BR102017026849A2 - Sistema para análise de falhas em elevadores com quadros de comandos microprocessados - Google Patents

Abstract

sistema para análise de falhas em elevadores com quadros de comandos microprocessados. compreende-se a presente patente de invenção a um sistema para análise de falha em elevadores de passageiros, provendo identificação da causa da falha e permitindo diminuição do tempo de diagnóstico pelo técnico de campo, compreendido por duas partes, a primeira composta por um hardware responsável pela aquisição de diversos sinais lógicos provenientes do quadro de comando do elevador e a segunda por um algoritmo embarcado em um firmware e/ou em um software responsável pela análise desses sinais e determinação do estado de funcionamento e falha do elevador.

Description

“SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS” CAMPO DE APLICAÇÃO 001. Refere-se a presente patente de invenção, que diz respeito ao campo da engenharia mecatrônica, especificamente à indústria de elevadores, a um sistema para análise de falha em elevadores de passageiros, provendo identificação da causa da falha e permitindo diminuição do tempo de diagnóstico pelo técnico de campo.

ESTADO ANTERIOR DA TÉCNICA 002. O elevador pode ser entendido como um sistema digital de controle distribuído comandado por CLP, com atuadores e sensores que determinarão estados de funcionamento do equipamento. Este sistema é responsável por analisar chamadas, definir direção, definir prioridades de atendimentos de chamada visando a otimizar tráfego, comandar fechamento e abertura de porta, realizar checagem da segurança do equipamento, definir faixas de velocidade, comandar conversor de frequência para acionamento da máquina, definir pontos de reduções e atualizar indicadores, além de outras características. 003. Segundo Columbia Elevators (2013), os sistemas de transportes verticais (elevadores) surgiram com a necessidade do homem de movimentar cargas nestas direções. Suas utilizações vêm desde as primeiras civilizações, nas quais se utilizavam sistemas rudimentares de tração animal ou humana para realizar trabalhos. Os elevadores, como hoje são conhecidos, foram primeiramente desenvolvidos no início do século 19, utilizando sistemas hidráulicos para a movimentação do equipamento. Com o advento da eletricidade, o motor elétrico logo foi inserido neste cenário, movimentando cabines, realizando tração mediante cabos de aço. Porém, apenas em 1853, Elisha Otis demonstrou o primeiro freio de segurança para o elevador, que garantiu segurança para os passageiros ao prevenir que a cabine caísse em caso de quebra dos cabos de tração. Este foi um marco importante, que impulsionou o desenvolvimento até os elevadores atuais. 004. Dentre os diversos tipos de dispositivos utilizados para realização de transporte vertical, podemos citar, como principal, o elevador de passageiros, presente hoje em edifícios de pequeno, médio e grande porte, sejam residenciais ou comerciais, e utilizados diariamente por milhares de pessoas. 005. Porém, como qualquer outra máquina, o elevador não dispensa serviços de instalação, manutenção, reparo e modernização; pelo contrário, suas aplicações requerem, com ênfase, a necessidade de um monitoramento técnico para coletar informações, a fim de verificar condições de funcionamento do processo, sinalizar valores limites e falhas, gerar alertas e relatórios. Enquanto a supervisão utilizará da mesma coleta de informações, porém com a finalidade de traçar estratégias para maximizar eficiência, qualidade e produção. 006. Destarte, os serviços de manutenção preventiva e/ou corretiva são hoje os principais focos de diversas empresas no segmento, o que sugere ser o mercado desprovido de uma mão de obra qualificada para a prestação de todos esses serviços, bem como, em maior instância, carente também de soluções práticas que melhorem e facilitem serviços relacionados à manutenção. 007. Para tanto, na manutenção corretiva de elevadores, destaca-se a realização das seguintes atividades: detecção, diagnóstico, reparo e testes. Exigindo em cada uma dessas etapas o tempo necessário para a sua realização e o somatório desses tempos apresentará o total requerido para a sua realização. Em geral a etapa que contribui para elevar o tempo de manutenção corretiva é o diagnóstico, na qual o técnico precisará conferir e realizar medições de vários componentes do equipamento a fim de identificar o problema. Ainda há dois fatores intimamente ligados ao aumento do tempo na etapa de diagnóstico: a experiência do técnico e a complexidade do problema. 008. Em linha gerais, a análise de falhas veio como uma ferramenta positiva, a fim de agregar valor, seja em confiabilidade ou eficiência em um produto ou serviço. 009. Na atualidade, é notório no mercado global, a existência de diversos dispositivos e/ou sistemas voltados para identificação de falhas em elevadores, bem como sistemas modernos e automatizados, muitas vezes, monitorados e supervisionados, visto que com a grande difusão da automação para diversas áreas industriais e comerciais a supervisão e monitoramento de sistema cresceram mediante a evolução na área da computação, permitindo aos operadores ou técnicos interagirem com as máquinas através de um terminal, local ou não, podendo realizar setups, partidas, analisar funcionamento e verificar falhas das mesmas. 0010. Outrossim, ainda em análise criteriosa das técnicas antecedentes, destacamos alguns documentos de patentes, os quais também definem o estado geral da técnica, contudo, não são considerados particularmente relevantes, conforme comprova a analogia epigrafada abaixo: 0011. Documento: CN102009886 (A), descreve um método e um dispositivo para identificar automaticamente falhas anormais de desligamento de um elevador. O método compreende os seguintes passos de: (A) detectar um valor de corrente ou um valor de potência de um circuito principal de elevador, julgando se o valor de corrente ou de variação de potência do circuito principal de elevador cai abruptamente para uma gama de um valor limiar seguro + -5% dentro de 0.5s e não tem nenhuma flutuação que é maior do que o valor limiar seguro +/- 5% dentro de 3s depois disso quando a corrente do circuito principal do elevador é maior do que uma corrente de retenção, e se sim, concluindo que o elevador em um estado de falha de desligamento anormal; E (B) desencadear um circuito de alarme remoto do elevador depois de julgar que o elevador está no estado de desligamento anormal de modo a realizar a função de alarme remoto. O dispositivo que adota uma conexão sem contato com um controlador de circuito principal do elevador, que não só é conveniente montar, mas também pode analisar com mais precisão a mudança anormal de corrente ou poder no circuito principal do elevador, julgar falhas no tempo e enviar alarme. 