CN206562235U - 一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置，包括旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块、微处理控制器与电源管理模块；所述微处理控制器分别与旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接，所述电源管理模块分别与微处理控制器、旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接。本实用新型适用于不同类型垂直电梯的长期运行状态监测，为第三方监测平台提供实时的电梯运行速度和运行位置等关键数据。为其建立电梯故障预警模型，及时发现电梯可能存在的安全风险，以及合理的安排巡检时机提供科学依据。实施时独立于电梯控制***运行，不干涉电梯的任何控制状态，便于实施，通用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电梯轿厢测量装置，尤其涉及一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置。
背景技术
随着电梯数量的增长，运行多年的老旧电梯也快速增多，电梯部件功能退化给电梯使用带来的安全风险日益受到社会各方面的关注。虽然国家已有相关的法律法规，要求运维单位对其管理的电梯进行周期性的检修，但这种检修只是对电梯安全的静态性监测，检修时机大都缺乏科学的指导。因此，对电梯安全进行“动态性”的实时监测，以监测数据为基础建立故障诊断和预警模型，对电梯的故障隐患提前预警，为合理的安排巡检的时机提供依据，已经成为电梯监管部门、运维单位亟需的功能之一。与电梯运行安全相关的数据中很多，其中电梯的运行速度和位置是最重要的指标之一。
为了电梯的运行控制***的安全正常工作，电梯厂商会采取不同的方式对曳引电机或者电梯轿厢的速度和位置进行测定，其中大多采取在驱动电机轴端、曳引轮侧、或者安全限速轮上设置传感器的方式进行。已有的方案中速度的采集大都与电梯的控制***集成在一起，速度信号或者位置信号主要用于电梯的反馈控制。第三方监测机构对电梯的安装和运行性能检测时，也会对电梯的运行速度和位置进行独立于电梯控制***的测定，他们一般会利用便携式的通用型手持测速装置来采集电梯设备的运行速度。虽然也有在井道安装激光或多普勒测速装置来对电梯的安装及运行性能进行检测，但受成本高或者安装实施困难的限制，应用较少。在以上两类电梯测速和定位的应用场景中，还没有以长时间监测电梯速度和位置的独立模块出现，虽然电梯厂商的方案中已经不间断的对电梯运行速度和位置信息进行采样，然而所采集数据更多的用于电梯的实时反馈控制，控制***本身并不保存此类信号作为长期监测的依据，一般也不提供获取这一类数据的接口，即使有，电梯厂商基于安全性的考虑也不会对外开放其数据协议。而第三方检测机构采用的测速方案中，设备多临时性的依附在被测物体上，并没有考虑到长时间数据采集和输出可能性。
为了提供有效的电梯故障预警模型，及时发现电梯可能存在的安全风险，同时也为电梯巡检单位或其他相关部门建立科学的检修依据。亟需一套通用性强、便于实施的、能长时间不间断工作的电梯运行速度和位置数据采集装置。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置，用于长时间检测采集电梯的运行速度与位置数据。
本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置，包括旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块、微处理控制器与电源管理模块；所述微处理控制器分别与旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接，所述电源管理模块分别与微处理控制器、旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述旋转编码器测速模块包括设置于电梯轿厢顶的测速机械装置与编码器信号处理电路。
作为本实用新型的进一步改进，所述测速机械装置包括设置于电梯轿厢顶边缘的底座、设置于底座上的转动轴、一端转动连接于转动轴上的支撑杆、设置于支撑杆另一端的主轴、转动连接于主轴的磁性滚轮、与转动连接于主轴且位于磁性滚轮一侧的旋转编码器，所述测速机械装置还包括一同时连接底座与支撑杆的弹簧，所述磁性滚轮与设置于电梯井道壁上的电梯导轨相贴合。
作为本实用新型的进一步改进，所述旋转编码器为正余弦编码器。
作为本实用新型的进一步改进，所述参考位置检测模块包括设置于电梯轿厢顶边缘的传感器单元、与设置于电梯井道壁上且相对于传感器单元的标定板。
