防夹伤地铁屏蔽门门控电路.pdf

本发明提供一种防夹伤的地铁屏蔽门门控电路，属于自动控制技术领域。地铁屏蔽门包括N组门，每组地铁屏蔽门包括两扇门，两扇地铁屏蔽门由电机驱动以进行开启或者闭合，其特征在于，两扇门的相邻的边缘上设置有防夹伤的地铁屏蔽门开关，所述门控电路包括门控制器，当控制器接到防夹伤的地铁屏蔽门开关接通的信号后，电机使两扇地铁屏蔽门向开启的方向移动。本发明提供用于防夹伤的地铁屏蔽门门控电路能够防止地铁门屏蔽门对乘客夹伤。

1.  一种防夹伤的地铁屏蔽门门控电路，其中，地铁屏蔽门包括N组门，每组地 铁屏蔽门包括两扇门，两扇地铁屏蔽门路由电机驱动以进行开启或者闭合， 其特征在于，两扇门的相邻的边缘上设置有防夹伤的地铁屏蔽门开关，所述 门控电路包括门控制器，当控制器接到防夹伤的地铁屏蔽门开关接通的信号 后，电机使两扇地铁屏蔽门向开启的方向移动。

2.  根据权利要求1所述的防夹伤的地铁屏蔽门门控电路，其特征在于，防夹伤 的地铁屏蔽门开关包括：柔性导电体(1)、柔性绝缘弹性网和弹性软管(5)， 其中，弹性软管(5)包括两层，内层为柔性导电网(4)，外层为柔性绝缘层； 柔性导电体(1)为圆柱线形且设置在弹性软管(5)的轴心，柔性绝缘弹性 网由两条绝缘弹性线沿柔性导电体的外周沿相反方向盘旋而成大网格，且设 置在柔性导电体和弹性软管(5)之间。

防夹伤地铁屏蔽门门控电路
技术领域
本发明涉及一种用于防夹伤地铁屏蔽门门控电路，属于开关技术领域。
背景技术
现有技术中地铁屏蔽门并没有设置防夹伤的结构，在人们为了赶时间，而匆 忙上车时，经常被正要关闭的地铁屏蔽门而夹伤，而现有技术中的开关仅能检测 到一个特定方向的按压，如垂直于外套顶部的按压信号，在地铁屏蔽门防夹伤应 用中，为能检测到某些可变方向的挤压信号，不得不选用多个开关或复杂的随动 系统以解决夹伤的问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种防夹伤地铁屏 蔽门门控电路，其能够防止地铁门屏蔽门对乘客夹伤。
为实现所述发明目的，本发明提供的一种防夹伤的地铁屏蔽门门控电路，地 铁屏蔽门包括N组门，每组地铁屏蔽门包括两扇门，两扇地铁屏蔽门路由电机驱 动以进行开启或者闭合，其特征在于，两扇门的相邻的边缘上设置有防夹伤的地 铁屏蔽门开关，所述门控电路包括门控制器，当控制器接到防夹伤的地铁屏蔽门 开关接通的信号后，电机使两扇地铁屏蔽门向开启的方向移动。
优选地，防夹伤的地铁屏蔽门开关包括：柔性导电体1、柔性绝缘弹性网和 弹性软管5，其中，弹性软管5包括两层，内层为柔性导电网4，外层为柔性绝 缘层；柔性导电体1为圆柱线形且设置在弹性软管5的轴心，柔性绝缘弹性网由 两条绝缘弹性线沿柔性导电体的外周沿相反方向盘旋而成大网格，且设置在柔性 导电体和弹性软管5之间。
与现有技术相比，本发明提供的用于地铁屏蔽门的防夹伤地铁屏蔽门门控电 路能够避免地铁屏蔽门对乘客夹伤。
附图说明
图1为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门开关的立体示意图；
图2为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门控制系统的电路图；
图3为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门门控电路的电路图；
图4是本发明提供的中央控制盘和门控电路的通信电路图；
图5是本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门控制系统中电源线上的电压时序图；
图6是本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门控制系统中本地检测单元的输入电 压时序图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