0012. Documento: CN103508315 (A), descreve um sistema e um método para prever falhas operacionais de um elevador, que compreende uma unidade de inversão; Uma unidade de detecção para detectar uma primeira tensão e uma primeira corrente de uma entrada CA de um conversor de máquina de tração de elevador e uma segunda tensão e uma segunda corrente de uma entrada CC da unidade de inversão e uma terceira tensão e uma terceira corrente de uma saída CA da unidade de inversão; e uma unidade central de medição e cálculo que está ligada à unidade de inversão e controla o funcionamento da unidade de inversão e está ligada à unidade de detecção para obter sinais da primeira tensão e da primeira corrente, da segunda tensão e da segunda corrente e da terceira tensão e terceira corrente, executa o cálculo de dados sobre eles, e obtém um relatório de previsão de insolvência de acordo com uma estratégia de análise específica, em que a estratégia de análise específica compreende elevador análise de perda unidade ociosa, análise de índice de eficiência energética elevador e elevador análise dinâmica energia cinética e potencial. O sistema e o método divulgados pela invenção podem atingir o objetivo de prever uma parte de falhas de funcionamento de um elevador de forma simples e eficaz. 0013. Documento: CN105752783 (A), descreve um método e sistema de avaliação abrangente de qualidade de elevador. O método compreende os passos de obtenção de dados de resultado de inspeção de elevador, dados de manutenção de elevador, dados de falha de elevador e dados de serviço de elevador; comparando os dados com os valores padrão estabelecidos, de modo que um resultado de avaliação de qualidade de elevador é obtido de acordo com o valor ponderado. De acordo com o método de avaliação de qualidade de elevador de qualidade e sistema, as condições de inspeção, manutenção, falha e serviço de um elevador são integrados e submetidos a cálculo de valor ponderado de acordo com o grau de importância, índices de avaliação abrangente final são obtidos, A qualidade do elevador pode ser conhecida e apreendida a partir da fonte, a base de implementação é fornecida para a supervisão de equipamentos de elevador, elevadores que não atendem aos requisitos de qualidade são impedidos de operar, os acidentes de segurança do elevador são impedidos e reduzidos, O sistema de controlo é formado, a supervisão pode ser conduzida convenientemente, e a eficiência de supervisão é melhorada. 0014. Documento: PI0418753-9 A2 (A), descreve um dispositivo de segurança eletrônico para elevador, em que é feita não somente uma verificação de estado anormal de dados de memória, mas também uma verificação de estado anormal de barramentos de endereço e dados, melhorando assim a confiabilidade de verificação de estado anormal. Um circuito de hardware (3) e processamentos de software (2a, 2b) são usados, além de um circuito de verificação de estado anormal de dados de memória (1), para executar periodicamente a verificação de endereços para verificar tanto o caso de "0" como "1" para cada um de todos os sinais de bit usados pelo menos por um sistema de memória com relação aos barramentos de endereço (BA) e dados (BD). 0015. Documento: PI 0603625-2 A2, descreve um sistema Supervisor de Manutenção situado junto ao setor tecnológico de elevadores. Atualmente é bastante usual o técnico, durante a manutenção de elevadores, utilizar-se de uma ferramenta de interface-geralmente um terminal com display e teclado-para interagir com os módulos eletrônicos do elevador. Sabe-se que uma fragilidade existente nos atuais sistemas é o fato de que qualquer pessoa, manuseando a ferramenta de interface, é capaz de desajustar o elevador, podendo com isso prejudicar seu funcionamento e até mesmo colocar em risco a segurança dos usuário: Busca-se com o presente invento um controle de acesso aos módulos eletrônicos dos elevadores, a possibilidade de rastreamento e controle de periodicidade das manutenções executadas, além de evitar a utilização de softwares e hardwares ilegais. Diante disso, caracteriza-se o Sistema Supervisor de Manutenção, que consiste em um controle de acesso eficiente e flexível, com diferentes métodos de liberação e com um sistema gerenciador das informações. O sistema idealizado não provoca nenhum efeito indesejado no funcionamento do elevador, bem como não impede a realização de manutenções preventivas ou corretivas. 0016. Documento: PI 0603647-3 A2, descreve um método para executar trabalhos de manutenção e inspeção em uma instalação de elevador com uma cabine do elevador (1) onde um teto da cabine abaixo (2) serve como plataforma de manutenção, abrange pelo menos os seguintes etapas do método: - posicionar a cabine do elevador (1) em um piso do andar (23) selecionado e abrir as portas do elevador (24, 26), - abaixar o teto da cabine (2) na cabine do elevador (1) até um nível de trabalho, - o técnico de manutenção sobe com a ajuda de uma escada extensível (22) do piso do andar (23) selecionado através das portas do elevador abertas (24, 26) para o teto da cabine abaixável (2), - as portas do elevador (24, 26) são fechadas, e - a cabine do elevador (1) é deslocada para as posições de manutenção. 0017. Documento: PI 9605905-2 B1, descreve um procedimento e um aparelho para analisar funções de elevador e detectar funções de desvio. Pela monitoração de sinais associados com eventos de tráfego no sistema de elevador, um analisador conectado ao elevador é informado da operação normal do elevador independentemente. Os sinais que ocorrem durante a operação são comparados com a informação adquirida desta forma e é produzido um alarme de falha ou então a dita informação é alterada para a tornar-se de acordo com a nova situação alterada. 0018. Documento: WO2016103765A1, descreve um dispositivo de inspeção de elevador que permita que uma falha que afete as operações de elevador seja automaticamente detectada. Um dispositivo de inspeção de elevador (1), que detecta anomalias para um elevador que é elevado e abaixado por um dispositivo de controle de elevador (11), é configurado para compreender: uma unidade de coleta de status (2) para coletar informações sobre o status operacional do elevador do dispositivo de controle de elevador (11); E uma unidade de notificação de anomalias (7) para comunicar informação de anomalia a ser apresentada num dispositivo de visualização de aterragem (15) e um número de dispositivo de um dispositivo monitorizado que é informação que identifica um dispositivo de elevador determinado anormal do estado operacional recolhido pelo estado (2) para o dispositivo de exibição de pouso (15) através do dispositivo de controlo de elevador (11). 