STM32拍打式闸门控制器设计+电路图+PCB图(6)
图2.8 位置传感器挡片
图2.9 位置检测装置安装完成图
图2.10 位置检测编码位置对应范围示意图
2.3.3离合器
为使闸门在关门及两个开门位置停留更加稳定，并阻滞试图通过推门闯过闸机通道的非法通行乘客，在系统中采用了离合器。在电机系统中，通常采用电磁离合器，其原理是当电流流经离合器内线圈，产生磁场，吸合或分离离合器两部分，通常用于机械传动或制动。
本系统中采用DXY0-10型牙嵌式电磁离合器，利用24V直流电源来控制传动的分离和吸合，通电吸合，断电分离，其啮合平面为一圈中任意位置均可啮合。DXY0-10型牙嵌式电磁离合器参数见表2.3。
额定传递力矩 100N•m
线圈功率 21W
最高结合转数 35rpm
最高转数 4000rpm
表2.3 DXY0-10型牙嵌式电磁离合器参数
2.3.4编码器
在本系统中，编码器具有如下两个作用：为了防止在门关闭状态下有人强行推动闸门，造成设备损坏（非法闯入时离合器会吸合），使用编码器对闸门误动进行检测；正常开闭闸门控制中，作为电机速度调整的辅助装置。
光电编码器分为绝对式和增量式，绝对式编码器价格过高，不适合用于本系统。增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相。A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辩率时，可利用90度相位差的 A、B 两路信号进行倍频或更换高分辩率编码器。Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
本系统采用K76-T-3-F-2000型增量式光电旋转编码器，其各相输出波形如图2.11，其部分参数见表2.4。
图2.11 K76-T-3-F-2000型增量式光电旋转编码器各相输出波形
分辨率 2000P/R
电源电压 DC5V±5%或DC12-24V±5%
消耗电流 100mA MAX
最高响应频率 100KHz
上升/下降时间 2us以下（负载电阻1KΩ、导线长2m）
原点动作 低电平有效
起点转矩 10N•m以下
惯性力矩 3×10-6kg•m2以下
轴允许力 径向50N，轴向30N
允许最高转速 5000rpm
工作温度 -20～+80℃
表2.4 K76-T-3-F-2000型增量式光电旋转编码器参数
3 硬件电路设计
3.1硬件电路方案设计
根据系统整体结构，闸机智能识别控制电路需要包含CPU及各类外部接口，完成外部信号采集、通行识别算法运行、外部设备正确控制及与上位机通讯等功能。为保证系统采集外部信号和控制外部设备的速度，应尽量避免引脚的复用。如只采用一个CPU，存在如下问题：
⑴由于通行识别需要实时检测通道状态，需要大量占用CPU资源，闸门的准确控制将较难实现。
⑵若为保证闸门控制准确，则需减少通行识别对CPU资源的占用，由于通行识别需要从通道传感器读取大量的离散数据并进行处理，减少其对CPU资源的占用则可能导致通行识别结果出错。