基于直线电机的自动门单片机系统硬件设计

基于直线电机的自动门单片机系统硬件设计

设计的自动门为平开式，采用单边型220V～250V三相扁平型直线感应电动机，长初级短次级，次级固定在门上，初级固定在门框上。微处理器采用at89s52作为控制芯片，有一些对直线电机的控制采用单片机叠加CPLD或DSP处理器完成，考虑到自动门系统的实用性，尽可能采用简单控制方法，节省开发费用。

自动门人体信号采用热释电红外传感器RE200B以及信号处理芯片EG4001。RE200B传感器含滤光镜片可以通过7-10um 的人体红外线中心波长，吸收其他波长的光波；为了增大检测范围，传感器前端安装菲涅尔透镜，最远可检测到10米以上的行人，双向鉴幅器可有效抑制干扰，该传感器反应速度快，特别适用于公共场所、家庭过道。一般自动门热释电传感器信号处理芯片常采用BISS0001，它有16个引脚，内部拓扑结构复杂，外面电路复杂，能耗大。本文选用EG4001 芯片，它为8脚芯片，工作电源+2.3v+6v，封装形式SOP8和DIP8。采用5v工作电源供电时，静态工作电流小于75μA，功耗低；具有高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配；能进行双向鉴幅处理，可有效抑制干扰；内设延时时间定时器和封锁时间定时器，改变振荡器频率即可设定定时延时时间；外围元器件少，只需配置第一级运放的增益和振荡器的rc器件即能可靠工作，成本低、功耗小，外围电路简单,电路如图1所示，电路芯片引脚3禁止触发端、引脚4重复触发模式为由单片机控制。

自动门单片机收到人体接近信号后，发出指令驱动6个IGBT，IGBT 选用FGA15N120，最大耐压值1200V，最大电流15A，完全可以满足电路要求，采用如图2所示结构。一般IGBT 驱动电路采用IR2130、或者驱动M57962AL，本文设计的电路考虑应用成本的最小化，见图3，该电路是IGBT驱动电路，共需要4套由7818产生的18v独立电源，其中三个下管公用一套电源。驱动电路各六套，电路结构基本相似，对地输出电压18v～-6．2v，驱动IGBT实测输出电压为11．8v～-6v，对其中一路进行分析：1.电路采用光耦TLP521 隔离，LM311 作为信号的放大，驱动S8050、S8550 组成的三极管放大电路，增大驱动电路功率，稳压二极管IN7435A稳压数值是6．2v，满足IGBT导通关断需求；2.当自动门单片机输出低电平时，LM311 输出高电平，S8050 导通，S8550 截至，输出+12V 左右的信号驱动IGBT；当单片机输出高电平时，LM311 输出低电平，S8050 截至，S8550 导通，输出-6v 左右的信号使IGBT 截至；3.电阻R的大小选择影响IGBT的动态特性，R值越小IGBT 的开关速度越快。4.过压保护采用IGBT 并联电容消除浪涌，反向并联二极管；过流保护采用图2所示的电路。