《電子技術(shù)應(yīng)用》
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用于智能門禁的可編程高效節(jié)能電源
RFID世界網(wǎng)
戴勇 何建波
摘要: 在日常生活中門禁是不可缺少的,但也不是時(shí)時(shí)要擺弄的物件,其使用的顯著特點(diǎn)是用戶不操作時(shí)間遠(yuǎn)大于操作時(shí)間。依據(jù)這一特點(diǎn),電力門禁對(duì)電源的使用方法是必須要考慮的問題。首先,用戶在操縱門禁時(shí),毋容置疑應(yīng)保證足夠、穩(wěn)定可靠的電源;其次,在絕大多數(shù)用戶不操縱門禁的時(shí)問里,是提供與操縱時(shí)相同的電源使系統(tǒng)仍工作于蘇醒狀態(tài),還是使系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài),使電源供電份額降至最低?;卮鹂隙ㄊ呛笳?。前者不外乎是給系統(tǒng)作破壞性實(shí)驗(yàn),是無法實(shí)用的。如何使智能門禁不但能自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),而且在對(duì)系統(tǒng)操縱時(shí)也能獲得實(shí)質(zhì)性節(jié)能,從而使系統(tǒng)成為高效節(jié)能系統(tǒng)呢?筆者認(rèn)為關(guān)鍵在于電源的供電機(jī)制。作
Abstract:
Key words :

        在日常生活中門禁是不可缺少的,但也不是時(shí)時(shí)要擺弄的物件,其使用的顯著特點(diǎn)是用戶不操作時(shí)間遠(yuǎn)大于操作時(shí)間。依據(jù)這一特點(diǎn),電力門禁對(duì)電源的使用方法是必須要考慮的問題。首先,用戶在操縱門禁時(shí),毋容置疑應(yīng)保證足夠、穩(wěn)定可靠的電源;其次,在絕大多數(shù)用戶不操縱門禁的時(shí)問里,是提供與操縱時(shí)相同的電源使系統(tǒng)仍工作于蘇醒狀態(tài),還是使系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài),使電源供電份額降至最低?;卮鹂隙ㄊ呛笳?。前者不外乎是給系統(tǒng)作破壞性實(shí)驗(yàn),是無法實(shí)用的。如何使智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" 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title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁" title="智能門禁">智能門禁">智能門禁不但能自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),而且在對(duì)系統(tǒng)操縱時(shí)也能獲得實(shí)質(zhì)性節(jié)能,從而使系統(tǒng)成為高效節(jié)能系統(tǒng)呢?筆者認(rèn)為關(guān)鍵在于電源的供電機(jī)制。

  作為文獻(xiàn)【1】的系列篇,本文提出一種利用主機(jī)參與電源供電管理,使智能門禁可自動(dòng)進(jìn)入休眠,具有高效節(jié)能的電源電路模型。模型的特點(diǎn)是“電源一主機(jī)” 一體化,使得系統(tǒng)用電可實(shí)現(xiàn)全方位軟件控制,實(shí)際使用時(shí)可獲得實(shí)質(zhì)性高效節(jié)能效果。模型的研究內(nèi)容包括由用戶鑰匙啟動(dòng)供電機(jī)制、主機(jī)取代用戶鑰匙維持系統(tǒng)供電并由主機(jī)定時(shí)斷電方法、軟件控制F的系統(tǒng)分區(qū)供電機(jī)制等。實(shí)用表明用本模型供電的智能門禁符合人們?nèi)粘J褂瞄T禁用電要求,節(jié)能效果顯著,安全可靠。

  1  邏輯模型

  圖1所示是可使系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),可分時(shí)分區(qū)供電的智能門禁供電電源的邏輯模型圖。電源供電順序分為3級(jí):
  (I)為電網(wǎng)電壓變換級(jí), 由雙路變壓器、主、輔電源整流、濾波等環(huán)節(jié)構(gòu)成;
  (2)為主機(jī)、動(dòng)力部件供電級(jí),由鑰匙啟動(dòng)供電電路、功率開關(guān)、程控電路及穩(wěn)壓電路等組成;
  (3)分時(shí)分區(qū)供電級(jí),由多路功率電子開關(guān)、穩(wěn)壓電路及控電路等組成。

  1.1 鑰匙啟動(dòng)供電機(jī)制

  這里的“鑰匙”是廣義的,可以是任何一種能用于智能門禁開鎖的特征信息載體。鑰匙啟動(dòng)供電電路由輔助電源供電,因作用時(shí)問短質(zhì)量要求不高,直接取自輔助電源的濾波輸出。當(dāng)鑰匙作用于鑰匙啟動(dòng)供電電路時(shí),其輸出經(jīng)二極管D1使大功率電子開關(guān)導(dǎo)通,主電源濾波輸出,經(jīng)主機(jī)電源穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向主機(jī)供電。圖I電源邏輯筷塑