图1为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门开关的立体示意图。如图1所示，本 发明提供的防夹伤地铁屏蔽门开关包括柔性导电体1、柔性绝缘弹性网和弹性软 管5，其中，弹性软管5包括两层，内层为柔性导电网4，外层为柔性且具有弹 性的绝缘层；柔性导电体1为圆柱线形且设置在弹性软管5的轴心，柔性绝缘弹 性网由两条绝缘弹性线沿柔性导电体的外周沿相反方向盘旋而成大网孔，且设置 在柔性导电体和弹性软管5之间，绝缘弹性线2和3为横截面为圆形的绝缘弹性 线。弹性软管5为圆筒形。所述的柔性导电网4可以为由多条柔性导电线组成密 集的小网孔的圆筒形网，以使当弹性软管5受到外力挤压时，其内层的柔性导电 网4穿过柔性绝缘弹性网的大网孔与柔性导电体4接触。柔性导电体1与第一信 号线电连接，柔性导电网4与第二信号线电连接。优选地，在柔性导电体1和弹 性软管5之间的空隙内充入惰性气体，如此既防止柔性导电体1和柔性导电网4 被空气氧化，又有助于在外力消除后，使弹性软管5恢复常态。
防夹伤地铁屏蔽门开关基本原理是：当外力导致弹性软管5的任一方向的变 形，都将使柔性导电网4穿过柔性绝缘弹性网的大网孔与设置于弹性软管5的轴 心的柔性导电体1接触，从而使第一信号线和第二信号线电连接。当外力消除时， 弹性软管恢复常态，弹性软管内壁的导电网4和柔性导电体1分离。
防夹伤地铁屏蔽门开关关键点利用两根柔性绝缘弹性线2和3沿第一柔性导 体的外周沿相反方向盘旋而成大网孔，且设置在柔性导体1和弹性软管5之间， 如此，不仅增强了柔性导体和导电网之间的绝缘性，而且在外力撤除时，使弹性 软管5更加快速地恢复常态，从而使开关的灵敏度提高。
通常地铁屏蔽门包括N组，N为大于或者等于2的整数。每组地铁屏蔽门包 括两扇对称的位于左侧的第一屏蔽门和位于右侧的第二屏蔽门，为了控制第一屏 蔽门和第二屏蔽门的开启和闭合，在第一屏蔽门的左边的屏蔽墙上设置第一右限 位霍尔开关KR1和第一左限位霍尔开关KL1，在第一屏蔽门的左端设置第一磁钢， 当第一屏蔽门关闭时，磁钢与第一右限位霍尔开关KR1对准，第一右限位霍尔开 关KR1闭合；当第一屏蔽门开启时，磁钢与第一左限位霍尔开关KL1对准，第一 左限位霍尔开关KL1闭合。在第二屏蔽门的右边的屏蔽墙上设置第二右限位霍尔 开关KR2和第二左限位霍尔开关KL2，在第二屏蔽门的右端设置有第二磁钢，当 第二屏蔽门关闭时，第二磁钢与第二左限位霍尔开关KL2对准，第二左限位霍尔 开关KL2闭合；当第二屏蔽门开启时，第二磁钢与第二右限位霍尔开关KR2对准， 第二右限位霍尔开关KR2闭合。
为了防止乘客夹伤，在第一屏蔽门的右边缘全部粘贴或者少部分嵌入一段与 屏蔽门高度相同的防夹伤地铁屏蔽门开关，防夹伤地铁屏蔽门开关将在第二屏蔽 门的左边缘全部粘贴或者少部分一段与屏蔽门高度相同的防夹伤地铁屏蔽门开 关，如此，当第一屏蔽门和第二屏蔽门关闭时，如果这时有乘客正位于其间，且 乘客对设置在当第一屏蔽门和第二屏蔽门上的开关的外周进行挤压，设置在第一 屏蔽门上的开关和设置在第二屏蔽门的上开关均接通，该接通的信号可以通过逻 辑电路检测到，此内容在门控电路里描述。
图2为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门控制系统。地铁屏蔽门控制的控制系 统通常包括一个中央控制盘和第一门控电路、第二门控电路、……和第N门控电 路，其中，中央控制盘包括中央控制器MCU_C、第一开关驱动器和中央检测电路， 第一开关驱动器包括晶体管TR1、电阻R1和二级管D1，晶体管TR1的基极经电 阻R1连接于中央控制器MCU_C，发射极接地，集电极接二极管D1的正极。二极管 D1的负极接电源+12V，二极管D1的两端与继电器J1的线包相并联。