作为本实用新型的进一步改进，所述传感器单元包括一红外发射管与一红外接收管。
作为本实用新型的进一步改进，所述标定板的长度大于红外发射管与红外接收管之间的距离，该标定板的宽度为1‐2cm。
作为本实用新型的进一步改进，所述微处理控制器包括速度变量存取单元与位置变量存取单元。
作为本实用新型的进一步改进，所述数据传输模块包括一通讯接口，该通讯接口为RS485或CAN总线。
本实用新型的有益效果为：
(1)通过旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块、微处理控制器相互配合，实时监测电梯运行速度和运行位置，为其建立电梯故障预警模型，及时发现电梯可能存在的安全风险，以及合理的安排巡检时机提供科学依据。且其独立于电梯控制***运行，不干涉电梯的任何控制状态，便于实施，通用性强。
(2)通过测速机械装置的磁性滚轮紧贴电梯导轨，带动旋转编码器的转子旋转产生信号，经过编码器信号处理电路处理后传送给微处理控制器，实现电梯移动方向、速度和距离的监测。
(3)通过参考位置检测模块的传感器单元与标定板协作，传感器发射红外信号被标定板反射后，传感器接收反射光并分析反射率，确定是否为标定板反射的信号，测得电梯到达指定位置的时间点。
(4)通过微处理控制器解析和记录旋转编码器测速模块输出的脉冲信号，依据参考位置检测模块的信号调整和设置轿厢的实时位置、接收数据传输模块的数据请求并发送速度与位置的数据。
(5)数据传输模块采用RS485或CAN总线，其抗干扰能力强，并采取标准Modbus RTU通讯协议，作为从设备与客户的服务器主机连接，可以简化外部访问程序代码的编写。
上述是实用新型技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的测速机械装置结构示意图；
图3为本实用新型的参考位置检测模块俯视结构示意图；
图4为本实用新型的参考位置检测模块侧视结构示意图。
图中，电梯轿厢顶1、电梯井道壁2、电梯导轨3、磁性滚轮4、旋转编码器5、主轴6、支撑杆7、转动轴8、底座9、弹簧10、传感器单元21、标定板22、红外发射管211、红外接收管212。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式详细说明。
请参照图1，本实用新型实施例提供一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置，包括旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块、微处理控制器与电源管理模块；所述微处理控制器分别与旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接，所述电源管理模块分别与微处理控制器、旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述旋转编码器测速模块包括设置于电梯轿厢顶1的测速机械装置与编码器信号处理电路。
请参照图2，作为本实用新型的进一步改进，所述测速机械装置包括设置于电梯轿厢顶1边缘的底座9、设置于底座9上的转动轴8、一端转动连接于转动轴8上的支撑杆7、设置于支撑杆7另一端的主轴6、转动连接于主轴 6的磁性滚轮4、与转动连接于主轴6且位于磁性滚轮4一侧的旋转编码器5，所述测速机械装置还包括一同时连接底座9与支撑杆7的弹簧10，所述磁性滚轮4与设置于电梯井道壁2上的电梯导轨3相贴合。通过调节底座9在电梯轿厢顶1的安装位置，弹簧10可以产生适当的拉力，使磁性滚轮4在电梯上下运行时均能紧贴电梯导轨3的表面，从而带动旋转编码器5的转子旋转。编码器5产生的信号经编码器信号处理电路处理后生成两路脉冲信号传送给微处理控制器，微处理控制器通过这两路脉冲信号来确定电梯移动的方向、速度和距离。单位时间旋转编码器测速模块输出的脉冲信号的数量可以换算出电梯轿厢运行的速度，而通过比较两个采样时刻的存取在微处理控制器的脉冲计数，可以获得两个采样点之间的距离，即电梯轿厢的相对运行距离。
作为本实用新型的进一步改进，所述旋转编码器5为正余弦编码器，其抗干扰能力好、抗震动性能好。
请参照图3与图4，作为本实用新型的进一步改进，所述参考位置检测模块包括设置于电梯轿厢顶1边缘的传感器单元21、与设置于电梯井道壁2 上且相对于传感器单元21的标定板22。
作为本实用新型的进一步改进，所述传感器单元21包括一红外发射管 211与一红外接收管212。发射管211由电源管理模块驱动发射固定频率的红外信号，信号经障碍物发射后被接收管212接收，接收到的信号经过滤波电路处理后，其信号强度随距离障碍物的距离和障碍物表面的反射率变化而变化。当电梯轿厢上下运行时，固定在电梯轿厢顶1的传感器单元21上的发射管211与接收管212与井道壁2的距离基本上不变，通过在适当位置安装一个表面反射率与电梯井道壁2反射率差别很大的标定板22，可以从传感器单元21获得一个变化的输出，从而来确定电梯轿厢到达参考位置的时间点。
