一種自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到一種自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)，是當(dāng)今世界服務(wù)機(jī)器領(lǐng)域的產(chǎn)品。涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括:傳感器技術(shù)領(lǐng)域、電源技術(shù)領(lǐng)域、電機(jī)拖動和機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域等。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，汽車成為人們生活上不可或缺的交通工具。在汽車的使用過程中需要在停車場臨時或是長時間停車，或在高速路上行駛的車輛在經(jīng)過收費(fèi)站時都需要在讀卡器旁讀取車輛行駛卡方能通過。自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)操作簡單，有很好的實(shí)用性，對工作環(huán)境適應(yīng)性好。它能在車輛到達(dá)讀卡器旁自動檢測車輛，當(dāng)駕駛員伸手操作讀卡器上的按鈕或是在讀卡器感應(yīng)區(qū)刷卡時，此時讀卡器讀取卡主體部分能自動伸出方便駕駛?cè)藛T動手操作。當(dāng)車輛離開時，伸出的主體部分能自動恢復(fù)到原來狀態(tài)，此過程可反復(fù)進(jìn)行。
[0003]從理論和技術(shù)上講，自動讀卡器讀取卡系統(tǒng)比較具體的體現(xiàn)了智能服務(wù)機(jī)器的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代表性；從市場前景方面看，自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)極大方便了車輛駕駛員對讀卡器的操作，廣泛適用于賓館、酒店、商場、學(xué)校、辦公場所和居民小區(qū)的停車場以及高速路收費(fèi)站自動讀卡通道。因此開發(fā)自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)即具有科研上的挑戰(zhàn)性又具有廣闊的市場前景。
[0004]本實(shí)用新型涉及的自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括五大部分:供電電源、紅外檢測系統(tǒng)、控制電路(開關(guān)系統(tǒng))、驅(qū)動模塊和傳動齒輪系統(tǒng)。隨著傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，為自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)信號檢測的研宄和開發(fā)打下堅實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。信息采集模塊依賴于傳感器技術(shù)，運(yùn)動模塊依靠電機(jī)與機(jī)械傳動技術(shù)的相結(jié)合，本實(shí)用新型電力傳動結(jié)構(gòu)采用直流伺服電機(jī)和齒輪系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)基本功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)解決目前市場上普通車輛讀卡器在駕駛員對其進(jìn)行讀取卡時，伸手操作不便的弊端。本實(shí)用新型包括普通讀卡器所有的基本功能，其讀取卡主體部分與傳統(tǒng)車輛讀卡器功能相似，其不同之處在于讀取卡主體與讀卡器基座能分離，將傳統(tǒng)車輛讀卡器讀取卡功能核心部分采用集中模塊化技術(shù)設(shè)計成本實(shí)用新型中的讀卡器主體形狀，而此部分內(nèi)容不是本實(shí)用新型所討論的重點(diǎn)內(nèi)容。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0007]根據(jù)系統(tǒng)功能要求，本實(shí)用新型中的系統(tǒng)硬件主要由以下幾個部分組成:車輛讀卡器主體部分(圖2中(I)所示)、車輛讀卡器基座部分(圖2中(2)所示)、長條形和圓形齒輪(圖2中(3)和(4)所示)、驅(qū)動電機(jī)(圖2中(5)所示)和熱釋電紅外傳感器(圖2(6)所示)，系統(tǒng)硬件示意圖如圖2所示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，包括:供電電源、紅外檢測系統(tǒng)、控制電路、驅(qū)動電機(jī)等。
[0008](I)紅外檢測系統(tǒng):本實(shí)用新型信號檢測部分采用熱釋電紅外傳感器，檢測信號處理框圖如圖6所示。
[0009](2)供電電源:整個系統(tǒng)采用直流供電電源，可采用同一電壓或不同電壓等級。
[0010](3)控制電路(開關(guān)系統(tǒng)):包括主電路和控制線路，其中控制線路包含有熔斷器FUl和FU2、熱繼電器FR、常開觸點(diǎn)的直流接觸器KMl和常閉觸點(diǎn)的直流接觸器KM2，斷電延時的常開觸點(diǎn)直流時間繼電器KT。開關(guān)系統(tǒng)電路圖如圖4(b)所示。