继电器J1 的固定端连接直流电压源u_Z1，常开触点连接供电线11的电源提供端，供电线11 的电源电压为u₁₁。中央检测电路包括二极管D4、电阻R7、电阻R8、运算放大器 OP2和光电隔离器PE3，其中，二极管D4的负极连接于供电线11的电源提供端， 二极管D4的正极经电阻R8连接于直流电压u_Z2，二极管D4和电阻R8相连接的 节点连接于运算放大器OP2的同相端，运算放大器OP2的反相端经电阻R7连接 于参考电压u_RF，运算放大器OP2的输出端连接于中央控制器MCU_C的一个输入/ 输出端，或经过光电隔离器PE3连接于MCU_C的一个输入/输出端，具体地说，运 算放大器OP2的输出端连接到光电隔离器PE3的发光二极管的负极，发光二极管 的正极经电阻R14连接于电源+12V，光电隔离器PE3的光电三极管的发射极接地， 集电极通过电阻R15连接于电源+5V，同时连接于MCU_C的一个输入/输出端。
N个门控电路的结构相同，以第一门控电路为例结合图3进行说明。
图3为本发明提供的防夹伤地铁屏蔽门门控电路的电路图。如图3所示，本 发明提供的防夹伤地铁屏蔽门门控电路包括门控制器(DCU_L)、步进电机电源电 路、步进电机电源电路的控制电路、步进电机的控制电路、数据传输电路和本地 检测电路，其中，步进电机电源电路包括：二极管D5、电容C2和继电器J2，二 极管D5的正极连接于电源线11的电源提供端，负极连接到电容C2的第一端， 同时连接到继电器J2线包的固定端，电容C2的第二端接地；电器J2线包的常 开端连接到步进电机驱动器的电源端。步进电机电源电路的控制电路包括晶体管 TR2、电阻R2和二级管D2，其中晶体管的基极TR2经电阻R2连接于门控制器 (DCU_L)的一个输入/输出端，发射极接地，集电极接二极管D2的正极。二极管 D2的负极接电源+12V，二极管D2的两端与继电器J2的线包相并联。
步进电机的控制电路包括光电隔离器PE2和步进电机驱动器，步进电机驱动 器通过光电隔离器PE2与DCU_L的一个输入/输出端相连，更具体地说，光电隔离 器PE2的发光二极管的负极接控制器的一个输入/输出端，正极经电阻R11连接 于电源+5V，光电隔离器PE2的光电三极管的发射极接地，集电极通过电阻R12 连接于电源+12V，同时连接于步进电源驱动器的信号信入端。步进电机驱动器连 接于步进电机用于驱动步进电机旋转。
本地检测电路包括：电阻R5和R6、运算放大器OP1和第一光隔离器PE1， 其中，电阻R5和R6为电源线u₁₁的取样电阻，阻值通常很大，它们相串联的节 点连接于运算放大器OP1的同相端，OP1的反相端连接参考电压u_RF1，OP1的输出 端经光电隔离器PE1连接于DCU_L的一个输入/输出端，更具体地说，运算放大器 OP1的输出端连接于光电隔离器PE1的发光二极管的负极端，发光二极管的正极 经电阻R10连接于电源+12V，光电隔离器PE1的光电三极管的发射极接地，集电 极经电阻R9连接于电源+5V，同时连接于DCU_L的一个输入/输出端。本地检测电 路的工作过程为：加到运算放大器OP1的同相端的电压当该 电压u₁₊大于参考电压u_RF1时，运算放大器OP1输出高电平，PE1中的发光二极管 不工作，光电三极管截止，给DCU_L的一个输入/输出端提供一个高电平；当该电 压u₁₊小于参考电压u_RF1时，运算放大器OP1输出低电平，PE1中的发光二极管工 作，光电三极管导通，给DCU_L的一个输入/输出端提供一个低电平，如此，门控 电路中的本地检测电路能够检测到中央控制盘所要发送的指令，即门控电路能够 与中央控制盘进行数据传输。如此避免了使用通信模块和通信协议而进行数据传 输。
数据传输电路包括继电器J3、电阻R9以及继电器J3的驱动器，其中，继 电器J3的固定端通过电阻R9连接于电源线11的电源提供端，继电器J3的常开 端接地，继电器J3的驱动器包括晶体管TR3、电阻R3和二级管D3，其中晶体 管的基极TR3经电阻R3连接于控制器的一个输入/输出端，发射极接地，集电 极接二极管D3的正极。二极管D3的负极接电源+12V，二极管D3的两端与继 电器J3的线包相并联。
