，來保證門體無摩擦運(yùn)動(dòng)，門體懸浮后，可以通過很小的 電磁力對(duì)門體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，很好地解決門系統(tǒng)在開關(guān)動(dòng)作過程中摩擦損耗及動(dòng)態(tài)響 應(yīng)問題。同時(shí)利用電磁鐵代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無接觸磁感應(yīng)式控制方法，可以有效解決 目前門系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，控制繁瑣，成本高昂等問題。
[0013]
【附圖說明】： 圖1為門系統(tǒng)門體磁懸浮結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖2為門系統(tǒng)門體磁懸浮結(jié)構(gòu)門體立體結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖3為門系統(tǒng)門體磁懸浮結(jié)構(gòu)上端門框立體結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖4為門系統(tǒng)門體磁懸浮結(jié)構(gòu)整體平面圖。
[0017] 圖5為控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖6為控制單元的主控制器電路圖。
[0019] 圖7為控制單元的整流單元電路圖。
[0020] 圖8為控制單元的檢測模塊（即門體位置傳感器7和超聲波測距傳感器11)電路 圖。
[0021] 圖9為控制單元的電流調(diào)節(jié)單元電路圖。
[0022]
【具體實(shí)施方式】： 本發(fā)明的開關(guān)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想是：設(shè)計(jì)新型門體門框結(jié)構(gòu)，使門體懸浮于門框中，門體 所受的合力為控制門體運(yùn)動(dòng)方向的牽引力，由于門體與門框沒有發(fā)生接觸式摩擦，大大減 少了在門體動(dòng)作控制過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與所需的驅(qū)動(dòng)力，只需通過改變產(chǎn)生牽引力的 電磁鐵內(nèi)導(dǎo)線電流大小與方向，就可以控制門體實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024] 一種門系統(tǒng)的門體磁懸浮結(jié)構(gòu)，如圖1-圖4所示，包括門框和門體；其特征在于： 門體4為"工"字形，門框包括上端門框1和下端門框6,上端門框1與下端門框6均開有與 門體上下部相適應(yīng)的"梯形"內(nèi)槽；在門體與門框內(nèi)設(shè)置電磁鐵；電磁鐵分為：垂直電磁鐵 2、水平電磁鐵3和平衡電磁鐵5 ;垂直電磁鐵2分別安放在門體4上端部內(nèi)側(cè)及與其對(duì)應(yīng) 的上端門框1上底端部內(nèi)側(cè)和門體4下端部內(nèi)側(cè)上方及與其對(duì)應(yīng)的下端門框6上底端部內(nèi) 偵h水平電磁鐵3安放在門體4的垂直部分，上下對(duì)稱；平衡電磁鐵5分別安放在門體4上 端部兩側(cè)和下端部兩側(cè)，以及與它們對(duì)應(yīng)的上端門框1和下端門框6內(nèi)部左右兩側(cè)；門體4 上端內(nèi)中部的上側(cè)與左右兩側(cè)安裝有門體位置傳感器7 ;門體4中部安裝有超聲波測距傳 感器11 ;上端門框1頂端安裝有控制單元12。
[0025] 如圖5所示，控制單元12包括整流單元8、電流調(diào)節(jié)單元9和主控制器10,整流單 元8分別連接電流調(diào)節(jié)單元9、主控制器10,門體位置傳感器7和超聲波測距傳感器11 ;門 體位置傳感器7和超聲波測距傳感器11連接主控制器10,主控制器10連接電流調(diào)節(jié)單元 9,電流調(diào)節(jié)單元9分別連接水平電磁鐵3、垂直電磁鐵2和平衡電磁鐵5。
[0026] 該門系統(tǒng)同時(shí)還附加有電源；電源直接接到控制單元12的輸入端，控制單元12的 輸出端接到電磁鐵引出線?？刂茊卧械恼鲉卧?和電流調(diào)節(jié)單元9將電源通入的交流 電調(diào)制為不同方向大小的直流電分別通入各電磁鐵中，調(diào)整門體4的位置，控制門體4的開 閉，使得門系統(tǒng)可以正常工作。
[0027]安放在門體上電磁鐵均與門體等長，安放在門框上電磁鐵與門框等長。這樣可以 保證整個(gè)門體在運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)受力，而且任意兩塊相互作用的電磁鐵間受力均勻，避免 門體發(fā)生傾斜，即使受外力發(fā)生傾斜，也可以快速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
[0028] 門體與門框內(nèi)設(shè)置導(dǎo)磁性能好且繞有良導(dǎo)線的電磁鐵。一方面導(dǎo)線電阻小，導(dǎo)磁 性能好，使得損耗小，避免了能量的浪費(fèi)；另一方面，發(fā)熱少，降低了門框與門體內(nèi)部的溫 度，使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
[0029] 上述門系統(tǒng)的無接觸磁感應(yīng)式控制方法，用水平電磁鐵3代替目前門系統(tǒng)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)裝置；垂直電磁鐵2通電后，門體4受到上端門框1和下端門框6上電磁鐵的電磁合力與 其所受重力平衡，門體4懸浮于上端門框1和下端門框6中；門體位置傳感器7檢測門體位 置信號(hào)，將位置信息傳入到控制單元12中，控制單元12分別控制通入到垂直電磁鐵2和平 衡電磁鐵5中電流的大小和方向，通過垂直電磁鐵2和平衡電磁鐵5對(duì)門體4位置進(jìn)行調(diào) 整，使門體4均勻平穩(wěn)的懸浮于上端門框1和下端門框6中；通過超聲波測距傳感器11采 集門前人流信號(hào)，并將該信號(hào)傳入到控制單元12中，控制單元12控制水平電磁鐵3內(nèi)部電 流大小方向，使門體4受到水平橫向變化的電磁力，在上端門框1和下端門框6中平穩(wěn)懸浮 運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)門體的實(shí)際動(dòng)作方式。
[0030] 控制單元12的電路圖如圖6-圖9所示，圖6、圖7、圖8和圖9整體上構(gòu)成控制單 元的電