0019. Documento: JP2016013903 (A), descreve um dispositivo de diagnóstico de um elevador para conseguir uma detecção rápida e viável sobre a falha relacionada com um terminal de sinal de dados de uma CPU de um computador utilizado para o controle de um elevador, caracterizado por uma CPU (10) para a saída de n-tipos de dados exclusivos de dados de primeiro para n-ésimo dados que são distinguíveis uns com os outros a partir de um terminal de sinal de dados de CPU (11) sequencialmente e circularmente tipo por tipo em cada tempo prescrito; r um CPLD (70) no qual os dados emitidos a partir do terminal de sinal de dados de CPU (11) podem ser introduzidos e que podem produzir um sinal para o diagnóstico de dois níveis de alta e baixa. O CPLD 70 inverte o nível do sinal para diagnóstico no caso em que os dados exclusivos são introduzidos sequencialmente a partir dos primeiros dados para os n-ésimo dados e a CPU 10 conta o número de vezes para o nível do sinal de diagnóstico emitido a partir do CPLD 70 a ser invertido, e diagnostica a anomalia do terminal de sinal de dados de CPU 11 com base no valor contado. 0020. Documento: JP2013023325 (A), descreve um aparelho de previsão de falhas para um elevador que pode prever, por configuração simples e barata, a ocorrência de tal anormalidade que não pode ser detectada por vários sensores instalados no elevador. O dispositivo de previsão de falhas para o elevador inclui uma parte de exibição de operação que recebe operação do usuário de um elevador, um dispositivo de exibição de operação que é constituído de tal modo que um fenômeno anormal que o usuário percebe para o comportamento de operação do elevador pode ser entrada como informação de anormalidade através da seleção de uma pluralidade de itens com base na operação da parte de exibição de operação e uma parte de previsão de problemas que prevê a ocorrência de problemas do elevador com base na informação de anormalidade que é introduzida no dispositivo de exibição de operação. 0021. Documento: CN205076598 (A), descreve um sistema de energia do elevador de emergência, que inclui um microcontrolador, módulo de conversão de sinal, rede módulo de detecção, inversor de potência e unidade de frequência variável IPM, o módulo de detecção de rede, o microcontrolador são conectados ao módulo de conversão de sinal, o sinal módulo de conversão para conectar um circuito de segurança externa, a alimentação de comunicação externa do módulo de detecção de alimentação, as saídas do microcontrolador são conectados ao inversor e a unidade inversor IPM, a saída do inversor de frequência variável IPM ligado a uma máquina de levantamento externo, a saída do conversor para conectar um freio externo e porta. 0022. Documento: DK2741993 (T3), descreve um método de ensaio para um sistema de elevador que tem uma unidade de controle (11) e pelo menos um nó de barramento (13). O referido nó de barramento (13) tem um primeiro microprocessador (14) e um segundo microprocessador (15). A unidade de controle (11) e o nó de bus (13) comunicam-se por meio de um barramento (12). Além disso, o primeiro microprocessador (14) e o segundo microprocessador (15) são ligados sem interrupção por meio de uma linha de sinal (18). O método de teste compreende os seguintes passos: um sinal de especificação é transmitido pela unidade de controlo (11) para o primeiro microprocessador (14), o primeiro microprocessador (14) transmite o sinal para o segundo microprocessador (15) e o segundo microprocessador 15) fornece o sinal para a unidade de controle (11). Finalmente, a unidade de controle (11) verifica se o sinal fornecido corresponde a um sinal esperado pela unidade de controle (11). Um segundo aspecto refere-se a um dispositivo de monitorização para a realização do método de ensaio. 0023. Documento: JP2005029301 (A), descreve um dispositivo de detecção de falha de botão de pressão para um elevador facilmente detectar botões de não iluminação de uma luz de resposta e mau funcionamento na operação de prensagem e permitindo executar rapidamente trabalhos de restauração. ; Uma vez que os passageiros continuamente repetem pressionar o botão quando uma luz de resposta (8) do botão (1) não pode acender, um dispositivo de detecção de falha de luz de resposta (11) opera e detecta a falha da luz de resposta (8) do botão 1 quando o número de repetidos. Pressionando excede um curto período de tempo predeterminado num curto espaço de tempo predeterminado. Pressionando o número de vezes de um botão de pressão específico (1) num tempo predeterminado longo armazenado por um dispositivo de detecção de mau funcionamento de botão de pressão (12) é demasiado pequeno comparado com um número de vezes predeterminado de tempo longo, o dispositivo de detecção de mau funcionamento de botão de pressão (12) opera e detecta mau funcionamento específico (1). Consequentemente, a falha da luz de resposta (8) e o mau funcionamento do botão de pressão 1 podem ser facilmente e rapidamente detectados e o funcionamento do elevador pode ser restaurado para o estado normal. 0024. Documento: JP2007084243 (A), descreve um dispositivo de manutenção de elevador, caracterizado por: um detector de ambiente de invólucro (11) para detectar o ambiente no invólucro (10) para um dispositivo inversor (6) que controla um motor de indução (7) para acionar a elevação de um automóvel e que é armazenado no invólucro (10) predeterminado; e um determinador de deterioração de inversor (15) consistindo numa parte de determinação (16) para comparar um valor detectado para o ambiente detectado no invólucro (10) com um valor de referência predeterminado para determinar a condição de deterioração do dispositivo inversor (6), uma parte de processamento de sinal (17) para gerar pelo menos um de um sinal de deterioração mostrando a condição de deterioração do dispositivo inversor (6) e um sinal de substituição mostrando uma temporização de substituição de acordo com o resultado de determinação e uma parte de aviso (18) para emitir o sinal de deterioração ou o sinal de substituição gerado pela parte de processamento de sinal (17) para alertar sobre a condição de deterioração do dispositivo inversor 6. 0025. Documento: JP2014055038 (A), descreve um dispositivo de diagnóstico de falha de um elevador, a parte de controlo (32) de um dispositivo de monitorização de elevador (30) inclui: meios para detectar uma operação de botão de abertura de porta para reabrir uma porta (21) de uma cabina de elevador (20). Além disso, a parte de controlo do dispositivo de monitorização (32) inclui: meios de cálculo para detectar uma carga igual ou mais do que um número de ocupantes predeterminado por um sensor de carga (25), para detectar um obstáculo com um sensor de porta (26) e para calcular por período de ajustamento um número de vezes que os meios para detectar o funcionamento do botão de abertura de porta não estão a funcionar; meios de comparação de valor de cálculo para calcular uma diferença entre um valor calculado deste tempo e um valor calculado de um tempo anterior com base no valor calculado do tempo anterior e o valor calculado deste tempo adquirido pelos meios de cálculo; e meios de determinação para determinar se a diferença é igual ou superior a um valor prescrito utilizando os meios de comparação de valor de cálculo e para determinar que um botão de abertura de porta (24) está num estado de avaria quando a diferença é igual ou superior à prescrita valor. 