目錄1引言.12方案的選擇.12.1紅外感應(yīng)方式的選擇.12.2門的類型的選擇.33系統(tǒng)圖.54工作原理.65模塊介紹.95.1紅外感應(yīng)模塊.95.2機(jī)電控制模塊.115.3大門模塊.135.3.1木材的選用.135.3.2大門的設(shè)計(jì).135.3.3軸承的選擇.145.3.4軸的選擇.145.3.5電動(dòng)機(jī)的選擇.145.3.6減速器的選擇.155.3.7齒輪齒條的選擇.15結(jié)束語.16致謝.16參考文獻(xiàn).1611引言隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們不斷去追求舒適的，方便的，智能化的生活環(huán)境。于是相應(yīng)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生，自動(dòng)門同樣出現(xiàn)在人們的生活中。隨著門的技術(shù)、性能日趨成熟、完善，它被廣泛應(yīng)用在政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院、商業(yè)、工業(yè)等不同行業(yè)，改善了人們的生產(chǎn)生活條件。自動(dòng)門的控制方式日趨多樣化，有繼電器控制，單片機(jī)控制，PLC控制等等。同時(shí)，人們也比較喜歡清靜的居住環(huán)境，城市郊區(qū)的鄉(xiāng)村院落時(shí)尚典雅，環(huán)境相對(duì)較好，是人們比較理想的選擇。在各種自動(dòng)化的家具中，院落大門是其中的重要一項(xiàng)。目前，自動(dòng)門主要有自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)氣密門以及自動(dòng)屏蔽門。帶有紅外感應(yīng)的自動(dòng)平移門在現(xiàn)在的市場上比較常見，這種門的工作流程是當(dāng)有人站在大門前時(shí)，紅外感應(yīng)立刻采集到相應(yīng)的信號(hào)，傳遞給控制部分，控制部分進(jìn)行相應(yīng)的判斷，實(shí)現(xiàn)大門的啟動(dòng)，延時(shí)，等到人們通過之后，大門自動(dòng)關(guān)閉，非常適合院落式居住家庭，但是，目前的各種自動(dòng)門的外型豪華，各種控制器件價(jià)格昂貴，主要應(yīng)用在比較高級(jí)的場合，造價(jià)高，這種原因?qū)е伦詣?dòng)大門沒能走進(jìn)普通家庭，鑒于此，本設(shè)計(jì)本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，選用各種廉價(jià)的元件，經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕M合，形成自動(dòng)門的各個(gè)組成部分，即實(shí)現(xiàn)了既定的控制要求，又降低了成本。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在家庭式的院落大門，主要有紅外感應(yīng)，繼電器控制和大門的設(shè)計(jì)幾部分組成，優(yōu)點(diǎn)主要是非接觸式控制，造價(jià)低，性價(jià)比高，缺點(diǎn)是功能相對(duì)簡單，靈敏度不高。2方案的選擇本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)是采用紅外線控制，紅外線控制是個(gè)很廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，它是通過一定的技術(shù)對(duì)被控物體實(shí)施一定距離的控制,紅外探測器能探測到人體運(yùn)動(dòng)的紅外光譜，人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)將觸發(fā)相應(yīng)控制電路，大門會(huì)自動(dòng)打開，十分方便。2.1紅外感應(yīng)方式的選擇紅外線接收解調(diào)專用集成電路CX20106的控制：它的電路外圍還需要接一些電阻和電容元件，做成印刷板時(shí)需要把二極管、三極管、電阻、電容、集成塊做在一塊，并且外殼需要金屬封裝，因此體積比較大，抗干擾能力也比較弱，長期使用會(huì)使它的頻率發(fā)生偏移，現(xiàn)在市場上這種紅外接收已被淘汰。TX05D反射式紅外控制：實(shí)際上是一種一體化的紅外線發(fā)射，接收器件，它內(nèi)部包含紅外線發(fā)射，接收及信號(hào)放大與處理電路，能夠以非接觸形式檢測出前2方一定范圍內(nèi)的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平信號(hào)輸出。由于TX05D內(nèi)部采用了低功耗器件和抗干擾電路，所以工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測，本器件屬模塊化產(chǎn)品，全部電路焊裝在一只46x32x17mm（不包括安裝支架）的塑料盒內(nèi)。盒的側(cè)面設(shè)有狀態(tài)指示和靈敏度調(diào)節(jié)孔，一只紅色發(fā)光管用來指示開關(guān)的工作狀態(tài)，平時(shí)熄滅，有反射物時(shí)發(fā)光。靈敏度調(diào)節(jié)孔用來調(diào)節(jié)反射檢測距離，順時(shí)針調(diào)整距離增大，逆時(shí)針調(diào)距離減小。TX05D通過一條1.5米的雙芯屏蔽線作為輸出引線，其中紅色線為電源正極，白色線為輸出端，銅網(wǎng)接電源負(fù)極。白色線靜態(tài)時(shí)為低電平，有反射物時(shí)輸出高電平。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如需加長引出線，可選用相同材質(zhì)的雙芯屏蔽線即可。但是它的檢測距離與工作電壓有關(guān)，電壓越高檢測距離越遠(yuǎn)。在TX05D的前方或側(cè)面不應(yīng)有大面積的阻擋物或反射物，影響其正常工作。所以根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求不宜采用這種控制電路1。紅外線二極管控制：使用紅外發(fā)光二極管獲得近紅外光是相當(dāng)簡便的。紅外發(fā)光二極管是一種由PN結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，在加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長的近紅外光。紅外發(fā)光二極管的特性：紅外線是一種不可見光，人眼是覺察不到的。電子技術(shù)中是用紅外發(fā)光二極管(又稱紅外發(fā)射二極管)來產(chǎn)生紅外線。常用的紅外發(fā)光二極管(如SE303、PH303)，其外形和發(fā)光二極管LED相似，紅外發(fā)光管正向?qū)üぷ鲿r(shí)，發(fā)出紅外光(近紅外線約0.93m)。二極管的管壓降約1.4V，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，二極管的回路中常串有電阻作為二極管限流電阻。采用紅外線二極管去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收二極管，光電三極管等。