 


圖I電源邏輯筷塑

  1.2 供電控制向量

  由圖I可知,鑰匙啟動(dòng)供電之后,整個(gè)系統(tǒng)的供電都是在供電控制向量(記著POWERCON)的控制下進(jìn)行的。供電控制向量占用主機(jī)1個(gè)字節(jié)寬度的端口。POWERCON—D7控制二極管D2的陽極電壓;POWERCON·D6控制動(dòng)力電源電子開關(guān);其它6位用于分時(shí)分區(qū)供電控制。

  1.3 主機(jī)供電自控機(jī)制

  當(dāng)鑰匙開啟主機(jī)電源,主機(jī)執(zhí)行的第一條指令就是通過電源口址給D2的陽極加上正電壓,進(jìn)而取代鑰匙的供電控制作用,即在鑰匙離開電源開啟位置或無法使D1陽極維持高電平時(shí),主機(jī)電源的控制信號(hào)由電源端口提供。當(dāng)用戶超過一定的時(shí)間不操作系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)這一功能,主機(jī)必須設(shè)置一個(gè)定時(shí)中斷源。定時(shí)It~lhl在機(jī)接管電源控制后的初始過程中設(shè)置。用戶不操作系統(tǒng)是指用戶不用鑰匙或不通過鍵盤操縱系統(tǒng)兩種情況。設(shè)主機(jī)連續(xù)亡作時(shí)問為T,KK為在T中系統(tǒng)是否被用戶操作標(biāo)志,即KK=1表示在T內(nèi)用戶操作r系統(tǒng),否~l1]KK=0。KK在系統(tǒng)的鍵盤掃描子程序中賦值。以RT為定時(shí)計(jì)數(shù)器,實(shí)現(xiàn)主機(jī)自斷電算法如下:

  1.4 分時(shí)分區(qū)供電機(jī)制

  一些外部電路、部件、設(shè)備等不一定要和主機(jī)同步用電,也不需要維持和主機(jī)一樣的用電時(shí)間,例如以圖像識(shí)別信息為鑰匙的系 ,圖像的采樣功耗較大,但一般只是在采樣時(shí)刻出現(xiàn),沒必要讓其和主機(jī)一樣地供電,應(yīng)采用何時(shí)啟用何時(shí)供電的方法控制使用電源;同樣,在主機(jī)電路板上,也可以按電路功能分塊供電,例如將一些不常用的接VI集成為一個(gè)電路模塊,需要時(shí)由主機(jī)先通過操作電源端口給其供電,然后再進(jìn)行相應(yīng)的端口操作。POWERCON低6位用于實(shí)現(xiàn)分時(shí)分區(qū)供電功能。每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)功率電子開關(guān),6NI"共用一個(gè)穩(wěn)壓源,實(shí)用時(shí)應(yīng)注意6路功率總和是否在穩(wěn)壓源的負(fù)荷之內(nèi)。在負(fù)荷不成問題的情況下,主機(jī)可通過程改變POWERCON低6位取值實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)部分的分時(shí)分區(qū)供電。器件的壽命與其用電時(shí)間有關(guān),通過分時(shí)分區(qū)供電可以減少部分器件的用電時(shí)間,因而有助于延長設(shè)備的壽命。

 

  2 實(shí)用電路

  圖2所示是文獻(xiàn)【3】介紹的系統(tǒng)電源實(shí)際電路圖的主機(jī)電源和分時(shí)分區(qū)電源部分,動(dòng)力電源電路較為簡單,未予畫出。鑰匙為像 ,光電傳感器對(duì)像卡操作進(jìn)行檢測。當(dāng)像卡使光電偶合信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),鑰匙啟動(dòng)電路輸出高電位,經(jīng)兩個(gè)二極管使三極管T2(903 1)開通,從而使T 1(T1 P127)開通。這里T1、T2構(gòu)成主電源功率開關(guān)。由T1輸出的濾波電壓經(jīng)4個(gè)二極管(1N4001)降壓,達(dá)到穩(wěn)壓管W1、W2(LM323K)輸入電壓的要求,wl提供主機(jī)電源,W2提供分時(shí)分區(qū)電源。主機(jī)系統(tǒng)以89C51為核心器件,利用89C51固有的并行接口P I對(duì)電源進(jìn)行編程控制。P 1.o/11于接管鑰匙控制。P1.1控制動(dòng)力電源供電(未畫)。P1.2控制取樣電源,功率開關(guān)T3,根據(jù)取樣工作時(shí)的電流負(fù)荷選用9013。P1.3控制端口電源,功率開關(guān)T4,根據(jù)端VI電路模塊工作時(shí)的電流負(fù)荷也選用90l 3。89C5I執(zhí)行的第1條指令是SETB PI.0;當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)工作T,89C51在時(shí)間中斷服務(wù)程序中執(zhí)行CLR P1.0指令,使P 1.0=0,經(jīng)兩個(gè)二極管(IN4001)使T2截止,進(jìn)而T I截止,系統(tǒng)自動(dòng)斷電。K為手動(dòng)控制開關(guān)。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)將K合上,T1不受鑰匙和P1.0的控制,而P1.2、P1.3照常工作。