0026. Documento: JP2014055038 (A), descreve um dispositivo de diagnóstico de falha e um método de diagnóstico de falha que diagnostique a falha de um botão num painel de operação instalado num carro de um dispositivo de elevador de modo a melhorar a segurança de um utilizador, compreendido por uma unidade de aquisição de condições de operação, uma unidade de detecção de sinal, uma unidade de diagnóstico e uma unidade de alarme. A unidade de aquisição de condições de operação adquire uma condição de operação de um carro de um dispositivo de elevador. A unidade de detecção de sinal detecta um sinal transmitido a partir de um botão de objeto de diagnóstico instalado no automóvel. A unidade de diagnóstico diagnostica uma falha do botão de objeto de diagnóstico com base na condição de funcionamento do automóvel e no sinal transmitido a partir do botão de objeto de diagnóstico. A unidade de alarme emite, quando a falha for detectada pela unidade de diagnóstico, um alarme para uma ocorrência da falha. 0027. Documento: JP2014055038 (A), descreve um dispositivo terminal de manutenção para um elevador que possa garantir segurança suficiente a um trabalhador que realiza trabalhos de manutenção e inspeção durante a investigação de uma causa de falha de um elevador. Quando um trabalhador (13) seleciona botões de execução Operação de velocidade de avanço e operação a baixa velocidade) que são partes de operação de uma operação de manutenção / inspeção indicada num ecrã de visualização de uma parte de exibição (27), uma parte de controle (21) de um dispositivo de terminal de manutenção (20) aplicado a um dispositivo de elevador (1) que tem uma função de adquire estado de funcionamento dos botões selecionados (um botão de chamada de carro 10A, um botão de abertura 10B) de uma placa de operação (10) num carro dentro do chão (B) num carro (3) que é operado pelo trabalhador (13), um botão de aterragem (9) de um elevador (A) de cada andar, um comutador de gaiola (11) de um automóvel fora do teto (C) e um interruptor de buraco (12) de um poço (D) a partir de um quadro de controle (30), especifica uma posição do trabalhador (13) e limita um conteúdo de comando (A) um dispositivo de controlo de elevador (33) da placa de controle (30) de acordo com um resultado que determina a adequação da execução de uma operação da operação de manutenção / inspeção selecionada fazendo referência a uma tabela de determinação de adequação de execução H de uma parte de armazenamento (28) com base De informações de posição relacionadas. 0028. Documento: US4491198, descreve processos e aparelhos para melhorar a manutenção de um sistema de elevador com base na utilização real das suas muitas funções. A utilização de funções do sistema de elevador predeterminadas é monitorizada e os dados são recolhidos em relação ao mesmo. Os parâmetros limite e limite são fornecidos para as funções monitoradas, cujos parâmetros são periodicamente comparados com os dados de uso. O alcance de um parâmetro de limiar de uso por uma função monitorada resulta em serviços de manutenção associados predeterminados sendo adicionados a uma lista de manutenção. Quando uma função monitorada atinge seu parâmetro limite associado, é indicada a necessidade de manutenção preventiva de elevador programada para todos os serviços de manutenção da lista de manutenção. 0029. Documento: US2011253487 (A1), descreve um dispositivo de monitorização de suporte de elevador num sistema de elevador e um método para monitorizar os meios de suporte de elevador monitorizam uma propriedade caracterizadora, de preferência uma resistência eléctrica, do suporte de elevador ou de um suporte de tensão do suporte de elevador e uma alteração repentina na propriedade caracterizadora. Um estado do suporte do elevador é determinado pela avaliação de várias mudanças súbitas consecutivas na propriedade caracterizadora.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0030. Ciente do estado da técnica, suas lacunas e limitações, a presente invenção provê um sistema para análise de falhas em elevadores com quadros de comando microprocessados e que utilizem tecnologia VVVF, destinado a proporcionar um rápido diagnóstico na identificação de falhas em elevadores, facilitando o trabalho do técnico de campo, além de prover uma informação com bom grau de confiabilidade. 0031. O sistema objeto da presente invenção é composto por duas partes, a primeira é um hardware responsável pela aquisição de diversos sinais lógicos provenientes do Quadro de Comando do elevador e a segunda é um algoritmo embarcado em um firmware ou em um software responsável pela análise desses sinais e determinação do estado de funcionamento e falha do elevador.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS 0032. A presente invenção poderá ser melhor compreendida reportando-se às figuras anexas, que contém inclusive referências numéricas em conjunto com a descrição detalhada que se segue, sem, contudo, restringir sua configuração quanto as suas dimensões, proporções e funcionamento. 0033. A figura 1 é um fluxograma ilustrando o funcionamento do firmware implementado no sistema. 0034. A figura 2 é um fluxograma ilustrando a lógica do algoritmo completo implementado no sistema. 0035. A figura 3 é um diagrama ilustrando o funcionamento do hardware implementado no sistema. 0036. A figura 4 ilustra o esquema elétrico da placa de circuito impresso implementada no sistema. 0037. A figura 5 ilustra o layout da placa de circuito impresso implementada no sistema. 0038. Figura 6 ilustra o circuito de alimentação do hardware implementado no sistema. 0039. Figura 7 ilustra o circuito do divisor de tensão alimentação do hardware implementado no sistema. 0040. Figura 8 ilustra o circuito dos Sinais dos Estados de Funcionamento do hardware implementado no sistema. 0041. Figura 9 ilustra o circuito dos Sinais de Comunicação Paralela do hardware implementado no sistema. 0042. Figura 10 ilustra o circuito dos Sinais de Digitais Complementares do hardware implementado no sistema. 0043. Figura 11 ilustra o circuito do Circuito do Microcontrolador. 0044. Figura 12 ilustra o Botão reset do Microcontrolador. 0045. Figura 13 ilustra o Circuito do oscilador do Microcontrolador. 0046. Figura 14 ilustra o Botão SYNC do Microcontrolador. 0047. Figura 15 ilustra o Circuito da comunicação serial do Microcontrolador.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO 0048. De acordo com as figuras apresentadas a presente patente de invenção refere-se a um sistema para análise de falhas em elevadores com quadros de comando microprocessados e que utilizem tecnologia VVVF, compreendido basicamente por duas partes, a primeira composta por um hardware responsável pela aquisição de diversos sinais lógicos provenientes do Quadro de Comando do elevador e a segunda por um algoritmo embarcado em um firmware e/ou em um software responsável pela análise desses sinais e determinação do estado de funcionamento e falha do elevador.

