一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置
技术领域
本实用新型涉及自动检票机安全门技术领域，具体涉及一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置。
背景技术
在现如今地铁已经成为一种常见的交通工具，且每次进出均需要进行票据检查，为了减少人力以及节约时间，地铁自动检票机应运而生，且发展多年，但是随着自动检票机的核心模块价格的增加，自动检票机设备的价格也日益增加，且仍旧存在故障率高，配件周期长从而带来运营风险。
拍打门的通道宽度可任意定制，使得在关门过程中与人的接触面积大，因此相比剪式门来说安全系数更高，且拍打门是直接通过电机驱动，减少了机械结构，降低了故障率；现有的拍打门的复位技术主要通过拉簧复位，因为每日转动次数极多的原因，造成拉簧变形、断裂，拉簧失效后拍打门的门体会因为失去外力而无法自动复位；部分拍打门的复位装置采用扭簧，但是当扭簧失效时因为空间的原因更换复杂；拍打门在每个位置停留均通过电磁离合器进行刹车保持，造成拍打门的间隙过大，扇门晃动剧烈，从而增加功耗和故障点；且当拍打门的机械复位失效时将无法进行复位，从而无法保证紧急情况时通道的正常使用，并对乘客造成人身伤害。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是拍打门使用拉簧或者扭簧等弹性工具进行复位时，容易因为拉簧或者扭簧的失效而导致拍打门无法进行复位，或者拍打门在使用其他机械复位时，机械复位失效，造成自动检票机在紧急情况下无法正常使用并对乘客造成人身伤害的问题，目的在于提供自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，所述装置可通过电机直接带动转轴上的扇门进行旋转，从而进行拍打门的复位，并且在机械复位失效时启动电容复位，使得自动检票机的通道在发生紧急情况时能够正常使用，从而解决上述问题。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，包括扇门、扇门安装架、扇门上旋转支架、转轴、联轴器、轴承座、轴承、复位联轴器、电机、复位弹簧、驱动轴、弹簧固定板、复位带、限位块；
所述扇门与所述扇门安装架连接，所述扇门安装架与所述转轴连接，所述转轴的一端与所述扇门上旋转支架连接，所述转轴的另一端与所述联轴器连接；
所述驱动轴的一端与所述联轴器连接，所述驱动轴穿过轴承并通过复位联轴器与所述电机的输出轴连接，所述轴承安装在所述轴承座中，所述轴承座固定在主体上，所述限位块与所述轴承连接；
所述复位带一端与所述复位联轴器连接，另一端和所述复位弹簧连接，所述复位弹簧的另一端与所述弹簧固定板连接；
当复位弹簧有效时，所述扇门主要通过释放所述复位弹簧形变产生的能量进行复位操作；
当复位弹簧与电源全部失效时，所述扇门通过所述电机的超级电容电源模块进行复位操作。
进一步的，所述扇门与所述扇门安装架通过螺钉刚性连接。
进一步的，所述扇门安装架与所述转轴通过螺钉刚性连接。
进一步的，所述转轴的一端与所述扇门上旋转支架通过轴承连接。
进一步的，所述转轴的另一端与所述联轴器刚性连接。
进一步的，所述电机内部包括驱动电路模块、电流检测模块、位置与速度采集模块和超级电容电源模块；
进一步的，还包括控制器、装饰圈和支撑轴和红外对射传感器；
所述红外对射传感器设置于所述自动检票机拍打门两侧，并与所述控制器进行通信；
所述控制器与所述电机连接，所述转轴与所述联轴器连接的一端覆盖着所述装饰圈，所述支撑轴的一端与所述电机所在平板的上表面连接，所述支撑轴的另一端与所述驱动轴所在平板的下表面连接。
进一步的，所述扇门的材质包括金属和发泡材料，扇门安装架、扇门上旋转支架、转轴、联轴器、轴承座、轴承、复位联轴器、电机、复位弹簧、驱动轴、弹簧固定板、复位带、限位块、控制器、装饰圈和支撑轴的材质为金属。
本发明的电机驱动电流采用无刷直流电流，具有体积小、噪声低、寿命长、效率高的优点，本发明通过位置、速度、电流三闭环动态生成电机控制，在保证电机加速、匀速、减速各个阶段平稳运行，同时在扇门开门和关门位置会通过控制器生成一个保持力矩，以此来抵消复位弹簧的拉力或者是外界强行开门的拉力，该功能是通过控制器内部算法来实现，完全没有依赖外部刹车部件，节约了成本的同时还实现了保持力矩的可配置性，以适用于不同的应用场景和需求。
