本文针对基于单片机的自动门控制系统展开研究,详细分析了欧洲CE安全认证EN60335—1和EN60335—2—103的规则,并以此为基础,设计并实现了自动门控制系统的软件安全保护方案。文中提出的安全保护功能主要包括电机堵转处理、缺相处理、防撞反弹、霍尔信号故障检测、电机欠压保护和电机过载检测等,这些功能的加入显著提高了系统的安全性和可靠性,使得大型仪器设备配备的自动门控制系统能顺利通过专业认证机构的安全认证。
自动门控制系统的基本功能是能够识别接近门的动作或某种授权作为开门信号,通过驱动系统开启门,并在人离开后自动关闭,同时对开启和关闭的过程进行控制。自20世纪30年代美国自动门的起源之后,电气控制技术的进步使得直接控制电动机的电气式自动门成为了主流,包括各种可通过识别控制的自动专用门,如红外、微波、触摸、脚踏感应门以及刷卡自动门等。
CE标志作为一种安全认证标志,是制造商进入欧洲市场的关键。CE是CONFORMITE EUROPEENNE的缩写,凡是带有此标志的产品便可在欧盟成员国内销售,免去了针对每个成员国要求的重复符合性评估,从而实现了商品在欧盟范围内的自由流通。为了满足CE安全认证,本文在自动门控制系统中添加了多种软件保护功能。
系统微处理器选择了国内宏晶科技的STC12C5A60S2系列单片机,该系列单片机以高速、低功耗、超低功耗著称,具备单时钟/机器周期的性能。在系统设计中,除了自动门的基本功能外,还增加了以下安全保护功能:
1. 电机堵转处理:当电机由于负载过大或其他原因导致转动困难时,系统能够及时检测并执行保护措施,防止电机因长时间过载而损坏。
2. 缺相处理:通过检测电机供电的相位,系统能在缺相情况发生时立即作出响应,避免因电压不平衡导致的电机损害。
3. 防撞反弹:如果门在关闭过程中遇到障碍物,系统能够识别并使门反弹开启,以避免对人员或物品造成伤害。
4. 霍尔信号故障检测:霍尔传感器通常用于检测电机的转速和位置,系统能检测霍尔信号是否出现故障,确保电机运转的准确性。
5. 电机欠压保护:系统能够监测供电电压,若低于正常工作电压,系统将实施保护措施,避免因欠压导致电机或电路的损害。
6. 电机过载检测:通过连续监测电机电流,系统能够在电机过载前及时发现并采取措施,保护电机免受损害。
这些安全保护功能的加入,不仅提升了自动门控制系统的整体安全水平,还确保了大型仪器设备的安全可靠运行,使得最终产品能够满足严格的安全认证标准,从而能在国际市场上流通。这对于单片机在自动门控制系统中的应用来说,是一个重要的研究方向,它不仅提升了技术安全性,也为产品走向国际市场铺平了道路。