Hardware de aquisição de dados Características do hardware 0049. O hardware é composto por um microcontrolador PIC18F4550 (uC), da fabricante Microchip, responsável pela execução do firmware de aquisição, tratamento e envio dos dados. A placa que aquisição ainda possui 24 entradas digitais de 0 a 24 V e uma saída para comunicação serial com microcomputador utilizando conector DB-9, padrão RS-232, conforme diagrama da Figura 3. 0050. O funcionamento do firmware é basicamente realizar aquisições dos sinais lógicos, organizá-los e transmiti-los em 3 blocos separados, padronizando as informações do sistema de uma forma clara e concisa, conforme fluxograma na Figura 1.

Aquisições dos sinais 0051. O sistema objeto da presente patente possui dois padrões de sinais discretos, conforme a seguir: a) Sinal digital de 24V e 0V; b) Sinal digital de 24V e 17V. 0052. Para a leitura destes sinais será necessário o uso de um conversor Analógico/D ig ital, implementado via firmware no microcontrolador (PIC18F4550). 0053. Foram selecionados 24 sinais, disponíveis no quadro de comando do elevador, para ser realizada a aquisição dos mesmos. Eles foram separados e dispostos em três tipos: a) Sinais dos estados de funcionamento; b) Sinais de comunicação paralela; c) Sinais digitais complementares.