在本发明中对DC24V直流进行3H桥逆变，并按照一定的时序进行控制，以实现其正反转、加减速等操作，采用大功率MOS管IRFS4229来作为主要功率器件，所述MOS管具有导通内阻小，同流能力强的特点；
在本发明中通过电机中电流的检测从而对所述拍打门装置的功率和力矩进行控制，本发明中电流检测模块采用高精度采样电阻，并对检测得到的电流信号进行滤波整形，再将滤波后的电流信号进行2级放大，然后送给控制器进行采样分析，为电流环提供实时反馈，其中采样放大处理主要通过TI运放芯片LM358来实现；
在本发明中需要实现扇门的定点运动以及扇门的静态保持，就要对位置和速度环进行控制，本发明采用HALL编码器信号作为位置和速度的采集输入，并将采集到的信号通过RC 滤波，去除杂波信号，再将滤波后的信号由斯密特进行二次整形，最终传输给控制器稳定的数字信号；
在本发明中增加超级电容作为另一个电源，当拍打门装置缺少电源和复位弹簧失效后，超级电容作为电源进行复位操作，超级电容为电压敏感元器件，如果超过规定电压就会导致电容损坏，对电源的电压精度要求较高，因此本实施例中超级电容电源模块通过电源芯片TPS5430DDA对输入电压进行降压，然后通过两枚电源检测芯片TL431对电源进行监控，使电源电压在设定范围内工作，以保证电压不会超过电容额定阈值。
本发明中，每一组电容进行充电时，由于每个电容的内阻不同，到达设定电压值的时间，电压都不相同，所以需要对每一组电容进行均压检测，当任一组电压达到设定值后，电源检测芯片就旁路进行对齐操作，使旁路电容不再进行充电，从而保证每一组电容的充电安全。
本发明中，在电容放电的过程中，电容电压是持续降低的。所以本发明采用升压芯片 LM3487MMX对电容的低电压进行升压，使其电压达到负载的工作电压，同时也可以更大限度的增加放电容量，从而使得拍打门装置可以工作更长的时间，保证电机有足够的时间打开扇门，增加产品的安全性。
工作原理：当检票成功时，控制器控制电机的驱动电路模块工作，驱动电路模块驱使电机的输出轴转动，所述电机的输出轴带动复位联轴器转动，从而带动驱动轴以及联轴器转动，所述联轴器带动转轴转动，从而带动扇门进行旋转，此时复位带和复位弹簧拉伸；
在扇门进行转动的过程，所述电机的电流检测模块和位置与速度采集模块开始工作，所述控制器根据接收到的所述电流检测模块传输的实时电流对扇门旋转产生的力矩进行控制；
所述控制器根据接收到的所述位置与速度采集模块反馈的采集信号控制扇门定点运动以及静止；
当乘客检票成功且所述扇门打开一段时间后，所述控制器控制所述电机的输出轴反向转动，此时扇门通过复位弹簧进行复位；所述电机的输出轴带动复位联轴器反向转动，带动复位带和复位弹簧收缩，释放形变产生的势能，所述复位联轴器反向转动，从而带动驱动轴以及联轴器反向转动，所述联轴器带动转轴反向转动，从而带动扇门进行复位；当所述控制器根据电机的电流检测模块检测的电流分辨出两个复位弹簧均失效时，控制器将改变所述驱动电路模块的驱动电流进行复位；当所述复位弹簧与电源全部失效时，超级电容电源模块将主动进行扇门复位操作；所述超级电容电源模块的电容进行放电操作，产生电流，所述控制器控制电机的驱动电路模块工作，驱动电路模块驱使电机的输出轴反向转动；所述电机的输出轴带动复位联轴器反向转动，从而带动驱动轴以及联轴器反向转动，所述联轴器带动转轴反向转动，从而带动扇门进行复位。
当进行拍打门复位操作时，在所述扇门进行关门运动的过程中，当乘客运动红外对射传感器的感应区域时，所述红外对射传感器向所述控制器传输防夹信号；
当所述控制器接收到防夹信号后，所述控制器根据当前电机运转速度，通过反推算法与所述驱动电路模块生成一个与电机运动方向相反的反向力矩；
所述反向力矩与所述扇门关门运动产生的力矩相互抵消，所述扇门停止运动。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本实用新型一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，通过上述设备可以进行扇门的180℃旋转以及复位。
2、本实用新型一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，本实用新型的电机驱动模块采用无刷直流电来驱动扇门运动，具有体积小、噪声低、寿命长、效率高等优点。