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式是指發(fā)光管和接收管安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列在一起，平時(shí)接收管始終無光照，在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來的紅外線時(shí)工作。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。本設(shè)計(jì)的紅外光發(fā)射電路中，NE555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生一定占空比的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，使其發(fā)射出一系列等幅的紅外光脈沖信號(hào)。在紅外接收電路中，光電探測器（紅外光電二極管）用來將接收到的紅外脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。光電接收管在沒收到紅外光信號(hào)時(shí)，光電管中流過的電流很小，即只有很小的“暗電流”，負(fù)載上無電脈沖信號(hào)輸出；當(dāng)有紅外光脈沖信號(hào)照射時(shí)，光電管的內(nèi)阻急劇減少，電流增大，并在負(fù)載電阻上得到相應(yīng)的電脈沖信號(hào)。由于檢測出的信號(hào)微弱，需經(jīng)電壓放大器放大后，輸出正極性脈沖信號(hào)，加至觸發(fā)電路，使觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，并輸出規(guī)范的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。紅外發(fā)射、接收電路均有完整的配套器件，這些器件不僅售價(jià)低而且可3靠，電路簡單。依據(jù)本課題的要求使用這種控制方式最為經(jīng)濟(jì)。2.2門的類型的選擇目前，市場上的門主要有平開門，折疊門，推拉門，伸縮推拉門，升降門，卷簾門，各種大門的示意圖如圖12所示。.圖1各種大門示意圖實(shí)現(xiàn)門的開啟和關(guān)閉的電機(jī)主要有兩種，分別是直線電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，門的數(shù)量主要單扇和雙扇，也有四扇的，門的性質(zhì)主要分為兩種，剛性的和伸縮的，這些門的各種特點(diǎn)的關(guān)系可用圖2加以簡單的說明。4平開門技術(shù)途徑直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙扇門轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)四扇折疊門雙扇門剛性門伸縮門推拉門剛性門卷簾門升降門單扇門轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙扇門單扇門直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)圖2大門的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑本設(shè)計(jì)主要考慮成本的高低，各種電動(dòng)門的成本表1所示，顯然，推拉單扇門的造價(jià)最低。各種門的優(yōu)缺點(diǎn)如下：平開門的優(yōu)點(diǎn)：地面不用安裝導(dǎo)軌，減少了行車的顛簸和設(shè)施的造價(jià)，適用于大門兩側(cè)有建筑物的場合；缺點(diǎn)：需要有開門的相應(yīng)空間，門在開啟的過程中，在以門寬為半徑的活動(dòng)范圍內(nèi)不能有障礙物。5表1電動(dòng)大門的技術(shù)組合類型轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)門體機(jī)構(gòu)數(shù)量/門成本平開門兩扇簡單2較低四扇折疊簡單4較高推拉門剛性單扇簡單1較低簡單1最低剛性雙扇簡單2較高簡單2較高伸縮單扇復(fù)雜1高復(fù)雜1高伸縮雙扇復(fù)雜2較高復(fù)雜2較高升降門簡單1較低卷簾門較復(fù)雜1較低推拉門，推拉門是指大門沿門寬方向移動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，它所需要的空間較小，因?yàn)檠亻T寬方向移動(dòng)，基本不需要其余空間，門的材料可以選用木材或者其它的，造價(jià)最低；缺點(diǎn)，地面需要安裝導(dǎo)軌，考慮靠家庭應(yīng)用，導(dǎo)軌的材料不需要太昂貴，主要是結(jié)實(shí)耐用，比如水泥的材料就行。伸縮門的優(yōu)點(diǎn)：外觀豪華大方，很好的塑造企事業(yè)單位的形象，重量輕；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，維修不方便。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用推拉單扇門。3系統(tǒng)圖本設(shè)計(jì)是由多個(gè)模塊組成，整個(gè)設(shè)計(jì)主要有紅外感應(yīng)模塊，機(jī)電控制模塊，大門模塊等3大模塊組成。系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系示意圖如圖3所示。圖3系統(tǒng)總體框架紅外模塊中采用反射式收發(fā)模式，發(fā)光管和接收管并列在一起，平時(shí)接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來的紅外線才工作。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離機(jī)電控制模塊中采用互鎖繼電器控制，避免短路事故的發(fā)生，紅外感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊機(jī)電控制模塊大門模塊6中采集到的信號(hào)控制互鎖繼電器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，延時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)大門的延時(shí)環(huán)節(jié)，確保人們安全通過。大門模塊中采用木質(zhì)大門，時(shí)尚經(jīng)濟(jì)。大門的拖動(dòng)選用齒輪齒條傳動(dòng)，因?yàn)辇X輪齒條傳動(dòng)穩(wěn)定性高，所以大門在開啟和關(guān)閉的過程中都比較平穩(wěn)。本設(shè)計(jì)中各個(gè)具體部分的關(guān)系如圖4所示。圖4各部分具體關(guān)系4工作原理在本設(shè)計(jì)中，感應(yīng)探測器負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)；動(dòng)力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)門門扇開啟和關(guān)閉的動(dòng)作。