Circuito de Alimentação 0054. O hardware em questão não possui fonte integrada, a alimentação do mesmo será proveniente do quadro de comando do elevador. 0055. O circuito mostrado na Figura 3 contém um reguladorde tensão LM7805 cuja entrada será de 24 V, proveniente do quadro de comando, e a saída de 5 V que alimenta o microcontrolador da placa. Possui também uma chave com para função liga/desliga e um led indicativo do funcionamento.

Circuito divisor de tensão 0056. O circuito se estende a todos os pinos do microcontrolador que serão usados como entrada dos sinais. Senso assim, o nível de tensão máxima admitida no pino do microcontrolador escolhido é de 5V. Por esta razão foi necessário o uso de um divisor de tensão, pois o nível de tensão médio dos sinais supracitados será de 24V, conforme circuito Figura 7. 0057. Afórmula que atende esse sistema é: 0058. O circuito foi projetado para tensão máxima de 30V, pois nessa condição o sinal no pino do microcontrolador (uC) será de 5V. Porém o nível de tensão médio no pino será de 4V, admitindo entrada de 24V. 0059. Nesse sentido, os cálculos para os valores dos resistores compreendem: 0060. A foram escolhidos valores de resistores comerciais atendendo à necessidade da seguinte forma: /?1 = 390 Ω ; R2 = 2 k&. Assim o valor de tensão em Volt será de 4,9 V. 0061. Estando os pinos do microcontrolador (uC) configurados como entradas digitais eles seguem o padrão booleano descrito na tabela 1. 0062. Tabela 1 - Nível lógicos dos pinos do microcontrolador (uC).

Circuito dos Sinais de Estados de Funcionamento 0063. O Circuito mostrado na Figura 8 foi o circuito projeto como entrada dos sinais dos Estados de Funcionamento - SEF, os pinos possuem um circuito divisor de tensão, mostrado na Figura 7, para compatibilizar o nível de tensão de 24 V com um nível de tensão compatível para o microcontrolador (5 V). 0064. As conexões físicas são por meio de bornes, representados no conector J1. Na sequência temos os sinais: T21, SEG, P28, R36, R0S, BKF, B4 & B5 e P23. Foi implementada uma porta lógica AND, com diodos, para utilizar nas entradas B4 & B5 formando a saída BK. 0065. As saídas dos divisores de tensão vão para o microcontrolador, representado no esquema pelo pino e sua numeração. Para cada entrada possui um led associado afim de ilustra o nível lógico daquele pino.

Circuito dos Sinais de Comunicação Paralela 0066. O circuito ilustrado na Figura 09, é utilizado como circuito de entrada dos Sinais de Comunicação Paralela SCP, a mesma estratégia dos SEF, usando divisores de tensão, porém com apenas uma particularidade: os níveis de tensão lidos por esses sinais variam discretamente entre 17 e 24 V, portanto uma leitura analógica será feita pelo microcontrolador a cada aquisição. 0067. As conexões físicas são por meios de um borne, representado na Figura 9 como J1 e na sequência temos os seguintes sinais: START, DIRU, RED, MAN, 1 VEL, 2 VEL, e 3 VEL.

Circuito dos Sinais de Digitais Complementares 0068. O Circuito mostrado na Figura 10 foi o circuito projetado como entrada dos Sinais de Digitais Complementares - SDC, a mesma estratégia supracitada, usando divisores de tensão foi utilizada com a mesma finalidade. 0069. As conexões físicas são feitas através do borne J1, figura 10 e a sequência dos sinais são: P14M, P40, P42, P39, P41, DUD, BDL e AJU. Também foi necessário implementar uma porta AND, com diodos, utilizando as entradas físicas P14 & P14e para formar P14M. 0070. Cada entrada possui um led associado com o fim de demonstrar o nível lógico daquela conexão.