3、本实用新型一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，当机械复位失效时，可采用超级电容电源模块进行复位，使得自动检票机在紧急情况下可以正常使用。
4、本实用新型一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，通过控制器对自动检票机的拍打门进行控制，并克服扇门的惯性运动，使得扇门在最短时间内停止运动，从而最大限度的保护乘客的人身安全。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构右视图；
图3为本实用新型结构右视图的竖直方向剖视图；
图4为本实用新型结构右视图的竖直方向剖视图中驱动轴部分放大示意图；
图5为本实用新型结构右视图的水平方向剖视图；
图6为本实用新型驱动电路模块电路图；
图7为本实用新型电流检测模块电路结构图；
图8为本实用新型位置与速度采集模块电路结构图；
图9为本实用新型超级电容电源模块电路结构图；
图10为本实用新型超级电容电源模块的电容充电时的电路结构图；
图11为本实用新型超级电容电源模块的电容放电时的电路结构图。
说明书附图中各附图标记及其含义如下：
1-扇门，2-扇门安装架，3-扇门上旋转支架，4-转轴，5-装饰圈，6-联轴器，7-轴承座，8- 轴承，9-复位联轴器，10-电机，11-复位弹簧，12-驱动轴，13-弹簧固定板，14-复位带，15-支撑轴，16-限位块，17-控制器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种自动检票机直接驱动多安全拍打门装置，包括扇门1、扇门安装架2、扇门上旋转支架3、转轴4、联轴器6、轴承座7、轴承8、复位联轴器9、电机10、复位弹簧11、驱动轴12、弹簧固定板13、复位带14、限位块16；
所述扇门1与所述扇门安装架2连接，所述扇门安装架2与所述转轴4连接，所述转轴 4的一端与所述扇门上旋转支架3连接，所述转轴4的另一端与所述联轴器6连接；
所述驱动轴12的一端与所述联轴器6连接，所述驱动轴12穿过轴承8并通过复位联轴器9与所述电机10的输出轴连接，所述轴承8安装在所述轴承座7中，所述轴承座7固定在主体上，所述限位块16与所述轴承8连接，所述限位块16限制扇门1在轴承4的带动下进行360℃的旋转；
所述复位联轴器9上设置有两组复位带14的固定位置，呈上下两组，且两组分为左边一组和右边一组；
所述复位带14一端与所述复位联轴器9连接，另一端和所述复位弹簧11连接，所述复位弹簧11的另一端与所述弹簧固定板13连接；
当复位弹簧11有效时，所述扇门1主要通过释放所述复位弹簧11形变产生的能量进行复位操作；
当复位弹簧11与电源全部失效时，所述扇门1通过所述电机10的超级电容电源模块进行复位操作。
所述扇门1与所述扇门安装架2通过螺钉刚性连接。
所述扇门安装架2与所述转轴4通过螺钉刚性连接。
所述转轴4的一端与所述扇门上旋转支架3通过轴承连接。
所述转轴4的另一端与所述联轴器6刚性连接。
所述拍打门装置还包括控制器17、装饰圈5、支撑轴15和红外对射传感器；
所述红外对射传感器设置于所述自动检票机拍打门两侧，并与所述控制器17进行通信；
所述控制器17与所述电机10连接，所述转轴4与所述联轴器6连接的一端覆盖着所述装饰圈5，所述支撑轴15的一端与所述电机10所在平板的上表面连接，所述支撑轴15的另一端与所述驱动轴12所在平板的下表面连接。
本实施例的电机驱动电流采用无刷直流电流，具有体积小、噪声低、寿命长、效率高的优点，本实施例中通过位置、速度、电流三闭环动态生成电机控制，在保证电机加速、匀速、减速各个阶段平稳运行，同时在扇门开门和关门位置会通过控制器生成一个保持力矩，以此来抵消复位弹簧的拉力或者是外界强行开门的拉力，该功能是通过控制器内部算法来实现，完全没有依赖外部刹车部件，节约了成本的同时还实现了保持力矩的可配置性，以适用于不同的应用场景和需求。
如图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，所述电机10内部包括：驱动电路模块、电流检测模块、位置与速度采集模块和超级电容电源模块；
所述驱动电路模块接收所述控制器17传输的信号进行电机的转动，从而驱动扇门1进行运动；
在本实施例中对DC24V直流进行3H桥逆变，并按照一定的时序进行控制，以实现其正反转、加减速等操作，采用大功率MOS管IRFS4229来作为主要功率器件，所述MOS管具有导通内阻小，同流能力强的特点；