[0011](4)驅(qū)動電機(jī):系統(tǒng)采用直流伺服電機(jī)。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0013]自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)主要擴(kuò)展了熱釋電紅外傳感器模塊，它可以檢測車輛的到來和離開。系統(tǒng)通過信號處理電路、控制電路以及傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)讀卡器讀取卡主體部分(圖2中(I)所示)在基座上(圖2中(2)所示)來回伸縮的智能化，當(dāng)車輛到達(dá)讀卡器旁，紅外傳感器檢測到車輛信號通過控制電路實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的控制，達(dá)到讀卡器主體部分從基座上伸出一定長度的目的，當(dāng)車輛離開時，讀卡器主體部分又能恢復(fù)原有狀態(tài)。這樣的自動化極大方便了駕駛員伸手對讀卡器的操作，讀卡器的安裝同樣可以節(jié)約很大空間，基座可以設(shè)計小型化，讀卡器讀取卡主要功能集中在主體部分，主體和基座分離。這些優(yōu)點(diǎn)是普通車輛讀卡器所無法實(shí)現(xiàn)的，普通車輛讀卡器一種常見設(shè)計外形如圖1所示，讀卡器主體部分只是向外突出很短距離(和基座相比)，并且主體和基座是一個整體，當(dāng)車輛靠近讀卡器時一旦停車車身與讀卡器距離太大，駕駛員便無法伸手刷卡和取卡，甚至駕駛員需要下車讀取卡。另一方面，假設(shè)普通車輛讀卡器讀取卡部分設(shè)計向外突出更多距離時，同樣影響車輛接近讀卡器時的?？?，并且浪費(fèi)安裝空間和美觀。當(dāng)采用自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)時，車輛駕駛員即使駕車技術(shù)不好或是新手駕車，車輛接近讀卡器時不必過多考慮停車車身和讀卡器相距的距離問題，即使當(dāng)車身與讀卡器相距很大一段距離時，此時讀卡器主體部分自動伸出(伸出長度可調(diào)，一般可根據(jù)具體使用場合設(shè)置0.5-lm之間)，駕駛員很輕松就能伸手刷卡或是按鍵取卡。車輛離開時讀卡器恢復(fù)原來狀態(tài)即節(jié)約使用空間又不影響讀卡器美觀，此過程可以反復(fù)進(jìn)行。
[0014]其中，控制電路設(shè)計有短路過電流保護(hù)和電動機(jī)過載保護(hù)。這些關(guān)鍵技術(shù)使得自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)工作更加靈活，安全可靠，方便操作與維護(hù)，節(jié)約安裝和使用空間，提高工作效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種普通車輛讀卡器讀取卡系統(tǒng)外觀。
[0016]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)硬件示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)總體設(shè)計框圖。
[0018]圖4(a)為本實(shí)用新型系統(tǒng)主電路圖。
[0019]圖4(b)為本實(shí)用新型系統(tǒng)控制電路圖。
[0020]圖5為熱釋電紅外傳感器內(nèi)部電路圖。
[0021]圖6為熱釋電紅外傳感器檢測信號處理框圖。
[0022]圖1是目前使用的最普遍的車輛讀卡器讀取卡系統(tǒng)的一種外觀，它的讀卡器主體和基座是固定在一起，讀卡器主體與基座不能分離。圖2中(I)為自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)的讀取卡主體，圖2中(2)為基座，圖2中⑶與(4)為齒輪，圖2中(5)為直流伺服電機(jī)，圖2中(6)為熱釋電紅外傳感器。圖3中供電電源采用直流電源，驅(qū)動電機(jī)使用直流伺服電機(jī)。圖4(a)中從電源出發(fā)有兩條正反布局的線路實(shí)現(xiàn)直流伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖4(b)中包括時間繼電器，直流接觸器，熔斷器和熱繼電器。圖5中D為電源供電端，S為信號輸出端，G為接地端。圖6中車輛可以視為一種紅外輻射源，熱釋電紅外傳感器信號輸出端連接控制電路中直流接觸器和時間繼電器的各線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0023]根據(jù)自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)功能要求，首先為了達(dá)到讀卡器讀取卡主體部分能在基座上來回伸縮的目的，將圖2中的(I)部分與長條形齒輪(圖2中(3)所示)相互固定成一個整體，圖2中(I)和⑵相互分離，⑴可在(2)中來回伸縮，將圓形齒輪(圖2中(4)所示)和驅(qū)動電機(jī)(圖2中(5)所示)固定成一個整體，最后將上述圓形齒輪部分和長條形齒輪部分相互切合(齒輪相結(jié)合處尺寸要相同)。驅(qū)動電機(jī)部分可以固定在基座(圖2中(2)所示)上。此時假定驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)時，兩齒輪系統(tǒng)相互作用促使讀卡器主體部分向外伸出一定距離(可以通過調(diào)整長條形齒輪長度來調(diào)整伸出的距離長短)；當(dāng)驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)時，讀卡器主體伸出部分縮回恢復(fù)到原有狀態(tài)。這就是本實(shí)用新型機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方法。
