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智能道闸控制系统·产品方案说明书

摘要:本文为凌讯微电子电机驱动/出入口控制专题文章,详解智能道闸控制系统AC220V供电、减速电机正反转驱动与地感/红外防砸联动电控系统拓扑,覆盖交流减速/直流/BLDC无刷电机、防雷浪涌保护与多重防砸安全,面向住宅小区、工业园区、商业停车、学校机关、工地物流、临时道口等场景,提供高压SJ/SiC MOS、低压LV MOS、光耦与整流桥器件选型清单,为道闸控制系统与电机驱动方案设计、器件选型提供参考。

一、产品定义

产品概述:智能道闸控制系统以AC220V交流市电作为主供电,由防雷浪涌保护电路、隔离开关电源、MCU主控单元、电机功率驱动回路、限位检测模块、地感车辆检测器、红外防砸传感器、无线遥控接收、RS485通讯接口、状态指示灯以及蜂鸣报警电路组成。主控接收开闸、关闸、停止指令,驱动减速电机带动闸杆完成抬杆、落杆动作;依靠地感线圈实现车辆驶离后自动落杆;红外防砸检测到障碍物立即停止落杆并抬杆;可对接车牌识别、停车场管理上位机系统;具备电机堵转过流保护、过热保护、开‑关闸超时保护、硬件软件双重互锁、故障报警等安全功能,用于出入口车辆通行管理。

基础电气规格

  • 输入电源:AC 220V‑240V 50Hz
  • 整机额定功率:交流减速电机200‑350W / 直流无刷电机100‑200W
  • 电机类型:交流减速电机 / DC有刷电机 / BLDC无刷变频电机
  • 执行器件:道闸驱动电机、闸杆、通道指示灯、蜂鸣报警器
  • 传感器:上限位开关、下限位开关、地感线圈检测器、红外对射防砸传感器、电机NTC温度传感器
  • 驱动方式:交流继电器正反转驱动 / 直流H桥驱动 / BLDC变频IPM功率模块
  • 保护功能:红外防砸保护、地感防砸保护、电机堵转过流保护、过热停机、开/关闸超时保护、正反转互锁保护
  • 人机交互:433M无线遥控、现场手动按钮、LED状态指示、RS485通讯、外接显示屏
  • 工作模式:开闸、关闸、暂停、地感自动落杆、延时落杆、手动解锁、故障锁定

二、道闸电控系统拓扑原理图(减速电机驱动+地感/红外防砸联动)

道闸电控系统拓扑原理图

拓扑工作原理:220V市电先送入防雷浪涌保护电路,经过隔离开关电源降压,输出24V、12V、5V直流电压,为MCU主控芯片、传感器、遥控接收模块供电。系统可以接收无线遥控器、现场手动按钮或者车牌识别上位机RS485下发的开闸、关闸、停止指令;主控实时读取上限位、下限位开关信号,判断闸杆当前位置;持续采集地感检测器、红外防砸传感器信号;收到开闸指令后输出驱动信号,电机正向运转抬升闸杆;闸杆到达上限位后电机停止工作;车辆驶过地感线圈,自动触发落杆信号,电机反向运转落下闸杆;落杆途中检测到障碍物,立刻停止落杆并抬杆防砸;电流采样回路实时监控电机电流,堵转、过载故障发生时立即停机保护;设备出现异常故障时点亮故障指示灯,蜂鸣器发出报警提示运维检修。

三、应用场景分类

1、住宅小区停车场出入口场景

  • 小区地面出入口、地下车库出入口,管控内部车辆进出,实现一车一杆通行。

2、工业园区厂区大门通道场景

  • 工厂园区出入口,外来车辆登记识别后放行,规范厂区车辆进出秩序。

3、商业写字楼、商场收费停车场场景

  • 商场、写字楼停车场出入口,对接车牌识别收费系统,缴费完成自动开闸放行。

4、学校、机关大院车辆门禁场景

  • 校园、政府大院出入口,管控授权车辆进出,提升园区安防等级。

5、工地、物流园区货运通道场景

  • 建筑工地、货运仓库出入口,手动遥控管控工程货车进出。

6、检查站、临时道口通行管控场景

  • 临时防疫检查站、高速辅道口,控制车辆依次排队通行。

不适用场景

  • 禁止作为人行通道闸使用,闸杆冲击力较大,容易砸伤行人;
  • 不可选配超长超重闸杆,会造成电机长期过载烧毁;
  • 露天使用必须做好防雷接地,雷雨季节定期检查防护电路。

四、功率器件选型推荐表

下表为智能道闸控制系统推荐功率器件:高压半桥SJ/SiC MOS、低压半桥LV MOS、光耦及整流桥,适配减速电机正反转驱动与防砸控制方案选型。

应用位置 类型 型号 规格 封装 备注
高压半桥 SJ MOS LC65R040B 35mR/650V TO247 半桥开关管
高压半桥 SJ MOS LC60R130F 130mR/650V TO220F 半桥开关管
高压半桥 SJ MOS LC65R600F 520mR/650V TO220F 半桥开关管
高压半桥 SJ MOS LC65R600D 520mR/650V TO252 半桥开关管
高压半桥 HV MOS CS10N65A2 460mR/650V TO220F 半桥开关管
高压半桥 HV MOS CS30N65A6 255mR/650V TO247 半桥开关管
高压半桥 SiC MOS LSC380M65D 360mR/650V TO252 半桥开关管
高压半桥 SiC MOS LSC040M65B 35mR/650V TO247 半桥开关管
低压半桥 LV MOS LG120N085AG 4.2mR/120V PDFN5*6 半桥开关管
低压半桥 LV MOS LG50N15AD 15.6mR/150V TO252 半桥开关管
低压半桥 LV MOS LT80N04AG 5.5mR/40V PDFN5*6 半桥/Vbus开关管
低压半桥 LV MOS LG160N06AD 2.2mR/60V TO252 半桥开关管
高压隔离 光耦 EL357/3516 C档 SOP-4 过零采集/可控硅隔离驱动
前级整流 整流桥 GBP510 5A/1000V GBP 整流桥
前级整流 整流桥 MSB30B 3A/1KV UMSB 整流桥
前级整流 整流桥 KBP810 8A/1000V KBP 整流桥

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五、常见FAQ

Q1:道闸为什么需要红外与地感双重防砸?

A:红外对射可检测落杆路径障碍物立即抬杆,地感线圈判断车辆是否驶离再落杆,双重防护避免砸车砸人,保障安全通行。

Q2:道闸电机驱动MOS如何选型?

A:BLDC减速电机选低Rdson、高耐压LV MOS(如LG160N06AD、LT80N04AG)做三相桥,配合电流采样实现堵转/过流保护。

Q3:露天道闸如何防止雷击损坏?

A:前端加防雷浪涌保护电路并做好接地,主控配合正反转互锁与开/关闸超时保护,降低雷击与误动作导致的损坏风险。

本文为凌讯微电子【电机驱动/出入口控制】专题技术文章。如需了解电机驱动与出入口控制方案,可浏览网站BLDC无刷电机驱动、电机驱动电源选型指南,也可查看【电源类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。

来源:广东凌讯微电子
编辑:技术部