所述电流检测模块对电机中的电流进行实时检测并将检测到的电流实时传输给所述控制器17；
在本实施例中通过电机中电流的检测从而对所述拍打门装置的功率和力矩进行控制，本实施例中电流检测模块采用高精度采样电阻，并对检测得到的电流信号进行滤波整形，再将滤波后的电流信号进行2级放大，然后送给控制器进行采样分析，为电流环提供实时反馈，其中采样放大处理主要通过TI运放芯片LM358来实现；
所述位置与速度采集模块对所述扇门1的位置与速度进行采集输入，并对采集的信号进行滤波，将滤波后的信号通过斯密特进行二次整形，将整形后的数字信号传输给所述控制器 17；
在本实施例中需要实现扇门的定点运动以及扇门的静态保持，就要对位置和速度环进行控制，本实施例采用HALL编码器信号作为位置和速度的采集输入，并将采集到的信号通过 RC滤波，去除杂波信号，再将滤波后的信号由斯密特进行二次整形，最终传输给控制器稳定的数字信号；
当所述复位弹簧与电源全部失效时，所述超级电容电源模块释放电容，控制所述驱动电路模块、电流检测模块和位置与速度采集模块进行复位操作；
在本实施例中增加超级电容作为另一个电源，当拍打门装置缺少电源和复位弹簧失效后，超级电容作为电源进行复位操作，超级电容为电压敏感元器件，如果超过规定电压就会导致电容损坏，对电源的电压精度要求较高，因此本实施例中超级电容电源模块通过电源芯片 TPS5430DDA对输入电压进行降压，然后通过两枚电源检测芯片TL431对电源进行监控，使电源电压在设定范围内工作，以保证电压不会超过电容额定阈值。
如图10所示，每一组电容进行充电时，由于每个电容的内阻不同，到达设定电压值的时间，电压都不相同，所以需要对每一组电容进行均压检测，当任一组电压达到设定值后，电源检测芯片就旁路进行对齐操作，使旁路电容不再进行充电，从而保证每一组电容的充电安全。
如图11所示，在电容放电的过程中，电容电压是持续降低的。所以本实施例采用升压芯片LM3487MMX对电容的低电压进行升压，使其电压达到负载的工作电压，同时也可以更大限度的增加放电容量，从而使得拍打门装置可以工作更长的时间，保证电机有足够的时间打开扇门，增加产品的安全性。
所述扇门1的材质包括金属和发泡材料，所述扇门安装架2、扇门上旋转支架3、转轴4、联轴器6、轴承座7、轴承8、复位联轴器9、电机10、复位弹簧11、驱动轴12、弹簧固定板13、复位带14、限位块16、控制器17、装饰圈5和支撑轴15的材质为金属。
工作原理：当检票成功时，控制器控制电机的驱动电路模块工作，驱动电路模块驱使电机的输出轴转动，所述电机的输出轴带动复位联轴器转动，从而带动驱动轴以及联轴器转动，所述联轴器带动转轴转动，从而带动扇门进行旋转，此时复位带和复位弹簧拉伸；
在扇门进行转动的过程，所述电机的电流检测模块和位置与速度采集模块开始工作，所述控制器根据接收到的所述电流检测模块传输的实时电流对扇门旋转产生的力矩进行控制；
所述控制器根据接收到的所述位置与速度采集模块反馈的采集信号控制扇门定点运动以及静止；
当乘客检票成功且所述扇门打开一段时间后，所述控制器控制所述电机的输出轴反向转动，此时扇门通过复位弹簧进行复位；所述电机的输出轴带动复位联轴器反向转动，带动复位带和复位弹簧收缩，释放形变产生的势能，所述复位联轴器反向转动，从而带动驱动轴以及联轴器反向转动，所述联轴器带动转轴反向转动，从而带动扇门进行复位；当所述控制器根据电机的电流检测模块检测的电流分辨出两个复位弹簧均失效时，控制器将改变所述驱动电路模块的驱动电流进行复位；当所述复位弹簧与电源全部失效时，超级电容电源模块将主动进行扇门复位操作；所述超级电容电源模块的电容进行放电操作，产生电流，所述控制器控制电机的驱动电路模块工作，驱动电路模块驱使电机的输出轴反向转动；所述电机的输出轴带动复位联轴器反向转动，从而带动驱动轴以及联轴器反向转动，所述联轴器带动转轴反向转动，从而带动扇门进行复位。
当进行拍打门复位操作时，在所述扇门进行关门运动的过程中，当乘客运动红外对射传感器的感应区域时，所述红外对射传感器向所述控制器传输防夹信号；
当所述控制器接收到防夹信号后，所述控制器根据当前电机运转速度，通过反推算法与所述驱动电路模块生成一个与电机运动方向相反的反向力矩；
所述反向力矩与所述扇门关门运动产生的力矩相互抵消，所述扇门停止运动。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