圖2 可編程電源實(shí)倒圖

  3 實(shí)質(zhì)性節(jié)能措施

  所謂電器設(shè)備節(jié)能是指在滿足同樣功能的前提下,減少用電。電子設(shè)備常用的節(jié)能辦法有器件節(jié)能法,即改高耗能元器件為低耗能元器件,如單片機(jī)有CMOS芯片和HMOS;g;片之分;交流電的導(dǎo)通角控制法,即在一個(gè)周期內(nèi),通過控制供電份額減少無用輸出。圖1方案除了可使用常用節(jié)能辦法之外,更重要的是結(jié)合門禁使用特點(diǎn),借助主機(jī)從3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性節(jié)能。

 

  3.1 休眠節(jié)能

  日常生活中操作門禁時(shí)間是很短的,絕大多數(shù)時(shí)間不需理睬門禁,在漫長的不操作時(shí)間內(nèi),圖1方案自動(dòng)停止對(duì)系統(tǒng)供電,使系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。圖2電路供電下的系 經(jīng)湖南省電子產(chǎn)品檢測分析所測試,開鎖狀態(tài)的最大功耗為小
于40W,而休眠狀態(tài)功耗小于30roW.

  3.2 有的放矢

  程控分時(shí)分區(qū)供電使得系統(tǒng)的用電效率進(jìn)一步提高。供電設(shè)備的選擇,可以通過系統(tǒng)鍵盤,可以通過程序邏輯決策,也可以通過其它特定方式。程序控制下的用電主要是針對(duì)某一特殊功能,某一特定時(shí)間段等,啟動(dòng)某一特殊功能的電路模塊或設(shè)備,用電時(shí)間肯定小于T。這是系統(tǒng)在蘇醒狀態(tài)下,主機(jī)參與用電控制而帶來的實(shí)質(zhì)節(jié)能方法之一。

  3.3 按需供電

  動(dòng)力電源一般比主機(jī)電源電壓高,主要用于驅(qū)動(dòng)電磁、微型步進(jìn)電機(jī)及微型直流電機(jī)等鎖舌驅(qū)動(dòng)部件。由圖1可知,當(dāng)不需要提供動(dòng)力電源時(shí),由主機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力電源電子開關(guān)控制信號(hào)。系統(tǒng)需要驅(qū)動(dòng)鎖舌時(shí),主機(jī)按電源口址用指令打開相應(yīng)的功率電子開關(guān),進(jìn)而動(dòng)力電源被JlnN鎖舌驅(qū)動(dòng)部件上,接下來主機(jī)運(yùn)行鎖舌驅(qū)動(dòng)程序。不同的驅(qū)動(dòng)部件有不同的驅(qū)動(dòng)程序,因而導(dǎo)致不同的用電方式。在主機(jī)軟件控制下的動(dòng)力電源是在系統(tǒng)需要驅(qū)動(dòng)鎖舌時(shí)才進(jìn)入用電設(shè)備。不需要驅(qū)動(dòng)鎖舌時(shí),鎖舌驅(qū)動(dòng)部件幾乎無功耗。

  4 結(jié)束語

  根據(jù)門禁在日常生活中的實(shí)際使用情況,給智能門禁建立切合實(shí)際的用電機(jī)制是研究智能門禁不可回避的現(xiàn)實(shí)問題。本文從實(shí)用出發(fā),建立“電源一主機(jī)”一體化工作機(jī)制,解決了如下兩個(gè)問題:(I)智能門禁系統(tǒng)用電的全方位軟件控制;(2)實(shí)質(zhì)性高效節(jié)能。

  “電源一主機(jī)”一體化工作機(jī)制進(jìn)一步提高 智能門禁的智能程度,有助于系統(tǒng)延長壽命,并為在額定壽命中實(shí)現(xiàn)0故障的理想目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本模 已在文獻(xiàn)【3】所述系統(tǒng)中應(yīng)用,取得了較好的效果。 “電源一主機(jī)”一體化工作模式也可以借鑒于其他需要主機(jī)自控電源的系統(tǒng),需要分時(shí)分區(qū)供電的系統(tǒng)。

 

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