专利名称：无轨电动伸缩门地磁导航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无轨电动伸缩门，具体地说，涉及集自动导航、自动控制、抗干扰功能于一体，通过地磁场信号导航，实现了真正意义上的无轨，并且，使用稳定、安装方便、可靠性好、自动化程度高的一种无轨电动伸缩门地磁导航系统。
背景技术：
现有的电动伸缩门大致可以分为导轨电动伸缩门和无轨电动伸缩门，而作为导轨导航的电动伸缩门，无论是采用单轨还是双轨，都需要进行测量、挖掘并铺设钢轨，不仅安装麻烦，还增加了成本，并影响了道路的平整，更何况，导轨电动伸缩门在具体的使用过程中因纠偏而产生摩擦，不仅影响其可靠性与使用寿命，还对环境产生噪声污染；尽管现有的无轨电动伸缩门勿需铺设露天钢轨，但仍需要在地面下铺设隐形轨迹识别物或装置，诸如磁铁、金属、闭路导线等，同样需要要对安装所在地进行精密的测量、挖掘、铺设、填平地面等系列琐碎工作，严格上讲，采用如此感应结构形式还算不上真正意义的无轨伸缩门，更何况，由于相应传感器距离地面太近而容易损坏，从而影响了无轨伸缩门的可靠性及使用寿命。因此，现有的电动伸缩门还有待进一步的革新。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种无轨电动伸缩门地磁导航系统，不需要在地面下铺设任何隐形轨迹识别物或装置，也不需要其他任何客观存在的感应标的物，而只须通过地磁感应便能真正实现无轨自动导航及自动控制功能。
本发明的技术问题是按如下技术方案实现的构造一种无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，包括电子罗盘及其依次连接的模拟信号放大器、AD转换模块及系统信息存取单元，还包括主控CPU及其连接的电机组、指示信号输出单元、键盘输入单元，而所述AD转换及系统信息存取单元与主控CPU呈串口连接。
按照本发明提供的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，所述电子罗盘为优选两个独立并相互直交的磁阻传感器，可得到地磁沿其X轴和Y轴方向的分量，将这两个分量的数值的电压值，并通过模拟信号放大器进行放大，以取得相应的地磁信息；当然，也可以采用三个独立的磁阻传感器，其中一轴作为罗盘的倾斜度补偿。磁阻(MR)传感器是由透磁合金薄带(NiFe磁膜)制成，这种透磁合金薄带的电阻性随磁场的发生变化而变化，在具体应用中具有一条很明确的灵敏度轴线。
按照本发明提供的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，与所述AD转换及系统信息存取单元连接的外扩EEPROM，可以将初始化时的正确行走方向数据存贮起来，并且一些重要的系统参数也可以保存于其中，以便在停电后可以不必重新设置和初始化系统。即使当系统停电之后也不会失失数据，以便断电重起后自动电动伸缩门控制系统仍可以按原来的存贮的方向数据自动正常行走。
按照本发明提供的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，还包括屏蔽盒，其结构包括导磁的铜皮外壳，以及与其呈间隔设置的铝皮内盒，并且，所述电子罗盘、模拟信号放大器、存贮器、AD转换及系统信息存取单元内置于所述铝皮内盒中，以免电机组产生的磁场及其它非地磁场的干扰。
按照本发明提供的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，所述电机组包括左、右电机，并分别与所述主控CPU连接。主控CPU纠偏的执行部分是由左、右电机实现的，根据测得的方向的纠偏数据对左、右电机的启动、停止及其转速调节来进行控制。
实现本发明的无轨电动伸缩门地磁导航系统，具有如下优点彻底取缔了露天导轨以及地面下铺设的隐形轨迹识别物或装置，实现了具有真正意义的无轨电动伸缩门，并具有自动导航及抗干扰功能，灵敏度高，可靠性好，性能稳定，相应减少了安装及其它相关费用，并降低了成本，构造新颖、巧妙、合理。


图1为本发明地磁导航系统的方框图；图2为本发明地磁导航系统的电路原理图；图3为本发明地磁导航系统的信号采集与处理程序流程图；图4为本发明地磁导航系统的主控CPU的控制程序流程图。
具体实施例方式
一种无轨电动伸缩门地磁导航系统，其电子罗盘采用两个独立并相互直交的磁阻传感器，可得到地磁沿其X轴和Y轴方向的分量，将两个方向分量的电压信号，通过模拟信号放大器放大，AD转换及相应处理，再合成地磁方向数据信息，发送给主控CPU，主控CPU再根据所得的方向信息，并读取系统初始化时存贮于非易失性存贮器中的参考方向数据进行对比，产生纠偏数据，进而控制左、右电机的转动，并伴随有指示信号输出单元的相关指示，可以通过键盘输入单元输入相关控制信号，从而实现电动伸缩门无轨导航自动纠偏的控制功能。参考如图1所示的方框图。
采样时，必需对一个或两个双轴的电子罗盘的地磁信号进行比较识别处理，在排除干扰后取得正确的方向数据；磁阻传感器的微弱信号需经信号放大，放大过的信号用8位或者12位的AD转换取出来，根据α＝argtanX/Y，MCU就可以知道此时的伸缩行走的方向，α所在的象限与X与Y的正负有关，当XY全为正时，当X为正，Y全为负时，在第二象限，当X为负，Y全为负时，在第三象限，当X为正，Y全为负时，在第四象限，计算出来的当前伸缩门的行走方向将其与系统初始化时设定的方向对比，得出应该纠正的角度；主控CPU通过串口，如I2C，UART，SPI等接收到来自功能模块中采集过来的当前行走方向数据，通过读取如外扩的FLASH或EEPROM存贮的初始化正确行走方向数据，经主控CPU的比较处理，得出正确的行走方向的纠偏数据，从而控制左、右电机的启动、停止及其转速来实现自动纠偏，控制功能。