本发明提供的门控电路还包括设置在第一屏蔽门上的防夹伤的地铁屏蔽门 开关ANL、设置在在第一屏蔽门的左边的屏蔽墙上设置第一右限位霍尔开关KR1 和第一左限位霍尔开关KL1、设置在第二屏蔽门门上的防夹伤地铁屏蔽门开关 ANR、第二屏蔽门的右边的屏蔽墙上设置第二右限位霍尔开关KR2和第二左限位 霍尔开关KL2。柔性开关ANL、霍尔开关KR1、霍尔开关KL1、柔性开关ANR、霍 尔开关KR2和霍尔开关KL2的一端分别通过一个电阻连接于+5V电源，同时分别 连接到DCM_L的输入/输出端，另一端接地。常态时，当柔性开关ANL和柔性开关 ANR与地断开，给DCM_L的输入/输出端提供高电平；受到挤压时，柔性开关ANL 和柔性开关ANR与地连接，给DCM_L的输入/输出端提供低电平。如此，当柔性开 关ANL和柔性开关ANR受到挤压的信息就被检测到，同时挤压信息转换为了逻辑 电平。霍尔开关KR1、霍尔开关KL1、霍尔开关KR2和霍尔开关KL2与磁钢没有 对准时，与地断开，给DCM_L的输入/输出端提供高电平；霍尔开关KR1、霍尔开 关KL1、霍尔开关KR2和霍尔开关KL2与磁钢有对准时，与地连接，给DCM_L的输 入/输出端提供低电平，如此，DCM_L就可以检测到开关门的信息，同时开关门的 信息转换成了逻辑电平。
下面结合图4详细说明中央控制盘和门控电路的数据传输过程。
图4是本发明提供的中央控制盘和门控电路的通信电路图。如图4所示，第 二直流电压u_Z2经二极管D4和电阻R8永久地连接于电源线11的供电端上，直流 电压u_Z2小于直流电压u_Z1。中央控制盘给门控电路发送数据的过程为：当中央控 制盘给门控电路需要发送“0”时，MCU_C给晶体管TR1的基极提供低电位，晶体 管TR1截止，继电器J1的线包没有电流通过，其常开触点断开，D4导通，直流 电压u_Z2经电阻R8和二极管D4施加到电源线11上，此时u₁₁＝u_Z2， u₁₊＜u_RF1，运算放大器OP1输出低电平，光电隔离器PE1中 发光二极管导通而发光，光电隔离器PE1发光三极管导通而给DCU_L提供一个低 电平。门控电路中的门控制器DCU_L检测到该低电平后，开始接收中央控制盘发 送的数据。当中央控制盘给门控电路需要发送“1”时，MCU_C给晶体管TR1的基 极提供高电位，晶体管TR1导通，继电器J1的线包有电流通过，其常开触点接 通，D4截止，直流电压u_Z1施加到电源线11上，此时u₁₁＝u_Z1， u₁₊＞u_RF1，运算放大器OP1输出高电平，光电隔离器PE1中发光二极管截止，光 电隔离器PE1发光三极管截止而给DCU_L提供一个高电平。如图5和6所示。
门控电路给中央控制盘发送数据的过程为：
当门控电路需要给中央控制盘发送数字“0”时，DCU_L给晶体管TR3的基极 提供高电位，晶体管TR3导通，继电器J3的线包有电流通过，其常开触点闭合， 运算放大器OP2的同相端的电压u₂₊＜u_RF，运算放大器 OP2的输出端输出低电平，光电隔离器PE3中发光二极管导通而发光，光电隔离 器PE3的发光三极管导通而给MCU_C提供一个低电平。当门控电路需要给中央控 制盘发送数字“1”时，DCU_L给晶体管TR3的基极提供低电位，晶体管TR3截止， 继电器J3的线包没有电流通过，其常开触点断开，运算放大器OP2的同相端的 电压u₂₊＝u_Z2，u₂₊＞u_RF，运算放大器OP2的输出端输出高电平，光电隔离器PE3 中发光二极管截止，光电隔离器PE3的发光三极管截止而给MCU_C提供一个高电 平。门控电路给中央控制盘发送数据时，是在继电器J1的常开触点断开时进行 的。
由于本发明设置了中央检测电路和本地检测电路，可以通过电源线来传输数 字信号，避免了使用传统的通信模块和通信协议进行通信，节省了成本和资源。