[0024]圖2中(6)為熱釋電紅外傳感器，D為電源供電端(接直流電源)，S為信號輸出端(接信號處理電路)，G為接地端。熱釋電紅外傳感器可以安裝在讀卡器基座旁一定距離，方便檢測到車輛信號(車輛可以當(dāng)做一種紅外輻射源)。熱釋電紅外傳感器檢測范圍呈球形，視角可以達(dá)到70度以上，有效距離達(dá)到2米以上，完全能滿足本實(shí)用新型系統(tǒng)要求。根據(jù)本實(shí)用新型具體使用場合、功能要求以及考慮到熱釋電紅外傳感器的靈敏度與整個系統(tǒng)誤動作各方面的因素，熱釋電紅外傳感器的有效檢測距離不必設(shè)置過大，以防止系統(tǒng)誤動作；另一方面對熱釋電紅外傳感器因太陽光、雨雪天氣、環(huán)境溫度變化等因素引起的誤差所采取的措施在本實(shí)用新型不作詳細(xì)分析。
[0025]紅外傳感器檢測信號通過處理電路(本實(shí)用新型對此不做詳細(xì)介紹)處理的電信號接圖4(b)控制線路中的各繼電器線圈。圖5為熱釋電紅外傳感器內(nèi)部電路。
[0026]圖4 (a)為系統(tǒng)主電路圖，圖4(b)為系統(tǒng)控制電路。此部分工作原理如下:主電路圖中可以通過選擇⑴路和(2)路通電次序來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如圖4(a)假定選擇(I)路電機(jī)正轉(zhuǎn)(讀卡器主體部分伸出)，控制線路(I)中含有熔斷器FUl (電路短路過電流保護(hù))、熱繼電器FR(電動機(jī)過載保護(hù))和直流接觸器KMl。當(dāng)車輛靠近讀卡器時，紅外線傳感器檢測到的信號經(jīng)信號處理電路，處理后的電信號接控制線路(圖4(b))中的三個繼電器線圈，檢測到信號(車輛接近讀卡器)使KMl線圈帶電，KMl常開觸點(diǎn)立即閉合，(I)路接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)(讀卡器主體部分伸出)。此過程同時保證了(2)路中直流接觸器線圈帶電，KM2的常閉觸點(diǎn)斷開，S卩(2)路斷開電機(jī)不反轉(zhuǎn)。當(dāng)紅外傳感器檢測到車輛離開時，控制線路中三個繼電器線圈失電，KMl觸點(diǎn)斷開(保證電機(jī)不正轉(zhuǎn))KM2觸點(diǎn)閉合，斷電延時的直流時間繼電器在瞬時斷電時保證觸點(diǎn)仍處在閉合狀態(tài)，此時主電路(2)路接通，電機(jī)反轉(zhuǎn)(讀卡器主體伸出部分縮回)。當(dāng)延時過后，KT常開觸點(diǎn)斷開，(2)路斷開，整個系統(tǒng)工作在備用狀態(tài)(KMl觸點(diǎn)斷開、KM2觸點(diǎn)閉合、KT觸點(diǎn)斷開)，電機(jī)不工作。當(dāng)下一個循環(huán)開始時KMl觸點(diǎn)和KT觸點(diǎn)立即閉合、KM2觸點(diǎn)立即斷開。系統(tǒng)工作過程循環(huán)反復(fù)，繼電器工作頻率可選，整個系統(tǒng)供電電源電壓可設(shè)置在同一個電壓水平或是采用不同電壓等級。圖4(a)中SM為直流伺服電機(jī)。斷電延時的常開觸點(diǎn)直流時間繼電器的延時時間可調(diào)(可設(shè)置為3-5秒)，延時時間要保證電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行使得讀卡器主體伸出部分恢復(fù)到原始狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)，包括讀卡器主體，讀卡器基座，控制電路，直流伺服電機(jī)，齒輪和熱釋電紅外傳感器，其特征是:讀卡器讀取卡主體部分和讀卡器基座能分離，讀取卡主體部分在讀卡器基座上能來回伸縮。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的一種自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)有效的解決了普通車輛駕駛?cè)藛T對讀卡器讀取卡時伸手操作不便的弊端，自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)包括五大模塊：供電電源、紅外檢測模塊、開關(guān)系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)模塊和齒輪系統(tǒng)模塊。其中：電源部分采用直流供電，紅外檢測模塊采用熱釋電紅外傳感器，開關(guān)系統(tǒng)包括接觸器、熔斷器、熱繼電器和時間繼電器，驅(qū)動電機(jī)使用直流伺服電機(jī)，齒輪系統(tǒng)包括長條形齒輪和圓形齒輪。自動伸縮讀卡器讀取卡系統(tǒng)方便使用，操作靈活，工作效率大大提高。
【IPC分類】G06K7-00
【公開號】CN204374971
【申請?zhí)枴緾N201420844838
【發(fā)明人】徐傳芳, 孟文怡
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月26日