本发明地磁导航系统在具体工作时，参考如图3所示，信号采集、传输与识别流程如下实施状态一系统上电并扫描系统设置键，如果确认不需要初始化系统，就读取保存在EEPROM中的参考行走方向数据，以及地磁X和Y轴方向的模拟电压信号并进行AD转换，与系统设定的方向数据比较得出必须纠偏的数据，然后通过串口发送给主控CPU，并作适当的延时，如果确认收到停止命令，程序就结束。
实施状态二系统上电并扫描系统设置键，如果确认需要初始化系统，就开始闪烁系统初始化时的指示灯，并读取地磁X和Y轴方向的模拟电压信号进行AD转换3次，分析比较取得的参考方位数据那个较为合理，保存在参考方向数据于EEPROM中，停止闪烁系统初始化时的指示灯，读取地磁X和Y轴方向的模拟电压信号进行AD转换，与系统设定的方向数据比较得出必须纠偏的数据，通过串口发送给主控CPU，作适当的延时，如果确认收到停止命令，程序就结束。
实施状态三系统上电并扫描系统设置键，如果确认不需要初始化系统，读取保存在外扩EEPROM中的参考行走方向数据，以及地磁X和Y轴方向的模拟电压信号并进行AD转换，与系统设定的方向数据比较得出必须纠偏的数据，然后通过串口发送给主控CPU，并作适当的延时，如果确认没有收到停止命令，那么就重新回到读取地磁X和Y轴方向的模拟电压信号并进行AD转换程序进行循环，并重新确认是否收到停止命令，如果收到，程序就结束。
本发明地磁导航系统在具体工作时，参考如图4所示，主控CPU的控制流程如下实施状态一，系统上电或按键唤醒，扫描开关停按键，如果确认不是停止键，响应开，关门并对电机进行相应的方向控制，通过串口读取地磁X和Y轴方向数据，确认当前数据没有超出纠偏范围，根据所获得的行走方向数据控制左右电机的运行实现纠偏；否则，重新回到响应开，关门并对电机进行相应的方向控制程序并进行程序循环。
实施状态二，系统上电或按键唤醒，扫描开关停按键，如果确认是停止键，电机停止转动，发送停止测地磁信号，进入省电模式等待按键唤醒。
实施状态三，系统上电或按键唤醒，扫描开关停按键，如果确认不是停止键，响应开，关门并对电机进行相应的方向控制，通过串口读取地磁X和Y轴方向数据，确认当前数据已超出纠偏范围，进入异常处理模块，重新接收串口数据，重新确认当前数据是否超出纠偏范围并进行程序循环。
本发明的地磁导航系统，地球的磁场强度大约为0.5至0.6高斯，即500-600毫高斯，并且具有一个平行于地球表面的成份，它几乎无处不在，且始终指向地磁磁北，采用的磁阻传感器是HMC1052可以精确到1个毫高斯，减去电路本身的一些系统误差，基本上可以识别0.3度左右的角度偏移；由于地磁场无处不在，而干扰源一般都具备有一定的特征，屏蔽盒采用导磁铜皮的外壳及其间隔的铝皮内盒的结构形式，具有最佳的屏蔽效果，以免电机组产生的磁场及其它非地磁场的干扰，从而使传感器处于一个干扰较小的工作环境。
权利要求
1.一种无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，包括若干电子罗盘及其依次连接的模拟信号放大器、AD转换及系统信息存取单元、外扩EEPROM，还包括主控CPU及其连接的电机组、指示信号输出单元、键盘输入单元，而所述AD转换及系统信息存取单元与所述主控CPU呈串口连接。
2.根据权利要求1所述的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，所述电子罗盘至少包括两个独立并相互直交的磁阻传感器，也可以为三个独立的磁阻传感器，其中一轴作为倾斜度补偿。
3.根据权利要求1所述的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，还包括屏蔽盒，其中包括导磁的铜皮外壳，以及与其呈间隔设置的铝皮内盒，并且，所述电子罗盘、模拟信号放大器、外扩EEPROM、AD转换及系统信息存取单元内置于所述铝皮内盒中。
4.根据权利要求1所述的无轨电动伸缩门地磁导航系统，其特征在于，所述电机组包括左、右电机，并分别与所述主控CPU连接。
全文摘要
本发明公开一种无轨电动伸缩门地磁导航系统，集自动导航、自动控制、搞干扰功能于一体，通过地磁场信号导航，实现了真正意义上的无轨，使用稳定、安装方便、可靠性好、自动化程度高，其特征在于，包括电子罗盘及其依次连接的模拟信号放大器、AD转换及系统信息存取单元，外扩EEPROM，还包括主控CPU及其连接的电机组、指示信号输出单元、键盘输入单元，而所述AD转换及系统信息存取单元与所述主控CPU呈串口连接，所述电子罗盘采用两个独立并相互直交的磁阻传感器，分别测得X与Y轴的地磁方向电压数据后，经主控CPU比较处理，得出正确的行走方向的纠偏数据，从而控制左、右电机转动以实现自动纠偏并按设定方向自动行走的功能。
文档编号G01C21/04GK1982845SQ20051012061
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者涂启纯, 涂根谋 申请人:深圳市威捷机电技术有限公司