中央控制盘的数据帧包括1个起始特、4个地址比特、6个数据比特、1个 校验比特和两个停止比特。每个门控电路分配一个地址，由于只有4个地址比特， 因此最多可控制15个门，其中一个地址作为广播地址，如1111作为广播地址， 其它地址用于给每个门分配。门控电路的数据帧包括：1个起始比特、4个地址 比特、6个数据比特、1个校验比特和两个停止比特，其中，4个地址比特只使 用了一个地址，即分配来的地址。上述帧结构只是进行举例，由于不需要使用现 行的通信模块和通信协议，所以可以使用自己需要的任意帧结构，可以根据需要 控制的门的数量和内容进行选择。当中央控制盘需要使各个门控电路执行相同的 指令时，使用广播地址发送指令，各个门控电路使分配来的地址与数据帧中的址 址逐位进行“与”运算，如“与”运算的结果与自己的分配地址匹配，取出数据 帧中的数据信息以执行相应的命令。当中央控制盘需要单独给某个门控电路发送 指令时，其地址位为该门控电的地址。当需要开启地铁屏蔽门时，中央控制盘给 广播地址中发信使每个门电路的电机正转的信息。各个门控电路接到该广播信息 后，使电机正转，从而开启地铁屏蔽门，当需要关闭地铁屏蔽门时，中央控制盘 给广播地址中发信使每个门电路的电机反转的信息。各个门控电路接到该广播信 息后，使电机反转，从而关闭地铁屏蔽门，在各门控单元接收到关闭地铁屏蔽门 的信息时，如果同时收到该单元门的ANR和/或ANL接通的信号后，使电机正转， 电机带动两地铁屏蔽门向两侧移动，使两扇门至少保持一个安全的距离。如果此 时，ANR和/或ANL断开，使步进电机暂时停止工作，等延迟一个安全时间后， 再继续提供使步进电机反转的信号。更为详细的控制控制为：当需要开启地铁屏 蔽门时，中央控制盘利用其广播地址发送“开启”的指令信号，各门控电路收到 “开启”的指令信号后，门控制器DCU_L经光电耦合器PE2给步进电机驱动器提 供正转的脉冲信号，电机正转，其带动两扇地铁屏蔽门向两侧移动，这时霍尔开 KR1、KR2、KL1和KL2均断开；当地铁屏蔽门完全打开时，即第一屏蔽门移动到 最左侧，第二屏蔽门移动到最右侧。第一屏蔽门上的磁钢与霍尔开关KL1对准， 霍尔开关KL1接通，第二屏蔽门上的第二磁钢与霍尔开关KR2对准，霍尔开关 KR2接通，DCU_L接收到该信号后，不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机停 止工作。当用户需要关闭地铁屏蔽门时，中央控制盘利用其广播地址发磅“关闭” 的指令信号，各门控电路收到“关闭”的指令信号后，DCU_L经光电耦合器PE2给 步进电机驱动器提供反转的脉冲信号，电机反转，其带动两地铁屏蔽门向中间移 动，当完全关闭时即第一屏蔽门移动到最右侧，第二屏蔽门移动到最左侧。第一 屏蔽门上的第一磁钢与第一霍尔开关KR1对准，霍尔开关KR1接通，第二屏蔽门 上的第二磁钢与霍尔开关KL2对准，霍尔开关KL2接通。DCU_L接收到这两个信号 后，不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机停止工作。在地铁屏蔽门关闭的 过程中，如果DCU_L收到ANR和/或ANL接通的信号后，经光电耦合器PE2给步进 电机驱动器提供正转的脉冲信号，电机正转，其带动两地铁屏蔽门向两侧移动， 使两扇门至少保持一个安全的距离，如此，防止了地铁屏蔽门将人夹伤。如果此 时，ANR和/或ANL断开，处理器暂不给光电隔离器PE2提供信号，使步进电机 暂时停止工作，等延迟一个安全时间后，再继续提供使步进电机反转的信号以关 闭地铁屏蔽门。
以上所述仅是对本发明的实施方式做了详细的说明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若 干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。