《電子技術應用》
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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,但也不是時時要擺弄的物件,,其使用的顯著特點是用戶不操作時間遠大于操作時間,。依據(jù)這一特點,電力門禁對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,,毋容置疑應保證足夠、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問里,,是提供與操縱時相同的電源使系統(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)作破壞性實驗,,是無法實用的,。如何使智能門禁不但能自動進入休眠狀態(tài),,而且在對系統(tǒng)操縱時也能獲得實質性節(jié)能,從而使系統(tǒng)成為高效節(jié)能系統(tǒng)呢?筆者認為關鍵在于電源的供電機制,。作
Abstract:
Key words :

        在日常生活中門禁是不可缺少的,,但也不是時時要擺弄的物件,其使用的顯著特點是用戶不操作時間遠大于操作時間,。依據(jù)這一特點,,電力門禁對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,,毋容置疑應保證足夠、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問里,是提供與操縱時相同的電源使系統(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)作破壞性實驗,,是無法實用的。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" 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">智能門禁不但能自動進入休眠狀態(tài),,而且在對系統(tǒng)操縱時也能獲得實質性節(jié)能,,從而使系統(tǒng)成為高效節(jié)能系統(tǒng)呢?筆者認為關鍵在于電源的供電機制。

  作為文獻【1】的系列篇,,本文提出一種利用主機參與電源供電管理,,使智能門禁可自動進入休眠,具有高效節(jié)能的電源電路模型,。模型的特點是“電源一主機” 一體化,,使得系統(tǒng)用電可實現(xiàn)全方位軟件控制,實際使用時可獲得實質性高效節(jié)能效果,。模型的研究內(nèi)容包括由用戶鑰匙啟動供電機制,、主機取代用戶鑰匙維持系統(tǒng)供電并由主機定時斷電方法、軟件控制F的系統(tǒng)分區(qū)供電機制等,。實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)自動進入休眠狀態(tài),,可分時分區(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:
  (I)為電網(wǎng)電壓變換級,, 由雙路變壓器,、主、輔電源整流,、濾波等環(huán)節(jié)構成,;
  (2)為主機、動力部件供電級,,由鑰匙啟動供電電路,、功率開關、程控電路及穩(wěn)壓電路等組成,;
  (3)分時分區(qū)供電級,,由多路功率電子開關、穩(wěn)壓電路及控電路等組成,。

  1.1 鑰匙啟動供電機制

  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。鑰匙啟動供電電路由輔助電源供電,,因作用時問短質量要求不高,,直接取自輔助電源的濾波輸出。當鑰匙作用于鑰匙啟動供電電路時,,其輸出經(jīng)二極管D1使大功率電子開關導通,,主電源濾波輸出,,經(jīng)主機電源穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向主機供電。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,,鑰匙啟動供電之后,,整個系統(tǒng)的供電都是在供電控制向量(記著POWERCON)的控制下進行的。供電控制向量占用主機1個字節(jié)寬度的端口,。POWERCON—D7控制二極管D2的陽極電壓,;POWERCON·D6控制動力電源電子開關;其它6位用于分時分區(qū)供電控制,。

  1.3 主機供電自控機制

  當鑰匙開啟主機電源,,主機執(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,,主機電源的控制信號由電源端口提供。當用戶超過一定的時間不操作系統(tǒng)時,,系統(tǒng)應自動進入休眠狀態(tài),。為實現(xiàn)這一功能,主機必須設置一個定時中斷源,。定時It~lhl在機接管電源控制后的初始過程中設置,。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。設主機連續(xù)亡作時問為T,,KK為在T中系統(tǒng)是否被用戶操作標志,,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為定時計數(shù)器,,實現(xiàn)主機自斷電算法如下:

  1.4 分時分區(qū)供電機制

  一些外部電路,、部件、設備等不一定要和主機同步用電,,也不需要維持和主機一樣的用電時間,,例如以圖像識別信息為鑰匙的系 ,圖像的采樣功耗較大,,但一般只是在采樣時刻出現(xiàn),,沒必要讓其和主機一樣地供電,應采用何時啟用何時供電的方法控制使用電源,;同樣,,在主機電路板上,也可以按電路功能分塊供電,,例如將一些不常用的接VI集成為一個電路模塊,,需要時由主機先通過操作電源端口給其供電,,然后再進行相應的端口操作。POWERCON低6位用于實現(xiàn)分時分區(qū)供電功能,。每一位對應一個功率電子開關,,6NI"共用一個穩(wěn)壓源,實用時應注意6路功率總和是否在穩(wěn)壓源的負荷之內(nèi),。在負荷不成問題的情況下,,主機可通過程改變POWERCON低6位取值實現(xiàn)系統(tǒng)相關部分的分時分區(qū)供電。器件的壽命與其用電時間有關,,通過分時分區(qū)供電可以減少部分器件的用電時間,,因而有助于延長設備的壽命。