作为本实用新型的进一步改进，所述标定板22的安装位置位于在电梯轿厢到达某层时，与传感器单元21处在同一垂直高度的位置，优选为在电梯到达最底层时的位置。标定板22的长度大于发射管211与接收管212之间的距离，宽度为1cm‐2cm，且标定板22的反射面中心应保持与传感器单元21中红外发射管211与红外接收管212所在的面的中心处在同一轴线，标定板22 顶部保持与传感器单元21顶部平行。
作为本实用新型的进一步改进，所述微处理控制器包括速度变量存取单元与位置变量存取单元，用来记录当前电梯轿厢运行的速度V(包括方向)，电梯轿厢当前的位置P，速度V和位置P由旋转编码器测速模块输出的是脉冲信号数量N推算而来，它们之间的关系与磁性滚轮4的直径D和旋转编码器5的精度PPR(脉冲/圈)相关。
作为本实用新型的进一步改进，在电梯轿厢顶1还固定有一个包含微处理控制器的控制盒，旋转编码器5输出的信号和参考位置检测模块输出的信号通过屏蔽线与此控制盒中的微处理控制器相连。所述数据传输模块包括一通讯接口，该通讯接口为RS485或CAN总线，且数据传输模块采取标准 Modbus RTU通讯协议，作为从设备与客户的服务器主机连接，可以简化外部访问程序代码的编写。
电源管理模块负责从设置于电梯轿厢顶1的标准220V市电获取电力，经过电压转化后提供不同的电压给电梯轿厢运行速度和位置采集装置中各个功能模块供电。
本实用新型的重点主要在于，可以适用于不同类型垂直电梯的长期运行状态监测，为第三方监测平台提供实时的电梯运行速度和运行位置等关键数据。为其建立电梯故障预警模型，及时发现电梯可能存在的安全风险，以及合理的安排巡检时机提供科学依据。本实用新型实施时独立于电梯控制***运行，不干涉电梯的任何控制状态，便于实施，通用性强。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故采用与本实用新型上述实施例相同或近似的技术特征，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，包括旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块、微处理控制器与电源管理模块；所述微处理控制器分别与旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接，所述电源管理模块分别与微处理控制器、旋转编码器测速模块、参考位置检测模块、数据传输模块相连接。
2.如权利要求1所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述旋转编码器测速模块包括设置于电梯轿厢顶的测速机械装置与编码器信号处理电路。
3.如权利要求2所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述测速机械装置包括设置于电梯轿厢顶边缘的底座、设置于底座上的转动轴、一端转动连接于转动轴上的支撑杆、设置于支撑杆另一端的主轴、转动连接于主轴的磁性滚轮、与转动连接于主轴且位于磁性滚轮一侧的旋转编码器，所述测速机械装置还包括一同时连接底座与支撑杆的弹簧，所述磁性滚轮与设置于电梯井道壁上的电梯导轨相贴合。
4.如权利要求3所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述旋转编码器为正余弦编码器。
5.如权利要求1所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述参考位置检测模块包括设置于电梯轿厢顶边缘的传感器单元、与设置于电梯井道壁上且相对于传感器单元的标定板。
6.如权利要求5所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述传感器单元包括一红外发射管与一红外接收管。
7.如权利要求6所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述标定板的长度大于红外发射管与红外接收管之间的距离，该标定板的宽度为1-2cm。
8.如权利要求1所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述微处理控制器包括速度变量存取单元与位置变量存取单元。
9.如权利要求1所述的电梯轿厢运行速度和位置采集装置，其特征在于，所述数据传输模块包括一通讯接口，该通讯接口为RS485或CAN总线。
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