Circuito do Microcontrolador 0071. Na Figura 11 é ilustrado o circuito usado no Microcontrolador PIC 18F4550. A escolha deste processador se deu devido sua robustez e confiabilidade, como dito no Capítulo 2, Seção 2.6, este possui versão de 40 pinos com 35 I/O Ports, ideal para realizar aquisição, canal doze conversores A/D de 13 bits, 3 timers e velocidade de clock de até 48MHz, utilizando oscilador externo. Ele utiliza alimentação positiva de 5V, nos pinos 11 e 31 e GND nos pinos 12 e 32. 0072. Ressalta-se também a existência de um botão do tipo push-button, mostrado na 12, para reset do microcontrolador, seu uso se dá caso seja necessário parar ou reiniciar o sistema de aquisição. 0073. O oscilador externo adotado foi do tipo cerâmico, cristal de quartzo, com frequência de 20MHz, com dois capacitores em paralelos com a finalidade de servir como filtro, pela elevada frequência do sinal de clock. 0074. Uma chave chamada de SYNC no pino 17 do microcontrolador, funcionando como entrada, segue na Figura 46. A aquisição e envio das informações apenas será inicializada caso esta chave seja pressionada para evitar processamento desnecessário do controlador, conforme ilustrada na Figura 14.

Circuito da comunicação serial 0075. A placa também possui uma saída serial do padrão RS-232, compatível para comunicação com microcomputadores. Foi necessária a utilização do Circuito integrado (CI) MAX232. Segundo Wagner Zanco (2010) a necessidade da utilização deste CI se dá para compatibilizar o nível de sinal TTL do microcontrolador com o padrão serial RS-232. A tabela 2 mostra os níveis de tensão correspondentes aos níveis lógicos ‘0' e ‘1' do padrão TTL e RS-232. 0076. Tabela 2 - RS-232 versus TTL. 0077. De acordo com a Figura 15 o Circuito da comunicação serial, exige apenas 4 capacitores de 1 μF para garantir o funcionamento.

Confecção da Placa 0078. Após estruturar os circuitos descritos foi elaborado o layout da placa de circuito impresso, conforme Figuras 4 e 5. Para confecção foi utilizado o método de transferência térmica.

Algoritmo analisador de falhas 0079. Conforme pode-se inferir na Figura 1, o firmware pode ser divido basicamente em quatro etapas: Inicialização, Aquisição, Armazenamento e Envio. 0080. Sendo assim, na primeira parte, Inicialização, o microcontrolador irá carregar as rotinas de configuração, afim de preparar o hardware para aquisição, como também irá enviar um byte de dados informando que o sistema estará pronto para funcionar, esperando apenas pelo comando do usuário através do apertar do botão SYNC. 0081. A segunda parte, a aquisição, será quando o PIC18F4550 irá ler o estado do pino, para os sinais digitais de 0-24V e leitura analógica dos sinais de 17-24V, admitindo 17V como nível lógico baixo. Todas as entradas previamente configuradas serão lidas, seguindo a seguinte sequência: Sinais da comunicação paralela, sinais dos estados de funcionamento e sinais digitais complementares. 0082. A terceira parte, o Armazenamento, consiste na gravação do valor lido em um buffer de uso geral, após será armazenado em um vetor 8 bits, sendo um vetor de armazenamento para cada um dos blocos de sinais previamente apresentados. 0083. É importante salientar que a segunda e a terceira etapas ocorrerão três vezes antes do envio, pois cada bloco de sinais será lido de uma vez, bit a bit, armazenado e por fim será sinalizada uma flag nesta rotina, indicando que este bloco terminou de ser adquirido e armazenado. O processo se repete até o término do terceiro bloco de sinais. 0084. Já na quarta etapa, o Envio, será primeiramente checado se cada bloco realmente terminou de ser lido e está pronto para envio. A transmissão serial iniciará, enviando cada bloco por vez, obedecendo à mesma sequência utilizada na aquisição, o término da transmissão será determinado pelo envio de uma string, representando fim da comunicação. 0085. Após a execução das três partes o programa retornará para a segunda parte, a Aquisição.

Formas de implementação do sistema 0086. De acordo com uma concretização o presente sistema pode ser implementado por um microcomputador, instalado na portaria ou próximo ao quadro de comando, trocando informações com o hardware por meio de comunicação serial. Nesse computador estaria rodando o algoritmo analisador de falhas, intrínseco em um software, escrito em linguagem de alto nível, responsável por gerar alertas visuais e/ou sonoros, indicando a ocorrência de um problema e com sua possível causa, juntamente com um log de funcionamento do elevador, momentos antes da falha. Os alertas serviriam para indicar ao cliente que o equipamento apresentou um erro, podendo este acionar a equipe técnica de campo para averiguar o ocorrido. 0087. De acordo ainda com outra alternativa o presente sistema pode ser implementado por um outro hardware, instalado próximo ao quadro de comando, com um firmware dedicado apenas para a detecção da causa da falha, por meio do algoritmo analisador de falhas. Na ocorrência de um problema um alerta seria gerado, sinalizado por uma buzina alertando o cliente da ocorrência de um defeito. O hardware contaria ainda com uma IHM onboard, composta por botões de acesso e um display mostrando a causa do problema e ainda um data logger, sendo possível visualizar o histórico de funcionamento do elevador até o momento da falha.

Exemplo do funcionamento do sistema 0088. No presente sistema para análise de falhas em elevadores, o algoritmo recebe as informações (sinais de funcionamento do elevador) provenientes do hardware de aquisição, e trata esses dados da seguinte forma: leitura dos dados e atribuição de valores para cada dado separado, após realiza-se um agrupamento dos dados em blocos, onde cada valor agrupado representa uma característica do funcionamento do elevador. Utilizam-se técnicas para cruzar as informações sobre os estados padrões e as leituras momentâneas dos sinais do elevador, a partir de então estabelece se houve uma falha, ou não, além de inferir em qual etapa de funcionamento ocorreu, bem como o provável local de ocorrência do problema.