 

  2 實用電路

  圖2所示是文獻【3】介紹的系統(tǒng)電源實際電路圖的主機電源和分時分區(qū)電源部分,,動力電源電路較為簡單,,未予畫出。鑰匙為像 ,,光電傳感器對像卡操作進行檢測,。當像卡使光電偶合信號的狀態(tài)發(fā)生變化時,鑰匙啟動電路輸出高電位,,經(jīng)兩個二極管使三極管T2(903 1)開通,,從而使T 1(T1 P127)開通。這里T1,、T2構成主電源功率開關,。由T1輸出的濾波電壓經(jīng)4個二極管(1N4001)降壓,達到穩(wěn)壓管W1,、W2(LM323K)輸入電壓的要求,,wl提供主機電源,W2提供分時分區(qū)電源,。主機系統(tǒng)以89C51為核心器件,,利用89C51固有的并行接口P I對電源進行編程控制。P 1.o/11于接管鑰匙控制,。P1.1控制動力電源供電(未畫),。P1.2控制取樣電源,功率開關T3,,根據(jù)取樣工作時的電流負荷選用9013,。P1.3控制端口電源,功率開關T4,,根據(jù)端VI電路模塊工作時的電流負荷也選用90l 3,。89C5I執(zhí)行的第1條指令是SETB PI.0;當系統(tǒng)連續(xù)工作T,89C51在時間中斷服務程序中執(zhí)行CLR P1.0指令,,使P 1.0=0,,經(jīng)兩個二極管(IN4001)使T2截止,進而T I截止,,系統(tǒng)自動斷電,。K為手動控制開關。在系統(tǒng)調(diào)試時將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 可編程電源實倒圖

  3 實質性節(jié)能措施

  所謂電器設備節(jié)能是指在滿足同樣功能的前提下,,減少用電。電子設備常用的節(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,,如單片機有CMOS芯片和HMOS;g,;片之分,;交流電的導通角控制法,即在一個周期內(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,更重要的是結合門禁使用特點,,借助主機從3個方面實現(xiàn)實質性節(jié)能,。

 

  3.1 休眠節(jié)能

  日常生活中操作門禁時間是很短的,絕大多數(shù)時間不需理睬門禁,,在漫長的不操作時間內(nèi),,圖1方案自動停止對系統(tǒng)供電,使系統(tǒng)進入休眠狀態(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

  程控分時分區(qū)供電使得系統(tǒng)的用電效率進一步提高,。供電設備的選擇,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某一特殊功能,,某一特定時間段等,,啟動某一特殊功能的電路模塊或設備,用電時間肯定小于T,。這是系統(tǒng)在蘇醒狀態(tài)下,,主機參與用電控制而帶來的實質節(jié)能方法之一,。

  3.3 按需供電

  動力電源一般比主機電源電壓高,主要用于驅動電磁,、微型步進電機及微型直流電機等鎖舌驅動部件,。由圖1可知,當不需要提供動力電源時,,由主機產(chǎn)生動力電源電子開關控制信號,。系統(tǒng)需要驅動鎖舌時,主機按電源口址用指令打開相應的功率電子開關,,進而動力電源被JlnN鎖舌驅動部件上,,接下來主機運行鎖舌驅動程序。不同的驅動部件有不同的驅動程序,,因而導致不同的用電方式,。在主機軟件控制下的動力電源是在系統(tǒng)需要驅動鎖舌時才進入用電設備。不需要驅動鎖舌時,,鎖舌驅動部件幾乎無功耗,。

  4 結束語

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

  “電源一主機”一體化工作機制進一步提高 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現(xiàn)0故障的理想目標奠定了堅實的基礎,。本模 已在文獻【3】所述系統(tǒng)中應用,取得了較好的效果,。 “電源一主機”一體化工作模式也可以借鑒于其他需要主機自控電源的系統(tǒng),,需要分時分區(qū)供電的系統(tǒng)。

 

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