REIVINDICAÇÕES

Claims (21)

1. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, caracterizado pelo fato de compreender: um hardware responsável pela aquisição de diversos sinais lógicos provenientes do Quadro de Comando do elevador; um algoritmo embarcado em um firmware e/ou em um software responsável pela análise desses sinais e determinação do estado de funcionamento e falha do elevador.

2. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do hardware ser composto por um microcontrolador, responsável pela execução do firmware de aquisição, tratamento e envio dos dados.

3. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo coma reivindicação 1 e 2, caracterizado pelo fato da placa de aquisição possui 24 entradas digitais de 0 a 24 V e uma saída para comunicação serial com microcomputador utilizando conector DB-9, padrão RS-232.

4. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado por ser implementado por: Circuito de Alimentação; Circuito divisor de tensão; Circuito dos Sinais de Estados de Funcionamento; Circuito dos Sinais de Comunicação Paralela Circuito dos Sinais de Digitais Complementares; Circuito do Microcontrolador; Circuito da comunicação serial; Algoritmo analisador de falhas;

5. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato do sistema possuir dois padrões de sinais discretos: Sinal digital de 24V e 0V; Sinal digital de 24V e 17V.

6. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivinvidações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que para leitura dos sinais será necessário o uso de um conversor Analógico/Digital, implementado via firmware no microcontrolador.

7. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato do hardware não possuir fonte integrada de alimentação, utilizando a alimentação do quadro de comando do elevador.

8. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 e 7, caracterizado por conter um regulador de tensão LM7805 cuja entrada será de 24 V, proveniente do quadro de comando, e a saída de 5 V que alimenta o microcontrolador da placa.

9. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado por possuir uma chave função liga/desliga e um led indicativo do funcionamento.

10. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato do circuito se estender a todos os pinos do microcontrolador que serão usados como entrada dos sinais.

11. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato de utilizar um divisor de tensão para alcançar o nível de tensão máxima no pino do microcontrolador de 5V.

12. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado pelo fato das conexões físicas serem realizadas por meio de bornes.

13. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por possuir um botão do tipo push-button, para parar ou reiniciar o sistema de aquisição.

14. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por possuir uma chave chamada de SYNC no pino 17 do microcontrolador, funcionando como entrada, para comando do usuário.

15. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, caracterizado pelo fato do firmware realizar aquisições dos sinais lógicos, organizá-los e transmiti-los em 3 blocos separados, padronizando as informações do sistema de uma forma clara e concisa.

16. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 14, caracterizado pelo fato do funcionamento do firmware ser dividido nas seguintes etapas: Inicialização: microcontrolador irá carregar as rotinas de configuração, afim de preparar o hardware para aquisição; Aquisição: o PIC18F4550 ler estado do pino, para os sinais digitais de 0-24V e leitura analógica dos sinais de 17-24V, admitindo 17V como nível lógico baixo; Armazenamento: gravação do valor lido em um buffer de uso geral, após será armazenado em um vetor 8 bits, sendo um vetor de armazenamento para cada um dos blocos de sinais previamente apresentados e; Envio: primeiramente será checado se cada bloco realmente terminou de ser lido e está pronto para envio, onde a transmissão serial iniciará, enviando cada bloco por vez, obedecendo à mesma sequência utilizada na aquisição, o término da transmissão será determinado pelo envio de uma string, representando fim da comunicação.

17. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1 e 16, caracterizado pelo fato da segunda e a terceira etapas ocorrerão três vezes antes do envio, pois cada bloco de sinais será lido de uma vez, bit a bit, armazenado e por fim será sinalizada uma flag nesta rotina, indicando que este bloco terminou de ser adquirido e armazenado, onde o processo se repete até o término do terceiro bloco de sinais.

18. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 16 e 17, caracterizado pelo fato do sistema retornar para a segunda etapa (aquisição), pós a execução da terceira.

19. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, caracterizado pelo fato de que algoritmo recebe as informações, provenientes do hardware de aquisição, e trata esses dados da seguinte forma: leitura dos dados e atribuição de valores para cada dado separado; agrupamento dos dados em blocos, onde cada valor agrupado representa uma característica do funcionamento do elevador; cruzamento das informações sobre os estados padrões e as leituras momentâneas dos sinais do elevador; análise de falha, ou não, inferindo em qual etapa de funcionamento ocorreu, com identificação do local de ocorrência do problema.

20. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, acordo com as reivindicações 1, 2, 4, 15 e 19, caracterizado pelo fato de ser implementado por um microcomputador, instalado na portaria ou próximo ao quadro de comando, trocando informações com o hardware por meio de comunicação serial.

21. “SISTEMA PARA ANÁLISE DE FALHAS EM ELEVADORES COM QUADROS DE COMANDOS MICROPROCESSADOS”, de acordo com as reivindicações 1, 2, 4, 15 e 19, caracterizado pelo fato de ser implementado por um outro hardware, instalado próximo ao quadro de comando, com um firmware dedicado apenas para a detecção da causa da falha, por meio do algoritmo analisador de falhas.